1.Þróunarsaga
PBO var fundið upp af vísindamönnum í loftaflfræði frá bandaríska flughernum. Grunneinkaleyfi fyrir pólýbensóþíasól var í höndum Stanford Research Institute (SRI) í Bandaríkjunum. Síðar fékk Dow Chemical Company leyfið og þróaði PBO í iðnaði, en bætti einnig upprunalegu einliða nýmyndunaraðferðina. Nýja ferlið framleiddi nánast engar ísómerískar aukaafurðir, jók afrakstur tilbúinna einliða og lagði grunninn að iðnvæðingu. Árið 1990 keypti japanska Toyobo Co. PBO einkaleyfistæknina frá Dow Chemical. Árið 1991 þróaði Dow-Badische Textile Company PBO trefjar á búnaði Toyobo, sem jók styrk og stuðul PBO trefja verulega í tvöfalt meiri en PPTA trefjar. Árið 1994, með leyfi frá Dow-Badische Textile Company, fjárfesti Toyobo 3 milljarða jena til að byggja upp framleiðslulínu sem getur framleitt 400 tonn á ári af PBO einliða og 180 tonn á ári af spuna. Vélvædd framleiðsla að hluta hófst vorið 1995 og árið 1998 var framleiðslugetan komin í 200 tonn á ári, en varan fékk nafnið Zylon. Samkvæmt þróunaráætlun Toyobo fyrir Zylon var gert ráð fyrir að framleiðslugetan yrði 380 tonn á ári árið 2000, 500 tonn á ári árið 2003 og 1000 tonn á ári árið 2008. Eins og er er Toyobo enn eina fyrirtækið í heiminum sem getur viðskiptalega séð framleiða PBO trefjar.
2. Horfur fyrir þróun PBO trefja
Á undanförnum árum hafa afkastamikil trefjasamsett styrkingarefni verið mikið notuð á byggingarsviðum eins og háhýsum, stórum brýr og sjávarverkfræði í þróuðum löndum og svæðum eins og Evrópu, Ameríku og Japan. Með því að gegndreypa trefjadúk með epoxýplastefni og festa það við steypuyfirborðið er hægt að auka verulega burðargetu og jarðskjálftaþol upprunalegu byggingarinnar. Þar að auki, í brúargerð, er ekki hægt að nota stálstrengi fyrir lengri brýr vegna eigin þyngdar. Þess í stað er val um léttari og sterkari snúrur. Kaplar úr PBO trefjum, sem hafa mikinn sérstyrk og góðan víddarstöðugleika, eru besti kosturinn. PBO trefjar koma smám saman í stað hefðbundinna asbestefna á sviði hitaþolinna efna og eru nú að kanna skipti á arómatískum pólýamíðum og öðrum logavarnarefni trefjum við hitastig undir 350 gráður. Við hitastig yfir 350 gráður koma þeir í stað ryðfríu stáltrefja eða keramiktrefja og annarra ólífrænna trefja. Þar sem ólífrænar trefjar eru frekar harðar og geta valdið rispum sem hafa áhrif á frammistöðu þeirra, eru PBO trefjar líklegar til að sigrast á göllum ólífrænna trefja. Áður var hitaþol lífrænna trefja ófullnægjandi (aðallega undir 400 gráður), sem takmarkaði notkunarþróun þeirra. Hins vegar hafa PBO trefjar niðurbrotshitastig allt að 650 gráður, það hæsta meðal allra lífrænna trefja. Þess vegna er algjörlega mögulegt að skipta um notkun lífrænna trefja í notkun yfir 350 gráður fyrir PBO trefjar og þar með víkka og þróa notkun PBO trefja hitaþolinna efna. Alþjóðlegar rannsóknir benda til þess að PBO trefjar hafi marga hugsanlega notkun á öðrum sviðum eins og rafmagns einangrunarefni, gervihnattaskynjun, létt efni, bílaiðnaðinn og þróun djúpsjávarolíusviða. Sem háhraða lestarlíkamsefni draga PBO trefjar ekki aðeins úr þyngd líkamans heldur auka styrk hans. Með því að nýta efnaþol PBO trefja er hægt að búa til ýmis tæringarþolinn hlífðarfatnað. Í geimkönnun, til að draga úr takmörkuðu álagi, eru PBO trefjar hentugar til að búa til festingar og ól sem notuð eru í geimnum. Á bilinu hitastigs í geimumhverfi frá -10 gráðu til 460 gráður , það er einnig hægt að nota sem efni fyrir hitaþolnar skynjunarblöðrur. Á sviði íþróttakeppnissiglinga eru segl aðallega unnin úr þunnum plötum sem líkjast blöðum úr sterkum og sterkum trefjum. Til að lágmarka aflögun seglanna þegar þau verða fyrir vindi verður að leita að PBO trefjum með hæsta stuðul til framleiðslu á kappseglum. Miðað við frábæra vélræna eiginleika PBO trefja eru þeir einnig bestu efnin til að framleiða golfkylfur, tennisspaða, skíðastafa, skíðabretti, brimbretti, bogastrengi fyrir bogfimi og hjólakappaksturshjól. Lykiltæknirannsóknir og þróun og iðnvæðing PBO trefja getur gert Kína kleift að losna við langtímastjórn og einokun erlendrar tækni og fara á braut sjálfstæðrar nýsköpunar, bjartra horfa og víðtækrar beitingar innlendrar og stórfelldrar þróunar. af PBO trefjum. Þetta mun stuðla að þróun og sjálfbærri notkun á afkastamiklum PBO efnum í flug-, landvarna-, hernaðar- og borgaralegum iðnaði Kína.
3.Fiber Eiginleikar
Samkvæmt skýrslum Toyobo er styrkur hágæða PBO trefjaafurðar þess 5.8GPa (tilkynnt sem 5.2GPa í Þýskalandi), með stuðullinn 180GPa, sá hæsti meðal núverandi efnatrefja; það þolir hitastig allt að 600 gráður og hefur takmarkandi súrefnisvísitölu 68, brennur ekki eða minnkar í logum, sem sýnir meiri hitaþol og logavarnarefni en nokkur önnur lífræn trefjar. Það er fyrst og fremst notað fyrir hitaþolinn iðnaðartextíl og trefjastyrkt efni.
Samanburður á PBO við aðrar afkastamiklar trefjar: styrkur, stuðull, hitaþol og logavarnarefni PBO trefja, sérstaklega styrkur þeirra, er ekki aðeins meiri en stáltrefja heldur einnig betri en koltrefja. Þar að auki sýna PBO trefjar framúrskarandi höggþol, slitþol og víddarstöðugleika og eru léttar og mjúkar, sem gera það að afar tilvalið textílhráefni.
PBO, sem ofurframmistöðu trefjar 21. aldar, hefur framúrskarandi eðlisfræðilega, vélræna og efnafræðilega eiginleika. Styrkur þess og stuðull er tvöfaldur á við Kevlar trefjar og er einnig með hitaþol og logavarnarefni meta-aramíð trefja, með heildar eðlis- og efnafræðilega eiginleika sem eru algjörlega betri en Kevlar trefjar, sem hafa verið leiðandi á sviði hágæða. trefjar. Einn PBO þráður með þvermál 1 millimetra getur lyft þyngd upp á 450 kíló, sem er meira en tíu sinnum styrkur stálvírtrefja.
4.Yfirborðsbreyting á PBO trefjum.
Hægt er að auka milliflötsskurðstyrk (IFSS) milli PBO trefja og plastefnisgrunnsins, en of mikið magn af tengiefni getur leitt til þykks þvertengingarlags tengiefnisins, sem aftur dregur úr IFSS. Plasmaæting á trefjayfirborðinu hefur fyrst og fremst áhrif á tengimiðilinn og myndar ágrædd þvertengingarlag sem veitir ákveðna vörn fyrir trefjarnar, þannig að lækkun á σ PBO trefja er ekki marktæk. Greining sýnir að ákjósanlegustu skilyrðin fyrir sameinað ferli tengimiðils og plasmabreytingar eru: A-187 tengiefnisinnihald við 2%, argon lághita plasmameðferðartími 2 mínútur, þrýstingur við 50 Pa og afl kl. 30 W. Meðal valinna tengiefna hefur A-187 gerðin best áhrif til að bæta IFSS milli PBO trefja og epoxýplastefnis, með ákjósanlegu innihaldi 2%. (1) Þegar A-187 innihaldið er 2% og argon lághita plasmameðferðarskilyrði eru 2 mín, 30 W og 50 Pa, getur IFSS breyttra PBO trefja náð allt að 10,44 MPa, sem er 52% aukning miðað við að nota aðeins A-187 tengimiðilinn til að breyta og 78% aukning miðað við IFSS upprunalegu trefjanna. Bætanleiki PBO trefja hefur einnig verið verulega bættur. (2) Fyrir PBO trefjar sem breyttar eru með argon lághitaplasma ásamt tengimiðli er lækkun IFSS með tímanum ekki marktæk; aukningin á snertihorninu er heldur ekki marktæk, sýnir tilhneigingu til stöðugleika, og það er jafnvel lítilsháttar lækkun. Niðurbrotsáhrif PBO trefja sem breytt er með argon lághita plasma ásamt tengiefni eru ekki áberandi.
5.Undirbúningur
PBO er myndað með lausninni fjölþéttingu 4,6-díamínóresorsínóldíhýdróklóríðs (einnig þekkt sem DAR·2HCl) með tereftalsýru í leysi af fjölfosfórsýru (PPA), eða með afvötnun með P2O5. PPA þjónar bæði sem leysir og sem hvati fyrir fjölþéttingu. Nýmyndun einliða DAR·2HCl var þróað með góðum árangri af Dow Chemical Company í Bandaríkjunum og byrjaði á tríklórbenseni sem hráefni. Þessi aðferð kemur í veg fyrir myndun myndhverfa við myndun, gefur mikla ávöxtun og gegnir mikilvægu hlutverki í iðnaðarframleiðslu PBO. Fjölliðadópið er spunnið með þurrblautu spunaferli, fylgt eftir með þvotti og þurrkun. Þegar það er leyst upp í fljótandi kristalseiginleika getur notkun fljótandi kristalsnúningar myndað útbreidda keðjubyggingu, þar sem upphafsspunnu trefjarnar (AS trefjar - staðalgerð) hafa styrk sem er yfir 3,53 N/tex og teygjustuðull yfir 10,84 N/ tex. Til að bæta stuðulinn er hægt að framkvæma hitameðhöndlun við um það bil 600 gráður, sem leiðir til trefja með háum stuðli (HM trefjar - hár stuðull gerð) með stuðull allt að 176,4 N/tex á meðan sama styrk er viðhaldið.
6.Umsókn
PBO trefjar einkennast af frábæru hitaþoli, miklum styrk og háum stuðli, sem gerir þær víða nothæfar.
(1) Notkun þráða felur í sér styrkingarefni fyrir gúmmívörur eins og dekk, færibönd og slöngur; styrkingarefni fyrir ýmis plast og steinsteypu; styrkjandi íhlutir fyrir eldflaugar og samsett efni; spennuhlutar og hlífðarhimnur fyrir ljósleiðara; styrkjandi trefjar fyrir rafmagnsvíra, heyrnartólsvíra og aðra sveigjanlega víra; háspennuefni fyrir reipi og snúrur; hitaþolin síuefni fyrir háhitasíun; hlífðarbúnaður fyrir flugskeyti og byssukúlur, skotheld vesti, skotheldir hjálma og afkastamikinn flugbúning; íþróttabúnaður fyrir tennis, hraðbáta, kappaksturssnekkjur; hágæða hátalaraþindir, nýtt samskiptaefni; loftrýmisefni o.fl.
(2) Notkun hakkaðra trefja og kvoða felur í sér styrkingartrefjar fyrir núningsefni og þéttingarþéttingar; aukaefni fyrir ýmis kvoða og plastefni o.fl.
(3) Notkun garns felur í sér slökkvifatnað; hitaþolinn vinnufatnaður til að meðhöndla bráðinn málm, svo sem steypu- og suðufatnað; hlífðarfatnaður fyrir skurðþol, öryggishanskar og öryggisskór; kappakstursbílstjóraföt, hlaupabúningur; ýmiss konar íþróttafatnaður og virkur íþróttabúnaður; Carrace flugmannabúningur; skurðvarnarbúnaður o.fl.
(4) Notkun stuttra trefja felur aðallega í sér hitaþolna stuðpúðafiltpúða fyrir álpressuvinnslu; hitaþolin síuefni fyrir háhitasíun; hitavarnarbelti o.fl.