Zlon是将上述的聚合液采用干湿法进行纺丝 树脂基体,干法配方43G1,湿法配方43S2,陕西 制造而成的。该纤维具有刚性极强的线形伸直链结非金属材料工艺研究所研制 构,其分子中的苯环和氮杂环是共面的,且处在分子 选用的Zon-ASBO纤维,表观呈金黄色、有 链的轴线上,其分子的结构单元中除了一个能自由光泽,束纱表面无明显毛刺。采用QB-48-87标 旋转的C-C键外,几乎全都不能自由旋转,这使得准对纤维进行复丝性能检测,结果见表1。树脂基 HO纤维具有优异的力学及热学性能,拉伸强度、弹体用本所自行研制的干法配方43G及湿法配方 性模量约为对位芳纶的二倍,尤其是由于分子链的43s2,其浇注体性能见表2 刚直性,比对位芳纶的耐热性约高100℃21,具有极 好的耐热性。采用动态弹性测定装置测定的弹性模 表1PBO纤维复丝性能(实测) 量表明,on-HM即便在400℃,弹性模量值还为 lab I Mechanical properties of PBO fiber 室温下的70%;实验测试的强度随温度变化的关系 拉伸强度 拉伸模量 伸长率 图线显示,随着温度的升高,强度直线下降,但是,即 样品编号 MPa /(a /% 使温度升到500℃时,强度值仍能保持室温下的 5320 40%,作为有机纤维,能达到这样程度的耐热性是惊 人的。另外,在尺寸热稳定性方面虽然on具 有热磁滞效应,没有收缩(热收缩),同其他持有伸长 5300 3.45 链结构的超级纤维一样,所具有的负线膨胀系数由 于温度上升而收缩,但是对于像对位芳纶那样的吸 表2树脂浇铸体性能 湿,尺寸也没有变化;因此热和水分对其尺寸稳定性 b 2 Mechanical properties of resin formulas 的影响也极小,所以在张力构件的应用领域中被有 效利用;在耐药品性方面,Zon几乎对所有的有机 配方拉伸强度拉伸模量伸长率弯曲强度马丁耐热 MPa /(n /MPa温度/℃ 溶剂和碱都是稳定的,其强度几乎没有变化 103.1 中科院北京化学所、中国纺织科学院、华东理工 大学和北京化工大学先后在实验室进行了PO纤 l12.0 维的探索研究工作,得到了拉伸强度为2.8GPa、拉 伸模量为300G、空气中分解温度达600℃的PO2.2试验内容 纤维,但这与世界先进水平相距太远。据文献[5]表 研究内容有:PBO纤维物理性能、树脂基体配方 明:BO纤维拉伸强度已达到7.0〔a、弹性模量达体系NOL环性能、工艺参数确定、q50mm压力容 300Ga~400(融a。在固体火箭发动机方面,美国布器性能、微观性能研究等。 伦斯维克( Bruswick)公司采用拉伸强度为5.5(a2.3测试标准 级的PO纤维进行缠绕容器的综合研究,共缠绕六 GB348-87《芳纶复丝拉伸性能测试方法.浸胶 台内径为250m的球形高压容器,实测平均爆破压法》 强为9MPa,纤维发挥强度为4.73GHa,纤维强度转 B/T2568-1995《树脂浇注体拉伸性能试验方 化率为86%复合材料特性系数(P/W)值为652法》 km。我国未见有关BBO纤维复合材料应用方面的 B/T2570-1995《树脂浇注体弯曲性能试验方 研究报道,本文主要介绍BBO纤维复合材料的研究法》 结果 B1458-88《纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸 2实验 试验方法》 2.1原材料 B1461-88《纤维缠绕增强塑料环形试样剪切 PO纤维(on-AS型),日本东洋纺公司生试验方法》 3结果与讨论 宇航材料工艺2004年第5期 01994-2010chinaAcademicournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://ww.cnki.ner© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net Zylon 是将上述的聚合液采用干湿法进行纺丝 制造而成的。该纤维具有刚性极强的线形伸直链结 构 ,其分子中的苯环和氮杂环是共面的 ,且处在分子 链的轴线上 ,其分子的结构单元中除了一个能自由 旋转的 C —C 键外 ,几乎全都不能自由旋转 ,这使得 PBO 纤维具有优异的力学及热学性能 ,拉伸强度、弹 性模量约为对位芳纶的二倍 ,尤其是由于分子链的 刚直性 ,比对位芳纶的耐热性约高 100 ℃[2 ] ,具有极 好的耐热性。采用动态弹性测定装置测定的弹性模 量表明 ,Zylon - HM 即便在 400 ℃,弹性模量值还为 室温下的 70 % ;实验测试的强度随温度变化的关系 图线显示 ,随着温度的升高 ,强度直线下降 ,但是 ,即 使温度升到 500 ℃时 ,强度值仍能保持室温下的 40 % ,作为有机纤维 ,能达到这样程度的耐热性是惊 人的[3 ] 。另外 ,在尺寸热稳定性方面 ,虽然 Zylon 具 有热磁滞效应 ,没有收缩(热收缩) ,同其他持有伸长 链结构的超级纤维一样 ,所具有的负线膨胀系数由 于温度上升而收缩 ,但是对于像对位芳纶那样的吸 湿 ,尺寸也没有变化 ;因此热和水分对其尺寸稳定性 的影响也极小 ,所以在张力构件的应用领域中被有 效利用 ;在耐药品性方面 ,Zylon 几乎对所有的有机 溶剂和碱都是稳定的 ,其强度几乎没有变化[4 ] 。 中科院北京化学所、中国纺织科学院、华东理工 大学和北京化工大学先后在实验室进行了 PBO 纤 维的探索研究工作 ,得到了拉伸强度为 2. 8 GPa、拉 伸模量为 300 GPa、空气中分解温度达 600 ℃的 PBO 纤维 ,但这与世界先进水平相距太远。据文献[5 ]表 明 :PBO 纤维拉伸强度已达到 7. 0 GPa、弹性模量达 300 GPa～400 GPa。在固体火箭发动机方面 ,美国布 伦斯维克 (Bruswick) 公司采用拉伸强度为 5. 5 GPa 级的 PBO 纤维进行缠绕容器的综合研究 ,共缠绕六 台内径为 250 mm 的球形高压容器 ,实测平均爆破压 强为 91 MPa ,纤维发挥强度为 4. 73 GPa ,纤维强度转 化率为 86 % ,复合材料特性系数 ( PV/ W) 值为 65. 2 km 。我国未见有关 PBO 纤维复合材料应用方面的 研究报道 ,本文主要介绍 PBO 纤维复合材料的研究 结果。 2 实验 211 原材料 PBO 纤维 ( Zylon - AS 型) ,日本东洋纺公司生 产。 树脂基体 ,干法配方 43G1 ,湿法配方 43S2 ,陕西 非金属材料工艺研究所研制。 选用的 Zylon - AS PBO 纤维 ,表观呈金黄色、有 光泽 ,束纱表面无明显毛刺。采用 GJB —348 —87 标 准对纤维进行复丝性能检测 ,结果见表 1。树脂基 体采用本所自行研制的干法配方 43G1 及湿法配方 43S2 ,其浇注体性能见表 2。 表 1 PBO 纤维复丝性能( 实测) Tab. 1 Mechanical properties of PBO fiber 样品编号 拉伸强度 / MPa 拉伸模量 / GPa 伸长率 / % 1 # 5 320 174 315 2 # 5 280 172 314 X… 5 300 173 3145 表 2 树脂浇铸体性能 Tab. 2 Mechanical properties of resin formulas 配方 拉伸强度 / MPa 拉伸模量 / GPa 伸长率 / % 弯曲强度 / MPa 马丁耐热 温度/ ℃ 43G1 10311 3179 5194 15112 142 43S2 11210 3190 5104 18112 130 212 试验内容 研究内容有 :PBO 纤维物理性能、树脂基体配方 体系、NOL 环性能、工艺参数确定、Ф150 mm 压力容 器性能、微观性能研究等。 2. 3 测试标准 GJB348 —87《芳纶复丝拉伸性能测试方法. 浸胶 法》; GB/ T2568 —1995《树脂浇注体拉伸性能试验方 法》; GB/ T2570 —1995《树脂浇注体弯曲性能试验方 法》; GB1458 —88《纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸 试验方法》; GB1461 —88《纤维缠绕增强塑料环形试样剪切 试验方法》。 3 结果与讨论 — 16 — 宇航材料工艺 2004 年 第 5 期