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李霞，黃玉東*，矯靈艷
(哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系，哈爾濱 150001)

摘要：聚對(duì)苯撐苯并雙錨唑(PB0)纖維是一種高強(qiáng)度、高模量、高熱穩(wěn)定性、高耐化學(xué)腐蝕性的新型纖維。著重介紹了PBO纖維的合成工藝、紡絲工藝；并對(duì)PBO的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和表征方法進(jìn)行了綜合評(píng)述。
關(guān)鍵詞：PBO纖維；制備；微觀結(jié)構(gòu)；表征方法
        聚對(duì)苯撐苯并雙鎓唑Poly(p—phenylene-2，6-benzoxazole)最初是由美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)室于上個(gè)世紀(jì)70年代作為一種耐高溫性能的材料進(jìn)行開發(fā)的，但是一直受到合成工藝的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，其優(yōu)越的性能也難以體現(xiàn)出來。直到80年代中期，由DOW化學(xué)公司開發(fā)出了一種新的單體合成、聚合及紡絲技術(shù)，1991年又與東洋紡織公司開始聯(lián)合研究開發(fā)PBO纖維，并于1995年，由東洋紡織公司在DOW化學(xué)公司的專利許可下開始了試生產(chǎn)，1998年10月開始商業(yè)化生產(chǎn)，注冊(cè)商標(biāo)為Zylon。近幾年推出的AS高強(qiáng)型纖維，其拉伸強(qiáng)度為5.8GPa，拉伸模量為 180GPa；在AS型拉伸強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，對(duì)纖維進(jìn)行熱處理得到HM高模量型纖維，其拉伸模量提高到了280GPa；Kitagawa等[1]開發(fā)的HM+超高模量纖維，其拉伸模量達(dá)到了360GPa，使得PBO纖維在性能上又得到了進(jìn)一步的提高。不同的科研工作者用不同的方法計(jì)算出PBO的理論模量是不同的，David[2]計(jì)算得511GPa，Tashiro[3]計(jì)算為460GPa，Adams等[4]用AMl計(jì)算出的孤立分子的理論拉伸模量值為730GPa。
        在性能上，PBO纖維的強(qiáng)度及彈性模量約為對(duì)位芳綸纖維的2倍，現(xiàn)有的商業(yè)PBO纖維的模量超過了鋼材，作為直鏈高分子，被認(rèn)為具有極限彈性模量；PBO纖維從室溫加熱到400℃，其抗張模量?jī)H從230Gpa線性的下降到190GPa；PBO有異常高的抗點(diǎn)燃性，其極限氧指數(shù)(LOI)為68，在有機(jī)纖維之中表現(xiàn)出最高值，在燃燒中，熱釋放速率低，產(chǎn)生一氧化碳、氰化氫等有毒氣體的非常少[5]。其分子鏈的剛直性使得熱分解溫度比對(duì)位芳綸約高出100℃，500℃熱處理60s后纖維的強(qiáng)度是原有強(qiáng)度的90％，這種纖維有望取代石棉[6]；PBO的熱膨脹系數(shù)僅為-3.0×10-6～6.4× 10-6。PBO耐化學(xué)腐蝕性良好，除強(qiáng)酸外不溶于任何有機(jī)溶劑。
        由于這些優(yōu)異的性能，PBO自問世以來就被認(rèn)為是航空航天先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中的新一代超級(jí)纖維[7,8]。本文基于大量文獻(xiàn)對(duì)PBO的合成、結(jié)構(gòu)以及表征方法作了較詳細(xì)的概述。

論文來源：高分子通報(bào)，2004，72（4),102-107