PBO纖維自然老化與加速老化的相關(guān)性研究①

應(yīng)靈慧，汪益龍，劉小云，莊啟昕，韓哲文

(華東理工大學(xué)特種功能高分子材料及相關(guān)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200237)

0 引言

聚對(duì)亞苯基苯并二噁唑(PBO)是一種直線型聚芳雜環(huán)剛性棒狀液晶聚合物分子，可通過(guò)液晶紡絲技術(shù)制得高度取向的高性能纖維，在纖維中PBO分子沿軸向高度取向，具有出色的機(jī)械性能、熱性能和耐化學(xué)性能，其纖維的拉伸強(qiáng)度及拉伸模量約為對(duì)位芳綸纖維的2倍，廣泛用于航空、航天以及防彈、防爆等領(lǐng)域的先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中［1－6］。

2003年，美國(guó)一名身穿PBO纖維制成的防彈衣的警察中彈身亡，其主要原因就是PBO纖維在遇熱、光照和潮濕環(huán)境下的性能下降速度比原先預(yù)想要快［5］。國(guó)內(nèi)最近幾年隨著PBO纖維產(chǎn)業(yè)化研究的進(jìn)展，對(duì)PBO纖維老化失效的研究也日益重視。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)PBO纖維老化方面的研究有熱老化、濕熱老化、光老化等［10－12］，大多采用人工加速老化的方式進(jìn)行，對(duì)于自然氣候條件下老化和使用壽命評(píng)估方面的報(bào)道較少。自然條件下老化，更能反映材料的真實(shí)使用情況，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)材料在實(shí)際環(huán)境下的性能衰退和使用壽命，但實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);而人工加速老化所需要的時(shí)間短，且可重復(fù)性好，但與材料的實(shí)際環(huán)境下老化存在一定偏差。

本文分別采用戶外自然暴曬實(shí)驗(yàn)及人工加速老化實(shí)驗(yàn)，研究了PBO纖維的老化失效現(xiàn)象，尋找兩者的相關(guān)性，以便能通過(guò)人工加速老化實(shí)驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)PBO纖維在戶外自然環(huán)境中的使用壽命。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣材料和實(shí)驗(yàn)方法

(1)試樣:PBO纖維，初始強(qiáng)度為5.8 GPa，日本東洋紡公司。……