[发明专利]一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料及其制备方法，具体包括以下步骤：将PBO短切纤维做预处理；把预处理后的PBO纤维与间位芳纶短切纤维共同分散，并与分散好的间位芳纶沉析纤维混合抄造；采用湿法成型，经压榨、干燥、得到PBO纤维纸原纸，再经高温压光整饰得到耐高温蜂窝材料用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料。本发明所提供的聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料制备方法，利用PBO纤维超高强度、超高模量以及优异的耐高温、阻燃性能，采用混杂纤维复合抄造工艺制备出耐温性能、阻燃性能、机械强度优异的纸基材料，满足航空航天用蜂窝材料对聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料的性能需求。

技术领域

本发明涉及耐高温特种纸技术领域，具体涉及一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)是一种含有杂环芳香族的聚酰胺族高聚物纤维，最初由美国空军材料实验室作为耐高温性能比凯芙拉(Kevlar)好的材料而进行开发。首先它具有优异的耐热性能，PBO纤维的热分解温度在650℃以上，比对位芳纶高100℃左右，是有机合成纤维中耐热性能最好的纤维；其次PBO纤维的阻燃性能优良：其极限氧指数(LOI)为68，使用J IS垂直法对PBO纺织物进行燃烧性能测试，其炭化长度小于5mm，在燃烧过程中只有极少量的一氧化碳、氰化氢等有毒气体挥发；另外PBO纤维具有优异的耐化学介质性,在几乎所有的有机溶剂及碱中都是稳定的，只有浓硫酸、甲基磺酸、氯磺酸等部分强酸能使其溶解。此外,PBO纤维对次氯酸也有很好的稳定性，PBO纤维在漂白剂中浸泡300h后仍保持90％以上的强度。PBO纤维还具有超高强度、超高模量、尺寸稳定性好等优良性能。高模量PBO纤维线密度为1.7D，拉伸强度为5.8GPa，拉伸模量高达352Gpa。对与尺寸稳定性，PBO纤维在300℃条件下无载荷热处理30min，收缩率只有0.1％。由于具备以上优点，PBO纤维广泛用于机械工业、化工工业、军事国防、安全防护、电子电器、建筑建材、航空航天等领域。

目前市场PBO纤维多用于织物或作为增强剂制备复合材料(专利CN111534048A公开了一种热固性树脂PBO纤维复合材料的制备方法，将PBO纤维织物表面涂覆上浆剂，再与热固性树脂黏合制成复合材料；专利CN111484740A公开了一种采用聚苯酯和PBO纤维填充热塑性树脂的共混材料及其制备方法，采用热塑性聚合物树脂与聚苯酯树脂、PBO纤维、增强纤维、润滑辅助材料复配共混，使得到具有良好的耐磨性能的复合材料)。然而PBO纤维存在结晶度高，纤维表面惰性强的问题，在与树脂、上浆剂、粘结剂结合时，由于界面结合力弱，助剂耐高温性能差，所制备的复合材料在高温条件下容易产生碎裂，分层等问题，严重缩短结构件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料及其制备方法，本发明制备的纸基材料具有耐高温性能好和机械强度高的特点，可以解决现有PBO纤维增强复合材料内部结合强度低，高温条件(300℃)下复合材料性能稳定性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料，由PBO短切纤维、间位芳纶短切纤维、间位芳纶沉析纤维三种组分混合抄造而成，以质量分数计，其配比如下：PBO短切纤维质量配比为30％-80％，间位芳纶短切纤维质量配比为0-30％，间位芳纶沉析纤维质量配比为20％-50％，各组分质量分数之和为100％。

一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将绝干PBO短切纤维浸入碱液中预处理，然后用去离子水将预处理后的PBO短切纤维洗至中性，烘干备用；

步骤二：取绝干间位芳纶短切纤维与步骤一处理后的PBO短切纤维混合，加入分散剂进行第一次疏解分散；然后加入间位芳纶沉析纤维进行第二次疏解分散，加水调节纸浆浓度并进行第三次疏解分散制得混合浆料；