[发明专利]一种耐紫外老化性能的PBO纤维上浆剂、PBO纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐紫外老化性能的PBO纤维上浆剂、PBO纤维及其制备方法，将质量百分浓度为0.1～5%的硅烷偶联剂、质量百分浓度为0.1～5%的环氧树脂、质量百分浓度为1～10‰的光吸收剂、质量分数为1～10‰的光稳定剂，混合制得所述PBO纤维上浆剂，在上浆工艺中将所述上浆剂涂覆于PBO纤维上，即可制备得到耐紫外老化性能的PBO纤维。本发明解决了现有方法制备的抗紫外光功能的PBO纤维存在力学性能缺陷，生产工艺不易控制，不利于工业化生产等缺陷，在不损失纤维的情况下改善了PBO纤维上浆剂界面结合性差的问题，同时，由其生产出的PBO纤维具有良好的力学性能和优异的抗紫外老化性能。

技术领域

本发明属于高性能纤维技术领域，具体的说，是一种耐紫外老化性能的PBO纤维上浆剂、PBO纤维及其制备方法。

背景技术

PBO（聚对苯撑苯并双噁唑）纤维是由 PBO经过液晶纺丝技术制得的高性能芳杂环有机纤维，它的拉伸强度和弹性模量约为芳纶纤维kevlar的两倍，并且作为直链型高分子，被认为具有极限弹性模量。由于其刚直性分子链结构，赋予了PBO纤维优异的耐热性能，其耐热性比芳纶纤维高100℃，是目前综合性能最为优异的一种有机纤维。由此也被誉称为“21世纪超级纤维”。因此PBO 纤维被广泛用于航空航天用及民用先进复合材料的增强体。PBO纤维其主要特点是强度高、模量高、质轻、回潮低、耐高温，且耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异。自20世纪50年代美国DOW化学公司研制出PBO纤维以来，由于优异的性能而备受关注，其高强度、高模量和仅2.1的介电常数，因此，注定了其在航空、航天领域科学技术中具有广泛的应用。

虽然PBO纤维在力学性能和耐热性方面十分优异，但是该纤维在紫外-可见光的辐照下，其力学性能将会大幅度下降，这极大的限制了PBO纤维在个人防护，装甲防护及桥梁绳索等方面的应用。为此，如何提高PBO纤维的耐紫光性能将是亟待解决的现实问题。因此，一些添加抗紫外添加剂的PBO纤维制备方法陆续被提出。

例如，公开号为CN103160950A的发明专利公布的一种防紫外PBO纤维的制备方法。该方法是在聚合阶段添加防紫外剂然后进行液晶纺丝而制备得到耐紫外PBO纤维，但聚合物阶段的稳定性较差，工艺稳定性不好控制。

又如，公开号为CN109295690A的发明专利公布的一种PBO纤维表面耐紫外/抗原子氧纳米含硅涂层的构筑方法。首先采用酸刻蚀改性增加纤维表面的粗糙度，再将酸化的PBO纤维采用60Co为辐照源的γ射线辐照或采用氧等离子体处理，使辐照液中物质受激发，在PBO纤维表面原位合成含硅纳米涂层。公开号为CN108486861A的发明专利公布的一种具有超高弹性及高模量比等优秀力学性能的抗紫外老化PBO纤维的制备工艺。该工艺采用酸刻蚀在PBO纤维表面形成沟槽和细纹，再与碳基悬浊液进行反应，利用反应产生的氧化石墨和细铝粉填充PBO纤维表面裂纹，最后进行耐紫外老化涂层。以及公开号为CN107620204A 的发明专利公开的一种耐紫外光的PBO纤维及其制备方法。将PBO纤维依次经过表面化学处理、表面游离基反应、抗紫外剂上浆处理、干燥后得到耐紫外光的PBO纤维。上述专利涉及的方法均采用酸刻蚀的方法增加纤维表面的粗糙度来提高纤维与上浆剂的结合性，但不易控制刻蚀程度，会在纤维表面形成沟槽和裂纹，容易造成纤维强度的下降，不利于工业化生产。

公开号为CN102277726A的发明专利公开了一种用于聚对苯撑苯并二恶唑纤维的抗紫外光老化的方法。将纳米二氧化钛和纳米氧化锌的复合水溶胶溶解在分散剂中，可直接对PBO成品进行抗紫外光老化整理，使得PBO纤维表面被涂覆一层溶胶，不改变PBO内部结构，不影响PBO力学性能。该专利对PBO力学性能的改善主要是因为纳米二氧化钛和纳米氧化锌在纤维表面形成了一层包覆层，阻挡了紫外光直接作用与PBO纤维。研究发现：涂覆纳米粒子后对PBO的光稳定性有一定改善，但是效果并不明显，提高幅度不到10%。