特种工程塑料聚对苯甲酰胺(简称PBA)介绍

HEATS

　　聚对苯甲酰胺,英文名Poly(p-benzamide)，简称PBA

1 o$ q2 J- D. V1 L # n$ n# y1 G6 [5 z5 j& |: }( z

　　(一)发展史

. W0 x% r' u1 C# D& S* J

　　美国杜邦公司于1916年首先介绍芳族聚酰胺-聚间苯二甲酰间苯二胺(Nomex)纤维，1970年介绍了聚对苯酰胺(Fibre B或PRD-49)，1972年又介绍了较韧性的聚1，4-苯撑对苯二酰胺(Kevlar 49)纤维，分析表明Kevlar纤维为代表。

; @/ P* K8 E) D: ~3 t# q: \9 \

　　1977年我国开始研制聚对苯酰胺，1990年上海市合成树脂研究所完成年产3吨中试鉴定。

# n8 U0 `: F$ b8 }2 M ( D' N) c) k$ {

　　(二)主要生产方法

　　1.树脂生产

" M! O1 r: I4 r" W2 ?

　　　　以对氨基苯甲酸为单位、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，在催化剂、助催化剂存在和80～90℃的条件下，反应3小时。然后，将物料沉析到酒精中，用水洗涤树脂，干燥，即可得到纺丝用树脂。树脂的特性粘度控制在1.8～2.2范围内。

4 G5 D n1 |* q7 b0 R

　　2.液晶浆液的制备

　　　　将芳纶-I树脂溶解在含有4～6%助溶剂的有机溶剂(二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮)中，聚合物浓度控制在9～10%左右，即可得到光学上各向异性的液晶浆液。

5 T! |+ A# s2 z7 U& l6 r) E

　　3.湿法纺丝

; m; L l2 {- m) v/ m9 S# F

　　　　将上述液晶浆液过滤，置于贮料筒中脱泡24小时，纺丝液经纺丝计量泵计量后，再经过滤器送至喷丝头，通过Φ0.05～0.08×500～1000孔纺丝帽，以每分钟10～20米的速度从喷丝孔喷入到凝固浴中。凝固浴为20～40%的有机溶剂水溶液，温度为40～50℃。从凝固出来的纤维经水充分洗净，干燥后，即得芳纶-I原丝。原丝在惰性气体中(3～5升/分，500～550℃)热处理3～5秒，即得到芳纶-I纤维。

　　(三)理化性能

( `8 Z/ w% J1 C% ^1 a; z7 Q# L ( [! Z) j5 |3 c. ]* M

　　1.物理性能

) B% |2 y1 Q! {) K) r; x# O

　　　　纤维色泽：淡黄色

% j3 M9 J! m+ I6 o1 d% N

　　　　相对密度：1.4655g/cm3

* O; ]7 f. }* |% c1 v' s: q

　　　　复丝旦度：1000～1500旦

2 n( A- D2 M* X- r: o 7 a8 Q+ ]7 v3 G z. Q5 M; @

　　　　细度：1.0～1.5旦

$ d8 k! ?# [6 u: x! W0 \

　　　　复丝强度：2337～2585Mpa

　　　　伸长率：1.5～2.5%

; v0 B' T- d0 u6 n; a3 H

　　　　弹性模量：＞147Gpa

　　　　芳纶-I性能接近Kevlar-149的性能，两者比较如表

. K: w' z: D0 o

　　2.热性能

+ e. Q* h# g4 k( b3 \ " p( ?$ E& Q, ]0 [+ B

　　　　芳纶-I与Kevlar-49浸渍环氧树脂后耐热稳定性相近，未涂环氧树脂则芳纶-I的热稳定性优于Kevlar-49。

　　　　芳纶-I在280℃空气中恒温老化100小时，性能基本没有变化。

　　　　芳纶-I在320℃的恒温热老化性能见表

' a; E- `; D7 M. ^- s; S! l

　　(四)应用领域

, j8 v0 B& |5 T1 q

　　聚对苯酰胺纤维是一种高强度、高模量、低密度的芳核酰胺纤维。其纤维密度(1.42～1.46g/cm3为玻璃纤维的60%，为碳纤维的80%，拉伸强度3.4～4.1Gpa，拉伸模量82.7～137.9Gpa，压缩强度仅为拉伸强度的20%，显示出延展性，可以压缩和弯曲，能够吸收能量。它广泛用于热塑性塑料和热固性塑料的增强，是尖端复合材料的高效增强剂。典型应用包括：

　　　　1.导弹、核武器、宇航等军用复合材料。可大幅度减轻自重，提高射程和载荷能力。

* b$ ?7 H2 s- E ) u! o7 E) d' s8 e2 t# M1 W

　　　　2.利用其超刚性、低密度性能，用其复合材料作雷达罩及天线骨架。

, C2 x" K# b; k& `( E* z

　　　　3.用其复合材料做飞机的地板材料、整流罩、机体门窗、内装饰等结构材料。

/ [1 d, i3 Q4 A- X6 F9 |5 i$ K; D

　　　　4.利用其高强度和低伸长率特性作光缆、电缆、海洋电缆等的增强骨架材料。

　　　　5.体育器材。成功地用以制作赛艇、桨、羽毛球拍等。

( c, q; C& e" C8 J$ u( Z

　　　　6.各种高温、耐磨的盘根、刹车片等。

( m v0 F( }9 f" _9 t : M* w8 O; \: h: R* F9 C; W

　　　　7.橡胶制品。用以制作超高压管、齿型带、三角带等。【MechNet】

9 U. i* _: a$ }% ? Z2 z8 C4 Q9 _