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

$ \5 C/ y/ o5 `/ X) O' J

　　(一)发展史

　　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。

. c4 n- p3 a/ F) R2 L- v

　　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。

3 o& a. d6 M9 h% T# P' x * f1 R" k2 A9 r8 g

　　(二)主要生产方法

　　1.树脂生产

# R$ n% o; ^- j

　　　　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。

1 ?3 @0 r; G h6 N* H" |

　　2.液晶浆液的制备

( A2 b4 H) ^# k& D' ?, ]

　　　　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。

7 d( o. |- U0 U6 C

　　3.湿法纺丝

4 i/ ~ D S& G. Y! A : N7 p( Z$ b ^

　　　　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。

: S+ z, Q$ `$ \. p( H& h( O9 q6 U% w ( x: Z# e! d; V& ^9 G( t

　　(三)理化性能

) e* d" S) I7 l 6 E4 J# Y# ?4 J2 _1 Z/ H8 p

　　1.物理性能

. C. y. X* W! w+ m$ |7 v

　　　　纤维色泽：淡黄色

3 N m+ i6 B3 x4 `% x* s9 o" {

　　　　相对密度：1.4655g/cm3

4 C9 X& C& A2 k/ \; S( Q! A2 c x

　　　　复丝旦度：1000～1500旦

^4 N) N r+ @. v; _# Q5 B1 f W

　　　　细度：1.0～1.5旦

　　　　复丝强度：2337～2585Mpa

　　　　伸长率：1.5～2.5%

　　　　弹性模量：＞147Gpa

O9 q* K7 T2 G# n

　　　　芳纶-I性能接近Kevlar-149的性能，两者比较如表

　　2.热性能

+ J8 c3 y# m. w

　　　　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。

& v; y% o2 S; D* R$ j

　　　　芳纶-I在280℃空气中恒温老化100小时，性能基本没有变化。

2 w+ F* y+ D6 Y) }! c# d" [ , l4 E5 H2 l8 M( Q9 ?

　　　　芳纶-I在320℃的恒温热老化性能见表

- S) H2 c- _# Z$ V

　　(四)应用领域

& i3 h) b$ {( \1 t* J) w2 M$ d / j8 H# a. a9 z% S' A& k7 G: c

　　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。

　　　　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。

2 x$ C) Q6 Y/ U) x2 p9 w2 F' _

　　　　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。

# j# ^" p! z) Q/ ^7 w- h 1 z) U" q8 V9 F0 |4 g) _

　　　　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。

/ K8 W7 x. s( N/ M' |+ t& ?

　　　　5.体育器材。成功地用以制作赛艇、桨、羽毛球拍等。

3 u1 j, [9 a: \% r* n: S' W- I

　　　　6.各种高温、耐磨的盘根、刹车片等。

* W3 |5 Z0 d. G6 \

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