Насколько прочны смесовые ткани из арамидного волокна PBO?

Jul 01,2025

Ткань из смесовой пряжи PBO и арамида

Смесовая ткань из PBO (поли-п-фениленбензобизоксазольного волокна) и арамида (ароматического полиамидного волокна) сочетает в себе преимущества двух высокоэффективных материалов и обладает уникальными физико-химическими свойствами.

Волокно PBO

Волокно POB — это сокращение от поли-п-фениленбензобизоксазольного волокна (Poly-p-phenylene benzobisoxazole), композиционного армирующего материала, разработанного в США в 1980-х годах для развития аэрокосмической отрасли, перспективного представителя семейства полиамидов с гетероциклическими ароматическими соединениями.

Арамидное волокно

Арамидное волокно (Aramid fiber) — это ароматическое полиамидное волокно, которое в основном делится на два типа:

Пара-арамид (например, Kevlar, Twaron): молекулярная цепь имеет жесткую линейную структуру, высокую прочность и модуль упругости.

Мета-арамид (например, Nomex): молекулярная цепь имеет изогнутую структуру, хорошую термостойкость, но низкую прочность.

Характеристики смесовой ткани

Сверхвысокая прочность и модуль упругости

Прочность волокна PBO более чем в 10 раз превышает прочность стальной проволоки (прочность мононитей достигает 5,8 ГПа), а модуль упругости может достигать 180 ГПа, что значительно превосходит прочность (примерно в 3 раза больше, чем у стальной проволоки) и модуль упругости арамида (120 ГПа/г/см³). После смешивания ткань обладает высокими прочностными и модульными характеристиками обоих материалов, что подходит для ситуаций, требующих ударопрочности и сопротивления растяжению.

Арамид имеет более высокое удлинение при разрыве (около 3-4%), а волокно PBO имеет более низкое удлинение (около 2,5-3,5%). Смешивание позволяет сбалансировать гибкость и жесткость материала.

Высокая термостойкость

Температура разложения волокна PBO достигает 650 ℃, оно может длительно использоваться при температуре ниже 600 ℃, а верхний предел термостойкости арамида составляет 200-300 ℃ (пара-арамид сохраняет 65% прочности при 260 ℃). После смешивания термостойкость материала значительно повышается, что подходит для экстремально высоких температур.

Химическая стойкость и устойчивость к воздействию окружающей среды

Арамид обладает хорошей стойкостью к кислотам, щелочам и слабым органическим растворителям, но легко подвергается коррозии сильными растворителями; химическая стабильность волокна PBO выше, но оно чувствительно к ультрафиолетовому излучению. Смешивание позволяет компенсировать недостатки, например, улучшить УФ-стойкость PBO за счет арамида или повысить общую химическую стойкость за счет PBO.

Легкость и низкая плотность

Плотность обоих волокон ниже, чем у традиционных металлических материалов (PBO составляет 1,54-1,56 г/см³, арамид — около 1,44 г/см³). Смесовая ткань имеет явные преимущества в облегченном дизайне, особенно подходит для аэрокосмической отрасли и защитного снаряжения.

Замедление горения и самозатухание

Предел кислородного индекса (LOI) волокна PBO составляет 68, оно не горит и не сжимается в пламени; LOI арамида составляет около 28-30, он обладает самозатухающими свойствами. После смешивания огнестойкость еще больше повышается, что подходит для пожарной охраны и защиты при высокотемпературных работах.

Данные взяты из сети Интернет и лабораторных исследований

Основные области применения

Защитное снаряжение

Бронежилеты и каски Высокая прочность PBO в сочетании с ударопрочностью арамида позволяет создавать легкое защитное снаряжение высокого класса защиты. Например, мягкий бронежилет из смесовой ткани без основы и полиэтиленовой пленки имеет эффективность защиты на 40% выше, чем у материалов из одного компонента.

Пожарная и термостойкая одежда Способность смесовой ткани выдерживать высокие температуры и воздействие пламени подходит для одежды пожарных, сварочной защитной одежды и т. д., при этом сохраняя комфорт при носке.

Аэрокосмическая промышленность и оборона

Используется в конструкционных элементах фюзеляжа самолета, корпусов ракетных двигателей и т. д., уменьшая вес и повышая термостойкость. Волокно PBO также может заменить асбест или керамическое волокно в термостойких уплотнителях или материалах для зондирующих аэростатов.

Промышленность и транспорт

Армирующий материал для шин Смесовое волокно заменяет традиционную стальную кордную ткань, уменьшая вес шины и повышая износостойкость, а также улучшая топливную экономичность и комфорт автомобиля.

Трубы и кабели Используется в высоконапорных шлангах в нефтехимической промышленности или глубоководных кабелях, устойчиво к коррозии и усталости.

Спортивный инвентарь и электроника

Используется в высококачественном спортивном инвентаре (например, паруса для гребных лодок, теннисные ракетки), повышая прочность и долговечность; в электронике смесовой материал может использоваться для изготовления легких электромагнитных экранов или высокотемпературных печатных плат.