分別進行了PBO纖維纏繞成型的單向復合材料力學性能試驗和+150mm壓力容器試驗,與Kevlar-49和F-12纖維的單向復合材料力學性能及Ø150mm壓力容器性能進行了對比,初步的應用研究結果表明,纏繞成型的PBO/PF氧150mm壓力容器的容器特性系數(shù)PV/w和纖維強度轉化率都達到最高,其值分別達到了60km和90%,但其容器的環(huán)向變形較F-12纖維復合材料容器的大。
PBO纖維(聚對苯撐苯并雙惡唑)原是美國空軍1970年開始作為飛機用結構材料而著手研究的產(chǎn)品。20世紀末,日本東洋紡公司把它進行商業(yè)化生產(chǎn)(商品名為”Zylon”),其分子化學結構為剛性極強的線形伸直鏈結構。PBO纖維的強度、彈性模量約為對位芳綸纖維Kevlar-49的2倍,尤其是它具有直鏈高分子纖維的極限彈性模量。在固體火箭發(fā)動機殼體方面,美國布倫斯維克(Bruswick)公司采用抗拉強度為5.5 GPa的PBO纖維進行纏繞容器的綜合研究表明,250mm的球形高壓容器特性系數(shù)(PV/W,)達到了65. 2km,與同樣抗拉強度5.65GPa的T-400碳纖維纏繞容器相比(PV/W。值僅為45. 2km),PBO纖維的容器性能要高31%‘引。所以,PBO這種新型比強度和比模量最高的增強材料的應用可減輕航天發(fā)動機殼體重量30%,使發(fā)動機質量比高達0.93以上。
本工作開展了PBO纖維復合材料性能及其應用的研究,進行PBO纖維纏繞成型的單向復合材料力學性能試驗和Ø150mm壓力容器試驗,同時與Kevlar-49和F-12纖維的單向復合材料及其相同尺寸的壓力容器性能進行了對比,探討了PBO紆維在航天領域應用的可能性。
資料下載: PBO纖維纏繞復合材料的初步應用研究.pdf