一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维

摘要

一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，本发明涉及一种改性的PBO纤维。本发明要解决现有的PBO纤维存在表面光滑导致与基体树脂浸润性差和对其进行表面修饰会造成本体力学性能大幅下降的问题。本发明的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维由活化PBO纤维、氧化锌种子溶液及氧化锌生长溶液制备而成。优点：PBO纤维改性后增强环氧树脂较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了20%～41%，氧化锌纳米线改性PBO纤维的拉伸强度较未处理PBO纤维仅下降1.5%～6%。本发明主要用于一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维。

权利要求

1.一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维由活化PBO纤维、氧化锌种子溶液及氧化锌生长溶液制备而成，所述的氧化锌纳米线改性的PBO纤维的界面强度为48.5MPa～57.1MPa；

所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维具体是按以下步骤制备完成的：一、①将活化PBO纤维浸入到氧化锌种子溶液中，在室温下以300r/min～600r/min的搅拌速度搅拌

10min～20min，然后在温度为100℃～200℃下干燥1min～10min；②重复步骤一①3～4次，得到吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维；

二、①将乌洛托品加入到超纯水中，待完全溶解后得到乌洛托品水溶液；②向步骤二①得到的乌洛托品水溶液中加入六水合硝酸锌，得到氧化锌生长溶液；③将步骤二②得到的氧化锌生长溶液加热至70℃～110℃，得到加热后的氧化锌生长溶液；④将步骤一②得到的吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维浸入到步骤二③得到的加热后的氧化锌生长溶液中，在搅拌速度为300r/min～600r/min下搅拌1h～10h；⑤将步骤二④中吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维取出，使用去离子水洗涤2次～6次后在80℃～150℃下干燥

30min～60min，得到氧化锌纳米线改性的PBO纤维；

步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.0002g～0.004g):1mL；

步骤二②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤二①所述的超纯水的体积比为(0.0002g～0.008g):1mL；

步骤一①中所述的活化PBO纤维具体是按以下步骤制备完成的：①首先将PBO纤维缠绕在方形玻璃框架上，然后浸入到质量分数为20％～80％的硫酸中，在室温和搅拌速度

50r/min～200r/min的条件下硫酸处理1h～4h，得到硫酸处理后的纤维；②将①得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤2次～6次，得到去离子水洗涤后的纤维；③将②得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为80℃～150℃下干燥30min～60min，得到活化PBO纤维；

步骤一①中所述的氧化锌种子溶液具体是按以下步骤制备完成的：(1)、制备乙酸锌溶液：①将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在温度为30℃～80℃和搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌至二水合乙酸锌完全溶解，得到乙酸锌/乙醇溶液；②将步骤(1)①得到的乙酸锌/乙醇溶液加热至50℃～80℃，得到加热后的乙酸锌/乙醇溶液；

步骤(1)①所述的二水合乙酸锌的质量与无水乙醇的体积比为(0.01～0.05)g:1mL；

(2)、制备氢氧化钠溶液：①将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为30℃～80℃和搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠/乙醇溶液；②将步骤(2)①得到的氢氧化钠/乙醇溶液加热至50℃～80℃，得到加热后的氢氧化钠/乙醇溶液；

步骤(2)①中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为(0.001～0.005)g:1mL；

(3)、制备氧化锌种子溶液：将步骤(1)②得到的加热后的乙酸锌/乙醇溶液和步骤(2)②得到的加热后的氢氧化钠/乙醇溶液混合均匀后加入到密封玻璃容器中，在搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌30min～60min后采用冰浴对密封玻璃容器进行冷却，冷却时间为10min～30min，得到氧化锌种子溶液；

步骤(3)中所述的加热后的乙酸锌/乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠/乙醇溶液的体积比为(1.5～4.5):1。

2.根据权利要求1所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于步骤一①中将活化PBO纤维浸入到氧化锌种子溶液中，在室温下以400r/min～600r/min的搅拌速度搅拌15min～20min，然后在温度为150℃～200℃下干燥5min～10min。

3.根据权利要求1所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.001g～0.004g):1mL。

4.根据权利要求1所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于步骤二②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤二①所述的超纯水的体积比为(0.001g～0.008g):1mL。

说明书

一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维

技术领域

[0001] 本发明涉及一种改性的PBO纤维。

背景技术

[0002] PBO纤维（聚对苯撑苯并双噁唑）作为一种高性能的芳香族杂环聚合物，是通过液晶纺丝制得的一种高性能纤维。它具有优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，其强度超过碳纤维、Kevlar纤维等，被誉为“21世纪的超级纤维”。PBO纤维由于这些优异的综合性能，其制备的高性能复合材料被广泛应用于航天、航空和行星探测等高新技术领域。

[0003] PBO纤维的结构如下：

[0004]

[0005] PBO纤维的皮芯结构使得其表面非常光滑，呈惰性，不易与树脂基体浸润，从而导致复合材料的界面粘结强度低，严重制约了其在复合材料中的应用。近年来，已经有大量研究对PBO纤维进行表面修饰，主要包括：(1)等离子体处理；(2)高能射线辐照处理；(3)化学接枝法。上述这些方法在提高PBO纤维界面性能方面均取得了一定的进展，但它们通常以牺牲纤维本体的拉伸强度为代价，不利于复合材料综合性能的充分发挥。

[0006] 综上所述，现有的PBO纤维存在表面光滑导致与基体树脂浸润性差和对其进行表面修饰会造成本体力学性能大幅下降的问题。

发明内容

[0007] 本发明要解决现有的PBO纤维存在表面光滑导致与基体树脂浸润性差和对其进行表面修饰会造成本体力学性能大幅下降的问题，而提供一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维。

[0008] 本发明的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维由活化PBO纤维、氧化锌种子溶液及氧化锌生长溶液制备而成界面强度为48.5MPa～57.1MPa的氧化锌纳米线改性的PBO纤维；

[0009] 所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维具体是按以下步骤制备完成的：一、①将活化PBO纤维浸入到氧化锌种子溶液中，在室温下以300r/min～600r/min的搅拌速度搅拌10min～20min，然后在温度为100℃～200℃下干燥1min～10min；②重复步骤一①3～4次，得到吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维；

[0010] 二、①将乌洛托品加入到超纯水中，待完全溶解后得到乌洛托品水溶液；②向步骤二①得到的乌洛托品水溶液中加入六水合硝酸锌，得到氧化锌生长溶液；③将步骤二②得到的氧化锌生长溶液加热至70℃～110℃，得到加热后的氧化锌生长溶液；④将步骤一②得到的吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维浸入到步骤二③得到的加热后的氧化锌生长溶液中，在搅拌速度为300r/min～600r/min下搅拌1h～10h；⑤将步骤二④中吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维取出，使用去离子水洗涤2次～6次后在80℃～150℃下干燥30min～60min，得到氧化锌纳米线改性的PBO纤维；

[0011] 步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.0002g～0.004g):1mL；

[0012] 步骤二②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤二①所述的超纯水的体积比为(0.0002g～0.008g):1mL。

[0013] 本发明的有益效果是：一、本发明PBO纤维改性后增强环氧树脂较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了20%～41%；二、本发明氧化锌纳米线改性PBO纤维的拉伸强度较未处理PBO纤维仅下降1.5%～6%。

[0014] 本发明用于一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维。

附图说明

[0015] 图1是实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大5000倍SEM图；

[0016] 图2是实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大40000倍的SEM图；

[0017] 图3是实施例二制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大5000倍SEM图；

[0018] 图4是实施例二制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大40000倍的SEM图。

具体实施方式

[0019] 具体实施方式一：本实施方式的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，其特征在于一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维由活化PBO纤维、氧化锌种子溶液及氧化锌生长溶液制备而成界面强度为48.5MPa～57.1MPa的氧化锌纳米线改性的PBO纤维；

[0020] 所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维具体是按以下步骤制备完成的：一、①将活化PBO纤维浸入到氧化锌种子溶液中，在室温下以300r/min～600r/min的搅拌速度搅拌10min～20min，然后在温度为100℃～200℃下干燥1min～10min；②重复步骤一①3～4次，得到吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维；

[0021] 二、①将乌洛托品加入到超纯水中，待完全溶解后得到乌洛托品水溶液；②向步骤二①得到的乌洛托品水溶液中加入六水合硝酸锌，得到氧化锌生长溶液；③将步骤二②得到的氧化锌生长溶液加热至70℃～110℃，得到加热后的氧化锌生长溶液；④将步骤一②得到的吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维浸入到步骤二③得到的加热后的氧化锌生长溶液中，在搅拌速度为300r/min～600r/min下搅拌1h～10h；⑤将步骤二④中吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维取出，使用去离子水洗涤2次～6次后在80℃～150℃下干燥30min～60min，得到氧化锌纳米线改性的PBO纤维；

[0022] 步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.0002g～0.004g):1mL；

[0023] 步骤二②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤二①所述的超纯水的体积比为(0.0002g～0.008g):1mL。

[0024] 本具体实施方式氧化锌纳米线在PBO纤维表面均匀、密集的生长，提高了PBO纤维表面的粗糙程度，因此，界面剪切强度提高；

[0025] 本实施方式的有益效果是：一、本发明PBO纤维改性后增强环氧树脂较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了20%～41%；二、本发明氧化锌纳米线改性PBO纤维的拉伸强度较未处理PBO纤维仅下降1.5%～6%。

[0026] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一①中所述的活化PBO纤维具体是按以下步骤制备完成的：①首先将PBO纤维缠绕在方形玻璃框架上，然后浸入到质量分数为20%～80%的硫酸中，在室温和搅拌速度50r/min～200r/min的条件下硫酸处理1h～4h，得到硫酸处理后的纤维；②将①得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤2次～6次，得到去离子水洗涤后的纤维；③将②得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为80℃～150℃下干燥30min～60min，得到活化PBO纤维。其它与具体实施方式一相同。

[0027] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一①中所述的氧化锌种子溶液具体是按以下步骤制备完成的：(1)、制备乙酸锌溶液：①将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在温度为30℃～80℃和搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌至二水合乙酸锌完全溶解，得到乙酸锌/乙醇溶液；②将步骤(1)①得到的乙酸锌/乙醇溶液加热至50℃～80℃，得到加热后的乙酸锌/乙醇溶液；

[0028] 步骤(1)①所述的二水合乙酸锌的质量与无水乙醇的体积比为(0.01～0.05)g:1mL；

[0029] (2)、制备氢氧化钠溶液：①将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为30℃～80℃和搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠/乙醇溶液；②将步骤(2)①得到的氢氧化钠/乙醇溶液加热至50℃～80℃，得到加热后的氢氧化钠/乙醇溶液；

[0030] 步骤(2)①中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为(0.001～0.005)g:1mL；

[0031] (3)、制备氧化锌种子溶液：将步骤(1)②得到的加热后的乙酸锌/乙醇溶液和步骤(2)②得到的加热后的氢氧化钠/乙醇溶液混合均匀后加入到密封玻璃容器中，在搅拌速度为300r/min～600r/min的条件下搅拌30min～60min后采用冰浴对密封玻璃容器进行冷却，冷却时间为10min～30min，得到氧化锌种子溶液；

[0032] 步骤(3)中所述的加热后的乙酸锌/乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠/乙醇溶液的体积比为(1.5～4.5):1。其它与具体实施方式一或二相同。

[0033] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一①中将活化PBO纤维浸入到氧化锌种子溶液中，在室温下以400r/min～600r/min的搅拌速度搅拌15min～20min，然后在温度为150℃～200℃下干燥5min～10min。其它与具体实施方式一至三相同。

[0034] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.001g～0.004g):1mL。其它与具体实施方式一至四相同。

[0035] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为(0.001g～0.004g):1mL。其它与具体实施方式一至五相同。

[0036] 采用以下实施例验证本发明的有益效果：

[0037] 实施例一：

[0038] 本实施例所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，具体是按照以下步骤进行的：

[0039] 一、活化PBO纤维：①首先将PBO纤维缠绕在方形玻璃框架上，然后浸入到质量分数为60%的硫酸中，在室温和搅拌速度100r/min的条件下硫酸处理3h，得到硫酸处理后的纤维；②将步骤一①得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤4次，得到去离子水洗涤后的纤维；③将步骤一②得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为100℃下干燥30min，得到活化PBO纤维；

[0040] 二、制备乙酸锌溶液：①将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在温度为40℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌至二水合乙酸锌完全溶解，得到乙酸锌/乙醇溶液；②将步骤二①得到的乙酸锌/乙醇溶液加热至65℃，得到加热后的乙酸锌/乙醇溶液；

[0041] 步骤二①所述的二水合乙酸锌的质量与无水乙醇的体积比为0.035g:1mL；

[0042] 三、制备氢氧化钠溶液：①将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为50℃和搅拌速度为400r/min的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠/乙醇溶液；②将步骤三①得到的氢氧化钠/乙醇溶液加热至65℃，得到加热后的氢氧化钠/乙醇溶液；

[0043] 步骤三①中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为0.0025g:1mL；

[0044] 四、制备氧化锌种子溶液：将步骤二②得到的加热后的乙酸锌/乙醇溶液和步骤三②得到的加热后的氢氧化钠/乙醇溶液混合均匀后加入到密封玻璃容器中，在搅拌速度为400r/min的条件下搅拌40min后采用冰浴对密封玻璃容器进行冷却，冷却时间为20min，得到氧化锌种子溶液；

[0045] 步骤四中所述的加热后的乙酸锌/乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠/乙醇溶液的体积比为3:1；

[0046] 五、①将步骤一得到的活化PBO纤维浸入到步骤四得到的氧化锌种子溶液中，在室温下以400r/min的搅拌速度搅拌15min，然后在温度为150℃下干燥10min；②重复步骤五①3次，得到吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维；

[0047] 六、①将乌洛托品加入到超纯水中，待完全溶解后得到乌洛托品水溶液；②向步骤六①得到的乌洛托品水溶液中加入六水合硝酸锌，得到氧化锌生长溶液；③将步骤六②得到的氧化锌生长溶液加热至90℃，得到加热后的氧化锌生长溶液；④将步骤五②得到的吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维浸入到步骤六③得到的加热后的氧化锌生长溶液中，在搅拌速度为400r/min下搅拌2h；⑤将步骤六④中吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维取出，使用去离子水洗涤4次后在100℃下干燥30min，得到氧化锌纳米线改性PBO纤维；

[0048] 步骤六①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为0.0005g:1mL；

[0049] 步骤六②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤六①所述的超纯水的体积比为0.001g:1mL。

[0050] 使用扫描电镜对实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维进行微观形貌观察，如图1和图2所示，图1是实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大5000倍SEM图，图2是实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大40000倍的SEM图。

[0051] 从图1和图2可以看出，氧化锌纳米线均匀且致密的生长在PBO纤维表面。这些坚硬的纳米线能够刺入树脂基体，起到锚定作用，从而增强纤维与树脂基体之间的机械锁合作用；此外，氧化锌纳米线表面拥有大量的羟基官能团，有利于提高纤维与树脂基体之间的浸润性。基于以上两点，PBO纤维复合材料的界面性能从而得到提高。氧化锌纳米线改性PBO纤维增强环氧树脂较PBO纤维增强环氧树脂的界面剪切强度提高了30%。

[0052] 利用复合材料界面性能评价测试仪(FA-620，日本东荣株式会社)测试本实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维及未处理的PBO纤维与环氧树脂基体之间的界面剪切强度，测试结果如表1所示。

[0053] 所述的环氧树脂基体为环氧树脂E-51和3,3-二乙基4,4-二氨基二苯基甲烷固化剂的混合物，环氧树脂E-51和3,3-二乙基4,4-二氨基二苯基甲烷固化剂的质量比为100:32。

[0054] 按照ASTM-D3379标准《高模量单丝材料拉伸强度和杨氏模量测试方法》，利用微机控制电子拉力试验机测试本实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维及未处理的PBO纤维的纤维单丝拉伸强度，测试结果如表1所示。

[0055] 表1：改性前后PBO纤维的界面剪切强度及拉伸强度值

[0056]样品 界面剪切强度(MPa) 拉伸强度(GPa)
未处理PBO纤维 40.4±0.3 5.8±2.5
改性后PBO纤维 52.5±0.32 5.7±2.1

[0057] 从表1中可以看到，经实施例一改性处理后的PBO纤维的界面剪切强度较较未处理提高了30%，而拉伸强度仅下降1.7%。生长有致密的氧化锌纳米线的PBO纤维具有更高的表面粗糙度，与树脂基体之间拥有更大的接触面积。PBO纤维表面的氧化锌纳米线能够与树脂基体之间良好的浸润，并形成强大的机械锁合作用，从而提高了PBO纤维的界面性能。另外，由于氧化锌纳米线的生长过程均在较低温度下进行，因此，不会对PBO纤维的本体性能造成负面影响，从而保持了理想的拉伸强度。

[0058] 实施例二：

[0059] 本实施例所述的一种氧化锌纳米线改性的PBO纤维，具体是按照以下步骤进行的：

[0060] 一、活化PBO纤维：①首先将PBO纤维缠绕在方形玻璃框架上，然后浸入到质量分数为60%的硫酸中，在室温和搅拌速度80r/min的条件下硫酸处理3h，得到硫酸处理后的纤维；②将步骤一①得到的硫酸处理后的纤维使用去离子水洗涤4次，得到去离子水洗涤后的纤维；③将步骤一②得到的去离子水洗涤后的纤维在温度为100℃下干燥30min，得到活化PBO纤维；

[0061] 二、制备乙酸锌溶液：①将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在温度为40℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌至二水合乙酸锌完全溶解，得到乙酸锌/乙醇溶液；②将步骤二①得到的乙酸锌/乙醇溶液加热至65℃，得到加热后的乙酸锌/乙醇溶液；

[0062] 步骤二①所述的二水合乙酸锌的质量与无水乙醇的体积比为0.03g:1mL；

[0063] 三、制备氢氧化钠溶液：①将氢氧化钠加入到无水乙醇中，在温度为40℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌至氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠/乙醇溶液；②将步骤三①得到的氢氧化钠/乙醇溶液加热至65℃，得到加热后的氢氧化钠/乙醇溶液；

[0064] 步骤三①中所述的氢氧化钠的质量与无水乙醇的体积比为0.002g:1mL；

[0065] 四、制备氧化锌种子溶液：将步骤二②得到的加热后的乙酸锌/乙醇溶液和步骤三②得到的加热后的氢氧化钠/乙醇溶液混合均匀后加入到密封玻璃容器中，在搅拌速度为500r/min的条件下搅拌30min后采用冰浴对密封玻璃容器进行冷却，冷却时间为20min，得到氧化锌种子溶液；

[0066] 步骤四中所述的加热后的乙酸锌/乙醇溶液的体积与加热后的氢氧化钠/乙醇溶液的体积比为2.5:1；

[0067] 五、①将步骤一得到的活化PBO纤维浸入到步骤四得到的氧化锌种子溶液中，在室温下以400r/min的搅拌速度搅拌15min，然后在温度为150℃下干燥5min；②重复步骤五①4次，得到吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维；

[0068] 六、①将乌洛托品加入到超纯水中，待完全溶解后得到乌洛托品水溶液；②向步骤六①得到的乌洛托品水溶液中加入六水合硝酸锌，得到氧化锌生长溶液；③将步骤六②得到的氧化锌生长溶液加热至90℃，得到加热后的氧化锌生长溶液；④将步骤五②得到的吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维浸入到步骤六③得到的加热后的氧化锌生长溶液中，在搅拌速度为400r/min下搅拌4h；⑤将步骤六④中吸附有纳米氧化锌生长晶核的PBO纤维取出，使用去离子水洗涤4次后在100℃下干燥30min，得到氧化锌纳米线改性PBO纤维；

[0069] 步骤六①中所述的乌洛托品的质量与超纯水的体积比为0.0009g:1mL；

[0070] 步骤六②所述的六水合硝酸锌的质量与步骤六①所述的超纯水的体积比为0.0019g:1mL。

[0071] 使用扫描电镜对实施例二制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维进行微观形貌观察，如图3和图4所示，图3是实施例二制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大5000倍SEM图；图4是实施例二制备得到的氧化锌纳米线改性PBO纤维放大40000倍的SEM图。

[0072] 从图3和图4可以看出，氧化锌纳米线均匀且致密的生长在PBO纤维表面。这些坚硬的纳米线能够刺入树脂基体，起到锚定作用，从而增强纤维与树脂基体之间的机械锁合作用；此外，氧化锌纳米线表面拥有大量的羟基官能团，有利于提高纤维与树脂基体之间的浸润性。基于以上两点，PBO纤维复合材料的界面性能从而得到提高。氧化锌纳米线改性PBO纤维增强环氧树脂较PBO纤维增强环氧树脂的界面剪切强度提高了41%。

[0073] 利用复合材料界面性能评价测试仪(FA-620，日本东荣株式会社)测试本实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维及未处理的PBO纤维与环氧树脂基体之间的界面剪切强度，测试结果如表2所示。

[0074] 所述的环氧树脂基体为环氧树脂E-51和3,3-二乙基4,4-二氨基二苯基甲烷固化剂的混合物，环氧树脂E-51和3,3-二乙基4,4-二氨基二苯基甲烷固化剂的质量比为100:32。

[0075] 按照ASTM-D3379标准《高模量单丝材料拉伸强度和杨氏模量测试方法》，利用微机控制电子拉力试验机测试本实施例一制备得到的氧化锌纳米线改性的PBO纤维及未处理的PBO纤维的纤维单丝拉伸强度，测试结果如表2所示。

[0076] 表2：改性前后PBO纤维的界面剪切强度及拉伸强度值

[0077]样品 界面剪切强度(MPa) 拉伸强度(GPa)
未处理PBO纤维 40.4±0.3 5.8±2.5
改性后PBO纤维 57.1±0.33 5.6±3.1

[0078] 从表2中可以看到，经实施例二改性处理后的PBO纤维的界面剪切强度较较未处理提高了41%，而拉伸强度仅下降3.4%。生长有致密的氧化锌纳米线的PBO纤维具有更高的表面粗糙度，与树脂基体之间拥有更大的接触面积。PBO纤维表面的氧化锌纳米线能够与树脂基体之间良好的浸润，并形成强大的机械锁合作用，从而提高了PBO纤维的界面性能。另外，由于氧化锌纳米线的生长过程均在较低温度下进行，因此，不会对PBO纤维的本体性能造成负面影响，从而保持了理想的拉伸强度。