聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维具有具有高强、高模、耐高温及阻燃等优异特性,具有巨大的应用前景。但PBO纤维表面光滑,亲水性差,表面自由能较小,同时纤维与树脂基体的界面粘结性能较差,严重地制约了其在高性能纤维增强复合材料中的应用。因此,通过PBO纤维的表面改性,提高PBO纤维的表面自由能和与树脂基体的界面粘结性能具有重要意义。本文通过共聚合在PBO刚性大分子链上引入磺酸基团,以增加PBO纤维的极性,改善其表面性能。首先以4,4’-二苯醚二甲酸（ODBA）为原料,通过磺化反应成功地合成了2,2’-二磺酸-4,4’-二苯醚二甲酸（SODBA）,然后以SODBA和TPA、DAR为单体,在多聚磷酸（PPA）中共缩聚制备了不同磺酸基团含量的改性PBO液晶聚合物DSPBO,通过红外光谱、元素分析等方法证实了聚合物的结构。将聚合得到的DSPBO/PPA液晶溶液经干喷湿纺工艺成型了DSPBO纤维,并对其力学性能、结晶形态、特性粘度进行了测试。DSPBO纤维液晶形态类似于PBO,力学性能和特性粘度略有下降。通过X射线衍射、拉曼光谱分析和密度测定研究了离子基团含量对DSPBO纤维聚集态结构的影响,结果表明随着离子基团含量的增加,纤维的结晶程度、取向度及密度均有所降低。通过液体与纤维表面接触角测试和衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）,研究了DSPBO纤维的表面性能。接触角的测试结果表明,磺酸基团（-SO3H）引入大分子主链之后,DSPBO纤维对水和乙醇的浸润性能得到改善,接触角减小,表面自由能增加,且磺酸基团含量越大,改善效果越明显。DSPBO-1%纤维与水的接触角从PBO的71.4°减小到52.1°,DSPBO-3%纤维的接触角减小到了46.7°;DSPBO-1%纤维的表面自由能从PBO的35.5mJ/m2增大到48.67mJ/m2;DSPBO-3%纤维的表面自由能增至53.46mJ/m2。衰减全反射红外光谱分析得出DSPBO纤维表面OH的含量要高于PBO纤维表面。利用微脱粘测试和SEM研究了DSPBO纤维/环氧树脂的界面粘结性能,DSPBO纤维/环氧树脂的界面剪切强度较PBO/环氧树脂的界面剪切强度增加了31.7%,达到了10.8MPa。复合材料破坏形貌的SEM分析也显示出纤维界面粘结性能明显改善,由原来界面破坏变成复合材料基体的部分破坏。考察了PBO、DSPBO纤维在紫外加速老化条件下的紫外稳定性能。DSPBO-3%纤维在紫外照射310小时后的强度保持率为63.75%,而PBO纤维为44.17%,PBO经紫外光照射后粘度的变化最大,照射310小时后特性粘度下降26.34%,而DSPBO-3%则只下降了15%左右。相对比于PBO,DSPBO的紫外稳定性能得到了明显的改善。
