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2025 article

The Role of H 2 O-Stabilized Benzimidazole Tautomerism in the Anomalous Wet-Aging Behavior of Heterocyclic Aramid Fibers

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Le résumé fourni par la source

Most high-performance organic polymers are susceptible to wet-aging and degradation in mechanical properties, affecting their long-term service. Herein, we unexpectedly discover that the tensile strength of heterocyclic aramid fibers poly( p -phenylene-benzimidazole-terephthalamide) (PBIA) with the benzimidazole structure increases over time in a humid environment, showing a 17.2% enhancement even after 8 years, which is absent in poly( p -phenylene terephthalamide) (PPTA) without the benzimidazole structure. To explore the reasons, the monomer structure characterization results indicate that 6-amino-2-(4-aminobenzene)benzimidazole (6-PABZ) exhibits lower potential energy and superior planarity compared to those of 5-amino-2-(4-aminobenzene)benzimidazole (5-PABZ). But the potential energy difference is small, allowing for configuration tautomerism under ambient conditions. When crystallization or H 2 O complexation restricts their tautomerism, the predominant 6-configuration becomes stabilized. Subsequently, fresh PBIA fibers are prepared and subjected to hot-drawing and hydrothermal vapor treatment. Fiber structure and property characterization results show that hot-drawing leads to some crystalline regions with a lattice-stabilized six-configuration benzimidazole structure, yet free-converting benzimidazole 5/6-configurations remain in amorphous regions. After hydrothermal treatment, H 2 O infiltrates the amorphous regions and partly stabilizes the benzimidazole structure to the superior 6-configuration through interaction, enhancing the orientation of molecular chains in the amorphous regions. The reinforcement of weak amorphous regions after hydrothermal treatment results in a rapid 18.9% increase in tensile strength, along with long-term stability. The increase rate is correlated with the aging time, as well as the content of the benzimidazole structure and amorphous regions.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
The Role of H <sub>2</sub> O-Stabilized Benzimidazole Tautomerism in the Anomalous Wet-Aging Behavior of Heterocyclic Aramid Fibers
Date Crossref
06/06/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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