盡管用于 H2/CO2 分離的聚合物基膜具有諸多優(yōu)點(diǎn),但其在工業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn),其中較重要的是塑化和高溫下的低穩(wěn)定性。玻璃聚合物具有剛性,因此可抗塑化并在高溫下保持穩(wěn)定,是合適的選擇。有人建議使用聚苯并咪唑(PBI)進(jìn)行 H2/CO2 分離,這是一種符合上述要求的特種聚合物。它在高溫下(玻璃轉(zhuǎn)化溫度,Tg = 425-435℃)穩(wěn)定,具有較高的 H2/CO2 本征選擇性,并且由于具有高硬度結(jié)構(gòu)和致密的鏈包裝,預(yù)計(jì)可以承受塑化。然而,氣體分子通過(guò) PBI 的傳輸速率非常緩慢,這也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其滲透性的方法包括與滲透性更強(qiáng)的聚合物混合、改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)以及在聚合物基體中添加填料。PBI 塑料的耐輻射性能突出,適用于核工業(yè)等對(duì)輻射防護(hù)要求高的領(lǐng)域。上海PBI精密注塑供應(yīng)
PBI主要特性:1.作為當(dāng)今較高級(jí)的熱塑性塑料,PBI具有較耐高溫的優(yōu)點(diǎn),在空氣中的連續(xù)工作時(shí)間可以達(dá)到20000小時(shí),長(zhǎng)期耐高溫工作溫度可以達(dá)到310度,500度高溫下仍可以連續(xù)工作數(shù)小時(shí),瞬間耐受溫度可以達(dá)到760度。2.PBI具有出色的機(jī)械強(qiáng)度、剛性、硬度和抗蠕變性能,具有突出的尺寸穩(wěn)定性。3.出色的耐磨和摩擦性能。4.極低的線性熱膨脹系數(shù)。5.出色的抗高能輻射性能(r射線和x射線),PBI具有優(yōu)異的耐腐蝕特性,再在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定性。6.固有的低可燃性。7.離子污染環(huán)境下得高純度。8.低排氣性(干性材料)。在有離子雜質(zhì)的工作環(huán)境下,PBI是干凈的而且不排氣(在水中除外)。上海PBI精密注塑供應(yīng)具備良好的電氣絕緣性,PBI 塑料普遍應(yīng)用于電子電器行業(yè),保障電路安全穩(wěn)定。
正如它們的高 Tg(>400℃)所示,這些類型的聚合物具有非常堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu),可明顯抵抗二氧化碳塑化,使膜即使在高溫下也能保持分離性能。盡管具有這些優(yōu)點(diǎn),PBI 聚合物在氣體分離方面仍面臨著一些挑戰(zhàn),包括由于高度的鏈堆積和堅(jiān)硬的聚合物骨架以及脆性而導(dǎo)致的低 H2 滲透性,這使得用這種材料制造薄膜十分困難。聚合物混合、官能化、交聯(lián)、前體聚合物的熱重排、N 取代改性和無(wú)機(jī)顆粒的加入是克服其缺點(diǎn)的一些方法。目前,m-PBI 是獨(dú)一可在市場(chǎng)上買(mǎi)到的 PBI,因此,預(yù)計(jì)還需要更多的努力來(lái)普遍研究不同的膜改性技術(shù),以改善其氣體傳輸特性。
PBI涂層附著力和耐刮擦性:純 PBI 涂層的附著力受較終固化溫度的影響很大。隨著溫度的升高,鋁基板的強(qiáng)度明顯增加。系統(tǒng) PBI_280 的網(wǎng)格切割強(qiáng)度(GK=0)達(dá)到了較佳值(圖 4,左)?!芭R界載荷”(涂層開(kāi)始破裂并從基材上剝離的載荷)的結(jié)果顯示,純 PBI 涂層和之前測(cè)試的 PAI 涂層之間存在明顯差異(圖 4,右)。測(cè)量到 PBI_280 涂層的較高臨界載荷(約 82 N),與較高的耐刮擦性相對(duì)應(yīng)。PBI_180 和 PBI_215 之間的差異很小,由于測(cè)試結(jié)果分散,可以忽略不計(jì)。其他作者也觀察到塊狀 PBI 具有非常高的耐刮擦性。PBI 塑料可制成纖維,用于制作防護(hù)服裝,提供強(qiáng)度高防護(hù)。
雖然已經(jīng)證明8000g mol^(-1)PBI可以在低至2.07 MPa的壓力下加工,產(chǎn)生與對(duì)照相同的機(jī)械性能,但固化周期尚未優(yōu)化,計(jì)劃在此方面開(kāi)展進(jìn)一步的工作。此外,如果我們現(xiàn)在考慮 PBI 作為熱固性聚合物,那么應(yīng)該可以進(jìn)一步降低分子量以增強(qiáng)加工性能,而不會(huì)對(duì)機(jī)械性能產(chǎn)生任何有害影響。但是,應(yīng)該注意的是,存在一個(gè)下限,隨著分子量的降低,固化周期中釋放出的縮合揮發(fā)物的百分比將會(huì)增加,而且,更高的交聯(lián)密度會(huì)降低 PBI 的斷裂韌性。該領(lǐng)域的持續(xù)研究將探索較低分子量的 PBl(在 6000g mol^(-1) 范圍內(nèi)),以及在 8000g mol^(-1)“活性”P(pán)BI 上產(chǎn)生更多的機(jī)械性能。PBI 塑料在電子封裝領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,有效保護(hù)電子元件。上海PBI精密注塑供應(yīng)
PBI塑料的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較高,主要應(yīng)用在高級(jí)市場(chǎng)。上海PBI精密注塑供應(yīng)
PBI聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。與其他工程物質(zhì)相比,PBI聚合物位于聚合物性能三角形的較高溫度指數(shù)的頂部。該三角形被分成兩半,左側(cè)為非晶態(tài)材料,右側(cè)為結(jié)晶或半結(jié)晶材料。相對(duì)于其他材料,PBI 的性能超過(guò)了用于解決行業(yè)較復(fù)雜挑戰(zhàn)的未填充物質(zhì)的耐熱性能。聚合物的耐熱性可以通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可能包括與其他更高 Tg 的聚合物混合或通過(guò)添加填料。無(wú)定形聚合物和熱固性聚合物都可以發(fā)生共混。PBI 因其非常高的耐熱性而成為有吸引力的共混聚合物,如表中的 TGA 和其他性能所示。上海PBI精密注塑供應(yīng)