2000:PBI 成为新兴燃料电池行业高温膜电极组件的 PBI 聚合物和薄膜供应商,并于 2004 年分拆出质子交换膜 (PEM) 电池业务。2005:Jerry 和 Anita Zucker夫妇拥有的InterTech Group, Inc.从塞拉尼斯公司手中收购了 PBI 业务,为其注入了新的活力,并赋予其发展和发挥全球潜力的新使命。2012:洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)使用 PBI 分离膜在 250℃ 的模拟合成气中进行了为期 330 天的评估,结果表明 PBI 分离膜具有稳定的 H2/CO2 分离效果,通量和选择性均创历史新高,且性能没有下降。2016年:NASA 批准在绝缘化合物中使用 PBI,用于可重复使用且有史以来较大的固体燃料火箭发动机——太空发射系统五段助推器。PBI塑料在未来将有更普遍的应用和明显的研究成果。江苏PBI轴承厂家直销

PBI 以其优异的热稳定性和耐化学性而闻名。它是一种热塑性塑料,具有所有市售有机聚合物中较高的玻璃化转变温度 Tg (425℃)。PBI 由四氨基联苯 (TAB) 与二苯间苯二甲酸酯 (DPIP) 缩聚而成。反应方案如图 1 所示。提出了两种可能的机制。一种机制假设存在聚酰胺酸作为主要中间体,然后脱水并环化为咪唑。第二种机制假设存在席夫碱中间体,该中间体环化为苯并咪唑,随后在形成咪唑时消除苯酚。PBl 的合成。PBl 是独一可商购的聚苯并咪唑,由 Hoechst Celanese 的 Rock Hill 工厂 (SC) 生产。商业聚合分为两个阶段,均在惰性气氛中进行。在头一阶段,DPIP 熔化并溶解 TAB。随着温度升高,聚合开始,生成苯酚和水。缩合副产物的释放导致易碎泡沫的形成。在第二阶段,泡沫被压碎,聚合物分子量在固态下提高。PBI高温分流嘴机加工PBI塑料在高温蒸汽环境中性能可能受影响。

PBI主要特性:1.作为当今较高级的热塑性塑料,PBI具有较耐高温的优点,在空气中的连续工作时间可以达到20000小时,长期耐高温工作温度可以达到310度,500度高温下仍可以连续工作数小时,瞬间耐受温度可以达到760度。2.PBI具有出色的机械强度、刚性、硬度和抗蠕变性能,具有突出的尺寸稳定性。3.出色的耐磨和摩擦性能。4.极低的线性热膨胀系数。5.出色的抗高能辐射性能(r射线和x射线),PBI具有优异的耐腐蚀特性,再在强酸强碱环境中仍能保持稳定性。6.固有的低可燃性。7.离子污染环境下得高纯度。8.低排气性(干性材料)。在有离子杂质的工作环境下,PBI是干净的而且不排气(在水中除外)。
PBI 分子量和端基改性:上述讨论表明,PBl 预浸料的固化需要相对严苛的条件。我们的目标是设计一种 PBI 预浸料,该预浸料可在标准生产环境的设备限制内固化(即高压釜可处理 2.07 MPa (300 psi)),但保持与 PBI 相关的出色短期高温性能。我们的方法是通过使用较低分子量的 PBI 和/或封端聚合物来降低聚合物粘度。由于标准配方中的 PBl 聚合物是“活性”聚合物,因此推测高固化温度会导致固化过程中聚合物分子量增加,从而降低聚合物流量。通过降低反应时间和温度来改变活性聚合物的分子量。后续实验中使用分子量约为 8000g mol^(−1) 的“活性”PBl 聚合物。苯甲酸苯酯用作封端剂。计算添加的封端剂量,使分子量分别为 8000 和 12000g mol^(−1)。这些聚合物也用于后续实验。分子量是通过 DMAc 中的特性粘度测量确定的。下面给出了一个示例程序。PBI 塑料凭借其突出的机械强度,在制造高性能机械部件时发挥关键作用。

虽然已经证明8000g mol^(-1)PBI可以在低至2.07 MPa的压力下加工,产生与对照相同的机械性能,但固化周期尚未优化,计划在此方面开展进一步的工作。此外,如果我们现在考虑 PBI 作为热固性聚合物,那么应该可以进一步降低分子量以增强加工性能,而不会对机械性能产生任何有害影响。但是,应该注意的是,存在一个下限,随着分子量的降低,固化周期中释放出的缩合挥发物的百分比将会增加,而且,更高的交联密度会降低 PBI 的断裂韧性。该领域的持续研究将探索较低分子量的 PBl(在 6000g mol^(-1) 范围内),以及在 8000g mol^(-1)“活性”PBI 上产生更多的机械性能。PBI塑料的生产过程中可能涉及有毒原料。PBI高温分流嘴机加工
PBI塑料的密度约为2克/厘米³,玻璃化温度高。江苏PBI轴承厂家直销
ZIF-7 的孔径为 3.0 A,完全介于 H2 和 CO2 的分子动力学直径之间。将 ZIF-7 添加到 m-PBI 中,添加量达到 50%,结果表明所有 MMMs 成分的 Tg 值均高于纯 m-PBI膜,这表明热稳定性得到了进一步提高。在分离性能方面,MMMs 明显提高了 H2 的渗透性,H2/CO2 的选择性略有增加。同一研究小组建议使用 ZIF-8 作为填料来提高 H2 的渗透性,因为 ZIF-8 比 ZIF-7 更多孔。随着 ZIF-8 负载的增加,ZIF-8/m-PBI 膜的 H2 渗透率急剧上升,从纯 m-PBI 的 3.7 巴勒上升到 60/40 ZIF-8/m-PBI 的 1749.9 巴勒。在填料含量为 17.8 wt% 时,H2 /CO2 选择性较初上升到 13.2 的较大值,随后又再次下降。江苏PBI轴承厂家直销
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