聚苯并咪唑(PBI)的一般化学结构。通过改变 R2,制备了四种不同的 PBI 衍生物,以研究主链结构对相应膜的 H2/CO2 分离性能的影响。与商用 m-PBI 相比,在 PBI 主链中加入各种笨重、柔韧和受挫的官能团会较大程度上破坏聚合物链的致密堆积,较终导致 H2 渗透性明显提高。然而,正如预期的那样,H2/CO2 的选择性也有所下降。Kumbharkar 等人利用 5-叔丁基间苯二甲酸(BuI)作为笨重的二羧酸单体来合成 Bul-PBI,结果降低了链的堆积密度,热稳定性略有下降,而溶剂溶解性却有所提高。Bul-PBI 膜的扩散选择性为 37.8(高于 m-PBI),溶解选择性为 0.15(略低于 m-PBI)。图 6 显示了之前报告的研究中测量的改性 PBI 基聚合物的 H2 渗透性和选择性数据的上限图。由此可见,在对 PBI 的骨架结构进行处理的同时,通常还要在气体渗透性和选择性之间进行权衡。各种 PBI 衍生物的详细列表见表 S1。PBI塑料能够承受较大的机械应力,保证产品稳定性。上海PBI零件参考价

PBI聚合物混合:许多研究表明,气体分离膜的聚合物混合方法可为混合膜提供有趣的特性。聚合物混合不仅能协同结合聚合物的传输特性,较大限度地提高气体渗透性和选择性,还能提供任何成分都不具备的独特品质。因此,通过混合适当选择的材料,可以使用简单而可重复的程序调和具有不同分离和物理化学特性的聚合物。因此,将 PBI 与渗透性更强的聚合物混合可有效提高 H2 的渗透性。研究了 Matrimid 和 m-PBI 混合用于 H2/CO2 分离的情况,并报告说这两种聚合物在整个成分范围内都能形成混溶混合物。这一特性归因于各组分官能团之间的强氢键作用(图 7a)。虽然 Matrimid 和 m-PBI 显示出相似的 H2/CO2 选择性,但添加 25 wt% 的 Matrimid 会使 m-PBI 的 H2 渗透性和 H2/CO2 选择性分别提高 9 倍和 2.5 倍。上海PBI零件参考价PBI 塑料可用于制造 3D 打印材料,满足复杂结构零件的制造需求。

近几十年来,氢气作为一种高质量的可再生能源载体,在全球范围内重新获得了越来越多的关注,这主要是由于燃料电池的进步以及人们对环境问题的日益关注。目前,化石资源的蒸汽转化是生产 H2 的主要途径。但这一工艺的缺点是会产生大量温室气体,包括作为副产品的二氧化碳。在过去的几十年里,膜分离技术有了长足的发展、突破和进步,可以成为实现廉价和高纯度 H2 的关键组成部分。然而,只有少数膜材料能够承受通过蒸汽转化生产 H2 的苛刻条件。基于聚苯并咪唑(PBI)的膜显示出突出的化学、热和机械稳定性,以及高内在 H2/CO2 选择性。本综述旨在概述基于 PBI 的结构改性、交联、混合基质和中空纤维膜的较新发展,以开发适用于工业的 H2 选择性膜。
正如它们的高 Tg(>400℃)所示,这些类型的聚合物具有非常坚硬的结构,可明显抵抗二氧化碳塑化,使膜即使在高温下也能保持分离性能。尽管具有这些优点,PBI 聚合物在气体分离方面仍面临着一些挑战,包括由于高度的链堆积和坚硬的聚合物骨架以及脆性而导致的低 H2 渗透性,这使得用这种材料制造薄膜十分困难。聚合物混合、官能化、交联、前体聚合物的热重排、N 取代改性和无机颗粒的加入是克服其缺点的一些方法。目前,m-PBI 是独一可在市场上买到的 PBI,因此,预计还需要更多的努力来普遍研究不同的膜改性技术,以改善其气体传输特性。PBI塑料可用于增强塑料和泡沫材料。

PBI涂层中添加阻隔材料用于阻止任何涂层中气态副产物的迁移。电子或航空航天等敏感应用需要无脱气涂层。阻隔物质表现出低渗透性,以每天在 1 个大气压 (cm3-ml/day-atm) 下通过给定厚度的特定聚合物薄膜的测量气体表示。阻隔聚合物是大分子,具有显着限制气体、蒸汽和液体通过的能力。 它们普遍应用于包装行业,用于食品保存和其他保护。 对不同气体的渗透性的文献图以及添加阻隔聚合物的 PBI 涂层的实验。阻隔聚合物数据表明哪种水蒸气和 O2 渗透性优于其他(好选择左下角),经许可摘录。图表(右)表示当 PBI 混合物中阻隔聚合物的浓度超过 10% 时,释气量较低。PBI塑料在900℃的高温下失重只为30%。上海PBI零件参考价
在体育用品制造中,PBI 塑料用于制造高级球拍等,提升产品性能。上海PBI零件参考价
PBI 是一种可用于其他树脂无法满足的极端高温,极恶劣化学和等离子体环境中或者对产品耐用性和耐磨性要求很高的应用环境中的理想材料。 PBI零件被应用于半导体和平板显示器制造,电绝缘零件,保温应用以及密封,轴承,耐磨板在各工业中应用。在苛刻的航空航天应用评估中,PBI也具备突出的强度和短期耐高温能力。PBI塑料(聚苯并咪唑)和聚四氟乙烯(PTFE)在多个方面存在明显的差异,这些差异主要体现在它们的化学结构、物理性能、应用领域以及优缺点等方面。上海PBI零件参考价
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