尽管用于 H2/CO2 分离的聚合物基膜具有诸多优点,但其在工业应用中的发展也面临着一些挑战,其中较重要的是塑化和高温下的低稳定性。玻璃聚合物具有刚性,因此可抗塑化并在高温下保持稳定,是合适的选择。有人建议使用聚苯并咪唑(PBI)进行 H2/CO2 分离,这是一种符合上述要求的特种聚合物。它在高温下(玻璃转化温度,Tg = 425-435℃)稳定,具有较高的 H2/CO2 本征选择性,并且由于具有高硬度结构和致密的链包装,预计可以承受塑化。然而,气体分子通过 PBI 的传输速率非常缓慢,这也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其渗透性的方法包括与渗透性更强的聚合物混合、改变其化学结构以及在聚合物基体中添加填料。PBI塑料的强度是PI产品的两倍。福建PBI无油轴套

交联:通过增强链刚度和减少自由体积,交联可以改变聚合物的纳米结构,提高其尺寸吸收能力,而不会明显影响 H2 的渗透性,尤其是在高温条件下。在温和条件下将 m-PBI 薄膜浸泡在对苯二甲酰氯溶液中不同时间,以获得不同程度的交联,从而开发出多种交联膜(图 9a)。在略微降低 H2 渗透性的同时,交联改性降低了 CO2 吸附性,从而较大程度上提高了 H2/CO2 选择性(a)对苯二甲酰氯交联 m-PBI 的拟议反应机理。(b) m-PBI 和使用对苯二甲酰氯交联 6 小时(XLPBI-6H)的 m-PBI 在不同温度下的 H2/CO2 分离性能;数据点从左到右依次为 35、100、150 和 200℃。(c) PBI-H3PO4 复合物的拟议质子转移和氢键。采用类似的方法,以 1,3,5-三(溴甲基)苯为交联剂,对 m-PBI 薄膜进行化学交联。膜交联了 24 小时,通过改变交联剂的浓度实现了不同程度的交联。研究发现,增加交联度会降低自由体积,从而明显降低二氧化碳的溶解度和扩散度,而 H2 的渗透率只略有下降。山东PBI轴承保持架PBI塑料的加工难度较大,需要专业设备和技术。

PBI溶液:PBI聚合物是一种无定形热塑性塑料,可以很容易地溶解在非质子溶剂中,例如n,n-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)和n-甲基吡咯烷酮(NMP)。PBI 聚合物以粗粉末形式生产,分类为 0.8 IV(特性粘度)。PBI的溶剂混合物可以通过添加至所选溶剂、加热和混合来制备。该溶液需要通过添加氯化锂 (LiCl) 或类似物来稳定离子。非腐蚀性应用可考虑使用硝酸锂 (LiNO3)。离子材料的典型浓度为<2% LiCl,或<0.5M。PBI 聚合物溶液有 26% 的 DMAC(含 LiCl)溶液和 10% 的 DMAC(不含 LiCl)溶液。
PBI涂层表征方法:涂层附着力和划痕试验:使用交叉切割试验确定涂层与基材分离的阻力。使用工具在涂层表面切割出直角格子图案,一直穿透到基材。使用划痕机研究涂层的耐刮擦性。为了研究“临界载荷”,对每个涂层系统进行了至少 3 次划痕试验,速度为 1 mm/s,载荷从 0.5 增加到 100 N,划痕距离为 15 mm(图 1)。滑动磨损试验:根据 ASTM G176试验台,在块环上进行滑动摩擦和磨损试验(图 2)。将固定涂层压在旋转的金属环上。使用的对应物是 100 个 Cr6 钢环,外径为 13 mm,平均表面粗糙度为 Ra≈ 0.2 μm。测试在室温下的干滑动条件下进行,参数如下:标称初始接触压力 = 0.5 MPa、滑动速度 = 1 m/s、测试时间 = 2 h。磨损量通过白光显微镜测量。PBI塑料能够承受较大的机械应力,保证产品稳定性。

微裂纹可能是由于这种改性 PBl 的抗拉强度和断裂韧性较低造成的,8000g mol^(-1)“活性”PBI 表现出的流量略低,导致层压板的空隙率较高,但仍几乎是 20000g mol^(-1) PBI 层压板的一半。8000g mol^(-1)“活性”PBl 层压板在低至 2.07 MPa 的压力下成功加工,其机械性能与对照品相当。此外,这种 PBl 聚合物在高温下具有优异的性能。这可以通过将 PBI 视为传统热固性聚合物来解释,其机械性能(和 Tg)较少依赖于初始分子量,而更多地依赖于交联密度,虽然确切的交联机制尚不完全清楚,但流变数据表明 PBl 端基起着至关重要的作用。对固化和“未固化”层压板的动态机械热分析(Polymer LaboratoriesDMTA)证实了这一结论。在通信设备中,PBI 塑料用于制造外壳和内部结构件,保护设备并确保信号传输。山东PBI轴承保持架
PBI塑料的生产历史可以追溯到20世纪60年代。福建PBI无油轴套
PBI复合材料的机械性能:层压板制备使用图 3 中概述的固化条件,从每个预浸料制备八层层压板。铺层和装袋程序按照 Hoechst Celanese 的建议进行(图 4),但取消了放置在 Celgard 4510(聚丙烯微孔脂肪片膜)袋外面的穿孔铝箔,以尽量减少流量。我们观察到 Celgard 4510 足以将树脂溶液保持在膜分解温度以下(约 260℃),并且高于该温度时,过多的流量不是主要问题。研究了从较大 5.1 MPa(740 psi)到较小 0.69 MPa(100 psi)的压力。使用加热压机模拟高压釜环境。福建PBI无油轴套