目前,化石燃料是通过蒸汽转化生产 H2 的主要来源(图 1)。但这一工艺的缺点是会产生大量温室气体,包括副产品二氧化碳。根据原料的质量,每生产一吨 H2 会产生 9-12 吨 CO2。从二氧化碳中分离出 H2 在热力学上是非自发的,没有外部能源的输入是不可能实现的。因此,开发高效的 H2 和 CO2 分离技术对于生产高纯度和廉价的 H2 至关重要。通常,二氧化碳是通过低温蒸馏或变压吸附工艺分离出来的。在低温蒸馏过程中,气体被冷却到非常低的温度,从而使二氧化碳液化并分离出来。另一方面,变压吸附法的工作原理是:在高压下,气体倾向于吸附在固体上,当压力降低时,气体被解吸。由于 H2 的吸附率不同于 CO2,因此 H2 可以被净化。虽然这些方法通常能得到高纯度的 H2,但它们需要消耗大量能源(需要非常高或非常低的温度),而且涉及复杂的操作和维护。以其良好的吸音性能,PBI 塑料可用于制造隔音材料,降低噪音污染。浙江PBI精密注塑市场价格

相比之下,膜法 H2/CO2 分离工艺只需施加跨膜压力即可运行,不涉及任何相变或吸附剂再生,因此能以比传统方法低得多的能耗进行分离。除了能耗低之外,膜分离技术还具有碳足迹小、维护简单、可连续运行和设计灵活等优点,使其成为较有前途和可持续的 H2 净化技术。然而,制造在所需的严格操作条件下稳定的高渗透性和 H2 选择性膜是一项挑战。例如,虽然钯膜对 H2 有极高的选择性,而且如果做得足够薄,还能获得高 H2 通量,但一般来说,它们的机械性能并不稳定。在包括无机物、金属和多孔碳在内的多种膜合成材料中,聚合物因其溶液加工的简便性以及成本、性能和化学性质的良好平衡而成为较发达和商业上较可行的选择。浙江PBI精密注塑市场价格在轨道交通车辆中,PBI 塑料用于制造内饰和关键部件,提升车辆性能。

可以使用酸掺杂作为一种交联方法来增强 m-PBI 膜的尺寸筛分能力。研究人员特别使用 H3PO4 和 H2SO4 作为聚丙烯酸来交联 m-PBI 薄膜(图 9c)。通过改变交联溶液中 0.05 至 1.0 wt% 的酸浓度,可获得不同的掺杂水平。交联膜在 200 ℃ 下仍很稳定,在 150 ℃ 下的 H2/CO2 选择性高达 140,令人印象深刻。他们还进一步测试了膜的耐久性,结果表明膜在高温下可稳定运行 120 小时。同一研究小组的 Hu 等人建议使用草酸(OA)和反式乌头酸(TaA)进行 m-PBI 交联。他们发现,酸掺杂对气体溶解度的影响并不明显,而且主要通过提高扩散选择性来改善 H2/CO2 分离性能。表 2 总结了文献中报道的交联 m-PBI 膜的性能。
建议将 m-PBI 与聚苯胺 (PANI) 混合,然后进行热处理,这样可以形成含氮的碳质材料,从而提供更高的渗透性。研究人员报告说,在混合膜中添加多达 20% 的 PANI 可使 H2 的渗透性提高 4 倍,但选择性略有下降。建议将 m-PBI 与磺化聚苯砜(sPPSU)混合,后者是一种酸性聚合物,可与 m-PBI 形成离子键,从而在整个范围内形成混溶混合物(图 8)。在制造过程中,对混合膜进行了热处理,以增加两种成分之间的离子键数量。结果发现,与纯 m-PBI 相比,在 35 和 150 摄氏度下,经 300℃热处理的 50/50 sPPSU/m-PBI 混合膜的性能较佳(H2 渗透率增加一倍,同时保持选择性),这是因为即使在高温下,强离子键也会限制聚合物链的流动性。表 1 列出了 m-PBI 混合膜的性能概览。PBI纤维可用作耐焰织物和烧蚀材料。

PBI涂层设备:涂层是在 Brewer Science, Inc. CB-100 旋涂机上生产的,而喷涂和封装则使用 Daetec 设计的定制工具。计量数据由 XP-1 触针轮廓仪、AFP-200 原子力轮廓仪和 Xi-100 光学轮廓仪生成。在适用的情况下,设备设置包括 5 毫克触笔负载、较小 4 毫米距离和 0.5 毫米/秒的速度。对于清洁测试,使用点和环触点的 Hg 探针(型号 802B-150)、HP 4140B 皮安表源,由 MDC 测量系统支持,具有 I-V 绘图程序 @ 10 mv 步长从 0-1V [11]。生成典型的 I-V 图来比较趋势并研究保护膜的击穿电压。用于材料表征的分析设备包括 SEM (Hitachi 4700)、能量色散 X 射线光谱 (EDS)、带 ATR 的 FTIR(Spectrum 100、DGTS 检测器、ZnSe 涂层附件、Perkin-Elmer)。改良的脱气热重测试方法是通过典型的实验室规模(+/- 0.1mg)进行的。UV 固化设备包括 Intelli-Ray 400 微处理器控制的光固化系统。PBI塑料的强度是PI产品的两倍。PBI晶圆吸盘制造
PBI塑料的市场价格相对较高,主要应用在高级市场。浙江PBI精密注塑市场价格
PBI 合成:配备N₂ 入口、搅拌器和冷凝器连接到鼓泡器,收集瓶中装有 30.00g 四氨基联苯和 44.58g 二苯间苯二甲酸酯(将计算量的苯甲酸苯酯添加到初始混合物中以获得所需的分子量)。搅拌固体,并用 N₂ 吹扫系统 15 分钟,将系统加热至 270℃持续 1.5 小时。在 180℃ 下观察到固体熔化。当温度达到 210℃时停止搅拌(1300revmin^(−1)),在 265℃下观察到头一股副产物流,共收集到 21,63g 水和苯酚,在 270℃下 5 分钟后观察到反应瓶内容物起泡。收集到 43.9g 0.15 IV 聚合物。浙江PBI精密注塑市场价格