根据膜孔径的大小,多孔膜中的气体传输可分为三种不同的状态(图 2a-c)。当孔径相对较大(0.1-10 微米)时,气体混合物通过对流穿过膜,不发生分离。当孔径小于 0.1 微米时,由于其与气体的动力学直径相似,因此传输是通过克努森扩散来描述的。当孔径在 0.5 至 1 纳米之间时,会根据分子大小产生相对分离。膜制备:致密膜通常采用溶液浇铸法生产(图 3a),将聚合物和任何添加剂溶解在适当的溶剂中,然后浇铸在玻璃板上,并放入温度较低的(真空)烘箱中,逐渐去除溶剂。一旦大部分溶剂被去除并形成致密膜,温度会进一步升高到溶剂沸点以上,以确保完全去除残留在膜中的任何溶剂。因此,致密膜通常很厚且对称。PBI塑料在电池制造中也有应用。PBI轴承保持架定制

基于 m-PBI 和 ZIF-11 的 MMM 在纳米级和微米级颗粒的范围内都得到了发展,填充量高达 55 wt%。据报道,H2 渗透率的增加是由于穿透气体分子的扩散速度加快,而 ZIF 和聚合物溶液中 CO2 吸附量的减少则是 MMM 选择性提高的原因。表 3 总结了 m-PBI MMM 的 H2/CO2 性能。虽然对 PBI 主链进行化学处理可大幅提高其自由体积分数(FFV),从而提高 H2 渗透率,但这往往是以丧失 H2/CO2 选择性为代价的。未来的研究应探索使用同时具有大分子和刚性官能团的单体进行无规共聚,以生产高渗透性和刚性的 PBI 聚合物,从而克服渗透性和选择性之间的权衡。上海PBI部品制造凭借其优异的抗氧化性能,PBI 塑料在长期使用中不易变质。

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热分析。流变学成型温度被选定为形成良好固结盘所需的较低温度,图 2 显示了在 400℃-480℃温度范围内收集的各种 PBl 聚合物的数据,在标准 PBl 和 8000g mol^(-1) PBl 中均观察到起泡现象,这是它们作为“活性聚合物”的结果。在 400'C 以下收集的数据反映了夹具和样品之间相当大的滑动程度,因此不包括在内。8000g mol^(-1) 活性聚合物和 8000g mol^(-1) 和 12000g mol^(-1) 封端聚合物显示出预期的随温度升高而降低的粘度。'标准'PBI 表现出的明显起泡导致夹具和样品之间滑动,这可能是在较低温度下记录的粘度数据异常低的原因,在近似分子量为 20000g mol^(-1) 时,标准 PBI 的动态粘度应明显高于 12000g mol^(-1) 封端聚合物。以其良好的透光性,PBI 塑料可用于制造光学镜片等光学元件。

在 m-PBI 基质中加入无机填料是克服过选择性权衡的一种简单但非常有益的方法。然而,目前较先进的 PBI MMM 主要是基于 ZIF 的填料,因为它们与 PBI 的咪唑官能团有很好的联系。必须更加关注新型填料的确定和功能化,如具有出色 H2/CO2 分离特性的共价有机框架,以提高它们与 PBI 的兼容性,从而提高其分离性能。强度损失:较后,吸水性会影响强度。在极端情况下,当水/蒸汽完全饱和时,PBI 的强度损失可达 45%。表 3 和表 4 说明了这一点。相反,如果部件吸水饱和,然后进行干燥,其强度、模量、伸长率和硬度将恢复到原始值。PBI塑料的玻璃化温度范围在234至275℃之间。上海PBI蜗壳机加工
PBI 塑料可制成纤维,用于制作防护服装,提供强度高防护。PBI轴承保持架定制
无机颗粒的加入:在过去的三十年里,为了不断寻找低成本、高性能且性能更好的膜,人们开发并普遍研究了混合基质膜(MMM)。混合基质膜基于固-固系统,由嵌入聚合物基质的无机分散相组成。除了提高机械强度外,MMM 还兼具无机填料的选择性和有机聚合物的易加工性。二氧化硅、分子筛、沸石、活性炭和碳纳米管是目前用作 MMM 填料的材料。特别是沸石,具有不同的化学成分、颗粒尺寸和纹理特征,是经常被研究的纳米多孔填料。然而,由于聚合物与无机物的相容性较差,这些填料通常会在 MMM 中造成空隙或缺陷,从而导致膜选择性的明显降低。沸石咪唑框架(ZIF)是一种通过分子自组装制成的金属有机框架(MOF),其中咪唑衍生物与四面体配位的阳离子(通常是锌或钴)相连接。除了具有高热稳定性外,咪唑官能团的存在还使这一类材料成为基于 PBI 的 MMM 的较佳选择,因为填料与 PBI 基质之间存在良好的连接(咪唑基团);因此,膜基质中的缺陷可以得到缓解。PBI轴承保持架定制