PBI 衍生物:众所周知,对聚合物骨架进行系统的结构改性,既可限制链的堆积,又可抑制链的流动性,从而提高渗透性,同时保持或提高气体分离膜的选择性。图 5 描述了 PBI 的一般结构,其中 R1 可以是直接键、砜、醚或任何其他连接键。R2 可以是烷基或芳基官能团;R3 通常只是氢,也可用于 PBI 交联。要改变 PBI 的骨架结构,进而改变其气体传输特性,较简单的方法可能是操纵二羧酸(图 5,R2;图 4,R)。值得注意的是,目前市场上只有的一种聚苯并咪唑是聚 2,2′-(间苯二酚)-5,5′-联苯并咪唑,又称间苯并咪唑(m-PBI)。在食品包装行业,PBI 塑料因其安全性和稳定性,有潜在的应用前景。湖北PBI阀座
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。PBI活塞环加工在水下探测设备中,PBI 塑料凭借其防水性和强度,保障设备正常工作。
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。
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。PBI 塑料在电子封装领域发挥重要作用,有效保护电子元件。
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纤维可用作耐焰织物和烧蚀材料。江苏PBI涡轮价位
具有良好的耐水解性,PBI 塑料可用于潮湿环境下的设备制造。湖北PBI阀座
层压板的物理性质层压板的质量由其外观(横截面的显微照片)、每层厚度、密度和计算的树脂和空隙率来判断。以 5.10 MPa 固化的 20000g mol^(-1)“活性”PBl 为标准,Hoechst Celanese 之前报告称,在这些条件下固化的层压板的空隙率为 3.5%,每层厚度为 0.0135 英寸。我们的层压板更厚,每层厚度为 0.0158 英寸,空隙率为 5.9%。我们能够复制这些结果,并且我们随后的弯曲性能与 Hoechst Celanese 报告的结果相当。在验证了我们的控制层压板后,我们制备了由 8000g mol^(-1) 封端和“活性”PBI 制成的层压板。由于初始 8000g mol^(-1) 层压板在 5.1 MPa 下固化时出现过多流动,因此未在此压力下对改性 PBI 进行进一步试验。湖北PBI阀座