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塑料的熔点较高,加工制造具有挑战性。湖南PBI耐磨板
1983年:塞拉尼斯公司在美国南卡罗来纳州罗克山的PBI聚合和纤维工厂投产。1989年:塞拉尼斯公司获得了头一项关于压模 Celazole® PBI 产品(U 系列)的专业技术,随后在 1991 年又获得了头一项关于 PBI-聚芳醚酮混合物(T 系列)的专业技术。1994年:纽约市消防局指定使用 PBI 作为他们的防护装备,为市政消防局的个人防护设备设定了标准。到 1996 年,该产品已销往全球。如今,该公司的纤维已被全球公认为市场上性能较高、尺寸较稳定的阻燃纤维。1996:推出高纯度 Celazole® PBI 部件,并将其商业化,用于半导体和平板显示器的化学气相沉积、物理的气相沉积、蚀刻和相关制造工艺。上海PBI核电连接件制造PBI 塑料可用于制造精密模具,保证模具的精度和使用寿命。
2000:PBI 成为新兴燃料电池行业高温膜电极组件的 PBI 聚合物和薄膜供应商,并于 2004 年分拆出质子交换膜 (PEM) 电池业务。2005:Jerry 和 Anita Zucker夫妇拥有的InterTech Group, Inc.从塞拉尼斯公司手中收购了 PBI 业务,为其注入了新的活力,并赋予其发展和发挥全球潜力的新使命。2012:洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)使用 PBI 分离膜在 250℃ 的模拟合成气中进行了为期 330 天的评估,结果表明 PBI 分离膜具有稳定的 H2/CO2 分离效果,通量和选择性均创历史新高,且性能没有下降。2016年:NASA 批准在绝缘化合物中使用 PBI,用于可重复使用且有史以来较大的固体燃料火箭发动机——太空发射系统五段助推器。
PBI 和吸湿 - 基本原理:PBI 的吸水率与当时的水分压(即相对湿度百分比)成正比,其平衡饱和度随相对湿度百分比的变化而变化,符合亨利定律。相对湿度为 30% 时,平衡饱和度约为 4.5%;相对湿度为 50% 时,平衡饱和度约为 7%。在 80%R.H. 及以上时,平衡饱和度达到较大值 11.7%。吸附能力不受温度影响,除非温度影响到相对湿度的百分比。在许多情况下,如果管理得当,这些不良影响是可以消除或减轻的。本指南就是为此目的而设计的。研究人员还应考虑采用化学交联步骤,以同时提高混合膜的 H2 渗透性和选择性,尤其是在高温条件下。由于其突出的热稳定性,PBI 塑料可用于高温炉内衬材料,提高热效率。
聚苯并咪唑(PBI)是一种线性无定形聚合物,在无约束的潮湿环境中会吸附水,但不会与水发生反应)。在潮湿的环境中,水会进入聚合物链之间的无约束聚合物基体,使其扩散并拉伸形状或部件的尺寸。水不会与 PBI 结合或发生反应,但会自由进出无约束基质。相反,如果 PBI 受到约束,聚合物链就不会扩散,水也不会渗透。吸收的水可以通过将 PBI 改为干燥环境来解吸,这样基质就会恢复到原来的大小和状态。吸水对 PBI 的影响与对其他热塑性塑料的影响相同;其物理表现有三个方面:吸水会改变部件尺寸,加剧热冲击和压力冲击的影响,降低机械强度。此外,吸附的水分还会影响电绝缘电阻和介电特性。PBI 塑料在工业机器人制造中用于制造关节等关键部件,提高机器人性能。湖南PBI耐磨板
PBI 塑料在石油化工管道中应用,可抵抗腐蚀和高温,保障管道安全。湖南PBI耐磨板
非对称膜可使用非溶剂诱导相反转工艺制成(图 3b),在该工艺中,聚合物以相对较高的浓度溶解在适当的溶剂中,然后将溶液浇铸在类板上或通过喷丝板纺制中空纤维,并将浇铸的膜暴露在非溶剂中以诱导相反转。非对称膜通常由两部分组成:与致密膜具有相同作用的选择层和下面的多孔基底。多孔基质没有选择性,其渗透率远远高于选择层;因此,过选择性由选择层决定。非对称膜的选择层比致密膜薄得多,由于选择层的厚度较大程度上减少,预计传质阻力也会较大程度上降低,因此渗透率也会比致密膜高。湖南PBI耐磨板