扩散系数通常受聚合物分子结构的影响,聚合物分子结构允许特定气体分子根据其大小优先通过,这些大小通常用其动力学直径表示。H2 和 CO2 的动力学直径分别为 0.289 纳米和 0.33 纳米,这意味着 H2 的扩散速率通常较高。另一方面,CO2 的溶解度比 H2 高,因为它具有更高的冷凝性,临界温度 (Tc) 就表明了这一点:Tc,CO2 = 304 K,Tc,H2 = 33 K。由于 H2 的动力学直径比 CO2 小,冷凝性比 CO2 低,因此聚合物通常具有良好的 H2/CO2 扩散选择性,但溶解性选择性较差。PBI 塑料的抗紫外线性能使其可用于户外设备,长期暴露也不易老化。上海PBI部件厂商
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。上海PBI部件厂商PBI塑料在未来将有更普遍的应用和明显的研究成果。
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。
正如它们的高 Tg(>400℃)所示,这些类型的聚合物具有非常坚硬的结构,可明显抵抗二氧化碳塑化,使膜即使在高温下也能保持分离性能。尽管具有这些优点,PBI 聚合物在气体分离方面仍面临着一些挑战,包括由于高度的链堆积和坚硬的聚合物骨架以及脆性而导致的低 H2 渗透性,这使得用这种材料制造薄膜十分困难。聚合物混合、官能化、交联、前体聚合物的热重排、N 取代改性和无机颗粒的加入是克服其缺点的一些方法。目前,m-PBI 是独一可在市场上买到的 PBI,因此,预计还需要更多的努力来普遍研究不同的膜改性技术,以改善其气体传输特性。PBI塑料的生产过程中可能涉及有毒原料。
PBI中文名称:聚苯并咪唑,是当今较高级别的工程塑料。1、当PBI指聚苯并咪唑时,是含两个氮原子的苯并五元杂环刚性链聚合物。一般由芳族四胺与苯二甲酸二苯酯经缩聚和环化而成,反应可在熔融状态或在强极性溶剂中进行。芳族PBI在氮气中的热稳定性大于500℃,引入柔性基团或侧基可改善溶解性、但热稳定性下降。商品名称Celazole PBI。2、PBI通常用来制造要求极严的元器件以降低维护维修费用,并且使用寿命较长。已建立的应用领域有半导体和航空工业,白炽灯或荧光灯高温接触件,如真空杯、推指和保持架,电气接触器等。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。上海PBI密封板供应商
以其良好的阻燃性,PBI 塑料常用于建筑材料,增强建筑的防火安全性。上海PBI部件厂商
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。上海PBI部件厂商
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