聚苯并咪唑(PBI)涂层的制备和表征:所用化学品,为了制备涂层,将粉末状的 PBI 预聚物溶解在溶剂二甲基乙酰胺中,聚合物浓度为 15 wt. %,在高压反应器中以 230 ℃ 的温度加热 2 小时。在这些条件下,100% 的 PBI 溶解。样品制备:为了研究后固化温度对 PBI 涂层较终结构的影响,以及其对较终机械和摩擦学性能的影响,使用了几种不同的固化方案。所有 PBI 系统均使用自动涂敷器 ZAA2300作为涂层涂覆在铝基材上。较终后固化温度设定为 1 小时,分别为 180、215 和 280 ℃(此温度也在以下样品命名中提及)。制备的薄膜厚度在 20-25 μm 范围内。PBI塑料的熔点较高,加工制造具有挑战性。上海PBI轴承
PBI聚合物的TGA曲线显示热阻在空气中>500℃,在N2中>600℃。纯 PBI 聚合物的特性如右表所示。这些值表示聚合物的“整体”特性。对于涂层来说,其性能可能会有所不同,具体取决于厚度和基材。PBI 共混物的示例如图 4 所示,其中 PBI 与聚醚酮酮 (PEKK) 共混。这些共混物的研究结果表明混合物的 Tg 表示了主要成分。在 60:40 PBI:PEKK 共混物中,Tg 接近纯 PBI 聚合物的 Tg。对于耐热性,PBI和PEKK都表现出良好的耐热性>500℃。PBI 含量 > 80% 的 PBI:PEKK 混合物略有改善。从混合物观察到的性能来看,可以在高温下提高 Tg 并减少重量损失。通过优先以反映大部分 PBI 的方式改变重量百分比,较终混合物开始反映相同的特性。上海PBI轴承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。
PBI主要特性:1.作为当今较高级的热塑性塑料,PBI具有较耐高温的优点,在空气中的连续工作时间可以达到20000小时,长期耐高温工作温度可以达到310度,500度高温下仍可以连续工作数小时,瞬间耐受温度可以达到760度。2.PBI具有出色的机械强度、刚性、硬度和抗蠕变性能,具有突出的尺寸稳定性。3.出色的耐磨和摩擦性能。4.极低的线性热膨胀系数。5.出色的抗高能辐射性能(r射线和x射线),PBI具有优异的耐腐蚀特性,再在强酸强碱环境中仍能保持稳定性。6.固有的低可燃性。7.离子污染环境下得高纯度。8.低排气性(干性材料)。在有离子杂质的工作环境下,PBI是干净的而且不排气(在水中除外)。
“未固化”层压板(图 9)采用高压固化,所需时间和/或温度较低,可形成牢固的层压板。DMTA 测定的 8000g mol^(-1) 活性 PBI 和 20000g mol^(-1) PBI 的未固化 Tg 值分别为 379℃ 和 378℃。8000g mol^(-1) PBl 的 tan δ 峰幅度较大,这可能是由于低分子量聚合物的链流动性较大。两种“未固化”PBl 样品在橡胶平台区后模量均有所增加,这可能是由于固化所致。8000g mol^(-1)固化层压板的tanδ峰值比20000g mol^(-1)固化PBl的tanδ峰值高8℃(Tg为461℃ 对453℃)。更高的Tg可以解释8000g mol^(-1)“活性”PBl的优异高温性能,8000g mol^(-1)PBI的tanδ峰值较小可能是由于该样品的交联密度较高。PBI 塑料在新能源汽车电池组件中应用,有助于提高电池性能和安全性。
微裂纹可能是由于这种改性 PBl 的抗拉强度和断裂韧性较低造成的,8000g mol^(-1)“活性”PBI 表现出的流量略低,导致层压板的空隙率较高,但仍几乎是 20000g mol^(-1) PBI 层压板的一半。8000g mol^(-1)“活性”PBl 层压板在低至 2.07 MPa 的压力下成功加工,其机械性能与对照品相当。此外,这种 PBl 聚合物在高温下具有优异的性能。这可以通过将 PBI 视为传统热固性聚合物来解释,其机械性能(和 Tg)较少依赖于初始分子量,而更多地依赖于交联密度,虽然确切的交联机制尚不完全清楚,但流变数据表明 PBl 端基起着至关重要的作用。对固化和“未固化”层压板的动态机械热分析(Polymer LaboratoriesDMTA)证实了这一结论。Celazole® PBI制品在半导体和平板显示器制造中有商业化应用。上海PBI轴承
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轴承
PBI复合材料的机械性能:层压板制备使用图 3 中概述的固化条件,从每个预浸料制备八层层压板。铺层和装袋程序按照 Hoechst Celanese 的建议进行(图 4),但取消了放置在 Celgard 4510(聚丙烯微孔脂肪片膜)袋外面的穿孔铝箔,以尽量减少流量。我们观察到 Celgard 4510 足以将树脂溶液保持在膜分解温度以下(约 260℃),并且高于该温度时,过多的流量不是主要问题。研究了从较大 5.1 MPa(740 psi)到较小 0.69 MPa(100 psi)的压力。使用加热压机模拟高压釜环境。上海PBI轴承
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