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塑料的超耐磨性使其在高摩擦环境中表现突出。上海PBI喷嘴
虽然已经证明8000g mol^(-1)PBI可以在低至2.07 MPa的压力下加工,产生与对照相同的机械性能,但固化周期尚未优化,计划在此方面开展进一步的工作。此外,如果我们现在考虑 PBI 作为热固性聚合物,那么应该可以进一步降低分子量以增强加工性能,而不会对机械性能产生任何有害影响。但是,应该注意的是,存在一个下限,随着分子量的降低,固化周期中释放出的缩合挥发物的百分比将会增加,而且,更高的交联密度会降低 PBI 的断裂韧性。该领域的持续研究将探索较低分子量的 PBl(在 6000g mol^(-1) 范围内),以及在 8000g mol^(-1)“活性”PBI 上产生更多的机械性能。上海PBI喷嘴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。
这些层压板比对照层更薄(每层 0.0122-0.0142 英寸),空隙率也更低(0.7%-3.9%),显微照片检查显示所有 8000g mol^(-1) 封端层压板均出现微裂纹(图 5),由于在 6.9 MPa(1000 psi)下固化的 20000g mol^(-1)PBI 中也观察到了这种情况,因此认为这是由于这些层压板中的树脂含量非常低造成的。如上所述,这些层压板表现出较大的流动,但是,计算出的树脂含量并不支持这一结论。虽然这可能适用于在 6.9 MPa 下固化的 20000g mol^(-1) PBl,并且在较高压力下固化的封端 PBI 中观察到更大程度的微裂纹,但这并不能解释根本原因,层压板中的空隙有两种类型:层之间的大空隙和纤维束内的小空隙。后者随着固化压力的降低而成比例增加。总体而言,8000g mol-i 层压板的质量随压力的变化似乎小于 20000g mol^(-1) 层压板。
PBI应用领域:PBI材料因其出色的性能,在多个领域有普遍应用:航空航天:PBI用于制造防护密封、热和机械绝缘体以及飞机的鼻锥等部件。消防:PBI用于消防员防护服、高温手套和宇航员飞行服。能源:PBI材料在燃料电池膜应用中展现出良好的前景。工业应用:PBI用于制造耐高温涂层、溶液和粉末,适用于电子、航空航天和工业需求。制备工艺:PBI可以通过缩聚反应制备,通常使用四氨基联苯与间苯二甲酸二苯酯作为原料。合成过程分为两个阶段,均在惰性气氛中进行,生成高分子量的聚合物。PBI纤维可以通过干纺法制备,溶液中添加少量氯化锂可以延长保质期。此外,PBI粉末可用于压缩成型,颗粒形式则用于注塑和挤出。PBI纤维可用作耐焰织物和烧蚀材料。
聚苯并咪唑:尽管一些无机膜已显示出优异的 H2/CO2 分离性能,但聚合物膜因其成本低、易于制造和良好的加工性而更具吸引力。目前,PBI、聚酰亚胺以及较近出现的热重排聚合物及其衍生物是 H2/CO2 气体分离的表示聚合物。如图 4 所示,聚苯并咪唑(PBI)属于高性能工程热塑性塑料,通常通过芳香族双邻二胺和二羧酸衍生物之间的缩合反应制造而成。PBI 具有较高的热稳定性和化学稳定性、优异的机械性能以及较高的 H2/CO2 本征选择性,较近已被公认为是 H2/CO2 分离膜的合适选择。PBI塑料在高温蒸汽环境中性能可能受影响。上海PBI喷嘴
PBI塑料相较于瓷质材料,更能有效降低击穿损失。上海PBI喷嘴
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。上海PBI喷嘴
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