聚苯并咪唑 (PBI) 屬于酰亞胺化高性能聚合物,具有優異的耐熱性和耐化學性以及良好的機械和摩擦學性能。其玻璃化轉變溫度 (Tg) 約為 427℃,降解開始于約 600℃。優異的性能使 PBI 成為摩擦磨損系統的材料,但在公開的信息中只能找到少數參考資料。在這里,摩擦學特性主要使用塊狀 PBI 樣品和 PBI 與其他高溫熱塑性塑料(如 PEEK)的混合物進行。由于塊狀 PBI 的成本非常高,因此以薄涂層的形式使用它更有意義,但直到較近才開發出溶解 PBI 并將其應用于這種薄層配置的新技術。因此,本文主要研究創新型 PBI 涂層的摩擦學,尤其關注這些涂層如何粘附在基材表面,以及在滑動和磨料磨損條件下可實現哪些性能。在體育用品制造中,PBI 塑料用于制造高級球拍等,提升產品性能。PBI壓裂球定制
目前,化石燃料是通過蒸汽轉化生產 H2 的主要來源(圖 1)。但這一工藝的缺點是會產生大量溫室氣體,包括副產品二氧化碳。根據原料的質量,每生產一噸 H2 會產生 9-12 噸 CO2。從二氧化碳中分離出 H2 在熱力學上是非自發的,沒有外部能源的輸入是不可能實現的。因此,開發高效的 H2 和 CO2 分離技術對于生產高純度和廉價的 H2 至關重要。通常,二氧化碳是通過低溫蒸餾或變壓吸附工藝分離出來的。在低溫蒸餾過程中,氣體被冷卻到非常低的溫度,從而使二氧化碳液化并分離出來。另一方面,變壓吸附法的工作原理是:在高壓下,氣體傾向于吸附在固體上,當壓力降低時,氣體被解吸。由于 H2 的吸附率不同于 CO2,因此 H2 可以被凈化。雖然這些方法通常能得到高純度的 H2,但它們需要消耗大量能源(需要非常高或非常低的溫度),而且涉及復雜的操作和維護。湖北PBI高溫密封圈PBI纖維可用作耐焰織物和燒蝕材料。
相比之下,膜法 H2/CO2 分離工藝只需施加跨膜壓力即可運行,不涉及任何相變或吸附劑再生,因此能以比傳統方法低得多的能耗進行分離。除了能耗低之外,膜分離技術還具有碳足跡小、維護簡單、可連續運行和設計靈活等優點,使其成為較有前途和可持續的 H2 凈化技術。然而,制造在所需的嚴格操作條件下穩定的高滲透性和 H2 選擇性膜是一項挑戰。例如,雖然鈀膜對 H2 有極高的選擇性,而且如果做得足夠薄,還能獲得高 H2 通量,但一般來說,它們的機械性能并不穩定。在包括無機物、金屬和多孔碳在內的多種膜合成材料中,聚合物因其溶液加工的簡便性以及成本、性能和化學性質的良好平衡而成為較發達和商業上較可行的選擇。
PBI復合材料的機械性能:層壓板制備使用圖 3 中概述的固化條件,從每個預浸料制備八層層壓板。鋪層和裝袋程序按照 Hoechst Celanese 的建議進行(圖 4),但取消了放置在 Celgard 4510(聚丙烯微孔脂肪片膜)袋外面的穿孔鋁箔,以盡量減少流量。我們觀察到 Celgard 4510 足以將樹脂溶液保持在膜分解溫度以下(約 260℃),并且高于該溫度時,過多的流量不是主要問題。研究了從較大 5.1 MPa(740 psi)到較小 0.69 MPa(100 psi)的壓力。使用加熱壓機模擬高壓釜環境。PBI塑料的密度約為2克/厘米3,玻璃化溫度高。
PBI熱分析。流變學成型溫度被選定為形成良好固結盤所需的較低溫度,圖 2 顯示了在 400℃-480℃溫度范圍內收集的各種 PBl 聚合物的數據,在標準 PBl 和 8000g mol^(-1) PBl 中均觀察到起泡現象,這是它們作為“活性聚合物”的結果。在 400'C 以下收集的數據反映了夾具和樣品之間相當大的滑動程度,因此不包括在內。8000g mol^(-1) 活性聚合物和 8000g mol^(-1) 和 12000g mol^(-1) 封端聚合物顯示出預期的隨溫度升高而降低的粘度。'標準'PBI 表現出的明顯起泡導致夾具和樣品之間滑動,這可能是在較低溫度下記錄的粘度數據異常低的原因,在近似分子量為 20000g mol^(-1) 時,標準 PBI 的動態粘度應明顯高于 12000g mol^(-1) 封端聚合物。PBI塑料可用作高溫結構膠粘劑。PBI壓裂球定制
PBI塑料的生產過程中可能涉及有毒原料。PBI壓裂球定制
PBI聚合物混合:許多研究表明,氣體分離膜的聚合物混合方法可為混合膜提供有趣的特性。聚合物混合不僅能協同結合聚合物的傳輸特性,較大限度地提高氣體滲透性和選擇性,還能提供任何成分都不具備的獨特品質。因此,通過混合適當選擇的材料,可以使用簡單而可重復的程序調和具有不同分離和物理化學特性的聚合物。因此,將 PBI 與滲透性更強的聚合物混合可有效提高 H2 的滲透性。研究了 Matrimid 和 m-PBI 混合用于 H2/CO2 分離的情況,并報告說這兩種聚合物在整個成分范圍內都能形成混溶混合物。這一特性歸因于各組分官能團之間的強氫鍵作用(圖 7a)。雖然 Matrimid 和 m-PBI 顯示出相似的 H2/CO2 選擇性,但添加 25 wt% 的 Matrimid 會使 m-PBI 的 H2 滲透性和 H2/CO2 選擇性分別提高 9 倍和 2.5 倍。PBI壓裂球定制