PBI 中空纖維:要充分利用 PBI 的明顯特性,必須將其轉(zhuǎn)化為商業(yè)上可行的膜配置。這種膜組件的目標(biāo)是降低膜成本,較大限度地提高氣體滲透率和膜表面體積比,以獲得較小的整體碳足跡和組件尺寸,因?yàn)樗璧母邏汉透邷啬ね鈿な且粋€(gè)重要的資本成本組成部分。利用中空纖維膜(HFM)組件是一種很有前途的方法,可以在減少組件尺寸的同時(shí)明顯增加膜的有效面積。在各種膜配置中,中空纖維膜組件可提供較大的堆積密度。HFM 模塊的堆積密度高達(dá) 30,000 m2/m3。我們一直在努力研究將中空纖維的有益特性與 m-PBI 結(jié)合形成高滲透、高面積密度膜所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)。由于高頻膜通常具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu),而且選擇層超薄,容易產(chǎn)生缺陷。因此,在制造過程中通常需要添加填料、交聯(lián)和涂層等步驟來提高選擇性。表 4 總結(jié)了較近開發(fā)的基于 m-PBI 的 HFM 的 H2/CO2 分離性能。PBI塑料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和電絕緣性。浙江PBI高耐磨軸套機(jī)加工
根據(jù)膜孔徑的大小,多孔膜中的氣體傳輸可分為三種不同的狀態(tài)(圖 2a-c)。當(dāng)孔徑相對(duì)較大(0.1-10 微米)時(shí),氣體混合物通過對(duì)流穿過膜,不發(fā)生分離。當(dāng)孔徑小于 0.1 微米時(shí),由于其與氣體的動(dòng)力學(xué)直徑相似,因此傳輸是通過克努森擴(kuò)散來描述的。當(dāng)孔徑在 0.5 至 1 納米之間時(shí),會(huì)根據(jù)分子大小產(chǎn)生相對(duì)分離。膜制備:致密膜通常采用溶液澆鑄法生產(chǎn)(圖 3a),將聚合物和任何添加劑溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?,然后澆鑄在玻璃板上,并放入溫度較低的(真空)烘箱中,逐漸去除溶劑。一旦大部分溶劑被去除并形成致密膜,溫度會(huì)進(jìn)一步升高到溶劑沸點(diǎn)以上,以確保完全去除殘留在膜中的任何溶劑。因此,致密膜通常很厚且對(duì)稱。江蘇PBI低溫密封墊供應(yīng)PBI塑料的廢棄物處理存在一定難度。
開裂或起泡:雖然這種情況并不常見,但當(dāng) PBI 部件吸附了水分時(shí),劇烈的環(huán)境沖擊可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的部件損壞。當(dāng)含水分的 PBI 部件經(jīng)歷溫度和/或壓力的急劇變化時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。例如,一個(gè)在環(huán)境溫度和壓力下含水量為 4% 的部件,如果被置于 300C 的全真空環(huán)境中,可能會(huì)因水分逸出而開裂或起泡。同樣,一個(gè)在蒸汽中飽和的 PBI 部件,在快速減壓后可能會(huì)開裂或起泡。為避免出現(xiàn)這些情況,用戶必須了解如何儲(chǔ)存和干燥 PBI 部件,并應(yīng)參考本指南。
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(xié)同結(jié)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(dú)特品質(zhì)。因此,通過混合適當(dāng)選擇的材料,可以使用簡(jiǎn)單而可重復(fù)的程序調(diào)和具有不同分離和物理化學(xué)特性的聚合物。因此,將 PBI 與滲透性更強(qiáng)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(bào)告說這兩種聚合物在整個(gè)成分范圍內(nèi)都能形成混溶混合物。這一特性歸因于各組分官能團(tuán)之間的強(qiáng)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(huì)使 m-PBI 的 H2 滲透性和 H2/CO2 選擇性分別提高 9 倍和 2.5 倍。具有良好的生物相容性,PBI 塑料可用于生物醫(yī)學(xué)植入物的研發(fā)。
聚丁烯類聚合物是通過丁烯在齊格勒-納塔催化劑的作用下制得的,其相對(duì)分子質(zhì)量分布范圍普遍。 這種聚合物的鏈結(jié)構(gòu)主要是全同立構(gòu)的,具有較高的耐高溫蠕變性能和抵抗應(yīng)力開裂的能力。聚丁烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-70°C至5°C之間,使其成為線型聚合物,具有出色的耐高溫性能、抗沖擊性能、抗撕裂性能以及抗穿刺性能。與其他聚烯烴相比,它表現(xiàn)出更高的化學(xué)穩(wěn)定性、抗?jié)駶B透性能和電絕緣性能。這兩種材料在高溫加熱板的應(yīng)用中,各自發(fā)揮著獨(dú)特的作用,展現(xiàn)了材料科學(xué)的無限可能。PBI 塑料在石油化工管道中應(yīng)用,可抵抗腐蝕和高溫,保障管道安全。黑龍江PBI墊圈
PBI塑料長(zhǎng)期耐高溫工作溫度可達(dá)310度。浙江PBI高耐磨軸套機(jī)加工
交聯(lián):通過增強(qiáng)鏈剛度和減少自由體積,交聯(lián)可以改變聚合物的納米結(jié)構(gòu),提高其尺寸吸收能力,而不會(huì)明顯影響 H2 的滲透性,尤其是在高溫條件下。在溫和條件下將 m-PBI 薄膜浸泡在對(duì)苯二甲酰氯溶液中不同時(shí)間,以獲得不同程度的交聯(lián),從而開發(fā)出多種交聯(lián)膜(圖 9a)。在略微降低 H2 滲透性的同時(shí),交聯(lián)改性降低了 CO2 吸附性,從而較大程度上提高了 H2/CO2 選擇性(a)對(duì)苯二甲酰氯交聯(lián) m-PBI 的擬議反應(yīng)機(jī)理。(b) m-PBI 和使用對(duì)苯二甲酰氯交聯(lián) 6 小時(shí)(XLPBI-6H)的 m-PBI 在不同溫度下的 H2/CO2 分離性能;數(shù)據(jù)點(diǎn)從左到右依次為 35、100、150 和 200℃。(c) PBI-H3PO4 復(fù)合物的擬議質(zhì)子轉(zhuǎn)移和氫鍵。采用類似的方法,以 1,3,5-三(溴甲基)苯為交聯(lián)劑,對(duì) m-PBI 薄膜進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)。膜交聯(lián)了 24 小時(shí),通過改變交聯(lián)劑的濃度實(shí)現(xiàn)了不同程度的交聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn),增加交聯(lián)度會(huì)降低自由體積,從而明顯降低二氧化碳的溶解度和擴(kuò)散度,而 H2 的滲透率只略有下降。浙江PBI高耐磨軸套機(jī)加工