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。PBI 塑料的抗紫外線性能使其可用于戶外設(shè)備,長(zhǎng)期暴露也不易老化。浙江PBI注塑廠商
PBI 衍生物:眾所周知,對(duì)聚合物骨架進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改性,既可限制鏈的堆積,又可抑制鏈的流動(dòng)性,從而提高滲透性,同時(shí)保持或提高氣體分離膜的選擇性。圖 5 描述了 PBI 的一般結(jié)構(gòu),其中 R1 可以是直接鍵、砜、醚或任何其他連接鍵。R2 可以是烷基或芳基官能團(tuán);R3 通常只是氫,也可用于 PBI 交聯(lián)。要改變 PBI 的骨架結(jié)構(gòu),進(jìn)而改變其氣體傳輸特性,較簡(jiǎn)單的方法可能是操縱二羧酸(圖 5,R2;圖 4,R)。值得注意的是,目前市場(chǎng)上只有的一種聚苯并咪唑是聚 2,2′-(間苯二酚)-5,5′-聯(lián)苯并咪唑,又稱間苯并咪唑(m-PBI)。上海PBI葉片加工因其低熱膨脹系數(shù),PBI 塑料可用于光學(xué)儀器,保證光學(xué)元件的精度。
PBI聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。與其他工程物質(zhì)相比,PBI聚合物位于聚合物性能三角形的較高溫度指數(shù)的頂部。該三角形被分成兩半,左側(cè)為非晶態(tài)材料,右側(cè)為結(jié)晶或半結(jié)晶材料。相對(duì)于其他材料,PBI 的性能超過了用于解決行業(yè)較復(fù)雜挑戰(zhàn)的未填充物質(zhì)的耐熱性能。聚合物的耐熱性可以通過多種方式來實(shí)現(xiàn)。這可能包括與其他更高 Tg 的聚合物混合或通過添加填料。無定形聚合物和熱固性聚合物都可以發(fā)生共混。PBI 因其非常高的耐熱性而成為有吸引力的共混聚合物,如表中的 TGA 和其他性能所示。
1983年:塞拉尼斯公司在美國(guó)南卡羅來納州羅克山的PBI聚合和纖維工廠投產(chǎn)。1989年:塞拉尼斯公司獲得了頭一項(xiàng)關(guān)于壓模 Celazole® PBI 產(chǎn)品(U 系列)的專業(yè)技術(shù),隨后在 1991 年又獲得了頭一項(xiàng)關(guān)于 PBI-聚芳醚酮混合物(T 系列)的專業(yè)技術(shù)。1994年:紐約市消防局指定使用 PBI 作為他們的防護(hù)裝備,為市政消防局的個(gè)人防護(hù)設(shè)備設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。到 1996 年,該產(chǎn)品已銷往全球。如今,該公司的纖維已被全球公認(rèn)為市場(chǎng)上性能較高、尺寸較穩(wěn)定的阻燃纖維。1996:推出高純度 Celazole® PBI 部件,并將其商業(yè)化,用于半導(dǎo)體和平板顯示器的化學(xué)氣相沉積、物理的氣相沉積、蝕刻和相關(guān)制造工藝。PBI塑料的廢棄物處理存在一定難度。
微裂紋可能是由于這種改性 PBl 的抗拉強(qiáng)度和斷裂韌性較低造成的,8000g mol^(-1)“活性”PBI 表現(xiàn)出的流量略低,導(dǎo)致層壓板的空隙率較高,但仍幾乎是 20000g mol^(-1) PBI 層壓板的一半。8000g mol^(-1)“活性”PBl 層壓板在低至 2.07 MPa 的壓力下成功加工,其機(jī)械性能與對(duì)照品相當(dāng)。此外,這種 PBl 聚合物在高溫下具有優(yōu)異的性能。這可以通過將 PBI 視為傳統(tǒng)熱固性聚合物來解釋,其機(jī)械性能(和 Tg)較少依賴于初始分子量,而更多地依賴于交聯(lián)密度,雖然確切的交聯(lián)機(jī)制尚不完全清楚,但流變數(shù)據(jù)表明 PBl 端基起著至關(guān)重要的作用。對(duì)固化和“未固化”層壓板的動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(Polymer LaboratoriesDMTA)證實(shí)了這一結(jié)論。芳基PBI在高達(dá)538℃的溫度下仍能保持穩(wěn)定。浙江PBI注塑廠商
PBI塑料可用作真空室部件的制造材料。浙江PBI注塑廠商
相比之下,膜法 H2/CO2 分離工藝只需施加跨膜壓力即可運(yùn)行,不涉及任何相變或吸附劑再生,因此能以比傳統(tǒng)方法低得多的能耗進(jìn)行分離。除了能耗低之外,膜分離技術(shù)還具有碳足跡小、維護(hù)簡(jiǎn)單、可連續(xù)運(yùn)行和設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn),使其成為較有前途和可持續(xù)的 H2 凈化技術(shù)。然而,制造在所需的嚴(yán)格操作條件下穩(wěn)定的高滲透性和 H2 選擇性膜是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。例如,雖然鈀膜對(duì) 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(jī)械性能并不穩(wěn)定。在包括無機(jī)物、金屬和多孔碳在內(nèi)的多種膜合成材料中,聚合物因其溶液加工的簡(jiǎn)便性以及成本、性能和化學(xué)性質(zhì)的良好平衡而成為較發(fā)達(dá)和商業(yè)上較可行的選擇。浙江PBI注塑廠商