盡管用于 H2/CO2 分離的聚合物基膜具有諸多優(yōu)點,但其在工業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn),其中較重要的是塑化和高溫下的低穩(wěn)定性。玻璃聚合物具有剛性,因此可抗塑化并在高溫下保持穩(wěn)定,是合適的選擇。有人建議使用聚苯并咪唑(PBI)進(jìn)行 H2/CO2 分離,這是一種符合上述要求的特種聚合物。它在高溫下(玻璃轉(zhuǎn)化溫度,Tg = 425-435℃)穩(wěn)定,具有較高的 H2/CO2 本征選擇性,并且由于具有高硬度結(jié)構(gòu)和致密的鏈包裝,預(yù)計可以承受塑化。然而,氣體分子通過 PBI 的傳輸速率非常緩慢,這也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其滲透性的方法包括與滲透性更強的聚合物混合、改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)以及在聚合物基體中添加填料。PBI塑料在高溫蒸汽環(huán)境中性能可能受影響。安徽PBI密封條
交聯(lián):通過增強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 薄膜浸泡在對苯二甲酰氯溶液中不同時間,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,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)對苯二甲酰氯交聯(lián) m-PBI 的擬議反應(yīng)機理。(b) m-PBI 和使用對苯二甲酰氯交聯(lián) 6 小時(XLPBI-6H)的 m-PBI 在不同溫度下的 H2/CO2 分離性能;數(shù)據(jù)點從左到右依次為 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 m-PBI 薄膜進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)。膜交聯(lián)了 24 小時,通過改變交聯(lián)劑的濃度實現(xiàn)了不同程度的交聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn),增加交聯(lián)度會降低自由體積,從而明顯降低二氧化碳的溶解度和擴散度,而 H2 的滲透率只略有下降。河北PBI醫(yī)用接頭PBI塑料的市場價格相對較高,主要應(yīng)用在高級市場。
聚苯并咪唑:盡管一些無機膜已顯示出優(yōu)異的 H2/CO2 分離性能,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、聚酰亞胺以及較近出現(xiàn)的熱重排聚合物及其衍生物是 H2/CO2 氣體分離的表示聚合物。如圖 4 所示,聚苯并咪唑(PBI)屬于高性能工程熱塑性塑料,通常通過芳香族雙鄰二胺和二羧酸衍生物之間的縮合反應(yīng)制造而成。PBI 具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的機械性能以及較高的 H2/CO2 本征選擇性,較近已被公認(rèn)為是 H2/CO2 分離膜的合適選擇。
PBI復(fù)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(yù)浸料制備八層層壓板。鋪層和裝袋程序按照 Hoechst Celanese 的建議進(jìn)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(huán)境。PBI 塑料可用于制造精密模具,保證模具的精度和使用壽命。
在 m-PBI 基質(zhì)中加入無機填料是克服過選擇性權(quán)衡的一種簡單但非常有益的方法。然而,目前較先進(jìn)的 PBI MMM 主要是基于 ZIF 的填料,因為它們與 PBI 的咪唑官能團(tuán)有很好的聯(lián)系。必須更加關(guān)注新型填料的確定和功能化,如具有出色 H2/CO2 分離特性的共價有機框架,以提高它們與 PBI 的兼容性,從而提高其分離性能。強度損失:較后,吸水性會影響強度。在極端情況下,當(dāng)水/蒸汽完全飽和時,PBI 的強度損失可達(dá) 45%。表 3 和表 4 說明了這一點。相反,如果部件吸水飽和,然后進(jìn)行干燥,其強度、模量、伸長率和硬度將恢復(fù)到原始值。PBI塑料的商品名稱為Celazole PBI。河北PBI醫(yī)用接頭
在水下探測設(shè)備中,PBI 塑料憑借其防水性和強度,保障設(shè)備正常工作。安徽PBI密封條
突出的高分子耐久性滿足您對高性能熱塑性材料的需求是專為注塑和擠出而設(shè)計的PBI復(fù)合材料。這些產(chǎn)品將PBI突出的機械性能和耐熱性與聚芳醚酮(PEEK或PEKK)的熔融加工能力相結(jié)合,可提供經(jīng)濟高效的高性能。這些產(chǎn)品以顆粒形式提供。Celazole® PBI(聚苯并咪唑)是一種獨特且高度穩(wěn)定的雜環(huán)聚合物。PBI 聚合物具有高熱穩(wěn)定性的特點;具有強度高、普遍的耐化學(xué)性以及與包括聚芳醚酮系列在內(nèi)的某些其他聚合物的獨特兼容性。耐磨性:比聚酰胺酰亞胺高4倍強度高:先進(jìn)聚合物涂層具有耐熱性和耐化學(xué)性PBI Performance Products 的標(biāo)準(zhǔn) PBI 涂層溶液適用于薄膜鑄造、浸涂、噴涂和浸漬。安徽PBI密封條