聚苯并咪唑 (PBI) 屬于酰亞胺化高性能聚合物,具有優(yōu)異的耐熱性和耐化學(xué)性以及良好的機(jī)械和摩擦學(xué)性能。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg) 約為 427℃,降解開始于約 600℃。優(yōu)異的性能使 PBI 成為摩擦磨損系統(tǒng)的材料,但在公開的信息中只能找到少數(shù)參考資料。在這里,摩擦學(xué)特性主要使用塊狀 PBI 樣品和 PBI 與其他高溫?zé)崴苄运芰希ㄈ?PEEK)的混合物進(jìn)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(fā)出溶解 PBI 并將其應(yīng)用于這種薄層配置的新技術(shù)。因此,本文主要研究創(chuàng)新型 PBI 涂層的摩擦學(xué),尤其關(guān)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(xiàn)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(chǎn)品性能。PBI壓裂球定制
目前,化石燃料是通過蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn) H2 的主要來源(圖 1)。但這一工藝的缺點是會產(chǎn)生大量溫室氣體,包括副產(chǎn)品二氧化碳。根據(jù)原料的質(zhì)量,每生產(chǎn)一噸 H2 會產(chǎn)生 9-12 噸 CO2。從二氧化碳中分離出 H2 在熱力學(xué)上是非自發(fā)的,沒有外部能源的輸入是不可能實現(xiàn)的。因此,開發(fā)高效的 H2 和 CO2 分離技術(shù)對于生產(chǎn)高純度和廉價的 H2 至關(guān)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(dāng)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(fù)雜的操作和維護(hù)。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(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)簡單、可連續(xù)運行和設(shè)計靈活等優(yōu)點,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 選擇性膜是一項挑戰(zhàn)。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(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。
PBI復(fù)合材料的機(jī)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(jī)模擬高壓釜環(huán)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(xué)成型溫度被選定為形成良好固結(jié)盤所需的較低溫度,圖 2 顯示了在 400℃-480℃溫度范圍內(nèi)收集的各種 PBl 聚合物的數(shù)據(jù),在標(biāo)準(zhǔn) PBl 和 8000g mol^(-1) PBl 中均觀察到起泡現(xiàn)象,這是它們作為“活性聚合物”的結(jié)果。在 400'C 以下收集的數(shù)據(jù)反映了夾具和樣品之間相當(dāng)大的滑動程度,因此不包括在內(nèi)。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(yù)期的隨溫度升高而降低的粘度。'標(biāo)準(zhǔn)'PBI 表現(xiàn)出的明顯起泡導(dǎo)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(shù)據(jù)異常低的原因,在近似分子量為 20000g mol^(-1) 時,標(biāo)準(zhǔn) PBI 的動態(tài)粘度應(yīng)明顯高于 12000g mol^(-1) 封端聚合物。PBI塑料可用作高溫結(jié)構(gòu)膠粘劑。PBI壓裂球定制
PBI塑料的生產(chǎn)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(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特品質(zhì)。因此,通過混合適當(dāng)選擇的材料,可以使用簡單而可重復(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,并報告說這兩種聚合物在整個成分范圍內(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