可以使用酸掺杂作为一种交联方法来增强 m-PBI 膜的尺寸筛分能力。研究人员特别使用 H3PO4 和 H2SO4 作为聚丙烯酸来交联 m-PBI 薄膜(图 9c)。通过改变交联溶液中 0.05 至 1.0 wt% 的酸浓度,可获得不同的掺杂水平。交联膜在 200 ℃ 下仍很稳定,在 150 ℃ 下的 H2/CO2 选择性高达 140,令人印象深刻。他们还进一步测试了膜的耐久性,结果表明膜在高温下可稳定运行 120 小时。同一研究小组的 Hu 等人建议使用草酸(OA)和反式乌头酸(TaA)进行 m-PBI 交联。他们发现,酸掺杂对气体溶解度的影响并不明显,而且主要通过提高扩散选择性来改善 H2/CO2 分离性能。表 2 总结了文献中报道的交联 m-PBI 膜的性能。PBI 塑料可制成纤维,用于制作防护服装,提供强度高防护。上海PBI棒供应商
PBI是当今较高级别的工程塑料:超耐高温(耐高温长期工作温度310℃,瞬时耐受温度可达760℃,热变形温度425℃)、高耐磨、强度高、高刚性、极低的线形膨胀系数、出色的抗高能辐射性能、低可燃性、低排气性。PBI中文全称是聚苯并咪唑,英文全称是PolyBenzImidazole,是一种特种工程塑料,被认为是现在耐热性能较好的塑料。行业分析人士表示,相较于聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等工程塑料,目前聚苯并咪唑市场规模小、产量有限、生产企业少,市场存在较大开发空间。我国聚苯并咪唑市场起步较晚,目前已具备其生产能力,但受技术封锁,我国聚苯并咪唑行业在主要技术、产品性能、生产规模等方面与美国等发达国家相比仍存在较大差距。江苏PBI垫圈加工PBI塑料在高温轴套、连接器、阀座中有应用。
无机颗粒的加入:在过去的三十年里,为了不断寻找低成本、高性能且性能更好的膜,人们开发并普遍研究了混合基质膜(MMM)。混合基质膜基于固-固系统,由嵌入聚合物基质的无机分散相组成。除了提高机械强度外,MMM 还兼具无机填料的选择性和有机聚合物的易加工性。二氧化硅、分子筛、沸石、活性炭和碳纳米管是目前用作 MMM 填料的材料。特别是沸石,具有不同的化学成分、颗粒尺寸和纹理特征,是经常被研究的纳米多孔填料。然而,由于聚合物与无机物的相容性较差,这些填料通常会在 MMM 中造成空隙或缺陷,从而导致膜选择性的明显降低。沸石咪唑框架(ZIF)是一种通过分子自组装制成的金属有机框架(MOF),其中咪唑衍生物与四面体配位的阳离子(通常是锌或钴)相连接。除了具有高热稳定性外,咪唑官能团的存在还使这一类材料成为基于 PBI 的 MMM 的较佳选择,因为填料与 PBI 基质之间存在良好的连接(咪唑基团);因此,膜基质中的缺陷可以得到缓解。
根据膜孔径的大小,多孔膜中的气体传输可分为三种不同的状态(图 2a-c)。当孔径相对较大(0.1-10 微米)时,气体混合物通过对流穿过膜,不发生分离。当孔径小于 0.1 微米时,由于其与气体的动力学直径相似,因此传输是通过克努森扩散来描述的。当孔径在 0.5 至 1 纳米之间时,会根据分子大小产生相对分离。膜制备:致密膜通常采用溶液浇铸法生产(图 3a),将聚合物和任何添加剂溶解在适当的溶剂中,然后浇铸在玻璃板上,并放入温度较低的(真空)烘箱中,逐渐去除溶剂。一旦大部分溶剂被去除并形成致密膜,温度会进一步升高到溶剂沸点以上,以确保完全去除残留在膜中的任何溶剂。因此,致密膜通常很厚且对称。以其良好的吸音性能,PBI 塑料可用于制造隔音材料,降低噪音污染。
在 DMAC(6-13%)中制备 PBI 聚合物,将其旋涂在硅晶片上,按照表 4 固化,并测量厚度。第二组样品含有重组形式的 PBI 聚合物细粉。重组 "形式的 PBI 粉末用于非DMAC 溶剂或进行紫外线固化时。PBI "recon "的制备过程,即用于紫外线固化的 PBI 重组。将 PBI 涂料(在 DMAC 中的含量为 26%)与非溶剂混合,开始沉淀(A)。沉淀物经过滤并用更多的非溶剂清洗(B),去除并干燥(C),然后加入约 10% 的 DMAA 并进行紫外线固化(D)。在玻璃上固化的 PBI 厚度大于 250 微米。PBI塑料能够承受较大的机械应力,保证产品稳定性。PBI医疗接头哪家好
PBI塑料在阿波罗计划中用于宇航员的服装制造。上海PBI棒供应商
正如它们的高 Tg(>400℃)所示,这些类型的聚合物具有非常坚硬的结构,可明显抵抗二氧化碳塑化,使膜即使在高温下也能保持分离性能。尽管具有这些优点,PBI 聚合物在气体分离方面仍面临着一些挑战,包括由于高度的链堆积和坚硬的聚合物骨架以及脆性而导致的低 H2 渗透性,这使得用这种材料制造薄膜十分困难。聚合物混合、官能化、交联、前体聚合物的热重排、N 取代改性和无机颗粒的加入是克服其缺点的一些方法。目前,m-PBI 是独一可在市场上买到的 PBI,因此,预计还需要更多的努力来普遍研究不同的膜改性技术,以改善其气体传输特性。上海PBI棒供应商