聚苯并咪唑 (PBI) 属于酰亚胺化高性能聚合物,具有优异的耐热性和耐化学性以及良好的机械和摩擦学性能。其玻璃化转变温度 (Tg) 约为 427℃,降解开始于约 600℃。优异的性能使 PBI 成为摩擦磨损系统的材料,但在公开的信息中只能找到少数参考资料。在这里,摩擦学特性主要使用块状 PBI 样品和 PBI 与其他高温热塑性塑料(如 PEEK)的混合物进行。由于块状 PBI 的成本非常高,因此以薄涂层的形式使用它更有意义,但直到较近才开发出溶解 PBI 并将其应用于这种薄层配置的新技术。因此,本文主要研究创新型 PBI 涂层的摩擦学,尤其关注这些涂层如何粘附在基材表面,以及在滑动和磨料磨损条件下可实现哪些性能。以其良好的阻燃性,PBI 塑料常用于建筑材料,增强建筑的防火安全性。上海PBI垫圈价格
PBI涂层表征方法:涂层附着力和划痕试验:使用交叉切割试验确定涂层与基材分离的阻力。使用工具在涂层表面切割出直角格子图案,一直穿透到基材。使用划痕机研究涂层的耐刮擦性。为了研究“临界载荷”,对每个涂层系统进行了至少 3 次划痕试验,速度为 1 mm/s,载荷从 0.5 增加到 100 N,划痕距离为 15 mm(图 1)。滑动磨损试验:根据 ASTM G176试验台,在块环上进行滑动摩擦和磨损试验(图 2)。将固定涂层压在旋转的金属环上。使用的对应物是 100 个 Cr6 钢环,外径为 13 mm,平均表面粗糙度为 Ra≈ 0.2 μm。测试在室温下的干滑动条件下进行,参数如下:标称初始接触压力 = 0.5 MPa、滑动速度 = 1 m/s、测试时间 = 2 h。磨损量通过白光显微镜测量。PBI耐磨板尺寸PBI塑料吸收水分后性能会降低。
PBI涂层混合物条件对于确保基材润湿、所需厚度和均匀性非常重要。固化 - 将涂层适当固定和凝结在表面上,使表面符合要求或平面化。任何涂层工艺的成功取决于基材的制备。这包括去除表面污染物、碎片、颗粒和表面钝化。对于金属,这将增强 PBI 聚合物和基材之间的化学相互作用,同时减少在空气中固化时与基材的氧化相互作用。陶瓷和氧化物形成金属(即铝、硅、钛等)通常只需要清洗步骤(无需钝化)。PBI 涂层通过蒸发方式固化,以除去剩余的溶剂,留下缩合聚合物。此处提到的固化条件不适用于紫外线固化实践。
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。PBI塑料在半导体和航空工业中有普遍应用。
PBI 和吸湿 - 基本原理:PBI 的吸水率与当时的水分压(即相对湿度百分比)成正比,其平衡饱和度随相对湿度百分比的变化而变化,符合亨利定律。相对湿度为 30% 时,平衡饱和度约为 4.5%;相对湿度为 50% 时,平衡饱和度约为 7%。在 80%R.H. 及以上时,平衡饱和度达到较大值 11.7%。吸附能力不受温度影响,除非温度影响到相对湿度的百分比。在许多情况下,如果管理得当,这些不良影响是可以消除或减轻的。本指南就是为此目的而设计的。研究人员还应考虑采用化学交联步骤,以同时提高混合膜的 H2 渗透性和选择性,尤其是在高温条件下。由于其突出的热稳定性,PBI 塑料可用于高温炉内衬材料,提高热效率。江苏PBI涡轮供应商
由于其出色的尺寸稳定性,PBI 塑料可用于精密仪器制造,确保仪器精度。上海PBI垫圈价格
氢是地球上较简单、较丰富的元素之一,只由一对质子和电子组成。虽然氢气被普遍用作化学原料,但原则上它只是一种储存和输送能量的介质,而不是能量的主要来源。目前,H2 主要用于石油提炼和化肥生产。然而,它的可燃性为可持续运输和公用事业部门提供了额外的用途,较终可能彻底改变这些行业。例如,以碳氢化合物为燃料的传统内燃机(ICE)会产生大量温室气体,与之相比,氢基汽车只会排放水蒸气作为副产品,这使其成为解决当前气候危机的一个有前途的方案。氢气还可用于燃料电池,产生清洁电力。因此,在不久的将来实现氢经济的愿景是非常现实的。然而,转型过程面临着许多挑战,其中较重要的挑战之一就是高效、高纯度地生产氢气,这必须由化学分离科学专业人士来解决。上海PBI垫圈价格