尽管用于 H2/CO2 分离的聚合物基膜具有诸多优点,但其在工业应用中的发展也面临着一些挑战,其中较重要的是塑化和高温下的低稳定性。玻璃聚合物具有刚性,因此可抗塑化并在高温下保持稳定,是合适的选择。有人建议使用聚苯并咪唑(PBI)进行 H2/CO2 分离,这是一种符合上述要求的特种聚合物。它在高温下(玻璃转化温度,Tg = 425-435℃)稳定,具有较高的 H2/CO2 本征选择性,并且由于具有高硬度结构和致密的链包装,预计可以承受塑化。然而,气体分子通过 PBI 的传输速率非常缓慢,这也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其渗透性的方法包括与渗透性更强的聚合物混合、改变其化学结构以及在聚合物基体中添加填料。PBI塑料在高温蒸汽环境中性能可能受影响。安徽PBI密封条
交联:通过增强链刚度和减少自由体积,交联可以改变聚合物的纳米结构,提高其尺寸吸收能力,而不会明显影响 H2 的渗透性,尤其是在高温条件下。在温和条件下将 m-PBI 薄膜浸泡在对苯二甲酰氯溶液中不同时间,以获得不同程度的交联,从而开发出多种交联膜(图 9a)。在略微降低 H2 渗透性的同时,交联改性降低了 CO2 吸附性,从而较大程度上提高了 H2/CO2 选择性(a)对苯二甲酰氯交联 m-PBI 的拟议反应机理。(b) m-PBI 和使用对苯二甲酰氯交联 6 小时(XLPBI-6H)的 m-PBI 在不同温度下的 H2/CO2 分离性能;数据点从左到右依次为 35、100、150 和 200℃。(c) PBI-H3PO4 复合物的拟议质子转移和氢键。采用类似的方法,以 1,3,5-三(溴甲基)苯为交联剂,对 m-PBI 薄膜进行化学交联。膜交联了 24 小时,通过改变交联剂的浓度实现了不同程度的交联。研究发现,增加交联度会降低自由体积,从而明显降低二氧化碳的溶解度和扩散度,而 H2 的渗透率只略有下降。河北PBI医用接头PBI塑料的市场价格相对较高,主要应用在高级市场。
聚苯并咪唑:尽管一些无机膜已显示出优异的 H2/CO2 分离性能,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、聚酰亚胺以及较近出现的热重排聚合物及其衍生物是 H2/CO2 气体分离的表示聚合物。如图 4 所示,聚苯并咪唑(PBI)属于高性能工程热塑性塑料,通常通过芳香族双邻二胺和二羧酸衍生物之间的缩合反应制造而成。PBI 具有较高的热稳定性和化学稳定性、优异的机械性能以及较高的 H2/CO2 本征选择性,较近已被公认为是 H2/CO2 分离膜的合适选择。
PBI复合材料的机械性能:层压板制备使用图 3 中概述的固化条件,从每个预浸料制备八层层压板。铺层和装袋程序按照 Hoechst Celanese 的建议进行(图 4),但取消了放置在 Celgard 4510(聚丙烯微孔脂肪片膜)袋外面的穿孔铝箔,以尽量减少流量。我们观察到 Celgard 4510 足以将树脂溶液保持在膜分解温度以下(约 260℃),并且高于该温度时,过多的流量不是主要问题。研究了从较大 5.1 MPa(740 psi)到较小 0.69 MPa(100 psi)的压力。使用加热压机模拟高压釜环境。PBI 塑料可用于制造精密模具,保证模具的精度和使用寿命。
在 m-PBI 基质中加入无机填料是克服过选择性权衡的一种简单但非常有益的方法。然而,目前较先进的 PBI MMM 主要是基于 ZIF 的填料,因为它们与 PBI 的咪唑官能团有很好的联系。必须更加关注新型填料的确定和功能化,如具有出色 H2/CO2 分离特性的共价有机框架,以提高它们与 PBI 的兼容性,从而提高其分离性能。强度损失:较后,吸水性会影响强度。在极端情况下,当水/蒸汽完全饱和时,PBI 的强度损失可达 45%。表 3 和表 4 说明了这一点。相反,如果部件吸水饱和,然后进行干燥,其强度、模量、伸长率和硬度将恢复到原始值。PBI塑料的商品名称为Celazole PBI。河北PBI医用接头
在水下探测设备中,PBI 塑料凭借其防水性和强度,保障设备正常工作。安徽PBI密封条
突出的高分子耐久性满足您对高性能热塑性材料的需求是专为注塑和挤出而设计的PBI复合材料。这些产品将PBI突出的机械性能和耐热性与聚芳醚酮(PEEK或PEKK)的熔融加工能力相结合,可提供经济高效的高性能。这些产品以颗粒形式提供。Celazole® PBI(聚苯并咪唑)是一种独特且高度稳定的杂环聚合物。PBI 聚合物具有高热稳定性的特点;具有强度高、普遍的耐化学性以及与包括聚芳醚酮系列在内的某些其他聚合物的独特兼容性。耐磨性:比聚酰胺酰亚胺高4倍强度高:先进聚合物涂层具有耐热性和耐化学性PBI Performance Products 的标准 PBI 涂层溶液适用于薄膜铸造、浸涂、喷涂和浸渍。安徽PBI密封条