pbi是什么塑料，PBI材料怎么樣
2022-04-06 來源:唯塑傳播
PBI是一種無定型的熱塑性聚合物，它的中文名是聚苯并咪唑。全芳族聚苯并咪唑的密度為1.3～1.4g/cm3，由于國內的企業很難獲得大批量的四元胺，而四元胺又是主要的生產制備成分，因此工業中所用到的PBI纖維大部分來源于國外。
一、PBI的理化特性
PBI具備耐高溫、耐水解、耐輻射、阻燃高、化學惰性、熱穩定性優良等特性。PBI的纖維強度可達到2.8-5.0cn/dtex。壓縮強度為410MPa，在149攝氏度和441.9Kpa的蒸汽壓下處理三天幾乎無損失。這種聚合物的吸濕率為13%-15%，介電常數為3.3，纖維彈性模量為45-90 g/D，具有良好的理化特性。
一般在工業制備上，PBI的加工路徑有三種：第一種是在強酸性溶液中加入芳香族四胺和二酸單體縮聚而成。第二種是由多胺與二酸或二酯在高溫下熔融縮聚。第三種是通過固相聚合法使產品直接在紡絲原液中液化。其中，第三種方法最具備工業潛力。
二、PBI的性能以及用途
由于PBI屬于耐高溫的雜環聚合物材料，因此它在工業領域得到了廣泛的應用。總體來看，PBI在工業中的用途具體表現在航天、紡織、化工建筑、電子機械這四個方面。下面，從PBI性能的角度來介紹一下它的主要用途。
1、阻燃性高
PBI的阻燃性高，它的極限氧指數達到38%-46%左右，即便在高于600℃的空氣中也只有少量的煙霧產生。因此它可用作太空火箭的絕熱材料、宇宙飛船的耐輻射材料、NFPA燃料艙傳動裝置的外罩織物材料。
2、良好的紡織加工性
PBI的纖維強度高，斷裂伸長率比普通棉花超出10%-15%左右，具有較高的力學強度和模量，且化學穩定性好，具有良好的染色性。因而PBI在紡織領域的應用會比較多，目前已成為取代石棉的最佳材料。像宇航員的航天服、消防領域的防護服、耐高溫手套以及救生用品都會選用這種材料。
3、質子交換膜
具有質子傳導能力的聚合物質子交換膜是電化學裝置的核心部分，現在社會上推行綠色環保的電源，而PBI就屬于燃料電池隔膜的一種理想材料。傳統的PEM膜多為全氟磺酸膜，但它的傳導性能較差，必須在有水時才能起到導電作用。而PBI質子交換膜中摻入了無機酸后，是可以在無水條件下使用的。也正是這個優質性能，讓PBI在質子交換膜領域嶄露頭角。
三、國內外關于PBI改性研究的進展
PBI因其在燃料電池質子交換膜領域具有潛力而受到了工業電子領域的廣泛關注。但是PBI分子鏈中存在共軛的芳雜環，導致它的加工性能較差，難以熔融成膜。正由于導電性能和難以成膜的影響，其在燃料電池中的應用受到了限制，因此需要進行大量以及不同類型的改性研究。
就當今形勢來看，國內外很多科研人員都在嘗試通過化學改性來提高PBI的質子傳導率。前不久，晶態材料研究所的科研人員對傳統的PBI聚合物材質進行了改性研究，他們針對PBI中高溫質子導體存在的缺陷設計了一種新型的改性材料。
在研究實驗中，科研人員將PBI的單體苯并咪唑設計成了一種含有對稱二氨基的聚合單體結構，并利用共價有機框架材料即COFs的組裝原理，來構建出具有超高有序特殊孔道結構的PBI-COFs，以輔助實現超快且穩定的無水質子傳導。
也有研究者試圖將叔丁基間苯二酸引入到PBI骨架中，目的在于減弱分子間氫鍵作用力，增大它的溶解性，改善難以成膜的劣勢特性。與此同時將氧化石墨及新研發的改性氧化石墨引入到PBI膜中，來提高PBI質子傳導率。
目前國外對PBI的共混改性投注了大量的精力，但PBI與其它聚合物電解質的可共混性能還在研究中。PBI的改性研究給工業制造提供一種新思路，相信經過改性后PBI聚合物會擁有更廣闊的應用前景！
