基于 m-PBI 和 ZIF-11 的 MMM 在纳米级和微米级颗粒的范围内都得到了发展,填充量高达 55 wt%。据报道,H2 渗透率的增加是由于穿透气体分子的扩散速度加快,而 ZIF 和聚合物溶液中 CO2 吸附量的减少则是 MMM 选择性提高的原因。表 3 总结了 m-PBI MMM 的 H2/CO2 性能。虽然对 PBI 主链进行化学处理可大幅提高其自由体积分数(FFV),从而提高 H2 渗透率,但这往往是以丧失 H2/CO2 选择性为代价的。未来的研究应探索使用同时具有大分子和刚性官能团的单体进行无规共聚,以生产高渗透性和刚性的 PBI 聚合物,从而克服渗透性和选择性之间的权衡。PBI塑料对多种化学试剂具有优异的抵抗性。福建PBI产品
近几十年来,氢气作为一种高质量的可再生能源载体,在全球范围内重新获得了越来越多的关注,这主要是由于燃料电池的进步以及人们对环境问题的日益关注。目前,化石资源的蒸汽转化是生产 H2 的主要途径。但这一工艺的缺点是会产生大量温室气体,包括作为副产品的二氧化碳。在过去的几十年里,膜分离技术有了长足的发展、突破和进步,可以成为实现廉价和高纯度 H2 的关键组成部分。然而,只有少数膜材料能够承受通过蒸汽转化生产 H2 的苛刻条件。基于聚苯并咪唑(PBI)的膜显示出突出的化学、热和机械稳定性,以及高内在 H2/CO2 选择性。本综述旨在概述基于 PBI 的结构改性、交联、混合基质和中空纤维膜的较新发展,以开发适用于工业的 H2 选择性膜。上海PBI螺栓厂家具有良好的生物相容性,PBI 塑料可用于生物医学植入物的研发。
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。
使用 1-甲基咪唑作为相容剂,将 m-PBI 与正交官能团热重排聚酰亚胺 HAB-6FDA-CI 混合(图 7b),以提高 m-PBI 的 H2 渗透性,同时保持高选择性。相容的混合膜在 400℃下进行热处理,这样聚酰亚胺就能热重排成渗透性更强的聚苯并恶唑结构。混合膜在 H2 渗透性、H2/CO2 选择性和机械性能(柔韧性足以弯曲 180°而不断裂)方面均有改善。这种行为归因于 m-PBI 基体相的同时致密化,从而提高了选择性,以及分散聚酰亚胺相的热重排,从而增强了气体渗透性。PBI塑料的生产历史可以追溯到20世纪60年代。
PBI聚合物的TGA曲线显示热阻在空气中>500℃,在N2中>600℃。纯 PBI 聚合物的特性如右表所示。这些值表示聚合物的“整体”特性。对于涂层来说,其性能可能会有所不同,具体取决于厚度和基材。PBI 共混物的示例如图 4 所示,其中 PBI 与聚醚酮酮 (PEKK) 共混。这些共混物的研究结果表明混合物的 Tg 表示了主要成分。在 60:40 PBI:PEKK 共混物中,Tg 接近纯 PBI 聚合物的 Tg。对于耐热性,PBI和PEKK都表现出良好的耐热性>500℃。PBI 含量 > 80% 的 PBI:PEKK 混合物略有改善。从混合物观察到的性能来看,可以在高温下提高 Tg 并减少重量损失。通过优先以反映大部分 PBI 的方式改变重量百分比,较终混合物开始反映相同的特性。PBI 塑料在医疗器械灭菌设备中应用,能承受高温高压的灭菌环境。浙江PBI产品
PBI塑料在未来将有更普遍的应用和明显的研究成果。福建PBI产品
本综述试图及时汇编所有这些信息,以全方面介绍 PBI 膜作为 H2/CO2 分离技术的当前可行性。H2/CO2 分离机制:气体分子通过致密聚合物膜的传输是通过溶液扩散模型来描述的(图 2d)。根据该机制,渗透气体在进料端溶解到膜中,扩散穿过膜,并在渗透端回收。渗透性被定义为溶解性和扩散性的乘积;因此,分离 H2 和 CO2 的选择性 αH2/CO2 分别表示为 H2 和 CO2 渗透性(PH2 和 PCO2)的比率。其中 DH2/DCO2 表示扩散选择性,αH2/CO2D 和 SH2/SCO2 表示溶解选择性 αH2/CO2S。因此,扩散性和溶解选择性的组合决定了总体选择性。福建PBI产品