pbi是什么塑料，PBI材料怎么样
2022-04-06 来源:唯塑传播
PBI是一种无定型的热塑性聚合物，它的中文名是聚苯并咪唑。全芳族聚苯并咪唑的密度为1.3～1.4g/cm3，由于国内的企业很难获得大批量的四元胺，而四元胺又是主要的生产制备成分，因此工业中所用到的PBI纤维大部分来源于国外。
一、PBI的理化特性
PBI具备耐高温、耐水解、耐辐射、阻燃高、化学惰性、热稳定性优良等特性。PBI的纤维强度可达到2.8-5.0cn/dtex。压缩强度为410MPa，在149摄氏度和441.9Kpa的蒸汽压下处理三天几乎无损失。这种聚合物的吸湿率为13%-15%，介电常数为3.3，纤维弹性模量为45-90 g/D，具有良好的理化特性。
一般在工业制备上，PBI的加工路径有三种：第一种是在强酸性溶液中加入芳香族四胺和二酸单体缩聚而成。第二种是由多胺与二酸或二酯在高温下熔融缩聚。第三种是通过固相聚合法使产品直接在纺丝原液中液化。其中，第三种方法最具备工业潜力。
二、PBI的性能以及用途
由于PBI属于耐高温的杂环聚合物材料，因此它在工业领域得到了广泛的应用。总体来看，PBI在工业中的用途具体表现在航天、纺织、化工建筑、电子机械这四个方面。下面，从PBI性能的角度来介绍一下它的主要用途。
1、阻燃性高
PBI的阻燃性高，它的极限氧指数达到38%-46%左右，即便在高于600℃的空气中也只有少量的烟雾产生。因此它可用作太空火箭的绝热材料、宇宙飞船的耐辐射材料、NFPA燃料舱传动装置的外罩织物材料。
2、良好的纺织加工性
PBI的纤维强度高，断裂伸长率比普通棉花超出10%-15%左右，具有较高的力学强度和模量，且化学稳定性好，具有良好的染色性。因而PBI在纺织领域的应用会比较多，目前已成为取代石棉的最佳材料。像宇航员的航天服、消防领域的防护服、耐高温手套以及救生用品都会选用这种材料。
3、质子交换膜
具有质子传导能力的聚合物质子交换膜是电化学装置的核心部分，现在社会上推行绿色环保的电源，而PBI就属于燃料电池隔膜的一种理想材料。传统的PEM膜多为全氟磺酸膜，但它的传导性能较差，必须在有水时才能起到导电作用。而PBI质子交换膜中掺入了无机酸后，是可以在无水条件下使用的。也正是这个优质性能，让PBI在质子交换膜领域崭露头角。
三、国内外关于PBI改性研究的进展
PBI因其在燃料电池质子交换膜领域具有潜力而受到了工业电子领域的广泛关注。但是PBI分子链中存在共轭的芳杂环，导致它的加工性能较差，难以熔融成膜。正由于导电性能和难以成膜的影响，其在燃料电池中的应用受到了限制，因此需要进行大量以及不同类型的改性研究。
就当今形势来看，国内外很多科研人员都在尝试通过化学改性来提高PBI的质子传导率。前不久，晶态材料研究所的科研人员对传统的PBI聚合物材质进行了改性研究，他们针对PBI中高温质子导体存在的缺陷设计了一种新型的改性材料。
在研究实验中，科研人员将PBI的单体苯并咪唑设计成了一种含有对称二氨基的聚合单体结构，并利用共价有机框架材料即COFs的组装原理，来构建出具有超高有序特殊孔道结构的PBI-COFs，以辅助实现超快且稳定的无水质子传导。
也有研究者试图将叔丁基间苯二酸引入到PBI骨架中，目的在于减弱分子间氢键作用力，增大它的溶解性，改善难以成膜的劣势特性。与此同时将氧化石墨及新研发的改性氧化石墨引入到PBI膜中，来提高PBI质子传导率。
目前国外对PBI的共混改性投注了大量的精力，但PBI与其它聚合物电解质的可共混性能还在研究中。PBI的改性研究给工业制造提供一种新思路，相信经过改性后PBI聚合物会拥有更广阔的应用前景！
