常州普威復合材料科技有限公司


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538℃不分解，900℃失重僅30%的超級工程塑料PBI您了解嗎？

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最近材料群里突然被“工程塑料耐熱天花板”是誰的話題點燃。
有人說這種材料能讓高溫材料界“改朝換代”，也有人冷靜潑冷水“性能強歸強，落地才是硬道理”。
今天介紹的主角就是PBI，也叫聚苯并咪唑。
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在工程塑料山頂的那位就是聚苯并咪唑。
先簡單介紹下聚苯并咪唑
1959 年，Brinker 等用二元酸與四胺反應制備了**種含脂肪鏈的 PBI。
而聚苯并咪唑纖維則最早由塞拉尼斯（Celanese）公司于 20 世紀 60 年代中期研制成功。
真正開始商業化則要追溯到1969 年，Celanese 公司與美國空軍材料實驗室簽訂合同，合作開發 PBI 纖維，直到1983 年開始，Celanese 公司采用溶液紡絲技術，開始了 PBI 纖維的商業化生產。
除美國外，英國、日本及前蘇聯等也都相繼開展了 PBI 纖維的研究工作，開發出一些類似的產品，但產量都不大。我國在 20 世紀 70 年代也曾經試制過這種纖維。
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為什么PBI性能這么強呢？
聚苯并咪唑（PBI）是主鏈含苯并咪唑重復單元的雜環聚合物，分子主鏈呈梯形結構。

其主鏈中的苯環與苯并咪唑具有極高剛性，且咪唑環上的 N-H 基團會形成分子間氫鍵，進一步增強分子間相互作用力。

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得益于分子鏈的高度剛性與分子間的強相互作用，PBI 具備優異的耐熱性能：

熱分解溫度超過 600℃，熱變形溫度達 435℃，玻璃化轉變溫度為 418℃，是耐熱性突出的無定形工程樹脂。

所以人家排耐溫**名實至名歸。??

同時，PBI 擁有高壓縮強度與抗張強度，即便在 371℃的高溫環境下，仍能保持原有強度穩定。

而且PBI 在空氣中幾乎不燃燒，也就是具備自阻燃性能。

因此可用于制造各類高溫工況下的器材及高溫防護服，尤其適用于航空航天人員的防護阻燃材料，其防護性能優于同重量級的其他纖維材料。

還有PBI 在高溫下不會釋放有害氣體，煙霧排放量也較少，這一點對于航空安全來說也很重要。

不過，受分子剛性大、分子間氫鍵作用強以及聚合物分子鏈缺少側基團的影響。

PBI 存在溶解性差、抗壓縮性與復合粘結性不佳、紡絲成形加工難度大等缺陷，一定程度上限制了其應用范圍。
PBI有哪些主要應用？
聚苯并咪唑纖維（PBI 纖維）性能**，可作為耐焰織物與燒蝕材料，最早也是NASA宇航服的核心選材之一。
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在航天器外層防護結構中，PBI 耐焰織物則能有效抵御太空環境中的高溫侵蝕與各類射線輻射。
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此外，PBI 還可加工為多種功能材料：
耐熱薄膜可用于高溫環境下的電子設備防護；
電池用隔膜能保障電池系統的穩定運行；
泡沫材料則在隔熱、緩沖領域應用廣泛。
需要注意的是，在飛機發動機制造領域，盡管 PBI 相比聚酰亞胺具有一定性能優勢，但它的耐高溫蒸汽能力有限，且吸收水分后性能會出現衰減。
PBI膜的最新研究
PBI分子鏈的重復單元中含有咪唑基團，屬于弱堿性聚合物，這一結構特性導致其本身的質子傳導率處于較低水平。
而要將 PBI 材料用于制備具有一定質子電導率的隔膜，并應用于全釩液流電池，就必須通過改性方法提高其質子傳輸能力，因此改性研究成為 PBI 膜發展的核心方向。
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目前，PBI 膜的改性方法主要有共混改性、直接縮聚改性、磺化改性等。
PBI 膜的優勢十分突出，具有耐高溫（長期使用溫度 300～370℃）、化學穩定性及機械強度好等優良性質。
自從磷酸摻雜改性制備 PBI 質子交換膜的方法被報道以來，PBI 改性質子交換膜得到了廣泛關注。