✖


Jump to content

Полибензимидазол

(Перенаправлено из волокна полибензимидазола )
полибензимидазол
Идентификаторы
ХимическийПаук
  • никто
Характеристики
(С 20 Н 12 Н 4 ) н
Молярная масса Переменная
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Полибензимидазол ( PBI , сокращение от поли[2,2'-( м -фенилен)-5,5'-бисбензимидазол] ) волокно представляет собой синтетическое волокно с очень высокой температурой разложения. Он не имеет температуры плавления , обладает исключительной термической и химической стабильностью и трудно воспламеняется. [1] Впервые он был обнаружен американским химиком-полимерщиком Карлом Шиппом Марвелом в поисках новых материалов с превосходной стабильностью, сохранением жесткости и ударной вязкости при повышенных температурах. Благодаря своей высокой стабильности полибензимидазол используется для изготовления высокоэффективной защитной одежды, такой как снаряжение пожарных , скафандры космонавтов , защитные перчатки для высоких температур, одежда сварщиков и ткани для стен самолетов. Полибензимидазол применяется в качестве мембраны в топливных элементах .

История [ править ]

Открытие [ править ]

Бринкер и Робинсон впервые сообщили об алифатических полибензимидазолах в 1949 году. [2] Однако открытие ароматического полибензимидазола, который демонстрирует превосходные физические и химические свойства, обычно приписывают Карлу Шиппу Марвелу в 1950-х годах. [3] Лаборатория материалов базы ВВС Райт Паттерсон обратилась к Marvel. Они искали материалы, подходящие для тормозных парашютов , которые могли бы выдерживать кратковременные механические нагрузки. Однако термическая стойкость всех известных на тот момент нитей была недостаточной. Первоначальный поиск был сосредоточен на ароматических конденсационных полимерах, но амидная связь оказалась слабым звеном с целью максимальной термической стабильности полимера, тогда как исследования Марвела были сосредоточены на конденсационных полимерах с ароматическими и гетероароматическим повторяющимися звеньями . Это постепенно привело к открытию полибензимидазола.

Развитие [ править ]

Реплика скафандра Аполлона, Фонда химического наследия , 2014 г. временная выставка

Историю его развития можно резюмировать в следующем списке: [4]

  • В 1961 году Х. Фогель и К.С. Марвел разработали полибензимидазол с расчетом на то, что полимеры будут обладать исключительной термической и окислительной стабильностью. [5]
  • Впоследствии, в 1963 году, НАСА и Лаборатория материалов ВВС спонсировали значительную работу по использованию полибензимидазола для аэрокосмической и оборонной промышленности в качестве негорючего и термостойкого текстильного волокна. [5]
  • В 1969 году ВВС США выбрали полибензимидазол (ПБИ) из-за его превосходных теплозащитных свойств после того, как в 1967 году в результате пожара на борту космического корабля «Аполлон-1» погибли три астронавта. [5]
  • В начале 1970-х годов лаборатории ВВС США экспериментировали с волокнами полибензимидазола для изготовления защитной одежды , чтобы снизить смертность летных экипажей от пожаров. [6]
  • В 1970-х годах НАСА продолжало использовать PBI как часть одежды астронавтов на кораблях «Аполлон», «Скайлэб» и многочисленных полетах космических шаттлов.
  • Когда Скайлэб упал на Землю, часть, уцелевшая при входе в атмосферу, была покрыта PBI и поэтому не сгорела.
  • 1980-е годы – в пожарную службу введен ПБИ. [ который? ] а в рамках Project Fires была разработана внешняя оболочка стрелочного оборудования. Так родилась ткань PBI Gold, состоящая из 40% PBI/60% параарамида. До этого в США использовались комбинации материалов Nomex, кожи и кевлара.
  • 1983 г. – запускается уникальное производство, и волокна ПБИ становятся коммерчески доступными.
  • 1990-е годы – укороченные волокна PBI используются в автомобильных тормозных системах. Штапельное волокно PBI выходит на рынок самолетов в качестве противопожарных слоев сидений.
  • 1992 – Разработаны легкие ткани PBI для изготовления огнестойкой спецодежды для электроэнергетики и нефтехимии.
  • 1994 — Ткань PBI Gold разработана в черном цвете и одобрена FDNY .
  • 2001 г. - После террористических атак 11 сентября многих из 343 убитых пожарных можно было опознать только по стрелочному оборудованию TenCate PBI.
  • 2003 г. - PBI Matrix был коммерциализирован и представлен как PBI следующего поколения для пожарных.

Свойства [ править ]

Общие физические свойства [ править ]

ПБИ обычно представляют собой твердые вещества желтого или коричневого цвета, неплавкие при температуре до 400 °C и выше. [7] Растворимость или ПБИ является спорной, поскольку, хотя большая часть линейного ПБИ частично или полностью растворяется в сильных протонных кислотах (например, серной кислоте метансульфоновой кислоте ), противоречивые наблюдения растворимости были зарегистрированы среди более слабых кислот, таких как муравьиная кислота, и в некислотные среды, такие как растворители апротонного амидного типа и диметилсульфоксид. Например, один тип PBI, приготовленный в фосфорной кислоте, был обнаружен Iwakura et al. [8] частично растворимы в муравьиной кислоте , но полностью растворимы в диметилсульфоксиде и диметилацетамиде , тогда как Варма и Вина [9] сообщили, что тот же тип полимера полностью растворяется в муравьиной кислоте , но только частично в диметилсульфоксиде или диметилацетамиде .

Термическая стабильность [ править ]

Известно, что производные имидазола являются стабильными соединениями. Многие из них устойчивы к самым радикальным воздействиям кислот и щелочей и нелегко окисляются. Высокая температура разложения и высокая стабильность при температуре более 400 ° C позволяют предположить, что полимер с бензимидазолом в качестве повторяющегося звена также может демонстрировать высокую термостабильность.Полибензимидазол и его ароматические производные могут выдерживать температуры свыше 500 °C без размягчения и разложения. Полимер, синтезированный из изофталевой кислоты и 3,3'-диаминобензидина, не плавится при воздействии температуры 770 °С и теряет лишь 30% своей массы после воздействия высокой температуры до 900 °С в течение нескольких часов. [10]

Огнестойкость [ править ]

Свойством материала, которое необходимо учитывать перед его применением, является воспламеняемость , которая показывает, насколько легко один материал может воспламениться и воспламениться в реальных условиях эксплуатации. Это может повлиять на его применение в различных областях, например, в строительстве, проектировании предприятий и внутренней отделке. Существует ряд количественных оценок воспламеняемости, таких как предельный кислородный индекс (LOI), т.е. минимальная концентрация кислорода, при которой данный образец может вызвать горение в конфигурации, подобной свече. Они позволяют оценить «ранговое» сравнение воспламеняемости . Данные показывают, что ПБИ является более огнестойким материалом по сравнению с обычными полимерами. [11]

Восстановление влаги [ править ]

PBI Восстановление влаги полезно при изготовлении защитной одежды; это делает одежду удобной для ношения, в отличие от других синтетических полимеров. Способность восстанавливать влагу ПБИ (13%) выгодно отличается от хлопка (16%). [12]

Синтез [ править ]

Получение ПБИ(IV) можно осуществить реакцией конденсации дифенилиизофталата (I) и 3,3',4,4'-тетрааминодифенила (II) (рис. 1). Спонтанная циклизация промежуточно образовавшегося аминоамида (III) в ПБИ (IV) обеспечила гораздо более стабильную амидную связь. Этот синтетический метод сначала был использован в лаборатории, а затем превратился в двухэтапный процесс. В типичном синтезе исходные материалы нагревали при 270 °C в течение 1,5 часов для образования форполимера ПБИ, а затем форполимер нагревали при 360 °C еще в течение 1 часа для образования конечного продукта коммерческого качества.

Причина второго этапа заключается в образовании побочного продукта фенола и воды на первом этапе, образующих объемную пену. [13] что приводит к увеличению объема оригинала в несколько раз. Это вопрос, который должны учитывать промышленные производители. Эту пену можно уменьшить, проведя поликонденсацию при высокой температуре около 200 °С и давлении 2,1-4,2 МПа. [14] Пену также можно контролировать путем добавления к поликонденсации жидкостей с высокой температурой кипения, таких как дифениловый эфир или цетан. Точка кипения может привести к тому, что жидкость останется на первой стадии поликонденсации, но испарится на второй стадии твердой конденсации. Недостатком этого метода является то, что в ПБИ все еще остаются жидкости, и их трудно полностью удалить. [14]

Рисунок 1. Схема синтеза полибензимидазола.


Заменяя тетрамин и кислоту, был синтезирован ряд различных ароматических полибензимидазолов. Следующая таблица (Таблица 1) [15] перечислены некоторые возможности комбинации, синтезированные в литературе. Некоторые из комбинаций фактически были преобразованы в волокна в небольших масштабах. Однако единственный существенный прогресс, достигнутый на сегодняшний день, связан с PBI.

Формула производных полибензимидазола, где R представляет собой ароматическое ядро, симметрично тетразамещенное, причем атомы азота формулы являются частью бензимидазольных колец, а R' является членом ароматического углеводородного кольца.
R (Тетрамин) R'(кислота))
Бензол Бензол
Дифенил Дифенил
дифениловый эфир дифениловый эфир
Дифенилсульфон Нафталин
Нафталин Пиридин
Пиридин Антрахинон
Антрахинон Ферроцен
Антрацен
Таблица 1. Другие мономеры, образующие производные полибензимидазола

Наиболее распространенной формой ПБИ, используемой в промышленности, является форма волокна. Процесс получения волокна после полимеризации показан на рисунке. Полимер переводят в раствор с использованием диметилацетамида в качестве растворителя. Раствор фильтруется и превращается в волокно с помощью процесса сухого прядения при высокой температуре. Затем волокно вытягивают при повышенной температуре для получения желаемых механических свойств. Затем его сульфируют и превращают в скобы с использованием традиционных методов обжатия и резки.

Волокно ПБИ представляет собой процесс, состоящий из нескольких этапов после полимеризации, с получением штапельной формы ПБИ для непосредственного использования.

Приложения [ править ]

До 1980-х годов основными сферами применения ПБИ были противопожарные средства, термозащитная одежда и мембраны обратного осмоса. Его применение стало разнообразным к 1990-м годам, когда были разработаны формованные детали из ПБИ и микропористые мембраны.

Защитная одежда [ править ]

Термическая стабильность, огнестойкость и способность восстанавливать влагу ПБИ, а также его традиционные свойства обработки текстиля позволяют обрабатывать его на обычном текстильном оборудовании из штапельного волокна. Эти характеристики приводят к одному из наиболее важных применений ПБИ: защитной одежде. Нити PBI использовались для изготовления защитной одежды, такой как снаряжение пожарных и костюмы космонавтов. Нити PBI получают методом сухого прядения из диметилацетамида, содержащего хлорид лития. После стирки и сушки полученная пряжа становится золотисто-коричневой.

Теперь в защитном снаряжении используются волокна поли(2,2'-м-фенилен-5,5'-бибензимидазол), в которых в качестве мономера используется тетрааминобифен для лучшей термостойкости.

Волокно ПБИ является отличным кандидатом для применения в суровых условиях благодаря сочетанию термических, химических и текстильных свойств. Огнестойкость и термостойкость являются важнейшими свойствами защитной одежды. Этот вид одежды включает в себя защитную одежду пожарных, костюмы космонавтов, [16] алюминированное аварийно-спасательное снаряжение, одежда промышленных рабочих и костюмы для водителей гоночных автомобилей. [17]

В настоящее время большая часть защитной экипировки пожарных изготавливается из волокна PBI.

Ткани, содержащие ПБИ, уже более 30 лет являются предпочтительным выбором действующих пожарных служб в Америке и во всем мире. От Нью-Йорка, Сан-Диего, Сан-Франциско, Филадельфии, Сиэтла, Нэшвилла до Сан-Паулу, Белина, Гонконга и многих других стран. Высокая температура разложения, при которой ПБИ начинает разлагаться, составляет 1300 °F, что превышает температуру смесей номекс/кевлар (у номекса — 700 °F, а у кевлара — 1100 °F), что обеспечивает превосходную защиту от взлома и тепловую защиту.

PBI мембраны [ править ]

ПБИ использовался в качестве мембран для различных целей разделения. Традиционно в ПБИ использовались полупроницаемые мембраны для электродиализа, обратного осмоса или ультрафильтрации. [18] PBI также используется для разделения газов. [19] [20] из-за плотной упаковки цепей, поскольку ПБИ имеет жесткую структуру и прочные водородные связи. Мембраны ПБИ плотные, с очень низкой газопроницаемостью. Чтобы обеспечить протонную проводимость, ПБИ обычно легируют кислотой. Чем выше уровень кислотного легирования, тем более проводящим является ПБИ. Но возникает одна проблема: одновременно снижается механическая прочность ПБИ. Таким образом, оптимальный уровень легирования представляет собой компромисс между этими двумя эффектами. Таким образом, несколько методов, таких как ионная сшивка, ковалентная сшивка и композитные мембраны [18] Были проведены исследования для оптимизации уровня легирования, при котором PBI имеет улучшенную проводимость без ущерба для механической прочности. Сульфированный, частично фторированный полимер с основной цепью арилена демонстрирует хорошую термическую и расширенную стабильность, высокую протонную проводимость, меньшее кислотное набухание, достаточную механическую прочность. [21]

Фторированные сульфированные полимеры, используемые для приготовления кислотно-щелочных мембран с ПБИ. Смешанные мембраны с PBI обладают превосходной термической и расширенной стабильностью.

Формованная смола PBI [ править ]

PBI Формованная смола имеет прочность на сжатие 58 фунтов на квадратный дюйм и прочность на растяжение 23 тысячи фунтов на квадратный дюйм , прочность на изгиб 32 тысячи фунтов на квадратный дюйм , режим пластического разрушения при сжатии и плотность 1,3 г/см3. [22] Смола PBI содержит повторяющуюся структурную единицу, представленную на следующем рисунке.

Повторяющаяся структурная единица смолы PBI.


По данным Исследовательской группы по композитным материалам Университета Вайоминга , детали из смолы PBI сохраняют значительные свойства на растяжение и прочность на сжатие до 700 °F (371 °C). Детали из смолы PBI также являются потенциальными материалами для химической промышленности и нефтедобывающей промышленности, где предъявляются требования к термической стабильности и химической стойкости . В этих областях смола PBI успешно применяется для сложных уплотнений, например, седел клапанов, уплотнений штока, гидравлических уплотнений и опорных колец. В аэрокосмической промышленности смола PBI обладает преимуществами высокой прочности и кратковременной устойчивости к высоким температурам. В промышленном секторе высокая стабильность размеров смолы PBI, а также сохранение электрических свойств при высоких температурах позволяют использовать ее в качестве теплового и электрического изолятора . [17]

топливных Электролит элементов ​

Полибензимидазол способен образовывать комплексы с сильными кислотами из-за своего основного характера. Комплексообразование фосфорной кислотой протоны делает его материалом, проводящим . [23] Это делает возможным его применение в высокотемпературных топливных элементах. Тест производительности ячейки показал хорошую стабильность работы в течение 200 часов работы при 150 °C. Однако гелевые мембраны PBI, изготовленные по технологии PPA, демонстрируют хорошую стабильность в течение более 17 000 часов при 160 °C. [24] Применение в прямого метанола топливных элементах также может представлять интерес из-за лучшей селективности вода/метанол по сравнению с существующими мембранами. Уэйнрайт, Ван и др. сообщили, что PBI, легированный фосфорной кислотой, использовался в качестве электролита высокотемпературных топливных элементов . [25] Легированный PBI высокотемпературный электролит топливных элементов имеет несколько преимуществ. Повышенная температура увеличивает кинетические скорости реакций топливных элементов. Это также может уменьшить проблему отравления катализатора адсорбированным монооксидом углерода и свести к минимуму проблемы, связанные с затоплением электродов. [23] PBI/H 3 PO 4 является проводящим даже при низкой относительной влажности и в то же время позволяет уменьшить проникновение метанола. [26] Благодаря этому PBI/H 3 PO 4 превосходит некоторые традиционные полимерные электролиты, такие как Nafion . Кроме того, PBI/H 3 PO 4 сохраняет хорошую механическую прочность и ударную вязкость. [26] Его модуль на три порядка больше, чем у Нафиона . [27] Это означает, что можно использовать более тонкие пленки, что снижает омические потери.

В ПБИ, допированном фосфорной кислотой, группы фосфорной кислоты не связаны напрямую с основной цепью полимера. Вместо этого анион с низкой плотностью заряда иммобилизуется и связывается со структурой с помощью прочной сети водородных связей.

Замена асбеста [ править ]

Раньше только асбест мог хорошо работать в высокотемпературных перчатках для таких применений, как литейное производство, экструзия алюминия и обработка металлов. Однако были проведены испытания, которые показали, что ПБИ адекватно функционирует в качестве замены асбеста. Более того, производитель защитной одежды сообщил, что перчатки, содержащие ПБИ, служат дольше, чем асбест, в два-девять раз при эффективной стоимости. [28] Перчатки, содержащие волокна ПБИ, мягче и эластичнее, чем перчатки из асбеста , обеспечивая работнику большую мобильность и комфорт, даже если ткань обуглится. [ сомнительно – обсудить ] Кроме того, волокно ПБИ позволяет избежать проблем хронической токсичности, связанных с асбестом , поскольку оно обрабатывается на стандартном оборудовании для производства текстиля и перчаток. [29] PBI также может быть хорошей заменой асбеста в некоторых областях производства стекла.

Фильтрация дымовых газов [ править ]

Химические, термические и физические свойства ПБИ показывают, что он может быть многообещающим материалом в качестве тканевого фильтра дымовых газов для угольных котлов. Немногие ткани могут выжить в кислой и высокотемпературной среде, встречающейся в дымовых газах угольных котлов. [30] Фильтровальные рукава также должны выдерживать истирание в результате периодической очистки для удаления скопившейся пыли. Ткань PBI обладает хорошей устойчивостью к истиранию. Устойчивость к кислоте и истиранию, а также термостабильность делают PBI конкурентом в этом применении.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Полибензимидазол – обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 8 июля 2022 г.
  2. ^ «Полибензимидазолы» . Проверено 18 апреля 2022 г.
  3. ^ Леонард, Нельсон. «Биографические мемуары Карла Шиппа Марвела» (PDF) . Национальная академия наук . Проверено 13 февраля 2014 г.
  4. ^ «История ПБИ» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 14 февраля 2014 г.
  5. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Херч, Эмили; Мейер, Михал (2016). «Крутая штука» . Дистилляции . 2 (2): 12–13 . Проверено 26 марта 2018 г.
  6. ^ Заявление достопочтенного. Грант Л. Хансен, помощник министра ВВС (исследования и разработки) , ассигнования Министерства обороны на 1972 финансовый год, с. 612.
  7. ^ Бхуян А.Л. (1982). Некоторые проблемы, связанные с механизмами деградации аддитивных полимеров (в разделе «Синтез и деградация, реология и экструзия») . Берлин ua: Springer. ISBN  978-3-540-11774-2 .
  8. ^ Ивакура, Ёсио; Уно, Кейкичи; Имаи, Ёсио (июнь 1964 г.). «Полифениленбензимидазолы». Журнал полимерной науки, часть A: Общие статьи . 2 (6): 2605–2615. дои : 10.1002/pol.1964.100020611 .
  9. ^ Варма, Индиана; Вина (апрель 1976 г.). «Влияние структуры на свойства ароматико-алифатических полибензимидазолов». Журнал науки о полимерах: издание по химии полимеров . 14 (4): 973–980. Бибкод : 1976JPoSA..14..973V . дои : 10.1002/pol.1976.170140417 .
  10. ^ Фогель, Гервард; Марвел, CS (апрель 1961 г.). «Полибензимидазолы, новые термостойкие полимеры». Журнал полимерной науки . 50 (154): 511–539. Бибкод : 1961JPoSc..50..511V . дои : 10.1002/pol.1961.1205015419 .
  11. ^ ван Кревелен, Дирк В. (30 марта 1972 г.). «Новые разработки в области огнестойких волокон». Angewandte Makromoleculare Chemie . 22 (1): 133–157. дои : 10.1002/apmc.1972.050220107 .
  12. ^ Демартино, Р.Н. (1 августа 1984 г.). «Комфортные свойства полибензимидазольного волокна». Журнал текстильных исследований . 54 (8): 516–521. дои : 10.1177/004051758405400803 . S2CID   135852154 .
  13. ^ Чунг, Тай-Шунг (1 мая 1997 г.). «Критический обзор полибензимидазолов». Обзоры полимеров . 37 (2): 277–301. дои : 10.1080/15321799708018367 .
  14. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Крихельдорф, Ганс Р., изд. (1992). Справочник по синтезу полимеров (последнее изд.). Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  978-0-8247-8514-7 .
  15. ^ Белоглав, Лео Р. (10 декабря 1974 г.). «Полибензимидазолы». Прикладная макромолекулярная химия . 40 (1): 465–483. дои : 10.1002/apmc.1974.050400122 .
  16. ^ Киршенбаум, под редакцией Раймонда Б. Сеймура, Джеральда С. (1987). Высокоэффективные полимеры: их происхождение и развитие. Материалы симпозиума по истории высокоэффективных полимеров на заседании Американского химического общества, проходившем в Нью-Йорке 15-18 апреля 1986 года . Дордрехт: Springer Нидерланды. ISBN  978-94-011-7075-8 . {{cite book}}: |first= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Шандор, РБ (1990). «ПБИ (полибензимидазол): синтез, свойства и применение». Высокоэффективные полимеры . 2 (1): 25–37. дои : 10.1177/152483999000200103 . S2CID   135830459 .
  18. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ли, Цинфэн; Йенсен, Йенс Олуф; Савинелл, Роберт Ф.; Бьеррум, Нильс Дж. (май 2009 г.). «Высокотемпературные протонообменные мембраны на основе полибензимидазолов для топливных элементов» (PDF) . Прогресс в науке о полимерах . 34 (5): 449–477. doi : 10.1016/j.progpolymsci.2008.12.003 .
  19. ^ Кумбхаркар, Южная Каролина; Ли, К. (октябрь 2012 г.). «Структурно модифицированные полибензимидазольные половолоконные мембраны с повышенными газопроницаемыми свойствами». Журнал мембранной науки . 415–416: 793–800. дои : 10.1016/j.memsci.2012.05.071 .
  20. ^ Ли, Синь; Сингх, Раджиндер П.; Дудек, Кевин В.; Бертольд, Кэтрин А.; Беницевич, Брайан К. (июль 2014 г.). «Влияние структуры основной цепи полибензимидазола на разделение H2/CO2 при повышенных температурах». Журнал мембранной науки . 461 : 59–68. дои : 10.1016/j.memsci.2014.03.008 .
  21. ^ Керрес, Йохен А.; Син, Даньминь; Шенбергер, Франк (15 августа 2006 г.). «Сравнительное исследование новых иономерных мембран из смеси ПБИ из нефторированных и частично фторированных полиариленовых эфиров». Журнал науки о полимерах, часть B: Физика полимеров . 44 (16): 2311–2326. Бибкод : 2006JPoSB..44.2311K . дои : 10.1002/polb.20862 .
  22. ^ Шандор, РБ (1990). «ПБИ (полибензимидазол): синтез». Высокоэффективные полимеры . 2 (1): 25–37. дои : 10.1177/152483999000200103 . S2CID   135830459 .
  23. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Сэммс, СР (1996). «Термическая стабильность полибензимидазола, легированного протонпроводящей кислотой, в моделируемой среде топливных элементов». Журнал Электрохимического общества . 143 (4): 1225–1232. Бибкод : 1996JElS..143.1225S . дои : 10.1149/1.1836621 .
  24. ^ Пингиторе А.Т., Хуан Ф., Цянь Г., Беницевич, Британская Колумбия (февраль 2019 г.). «Долговечные м/п-полибензимидазольные мембраны с высоким содержанием полимера для электрохимических устройств с увеличенным сроком службы». ACS Прикладные энергетические материалы . 2 (3): 1720–1726. дои : 10.1021/acsaem.8b01820 . S2CID   140074080 .
  25. ^ Уэйнрайт Дж.С., Ван Дж.Т., Венг Д., Савинелл Р.Ф., Литт, М. (июль 1995 г.). «Допированные кислотой полибензимидазолы: новый полимерный электролит». Журнал Электрохимического общества . 142 (7): Л121–Л123. Бибкод : 1995JElS..142L.121W . дои : 10.1149/1.2044337 .
  26. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Чжао, Т.С., изд. (2009). Микротопливные элементы: принципы и применение . Берлингтон, Массачусетс: Академическая пресса. ISBN  9780123747136 .
  27. ^ Бакли, А. (1988). Энциклопедия полимерной науки и техники . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
  28. ^ Гроб, ДР; Серад, Джорджия; Хикс, HL; Монтгомери, RT (1 июля 1982 г.). «Свойства и применение целанезового ПБИ - полибензимидазольного волокна». Журнал текстильных исследований . 52 (7): 466–472. дои : 10.1177/004051758205200706 . S2CID   137526306 .
  29. ^ Целанезе. «ПБИ в защитных перчатках от высоких температур» (PDF) . Проверено 9 марта 2014 г.
  30. ^ Херл, JWS, изд. (2004). Высокопроизводительные волокна (Отв. ред.). Бока-Ратон, Флорида [ua]: CRC Press. ISBN  978-1855735392 .

Приложение свойств [ править ]

Характеристики волокна PBI [ править ]

Считается, что химическая формула поли[2,2'-(м-фенилен)-5,5'-бибензимидазола] (ПБИ):([NH-C=CH-C=CH-CH=CN=C-] 2 -[C=CH-C=CH-CH=CH-]) n OR (C 20 N 4 H 12 ) n Молярная масса 308,336±0,018 г / моль . [ нужна ссылка ]

стойкость Химическая ​ ​

Химическая стойкость Оценка
Кислоты - концентрированные Бедный
Кислоты - разбавить Удовлетворительно-плохое
Спирты Хороший
Щелочи Хороший-Плохой
Ароматические углеводороды Хороший
Смазки и масла Хороший
Галогенированные углеводороды Хороший
Кетоны Хороший

Его можно окрасить в темные оттенки основными красителями после предварительной обработки щелочью и он устойчив к большинству химикатов.

Электрические свойства [ править ]

Электрический Характеристики
Диэлектрическая проницаемость @ 1 МГц 3.2
Диэлектрическая прочность 21 кВ·мм −1
Объемное сопротивление 8x10 14 О·см

Обладает низкой электропроводностью и низким накоплением статического электричества.

Механические свойства [ править ]

Механический Характеристики
Коэффициент трения 0.19-0.27
Модуль сжатия 6,2 ГПа
Прочность на сжатие 400 МПа
Удлинение при разрыве 3%
Твердость - Роквелл К115
Ударная вязкость по Изоду 590 Дж·м −1 без надрезов
коэффициент Пуассона 0.34
Модуль упругости 5,9 ГПа
Предел прочности 160 МПа

Имеет устойчивость к истиранию.

Физические свойства [ править ]

Физический Характеристики
Выход угля (при пиролизе ) Высокий
Плотность 1,3 г/см 3
Воспламеняемость Не горит
Предельный кислородный индекс 58%
Устойчивость к радиации Хороший
Водопоглощение - более 24 часов 0.4%

Дополнительные характеристики: не воспламеняется и не тлеет (горит медленно, без пламени), устойчив к плесени и старению, устойчив к искрам и сварочным брызгам.

свойства Термические ​ ​

Термальный Характеристики Оценка
Коэффициент теплового расширения 23×10 −6 ·К −1 Низкий
Температура термопрогиба - 0,45 МПа. 435 ° С (815 ° F) Высокий
Теплопроводность при 23 °C (73 °F) 0,41 Вт·м −1 ·К −1 Низкий
Верхняя рабочая температура 260–400 °С (500–752 °F) Высокий

Другие характеристики: постоянная температура: 540 °C (1004 °F), не плавится, а разлагается при температуре: 760 °C (1400 °F) при пиролизе, сохраняет целостность и эластичность волокна до 540 °C (1004 °F). .

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polybenzimidazole&oldid=1232079422"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a9cc905fc5b95d663465549d63a06d2a__1719856500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a9/2a/a9cc905fc5b95d663465549d63a06d2a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Polybenzimidazole - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)