Полибензимидазол талшығы - Polybenzimidazole fiber

полибензимидазол
Polyimidazole with biphenyl.png
Идентификаторлар
ChemSpider
  • жоқ
Қасиеттері
(C20H12N4)n
Молярлық массаАйнымалы
Өзгеше белгіленбеген жағдайларды қоспағанда, олар үшін материалдар үшін деректер келтірілген стандартты күй (25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Infobox сілтемелері

Полибензимидазол (PBI, қысқаша поли [2,2 ’- (м-фенилен) -5,5’-бисбензимидазол]) талшық - бұл синтетикалық талшық ыдырау температурасы өте жоғары және а Еру нүктесі. Ол ерекше термиялық және химиялық тұрақтылыққа ие және оңай тұтанбайды.[дәйексөз қажет ] Оны алғаш рет американдық полимер химигі ашты Карл Шипп Марвел жоғары тұрақтылықпен жаңа материалдарды іздеуде, сақтау қаттылық, жоғары температурадағы қаттылық. Жоғары тұрақтылығының арқасында полибензимидазол жоғары өнімді қорғаныш киімдерін жасау үшін қолданылады өрт сөндірушінің жабдықтары, ғарышкерлердің ғарыш костюмдері, жоғары температуралы қорғаныс қолғаптары, дәнекерлеушілердің киімдері және ұшақ қабырғаларының маталары. Полиббензимидазол а ретінде қолданылған отын элементтеріндегі мембрана.

Тарих

Ашу

Бринкер мен Робинсон алғаш рет 1949 жылы алифатикалық полибензимидазол туралы хабарлады.[1] Әдетте хош иісті полибензимидазолдың тамаша физикалық және химиялық қасиеттерін көрсететін жаңадан ашылуына негіз болды Карл Шипп Марвел 1950 жылдары.[2] Материалды зертханасы Райт Паттерсон атындағы әскери-әуе базасы Марвелге жақындады. Олар қолайлы материалдарды іздеді парашюттер бұл қысқа уақытқа созылатын механикалық күйзеліске төзе алады. Алайда, сол кездегі барлық белгілі жіптердің жылу кедергісі жеткіліксіз болды. Хош иісті конденсация полимерлеріне шоғырланған бастапқы іздеу, бірақ амид байланысы максималды мақсат үшін әлсіз буын болып шықты жылу тұрақтылығы Марвелдің зерттеулері басты назар аударды конденсациялық полимерлер хош иісті және гетероароматикалық қайталанатын бірліктер. Бұл біртіндеп полибензимидазолдың ашылуына әкелді.

Даму

«Аполлон» скафандрының көшірмесі, Химиялық мұра қоры уақытша экспонат, 2014 ж

Оның даму тарихын келесі тізімде келтіруге болады:[3]

  • 1961 жылы полибензимидазолды полимерлердің ерекше термиялық және тотығу тұрақтылығына ие бола отырып, Х.Фогель мен С.С.Марвель әзірледі.[4]
  • Кейіннен, 1963 ж. НАСА және Әскери-әуе күштерінің материалдар зертханасы полибенимидазолмен жанбайтын және термиялық тұрақты тоқыма талшығы ретінде аэроғарыштық және қорғаныс саласына арналған айтарлықтай жұмыстарға демеушілік жасады.[4]
  • 1969 жылы Америка Құрама Штаттарының Әуе күштері полибензимидазолды (PBI) 1967 жылғы өрттен кейінгі термиялық қорғаныс қабілеті үшін таңдады. Аполлон 1 ғарыш кемесі үш ғарышкерді өлтірді.[4]
  • 1970 жылдардың басында USAF зертханалары полибензимидазол талшықтарымен тәжірибе жүргізді қорғаныс киімдері өрттен экипаж мүшелерінің өлімін азайту.[5]
  • 1970 жылдары NASA PBI-ді ғарышкерлер киімнің бөлігі ретінде Аполлонда қолдануды жалғастырды, Skylab және көптеген ғарыштық ұшулар.
  • Қашан Аспан зертханасы жерге түсіп, қайта кіруден аман қалған бөлігі PBI-де жабылған және осылайша жанып кетпеген.
  • 1980 жылдар - өртке қарсы қызметке PBI енгізілді,[қайсы? ] және Project Fires арқылы бұрылыс механизмдеріне арналған сыртқы қабық жасалды. 40% PBI / 60% пара-арамидтен тұратын PBI Gold матасы дүниеге келді. Бұған дейін АҚШ-та Номекс, былғары және кевлар материалдарының комбинациясы қолданылған.
  • 1983 ж. - бірегей өндіріс зауыты PBI желісіне қосылды талшықтар коммерциялық қол жетімді.
  • 1990 жылдар - автомобильдік тежеу ​​жүйелерінде пайдалану үшін қысқа кесілген PBI талшықтары енгізілді. PBI штапельді талшықтары орындықтардың отты бұғаттайтын қабаттары үшін әуе кемесінің нарығына шығады.
  • 1992 - Жеңіл PBI маталары жалынға төзімді жұмыс киімдері үшін электрлік және мұнай-химиялық қосымшаларға арналған.
  • 1994 ж. - PBI Gold матасы қара түсті боялған және оны FDNY анықтаған.
  • 2001 - 11 қыркүйектегі террористік актілерден кейін көптеген 343 өрт сөндірушілерді тек олардың TenCate PBI Turnout Gear құралдары ғана анықтады.
  • 2003 ж. - PBI матрицасы сатылымға шығарылды және өрт сөндіргіштің бұрылу механизмі үшін жаңа буын PBI ретінде енгізілді.

Қасиеттері

Жалпы физикалық қасиеттер

PBI әдетте сарыдан қоңырға дейін қатты, 400 ° C дейін немесе одан жоғары сұйық емес.[6] The ерігіштік PBI туралы пікірталас туындайды, өйткені сызықтық PBI-нің көп бөлігі күшті протон қышқылдарында ішінара немесе толығымен ериді (мысалы, күкірт қышқылы немесе метансульфон қышқылы ) ерігіштікке қарама-қайшы бақылаулар құмырсқа қышқылы сияқты әлсіз қышқылдар арасында және қышқыл емес ортада, мысалы, апротикалық амид түріндегі еріткіштер мен диметилсульфоксидте тіркелген. Мысалы, фосфор қышқылында дайындалған ПБИ-нің бір түрін Ивакура және т.б.[7] ішінара еритін болуы керек құмырсқа қышқылы, бірақ толығымен ериді диметилсульфоксид және диметилацетамид, ал Варма мен Вена[8] толығымен еруі керек сол полимер түрі туралы хабарлады құмырсқа қышқылы, жартылай ғана диметилсульфоксид немесе диметилацетамид.

Термиялық тұрақтылық

Имидазол туындылар тұрақты қосылыстар екені белгілі. Олардың көпшілігі қышқылдармен және негіздермен ең тез өңдеуге төзімді және оңай тотықпайды. Ыдыраудың жоғары температурасы мен 400 ° C-тан жоғары тұрақтылығы бензимидазолмен полимерді ұсынады, өйткені қайталанатын қондырғы да жоғары жылу тұрақтылығын көрсете алады. хош иісті туындылар 500 ° C-тан жоғары температураға жұмсартпай және тоздырмай төзе алады. Бастап синтезделген полимер изофтал қышқылы және 3,3'-диаминобензидин 770 ° C температурада балқымайды және бірнеше сағат бойы 900 ° C дейін жоғары температурада болғаннан кейін салмағының тек 30% -ын жоғалтады.[9]

Жалынға төзімділік

Материалдың оны қолданар алдында ескеру қажет қасиеті тұтанғыштық Бұл шынайы жұмыс жағдайында бір материалдың қаншалықты оңай жанып, жанып кететінін көрсетеді. Бұл оның құрылыс, зауыт дизайны және интерьерді безендіру сияқты әртүрлі салаларда қолданылуына әсер етуі мүмкін. Жанғыштықтың бірқатар сандық бағалары бар, мысалы шекті оттегі индексі (LOI), яғни берілген үлгіні конфигурация сияқты шамға жағуға болатын оттегінің минималды концентрациясы. Бұл «рейтингті» салыстыруды бағалауға мүмкіндік береді тұтанғыштық. Мәліметтер PBI қарапайым полимерлермен салыстырғанда өте жоғары жалынға төзімді материал екенін көрсетеді.[10]

Ылғал қайта қалпына келеді

PBI's ылғал қалпына келеді қорғаныш киімде пайдалы; бұл басқа синтетикалық полимерлерден айырмашылығы киімді киюге ыңғайлы етеді. Ылғалдың қалпына келу қабілеті PBI-мен (13%) мақтамен (16%) салыстырмалы түрде жақсы.[11]

Синтез

PBI (IV) дайындауға қол жеткізуге болады конденсация реакциясы дифенил изофталат (I) және 3,3 ’, 4,4’-тетрааминодифенил (II) (сурет 1). Аралық түзілген анимо-амидтің (III) PBI-ге (IV) дейін өздігінен циклдануы амидтің әлдеқайда тұрақты байланысын қамтамасыз етті. Бұл синтетикалық әдіс алдымен зертханада қолданылып, кейіннен екі сатылы үрдіске айналды. Әдеттегі синтезде бастапқы материалдар 270 ° C температурада 1,5 сағ қыздырылып, PBI преполимерін түзді, ал кейінірек полиполим 360 ° C температурада тағы 1 сағ қыздырылып, соңғы тауарлық-тауарлық өнім пайда болды.

Екінші қадамның себебі бірінші сатыда жанама фенол мен судың түзілуі көлемді көбік түзумен байланысты,[12] бұл түпнұсқаның көлемінің бірнеше есе кеңеюіне әкеледі. Бұл мәселе өнеркәсіптік өндірушілердің назарында болуы керек. Бұл көбікті 200 ° C шамасында және 2,1-4,2 МПа қысыммен жоғары температурада поликонденсация жүргізу арқылы азайтуға болады.[13] Көбікті поликонденсацияға дифенилэфир немесе цетан сияқты қайнау температурасы жоғары сұйықтықтарды қосу арқылы басқаруға болады. Қайнау температурасы сұйықтықты поликонденсацияның бірінші сатысында ұстай алады, ал қатты конденсацияның екінші сатысында буланып кетеді. Бұл әдістің кемшілігі мынада: PBI-де әлі де сұйықтық қалады және оларды толығымен алып тастау қиын.[13]

Сурет1. Полибензимидазолдың синтетикалық схемасы.


Тетрамин мен қышқылдың өзгеруі кезінде бірқатар әртүрлі хош иісті поли бензимидазолдар синтезделді. Келесі кесте (1-кесте)[14] әдебиетте синтезделген кейбір үйлесімділік мүмкіндіктерін тізбектейді. Кейбір комбинациялар талшықтарға аз мөлшерде аударылды. Алайда, бүгінгі күнге дейін жасалған жалғыз маңызды прогресс - PBI.

R полимензимидазол туындыларының формуласы, онда R - хош иісті ядро, симметриялы түрде тетрамен алмастырылған, формуладағы азот атомдары бензимидазол сақиналарының бөлігі, ал R 'хош иісті көмірсутек сақинасының мүшесі.
R (тетрамин)R '(қышқыл))
БензолБензол
ДифенилДифенил
ДифенилетерДифенилетер
ДифенилсульфонНафталин
НафталинПиридин
ПиридинАнтрахинон
АнтрахинонФерроцен
Антрацен
Кесте 1. Полибензимидазолдың туындыларын құрайтын басқа мономерлер

Өнеркәсіпте қолданылатын PBI-дің ең көп таралған түрі - талшық формасы. Полимерленуден кейінгі талшық процесі суретте көрсетілген. Полимер еріткіш ретінде диметилацетамидті қолдана отырып ерітіндіге айналады. Ерітінді сүзгіден өткізіліп, жоғары температурада құрғақ айналдыру процесін қолданып талшыққа айналады. Талшық кейіннен жоғары механикалық қасиеттерді алу үшін жоғары температурада тартылады. Содан кейін оны әдеттегі қысу және кесу әдістерін қолданып сульфаттайды және штапельге айналдырады.

PBI талшықтары тікелей қолдану үшін PBI штапель формасын алу үшін полимерленуден кейінгі бірнеше кезеңнен тұрады.

Қолданбалар

1980 жылдарға дейін PBI-дің негізгі қосымшалары өртке қарсы, термиялық қорғаныс киімдері және кері осмос мембраналары болды. Оның қолданылуы 1990 жылдарға қарай PBI құйылған бөлшектері мен микропорозды мембраналар жасалған кезде әртүрлі болды.

Қорғаныс киімдері

PBI термиялық тұрақтылығы, жалынға төзімділігі және ылғалдың қалпына келуі және оның әдеттегі тоқыма өңдеу сипаты оны әдеттегі штапельді тоқыма жабдықтарында өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл сипаттамалар PBI маңызды қосымшаларының біріне әкеледі: қорғаныш киім. PBI жіптері өрт сөндірушілердің киімдері мен астронавттардың костюмдері сияқты қорғаныс киіміне айналдырылды. PBI жіпшелері құрамында литий хлориді бар диметилацетамидтен құрғақ иірілген. Алынған иірілген жіп жуып, кептіруден кейін алтын қоңыр түске ие.

Енді қорғаныш құралында қолданылатын талшықтар поли (2,2’-м-фенилен-5,5’-бибензимидазол) болып табылады, олар термотөзімділік қасиетін жақсарту үшін мономер ретінде тетрааминобифенияны қолданады.

PBI талшығы термиялық, химиялық және тоқыма қасиеттерінің үйлесімділігімен ауыр ортада қолдануға тамаша үміткер болып табылады. Жалын және термиялық төзімділік - бұл қорғаныш киімнің маңызды қасиеттері. Киімнің бұл түріне өрт сөндірушінің қорғаныш киімі, астронавт костюмі,[15] алюминийленген апаттан құтқарылған тетіктер, өнеркәсіптік жұмыс киімдері және автокөлік жүргізушілеріне арналған костюмдер.[16]

Қазіргі кезде өрт сөндірушілердің қорғаныс механизмдерінің көп бөлігі PBI талшықтарымен жасалған

PBI қоспалары 30 жылдан астам уақыт бойы бүкіл Америка мен бүкіл әлем бойынша белсенді өрт сөндіру бөлімдерін таңдаған. Нью-Йорктен, Сан-Диегодан, Сан-Францискодан, Филадельфиядан, Сиэттлден, Нэшвиллден Сан-Паулу, Белин, Гонконг және тағы басқалар. Өрт сөндіру бөлімшелері термиялық қорғаныс пен ұзақ мерзімділікке ұмтылған кезде жоғары өнімді қорғаныш маталарының жетекші бренді ретінде танылған PBI сыртқы қабықшалары таңдалады. PBI ыдырай бастаған жоғары ыдырау температурасы 1300 ° F құрайды, бұл Nomex / Kevlar қоспаларынан әлдеқайда асып түседі (Nomex 700 ° F және Kevlar 1100 ° F), осылайша жоғары ашық және термиялық қорғауды ұсынады. Солтүстік Америкада өрт сөндірушілердің кез-келген басқа маталарға қарағанда PBI маталарымен қорғалғанының себебі және олар Солтүстік Америка, Ұлыбритания, Еуропа, Австралия, Жаңа Зеландия және Азия-Тынық мұхиты аймағында жетекші нарық үлестеріне ие.

PBI мембраналары

PBI мембрана ретінде әртүрлі бөліну мақсаттарында қолданылған. Дәстүрлі түрде PBI электродиализ, кері осмос немесе ультрафильтрация үшін жартылай өткізгіш мембраналар қолданылған.[17] PBI газды бөлу үшін де қолданды.[18][19] тығыз тізбекті орауыш болғандықтан, PBI қаттылық құрылымы мен күшті сутегімен байланысады. PBI мембраналары тығыз, газ өткізгіштігі өте төмен. Протонды өткізгіш болу үшін PBI әдетте қышқылмен қосылады. Қышқыл допингтің деңгейі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым ПБИ өткізгіш болады. Бірақ бір мәселе - PBI механикалық беріктігі бір уақытта төмендейді. Допингтің оңтайлы деңгейі - бұл екі әсер арасындағы ымыраға келу. Осылайша, иондық кросс-байланыстыру, ковлантты кросс-байланыстыру және композиттік мембраналар сияқты бірнеше әдістер[17] механикалық беріктігін жоғалтпай PBI өткізгіштігі жақсартылған допинг деңгейін оңтайландыру үшін зерттелген. Сульфатталған жартылай фторланған негізгі тізбекті полимер жақсы термиялық және кеңейтілген тұрақтылықты, протонның жоғары өткізгіштігін, қышқылдың аз ісінуін, ақылға қонымды механикалық күшін көрсетеді.[20]

PBI бар қышқыл-негізді қоспалар қабығын дайындау үшін қолданылатын фторлы сульфатталған полимерлер. PBI бар қоспалық мембраналар керемет термиялық және кеңейтілген тұрақтылыққа ие

Құйылған PBI шайыры

PBI шайыры а арқылы құйылады агломерация бірлесіп жасаған процесс Hoechst Celanese (Солтүстік Каролина, АҚШ) және Alpha Precision Plastics, Inc. (Хьюстон, Техас, АҚШ).[21] Қалыпталған PBI шайыр - жоғары беріктігі, салмағы аз материал үшін керемет үміткер. Ол ең жоғары қысу күшіне ие болғандықтан, 58 кси, кез-келген қол жетімді, толтырылмаған шайыр және 23 басқа созылу күші сияқты басқа механикалық қасиеттер кси, иілу күші 32 кси, созылғыш сығымдалудың бұзылу режимі және тығыздық 1,3 г / см3.[22] Сонымен қатар, оның жылу және электрлік қасиеттері оны белгілі термопластикалық шайыр етеді. PBI шайыры келесі суретте көрсетілген қайталанатын құрылымдық бірліктен тұрады.

PBI шайырына арналған қайталанатын құрылымдық блок


Композиттік материалдарды зерттеу тобының мәліметтері бойынша Вайоминг университеті, PBI шайыр бөліктері айтарлықтай сақтайды созылу қасиеттері және қысым күші 700 ° F дейін (371 ° C). PBI шайыр бөлшектері сонымен қатар химиялық процестерге және мұнай өндіруге қажеттіліктері бар потенциалды материалдар болып табылады жылу тұрақтылығы және химиялық төзімділік. Бұл жерлерде PBI шайыры талап етілетін тығыздау кезінде сәтті қолданылды, мысалы, клапан орындықтары, өзек тығыздағыштары, гидравликалық тығыздағыштар және сақиналар. Аэроғарыш саласында PBI шайыры жоғары беріктігі және қысқа мерзімді жоғары температураға төзімділігі бар. Өнеркәсіптік секторда PBI шайырының жоғары өлшемді тұрақтылығы, сондай-ақ электр қасиеттерін жоғары температурада ұстап тұруы оны жылу және электр ретінде қолданады оқшаулағыш.[16]

Жанармай электролиті

Полибензимидазолды кешендеуге болады күшті қышқылдар оның негізгі сипатына байланысты. Комплекс фосфор қышқылы оны протонға айналдырады өткізгіш материал.[23] Бұл жоғары температуралы отын элементтеріне қолдануды ұсынады. Ұяшықтың өнімділігі сынағы 150 ° C температурада 200 сағ жұмыс кезінде жақсы тұрақтылықты көрсетеді. Алайда PPA процесінде жасалған PBI гельдік мембраналары 160 ° C температурада 17000 сағаттан жоғары уақыт аралығында жақсы тұрақтылықты көрсетеді.[24] Тікелей қолдану метанол отын элементтері қолданыстағы мембраналармен салыстырғанда судың / метанолдың жақсы селективтілігіне байланысты қызығушылық тудыруы мүмкін. Уайнрайт, Ванг және басқалар. PBI допинг қолданды деп хабарлады фосфор қышқылы жоғары температура ретінде қолданылған отын ұяшығы электролит.[25] Қосылған PBI жоғары температурасы отын ұяшығы электролиттің бірнеше артықшылығы бар. Жоғары температура отын жасушаларының реакцияларының кинетикалық жылдамдығын арттырады. Бұл сонымен қатар катализатормен улану адсорбцияланған көміртегі тотығы және бұл электродтардың су басуына байланысты проблемаларды азайтады.[23] PBI / H3PO4 салыстырмалы ылғалдылығында да өткізгіш және метанолдың бір уақытта аз өтуіне мүмкіндік береді.[26] Бұл PBI / H үлесін қосады3PO4 сияқты кейбір дәстүрлі полимерлі электролиттерден жоғары болу Нафион. Сонымен қатар, PBI / H3PO4 жақсы механикалық беріктік пен қаттылықты сақтайды.[26] Оның модулі үш шамадан үлкен шамалардан үлкен Нафион.[27] Бұл жұқа қабықшаларды қолдануға болатындығын білдіреді, осылайша омдық шығынды азайтады.

Фосфор қышқылының қоспаланған PBI-де фосфор қышқылының топтары полимер магистралімен тікелей байланыспайды. Оның орнына зарядтың тығыздығы төмен анион иммобилизденеді және құрылыммен күшті сутектік байланыс желісі арқылы байланысады.

Асбестті ауыстыру

Бұрын, тек асбест құю сияқты пайдалану үшін жоғары температуралы қолғапта жақсы жұмыс істей алады, алюминий экструзия және металды өңдеу. Алайда, PBI асбестті алмастыру функциясы бар екенін көрсететін сынақтар жүргізілді. Сонымен қатар, қауіпсіздік тігін өндірушісі PBI бар қолғаптардың ескіргенін хабарлады асбест тиімді шығындармен екіден тоғызға дейін.[28] PBI талшықтары бар қолғаптар жасалғаннан гөрі жұмсақ әрі серпімді асбест, жұмысшыға үлкен ұтқырлық пен жайлылықты ұсынады, тіпті егер мата көмірге айналады. Сонымен қатар, PBI талшықтары болдырмайды созылмалы уыттылық байланысты проблемалар асбест өйткені ол стандарт бойынша өңделеді тоқыма және қолғап дайындайтын жабдық.[29] PBI сонымен қатар шыны өндірісінің бірнеше саласында асбесті алмастыра алады.

Түтін газын сүзу

PBI химиялық, жылулық және физикалық қасиеттері оның көмірмен жұмыс істейтін қазандықтарға арналған түтінді газды сүзгі мата ретінде перспективалы материал бола алатынын көрсетеді. Көмірмен жұмыс істейтін қазандықтың түтін газында кездесетін қышқыл және жоғары температура жағдайында аз маталар өмір сүре алады.[30] Сондай-ақ, сүзгі пакеттері жиналған шаңды кетіру үшін мезгіл-мезгіл тазаланған кезде үйкелуге қабілетті болуы керек. PBI матасы жақсы тозуға төзімділік қасиетіне ие. Қышқыл мен тозуға төзімділік және термиялық тұрақтылық қасиеттері PBI-ді осы қолдану үшін бәсекелес етеді.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Алифатты полибензимидазолға патент». Алынған 7 наурыз 2014.
  2. ^ Леонард, Нельсон. «Карл Шипп Марвелдің өмірбаяндық естелігі» (PDF). Ұлттық ғылым академиясы. Алынған 13 ақпан 2014.
  3. ^ «PBI тарихы». Архивтелген түпнұсқа 2016 жылғы 3 наурызда. Алынған 14 ақпан 2014.
  4. ^ а б c Херц, Эмили; Мейер, Михал (2016). «Қатты материалдар». Дистилляциялар. 2 (2): 12–13. Алынған 26 наурыз 2018.
  5. ^ Құрметті өтініш. Грант Л. Хансен, Әскери-әуе күштері хатшысының көмекшісі (ғылыми-зерттеу және дамыту), 1972 қаржы жылына арналған қорғаныс бөлімі, б. 612.
  6. ^ Бхуян А.Л. (1982). Полимерлерді қосудың деградация механизмдерімен кездесетін кейбір мәселелер (синтез және деградация, реология және экструзия). Берлин у.а.: Спрингер. ISBN  978-3-540-11774-2.
  7. ^ Ивакура, Йосио; Уно, Кейкичи; Имай, Йосио (маусым 1964). «Полифениленбензимидазолдар». Полимер туралы ғылым журналы А бөлімі: Жалпы құжаттар. 2 (6): 2605–2615. дои:10.1002 / pol.1964.100020611.
  8. ^ Варма, И. К .; Веена (сәуір 1976). «Құрылымның хош иісті-алифатты полибензимидазолдардың қасиеттеріне әсері». Полимер туралы ғылым журналы: Полимер химия басылымы. 14 (4): 973–980. Бибкод:1976JPoSA..14..973V. дои:10.1002 / pol.1976.170140417.
  9. ^ Фогель, Хервард; Marvel, C. S. (сәуір, 1961). «Полибензимидазолдар, жаңа термиялық тұрақты полимерлер». Полимер туралы ғылым журналы. 50 (154): 511–539. Бибкод:1961JPoSc..50..511V. дои:10.1002 / pol.1961.1205015419.
  10. ^ ван Кревелен, Дирк В. (30 наурыз 1972). «Жалынға төзімді талшықтар саласындағы жаңа әзірлемелер». Angewandte Makromolekulare Chemie. 22 (1): 133–157. дои:10.1002 / apmc.1972.050220107.
  11. ^ Demartino, R. N. (1 тамыз 1984). «Полибензимидазол талшығының ыңғайлы қасиеттері». Текстильді зерттеу журналы. 54 (8): 516–521. дои:10.1177/004051758405400803. S2CID  135852154.
  12. ^ Чун, Тай-Шун (1997 ж. 1 мамыр). «Полиббензимидазолдарға сыни шолу». Полимерлік шолулар. 37 (2): 277–301. дои:10.1080/15321799708018367.
  13. ^ а б Кричелдорф, редакторы Ганс Р. (1992). Полимер синтезі туралы анықтама (dernière ed.). Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  978-0-8247-8514-7.CS1 maint: қосымша мәтін: авторлар тізімі (сілтеме)
  14. ^ Белохлав, Лео Р. (10 желтоқсан 1974). «Полибензимидазол». Angewandte Makromolekulare Chemie. 40 (1): 465–483. дои:10.1002 / apmc.1974.050400122.
  15. ^ Киршенбаум, редакторы Раймонд Б. Сеймур, Джеральд С. (1987). Жоғары өнімді полимерлер: олардың пайда болуы және даму процедурасы, жоғары тиімділікті полимерлердің тарихы туралы Нью-Йоркте, 15-18 сәуір, 1986 ж. Американдық химия қоғамының жиналысында.. Дордрехт: Springer Нидерланды. ISBN  978-94-011-7075-8.CS1 maint: қосымша мәтін: авторлар тізімі (сілтеме)
  16. ^ а б Шандор, Р.Б. (1990). «PBI (полибензимидазол): синтезі, қасиеттері және қолданылуы». Жоғары өнімді полимерлер. 2 (1): 25–37. дои:10.1177/152483999000200103. S2CID  135830459.
  17. ^ а б Ли, Цинфэн; Дженсен, Дженс Олуф; Савинелл, Роберт Ф .; Bjerrum, Niels J. (мамыр 2009). «Отын жасушаларына арналған полибензимидазол негізінде жоғары температуралы протон алмасу мембраналары» (PDF). Полимер ғылымындағы прогресс. 34 (5): 449–477. дои:10.1016 / j.progpolymsci.2008.12.003.
  18. ^ Кумбаркар, СС .; Ли, К. (қазан 2012). «Құрылымдық модификацияланған полибензимидазолдың қуысты өткізгіштік қасиеттері бар қуыс талшық қабықшалары». Мембраналық ғылым журналы. 415-416: 793–800. дои:10.1016 / j.memsci.2012.05.071.
  19. ^ Ли, Син; Сингх, Раджиндер П .; Дюдек, Кевин В .; Берхтолд, Кэтрин А .; Бенисвич, Брайан С. (шілде 2014). «Полибензимидазолдың негізгі тізбек құрылымының жоғары температурада H2 / CO2 бөлінуіне әсері». Мембраналық ғылым журналы. 461: 59–68. дои:10.1016 / j.memsci.2014.03.008.
  20. ^ Керрес, Джохен А .; Синь, Данмин; Шенбергер, Франк (15 тамыз 2006). «Флуорирленбеген және жартылай фторланған полиориленді эфирлерден алынған жаңа PBI қоспасының иономерлі мембраналарын салыстырмалы зерттеу». Полимер туралы ғылым журналы Б бөлім: Полимерлер физикасы. 44 (16): 2311–2326. Бибкод:2006JPoSB..44.2311K. дои:10.1002 / полб.20862.
  21. ^ Уорд, BC (1987). «32-ші SAMPE Int. Symp» (32): 853. Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  22. ^ Шандор, Р.Б. (1990). «PBI (полибензимидазол): синтез». Жоғары өнімді полимерлер. 2 (1): 25–37. дои:10.1177/152483999000200103. S2CID  135830459.
  23. ^ а б Samms, S. R. (1996). «Протон өткізетін қышқыл допингті полибензимидазолдың имитациялық отын жасушалары ортасындағы жылу тұрақтылығы». Электрохимиялық қоғам журналы. 143 (4): 1225–1232. дои:10.1149/1.1836621.
  24. ^ Pingitore AT, Huang F, Qian G, Benicewicz, BC (ақпан 2019). «Ұзақ өмір бойы электрохимиялық құрылғыларға арналған м / п-полибензимидазол мембраналарының берік жоғары полимерлі құрамы». ACS қолданылатын энергия материалдары. 2 (3): 1720-1726. дои:10.1021 / acsaem.8b01820.
  25. ^ Wainright JS, Wang JT, Weng D, Savinell RF, Litt, M ​​(шілде 1995). «Қышқылды легирленген полибензимидазолдар: жаңа полимерлі электролит». Электрохимиялық қоғам журналы. 142 (7): L121-L123. дои:10.1149/1.2044337.
  26. ^ а б Чжао, өңдеген Т.С. (2009). Микроотын элементтері: қолдану принциптері мен қолданылуы. Берлингтон, MA: Academic Press. ISBN  9780123747136.CS1 maint: қосымша мәтін: авторлар тізімі (сілтеме)
  27. ^ Бакли, А (1988). Полимерлі ғылым мен техниканың энциклопедиясы. Нью-Йорк: Джон Вили және ұлдары.
  28. ^ Табыт, Д.Р .; Серад, Г.А .; Хикс, Х.Л .; Монтгомери, Р.Т. (1 шілде 1982). «Целан ПБИ қасиеттері мен қолданылуы - полибензимидазол талшығы». Текстильді зерттеу журналы. 52 (7): 466–472. дои:10.1177/004051758205200706. S2CID  137526306.
  29. ^ Целан. «Жоғары температурадағы қорғаныш қолғаптағы PBI» (PDF). Алынған 9 наурыз 2014.
  30. ^ Хирл, ред. Дж. (2004). Жоғары өнімді талшықтар (Ред.). Бока Ратон, Фл. [U.a.]: CRC Press. ISBN  978-1855735392.CS1 maint: қосымша мәтін: авторлар тізімі (сілтеме)

Қасиеттердің қосымшасы

PBI талшығының сипаттамалары

Полидің химиялық формуласы [2,2 ’- (m-фенилен) -5,5’ бибензимидазол] (PBI): ([NH-C = CH-C = CH-CH = C-N = C-]2- [C = CH-C = CH-CH = CH-])n НЕМЕСЕ (C20N4H12)n туралы Молярлық масса 308.336 ± 0.018 ж /моль.[дәйексөз қажет ]

Химиялық төзімділік

Химиялық төзімділікСынып
Қышқылдар - концентрацияланғанКедей
Қышқылдар - сұйылтылғанӘділ-кедей
АлкогольдерЖақсы
СілтілерЖақсы-кедей
Хош иісті көмірсутектерЖақсы
Майлар мен майларЖақсы
Галогенді көмірсутектерЖақсы
КетондарЖақсы

Ол каустикалық алдын-ала өңдеуден кейін негізгі бояғыштармен қара реңктерге боялады және көптеген химиялық заттарға төзімді.

Электрлік қасиеттері

ЭлектрҚасиеттері
Диэлектрлік тұрақты @ 1 МГц3.2
Диэлектрлік күш21 кВ · мм−1
Көлемнің кедергісі8x1014 Ω · см

Электрөткізгіштігінің төмен және статикалық электр қуатының аз жиналуы.

Механикалық қасиеттері

МеханикалықҚасиеттері
Үйкеліс коэффициенті0.19-0.27
Сығымдау модулі6.2 GPa
Сығымдау күші400 МПа
Үзіліс кезінде созылу3%
Қаттылық - РоквеллK115
Изодтың соққыға беріктігі590 Дж · м−1 тіркелмеген
Пуассон коэффициенті0.34
Созылу модулі5.9 GPa
Беріктік шегі160 МПа

Тозуға төзімділіктің ерекшеліктері.

Физикалық қасиеттері

ФизикалықҚасиеттері
Char Кіріс (астында пиролиз )Жоғары
Тығыздығы1,3 г / см3
ТұтанғыштықЖанбайды
Шектеу оттегі индексі58%
Радиациялық төзімділікЖақсы
Суды сіңіру - 24 сағаттан астам0.4%

Қосымша мүмкіндіктер: жанбайды немесе жанбайды (жалынсыз баяу жанып кетеді), көгеру - және жасқа төзімді, ұшқынға және дәнекерлеудің шашырауына төзімді.

Жылу қасиеттері

ЖылуҚасиеттеріСынып
Термиялық кеңею коэффициенті23×10−6· Қ−1Төмен
Жылу ауытқу температурасы - 0,45 МПа435 ° C (815 ° F)Жоғары
Жылу өткізгіштік @ 23 ° C (73 ° F)0,41 Вт · м−1· Қ−1Төмен
Жоғары жұмыс температурасы260–400 ° C (500–752 ° F)Жоғары

Басқа ерекшеліктері: үздіксіз температура: 540 ° C (1,004 ° F), ерімейді, бірақ температураның айналасында нашарлайды: пиролиз кезінде 760 ° C (1400 ° F), талшықтың тұтастығын және 540 ° C (1004 ° F) дейін икемділікті сақтайды. .

Сыртқы сілтемелер