耐温之王丨聚苯并咪唑为何是工程塑料的耐温之王?
耐温之王丨聚苯并咪唑为何是工程塑料的耐温之王?
聚苯并咪唑(PBI)是一类以苯并咪唑基团为结构重复单元的高性能聚合物,作为目前热稳定性最好、最高端的工程塑料,在极端环境下的表现尤为突出。
其热稳定性显著优于其他材料,热分解温度在600℃以上,热变形温度超过435℃,短期可耐受500℃高温,900℃时仅失重30%。
在371℃的长期高温环境中,仍能保持原有的强度。相比之下,许多工程塑料在200℃左右就会出现性能下降。
机械性能方面,PBI的拉伸强度达174MPa,压缩强度410MPa,是现有工程塑料中强度较高的品种。
其硬度为玻璃的二分之一,同时具备良好的耐磨性和较低的线性热膨胀系数,能在高精度要求的场景中稳定发挥作用。
在化学稳定性上,PBI能耐强酸强碱腐蚀,在离子污染环境中不排气,抗离子分解能力强,且具有优良的绝缘性和介电性。
阻燃性也是其突出优势,在空气中几乎不燃烧,燃烧时产生的有害气体和烟雾较少。
经过特殊处理后,PBI的质子电导率可显著提升,其中燃料电池用PBI质子交换膜在160℃、RH=0%条件下,质子电导率≥85mS/cm,液流储能用膜的库伦效率≥99%,能量效率达85%。
PBI的加工方式多样,可通过注塑、挤出、模压成型、喷涂、成膜、拉丝等方式加工成树脂、溶液、质子交换膜、型材、纤维等多种形态,形成了丰富的产品体系,能满足不同场景的应用需求。
目前,PBI已在航空航天领域用于航天器热屏蔽层、发动机部件;
在消防领域用于符合高标准的消防服;
在工业领域用于高温烟气过滤袋,寿命是PTFE滤袋的3倍;
在新能源领域,作为燃料电池和液流储能电池的质子交换膜,提升设备性能;
还可用于电子半导体、深海探测设备等多个领域。