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PBI 衍生物：众所周知，对聚合物骨架进行系统的结构改性，既可限制链的堆积，又可抑制链的流动性，从而提高渗透性，同时保持或提高气体分离膜的选择性。图 5 描述了 PBI 的一般结构，其中 R1 可以是直接键、砜、醚或任何其他连接键。R2 可以是烷基或芳基官能团；R3 通常只是氢，也可用于 PBI 交联。要改变 PBI 的骨架结构，进而改变其气体传输特性，较简单的方法可能是操纵二羧酸（图 5，R2；图 4，R）。值得注意的是，目前市场上只有的一种聚苯并咪唑是聚 2,2′-（间苯二酚）-5,5′-联苯并咪唑，又称间苯并咪唑（m-PBI）。PBI 塑料在医疗领域崭露头角，用于制造医疗器械，满足严格的卫生和性能要求。上海PBI喷嘴供应商

聚苯并咪唑（PBI）制备方法分为溶液法、熔融法，其中熔融法包括高温溶液缩聚法、低温溶液缩聚法、熔融缩聚法等。熔融缩聚法是3,3′-二氨基联苯、间苯二甲酸二苯酯在加热条件下进行熔融缩聚反应，再经脱水环化反应制得聚苯并咪唑成品。根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年聚苯并咪唑（PBI）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，2023年，全球聚苯并咪唑市场规模在2.6亿美元左右。全球聚苯并咪唑产能主要集中在美国、德国、日本、中国等地区，相关企业有美国塞拉尼斯、美国PBI Performance Products, Inc.（美国PBI公司）、德国赢创、德国巴斯夫、印度Gharda Chemicals、法国Nature Plast等。PBI蜗轮厂家供应PBI 塑料在新能源汽车电池组件中应用，有助于提高电池性能和安全性。

ZIF-7 的孔径为 3.0 A，完全介于 H2 和 CO2 的分子动力学直径之间。将 ZIF-7 添加到 m-PBI 中，添加量达到 50%，结果表明所有 MMMs 成分的 Tg 值均高于纯 m-PBI膜，这表明热稳定性得到了进一步提高。在分离性能方面，MMMs 明显提高了 H2 的渗透性，H2/CO2 的选择性略有增加。同一研究小组建议使用 ZIF-8 作为填料来提高 H2 的渗透性，因为 ZIF-8 比 ZIF-7 更多孔。随着 ZIF-8 负载的增加，ZIF-8/m-PBI 膜的 H2 渗透率急剧上升，从纯 m-PBI 的 3.7 巴勒上升到 60/40 ZIF-8/m-PBI 的 1749.9 巴勒。在填料含量为 17.8 wt% 时，H2 /CO2 选择性较初上升到 13.2 的较大值，随后又再次下降。

无机颗粒的加入：在过去的三十年里，为了不断寻找低成本、高性能且性能更好的膜，人们开发并普遍研究了混合基质膜（MMM）。混合基质膜基于固-固系统，由嵌入聚合物基质的无机分散相组成。除了提高机械强度外，MMM 还兼具无机填料的选择性和有机聚合物的易加工性。二氧化硅、分子筛、沸石、活性炭和碳纳米管是目前用作 MMM 填料的材料。特别是沸石，具有不同的化学成分、颗粒尺寸和纹理特征，是经常被研究的纳米多孔填料。然而，由于聚合物与无机物的相容性较差，这些填料通常会在 MMM 中造成空隙或缺陷，从而导致膜选择性的明显降低。沸石咪唑框架（ZIF）是一种通过分子自组装制成的金属有机框架（MOF），其中咪唑衍生物与四面体配位的阳离子（通常是锌或钴）相连接。除了具有高热稳定性外，咪唑官能团的存在还使这一类材料成为基于 PBI 的 MMM 的较佳选择，因为填料与 PBI 基质之间存在良好的连接（咪唑基团）；因此，膜基质中的缺陷可以得到缓解。PBI 塑料能够承受极端压力，在深海探测设备中有着重要应用。

PBI 合成：配备N₂ 入口、搅拌器和冷凝器连接到鼓泡器，收集瓶中装有 30.00g 四氨基联苯和 44.58g 二苯间苯二甲酸酯（将计算量的苯甲酸苯酯添加到初始混合物中以获得所需的分子量）。搅拌固体，并用 N₂ 吹扫系统 15 分钟，将系统加热至 270℃持续 1.5 小时。在 180℃ 下观察到固体熔化。当温度达到 210℃时停止搅拌（1300revmin^(−1)），在 265℃下观察到头一股副产物流，共收集到 21,63g 水和苯酚，在 270℃下 5 分钟后观察到反应瓶内容物起泡。收集到 43.9g 0.15 IV 聚合物。PBI塑料的热稳定性在氮气中可超过500℃。上海PBI喷嘴供应商

PBI塑料在电池制造中也有应用。上海PBI喷嘴供应商

聚苯并咪唑（PBI）的一般化学结构。通过改变 R2，制备了四种不同的 PBI 衍生物，以研究主链结构对相应膜的 H2/CO2 分离性能的影响。与商用 m-PBI 相比，在 PBI 主链中加入各种笨重、柔韧和受挫的官能团会较大程度上破坏聚合物链的致密堆积，较终导致 H2 渗透性明显提高。然而，正如预期的那样，H2/CO2 的选择性也有所下降。Kumbharkar 等人利用 5-叔丁基间苯二甲酸（BuI）作为笨重的二羧酸单体来合成 Bul-PBI，结果降低了链的堆积密度，热稳定性略有下降，而溶剂溶解性却有所提高。Bul-PBI 膜的扩散选择性为 37.8（高于 m-PBI），溶解选择性为 0.15（略低于 m-PBI）。图 6 显示了之前报告的研究中测量的改性 PBI 基聚合物的 H2 渗透性和选择性数据的上限图。由此可见，在对 PBI 的骨架结构进行处理的同时，通常还要在气体渗透性和选择性之间进行权衡。各种 PBI 衍生物的详细列表见表 S1。上海PBI喷嘴供应商