正如它們的高 Tg（>400℃）所示，這些類型的聚合物具有非常堅硬的結構，可明顯抵抗二氧化碳塑化，使膜即使在高溫下也能保持分離性能。盡管具有這些優點，PBI 聚合物在氣體分離方面仍面臨著一些挑戰，包括由于高度的鏈堆積和堅硬的聚合物骨架以及脆性而導致的低 H2 滲透性，這使得用這種材料制造薄膜十分困難。聚合物混合、官能化、交聯、前體聚合物的熱重排、N 取代改性和無機顆粒的加入是克服其缺點的一些方法。目前，m-PBI 是獨一可在市場上買到的 PBI，因此，預計還需要更多的努力來普遍研究不同的膜改性技術，以改善其氣體傳輸特性。PBI 塑料在未來的高科技領域，有望發揮更普遍和重要的作用。上海PBI航空支架

?PBI材料（聚苯并咪唑）是一種高性能工程塑料，具有突出的熱穩定性和耐化學性，普遍應用于極端環境下的各種應用。??基本特性：PBI是一種全芳香雜環熱塑性聚合物，具有以下主要特性：?高玻璃化轉變溫度?：PBI的玻璃化轉變溫度為427℃，熱降解溫度超過550℃。強度高?：在未填充的樹脂中，PBI具有較高的抗壓強度和機械性能。?耐化學性?：PBI能夠耐受多種化學物質，包括烴類、醇類、弱酸、弱堿、硫化氫、氯化溶劑等。?耐熱性?：PBI在高溫下不會熔化，能夠在短時間內承受高達600℃的溫度。上海PBI航空支架PBI 塑料在裝備制造中發揮重要作用，滿足特殊環境下的使用要求。

PBI聚合物的化學結構。與其他工程物質相比，PBI聚合物位于聚合物性能三角形的較高溫度指數的頂部。該三角形被分成兩半，左側為非晶態材料，右側為結晶或半結晶材料。相對于其他材料，PBI 的性能超過了用于解決行業較復雜挑戰的未填充物質的耐熱性能。聚合物的耐熱性可以通過多種方式來實現。這可能包括與其他更高 Tg 的聚合物混合或通過添加填料。無定形聚合物和熱固性聚合物都可以發生共混。PBI 因其非常高的耐熱性而成為有吸引力的共混聚合物，如表中的 TGA 和其他性能所示。

PBI 中空纖維：要充分利用 PBI 的明顯特性，必須將其轉化為商業上可行的膜配置。這種膜組件的目標是降低膜成本，較大限度地提高氣體滲透率和膜表面體積比，以獲得較小的整體碳足跡和組件尺寸，因為所需的高壓和高溫膜外殼是一個重要的資本成本組成部分。利用中空纖維膜（HFM）組件是一種很有前途的方法，可以在減少組件尺寸的同時明顯增加膜的有效面積。在各種膜配置中，中空纖維膜組件可提供較大的堆積密度。HFM 模塊的堆積密度高達 30,000 m2/m3。我們一直在努力研究將中空纖維的有益特性與 m-PBI 結合形成高滲透、高面積密度膜所產生的協同效應。由于高頻膜通常具有非對稱結構，而且選擇層超薄，容易產生缺陷。因此，在制造過程中通常需要添加填料、交聯和涂層等步驟來提高選擇性。表 4 總結了較近開發的基于 m-PBI 的 HFM 的 H2/CO2 分離性能。PBI 塑料具有出色的耐高溫性能，能在極高溫度下保持穩定結構，應用于航空航天領域。

層壓板的物理性質層壓板的質量由其外觀（橫截面的顯微照片）、每層厚度、密度和計算的樹脂和空隙率來判斷。以 5.10 MPa 固化的 20000g mol^(-1)“活性”PBl 為標準，Hoechst Celanese 之前報告稱，在這些條件下固化的層壓板的空隙率為 3.5%，每層厚度為 0.0135 英寸。我們的層壓板更厚，每層厚度為 0.0158 英寸，空隙率為 5.9%。我們能夠復制這些結果，并且我們隨后的彎曲性能與 Hoechst Celanese 報告的結果相當。在驗證了我們的控制層壓板后，我們制備了由 8000g mol^(-1) 封端和“活性”PBI 制成的層壓板。由于初始 8000g mol^(-1) 層壓板在 5.1 MPa 下固化時出現過多流動，因此未在此壓力下對改性 PBI 進行進一步試驗。芳基PBI在高達538℃的溫度下仍能保持穩定。上海PBI航空支架

具有良好的生物相容性，PBI 塑料可用于生物醫學植入物的研發。上海PBI航空支架

聚苯并咪唑（PBI）的一般化學結構。通過改變 R2，制備了四種不同的 PBI 衍生物，以研究主鏈結構對相應膜的 H2/CO2 分離性能的影響。與商用 m-PBI 相比，在 PBI 主鏈中加入各種笨重、柔韌和受挫的官能團會較大程度上破壞聚合物鏈的致密堆積，較終導致 H2 滲透性明顯提高。然而，正如預期的那樣，H2/CO2 的選擇性也有所下降。Kumbharkar 等人利用 5-叔丁基間苯二甲酸（BuI）作為笨重的二羧酸單體來合成 Bul-PBI，結果降低了鏈的堆積密度，熱穩定性略有下降，而溶劑溶解性卻有所提高。Bul-PBI 膜的擴散選擇性為 37.8（高于 m-PBI），溶解選擇性為 0.15（略低于 m-PBI）。圖 6 顯示了之前報告的研究中測量的改性 PBI 基聚合物的 H2 滲透性和選擇性數據的上限圖。由此可見，在對 PBI 的骨架結構進行處理的同時，通常還要在氣體滲透性和選擇性之間進行權衡。各種 PBI 衍生物的詳細列表見表 S1。上海PBI航空支架