聚苯并咪唑种类与用途论文
聚苯并咪唑
<<应用化学学科前沿作业>>院（部）：化学工程学院专业班级：09级应用化学（2）班学号：2009302000学生姓名：张俊二O一三年一月无卤阻燃剂摘要：含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能，曾作为阻烯材料被广泛应用。
但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成成二次危害。
新的阻燃体系，燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体。
无卤阻燃添加剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为。
这两类化合物，燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的无卤阻燃剂。
这些新型的无卤阻燃剂成为了符合国际标准发展趋势的新产品。
摘要：无卤阻燃剂趋势一．无卤阻燃剂的分类及发展无卤阻燃的发展趋势塑料阻燃作为一个新兴的工业，具有很好的发展前景。
它发展的主要趋势是：卤系阻燃剂将会继续使用，但产品结构会有所调整，随着人们对环保的重视，开发无卤阻燃剂将成为阻燃剂的发展趋势；磷氮系的膨胀型阻燃剂及氮基阻燃剂将进一步得到发展和备受青睐；无毒，抑烟的无卤无机阻燃剂，如改性的氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等，特别是可用于较高温度的氢氧化镁，将进一步得到开发。
1.1 DOPO衍生物现在磷系无卤阻燃剂也越来越受重视：DOPO衍生物，其多酚羟基或多氨基衍生物可以被用作高聚物的固化剂，由它们所固化的环氧树脂的性能与溴化环氧树脂有很大的不同，特别在阻燃性、热稳定性方面差异明显。
当今有机磷化合物的研究开发正从链状结构向环状结构迅速发展，其中膦菲类化合物——DOPO及其衍生物，因具有独特的分子结构(联苯环和菲环结构并存)，和所表现出诸多的优异性能而备受关注。
可以说DOPO衍生物环保阻燃应用正在大显手身。
DOPO衍生物Ⅲ由于含有2个酚羟基，也可以用作环氧树脂的固化剂，经它固化的环氧树脂与传统用TBBA固化的环氧树脂相比，Tg普遍高40℃，Td及成炭率也较之要高。
聚苯并咪唑的合成及应用研究进展_马涛
Vol 136No 18・36・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第36卷第8期2008年8月作者简介:马涛(1978-),男,兰州大学高分子化学与物理专业在读博士,师承李彦锋教授,从事于耐高温高分子材料的研究。
联系人:李彦锋。
聚苯并咪唑的合成及应用研究进展马 涛 李彦锋3 赵 鑫 邵 瑜 宫琛亮 杨逢春(兰州大学化学化工学院,兰州大学生物化工及环境技术研究所,兰州730000)摘 要 介绍了国内外有关聚苯并咪唑高分子材料的研究状况。
论述了聚苯并咪唑的发展,二元酸和四胺单体的合成方法、聚合工艺、种类及国内外应用状况,并对聚苯并咪唑的发展方向和研究热点进行了分析。
关键词 聚苯并咪唑,单体合成,聚合,应用Progress on synthesis and application of polybenzimidazolesMa Tao Li Yanfeng Zhao Xin Shao Yu G ong Chenliang Yang Fengchun (College of Chemist ry and Chemical Engineering ,Instit ute of Biochemical Engineering &Environmental Technology ,Lanzhou U niversity ,Lanzhou 730000)Abstract The progress of polybenzimidazoles was reviewed.The character of polybenzimizoles on phylogeny ,monomer ,polymerization technology ,and applications were detailedly described ,meanwhile ,the developments of poly 2benzimizoles were obviously presented.K ey w ords polybenzimidazole ,monomer synthesis ,polymerization ,application 随着航天技术的发展,特别是航天器飞行速度和有效载荷与结构质量比的提高,耐高温先进复合材料正在成为最主要的航天结构新材料。
2024年聚苯并咪唑(PBI)市场需求分析
2024年聚苯并咪唑（PBI）市场需求分析引言聚苯并咪唑（Polybenzimidazole，PBI）是一种高性能合成纤维材料，具有耐高温、耐化学腐蚀和优异的力学性能等特点。
在多个领域有广泛的应用。
本文将对聚苯并咪唑的市场需求进行分析，以便了解市场前景和发展趋势。
聚苯并咪唑的基本特性聚苯并咪唑具有以下几个显著特性：1.耐高温性能：聚苯并咪唑材料的熔点较高，在600°C - 700°C范围内具备较好的耐高温性能。
2.耐化学腐蚀能力：聚苯并咪唑对多数酸、碱、有机溶剂和氧化剂表现出较强的抗腐蚀能力。
3.优良的力学性能：聚苯并咪唑的拉伸强度和模量较高，具有出色的抗拉伸和抗压性能。
4.较低的热膨胀系数：聚苯并咪唑在高温下的热膨胀系数相对较低，因此更适合在高温膨胀环境下使用。
聚苯并咪唑市场需求分析聚苯并咪唑的广泛应用使得市场需求得到了显著提升。
航空航天领域聚苯并咪唑在航空航天领域因其耐高温和抗化学腐蚀性能而得到广泛应用。
例如，聚苯并咪唑可用于制造发动机零部件、导弹体和火箭推进系统等。
随着航空航天行业的发展，对高性能材料的需求将持续增长，聚苯并咪唑市场需求也将随之增加。
电子领域聚苯并咪唑也在电子领域有着广泛的应用。
其耐高温性能使其成为半导体制造、电子元件和电路保护材料的理想选择。
随着电子行业的不断进步和需求的增加，预计聚苯并咪唑的市场需求将继续增长。
化工领域在化工领域，聚苯并咪唑被广泛应用于管道、阀门、储罐等设备的制造。
其耐腐蚀性能使其成为处理强酸、强碱和腐蚀性气体的理想材料。
随着化工行业的发展，聚苯并咪唑市场需求有望继续增加。
其他领域此外，聚苯并咪唑还在其他领域有着广泛的应用，如汽车制造、电池技术和纺织品等。
随着科学技术的不断进步和应用领域的扩展，聚苯并咪唑的市场需求将呈现多元化和增长的趋势。
结论综上所述，聚苯并咪唑作为一种高性能材料，在航空航天、电子、化工和其他领域都有着广泛的应用前景。
聚苯并咪唑树脂的合成与性能研究
II
聚..............................................1
1.1 聚苯并咪唑树脂的概述.....................................................................................................1 1.2 聚苯并咪唑的发展概况.....................................................................................................1 1.3 合成聚苯并咪唑的主要单体与工艺.................................................................................3
学校代码 10530 分 类 号 O633.5
学 号 200706020975 密级
硕士学位论文
聚苯并咪唑树脂的合成与性能研究
学位申请人 指导教师 学院名称 学科专业 研究方向
张海 林原斌 教授
化学学院 有机化学 精细有机合成
二零一零年 五 月 二十 日
Study on the Preparation and Performance of Polybenzimidazole resin
作者签名：
日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。
可溶性共聚型聚苯并咪唑的合成及性能
和热 重分 析等 手段对 聚合 物 的结构 及热 性能 进行 了分 析 ，同时研 究 了聚合 物 的溶 解性 、成膜 性 及 聚合 物薄 膜 的力学 性能 ．结 果表 明 ， 所得 到 的共 聚型 Ｐ Ｉ 有 良好 的 溶解 性 和 热 稳定 性 ，并且 具 有 很好 的 Ｂ具 成膜 性 ， 聚合 物膜 具有很 高 的力学 强度 ．
收稿 日期 ： ０ ９０ －８ ２ ０ －９２ ．
基金项 目：国家 自然科学基金 （ 批准号 ： ０ ７ ０ ２ 资助． ５ ９３ ６ ） 联 系人简介 ： 宏杰 ， ， 士 ， 徐 女 博 高级工程 师，主要从事有机及高分子合成 、 微电子及光电材料 、 燃料电池 用质 子交换膜材料研究
盛 丽 ，徐 宏 杰 ，房 建 华 ，印 杰
（ 上海交通大学化学化 工学 院 ， 金属基复合材料 国家重点实验 室 ， 上海 ２ ０ ４ ） ０２ ０ 摘要 以对苯 二酚 和对氟苯 甲腈 为原料 ， 合成了 １４二 （ 一 ，－ ４羧基苯 氧基 ） ， 与实 验 部分
１ １ 试剂 与仪器 ．
３ ３ ． 氨基 联 苯 胺 （ Ａ ，纯 度 ９ ％ ，Ａ ｒｓ 司 ；４ ４ ． 羧 酸 二 苯 醚 （ Ｃ Ｐ 、甲基 磺 酸 ， 二 Ｄ Ｂ） ９ ｃｏ 公 ， 二 Ｄ Ｄ Ｅ） （ Ａ） ＭＳ 、二 甲基 亚砜 （ ＭＳ 、 Ｄ Ｏ） 对苯 二酚 、 氟 苯 甲腈 、碳 酸 钾 、氢 氧 化 钾 、 酸 氢 钠 、乙二 醇 、』 甲 对 碳 Ｖ 一 基 吡 咯烷酮 （ Ｍ ） Ⅳ， ＿ 甲基 乙酰胺 （ ＭＡ ） 均为 分析 纯试 剂 ，上海 化 学试 剂 公 司．溶剂 Ｐ ＭＡ Ｎ Ｐ和 Ⅳ二 Ｄ ｃ等 Ｐ
Ｖｏ ． １ ３ｌ
２１ ０ ０年 ７月
聚苯并咪唑的合成_性能及在燃料电池膜材料中的应用_浦鸿汀
表 2 各种 PBI 的结构 Table 2 Different structures of PBI
R1 为以下结构 :
参考文献 R1 为杂环结构 : [2]
参考文献 R1 含杂原子结构 : [ 15 ]
[ 15 ] [2]
[2] [ 16 ]
[2]
R1 为其他结构 : [ 21 ]
[ 17 ]
1 PBI 的制备方法
PBI 的制备方法按反应种类分 ,大致有 4 种 :熔融缩聚法 (包括二步法和一步法) 、溶液缩聚法 、母体
法 、亲核取代法 , 其中对熔融缩聚和溶液缩聚的研究较多 。PBI 的合成方法按反应单体分大致有 5 种[1 ,2 ,4 ,5] :四胺与二酸 、四胺与二酯 、四胺与二醛 、四胺与二酰胺 、四胺与二腈 。其中 ,四胺与二酯的反应最
表 1 熔融一步法与二步法聚合的主要区别 Table 1 Differences between one2stage and two2stage polymerizations
一步法聚合
聚苯并咪唑专利技术分析
聚苯并咪唑专利技术分析1. 引言1.1 背景介绍聚苯并咪唑是一种高性能聚合物材料，具有优异的耐热性、机械性能和化学稳定性，因此受到广泛关注。
随着科技的不断进步，聚苯并咪唑在电子、航空航天、汽车、医疗等领域的应用也越来越广泛。
本文将对聚苯并咪唑的制备方法、性能分析、应用领域的研究进展、技术优势和发展前景等方面进行深入分析。
通过对聚苯并咪唑技术的研究和总结，可以更好地了解其在材料科学领域的重要性和未来发展方向，为相关领域的技术创新提供参考和借鉴。
【字数：213】1.2 研究目的本文旨在探讨聚苯并咪唑的专利技术分析，通过对其制备方法、性能分析、应用领域研究、技术优势及发展前景等方面进行综合分析，以揭示聚苯并咪唑技术在材料领域的重要意义。
具体研究目的包括：1. 探究聚苯并咪唑的制备方法及工艺优化，提高其生产效率和技术水平；2. 分析聚苯并咪唑的性能特点，揭示其在材料科学中的潜在应用价值；3. 调查聚苯并咪唑在不同领域的研究进展，以期为未来应用提供参考和借鉴；4. 探讨聚苯并咪唑的技术优势和发展前景，为相关领域的科研工作者和企业提供发展方向与建议。
通过本研究，旨在全面了解聚苯并咪唑技术的特点和潜力，为其进一步应用和推广提供理论指导和技术支撑。
2. 正文2.1 聚苯并咪唑的制备方法聚苯并咪唑是一种具有优异性能的高分子材料，在实际应用中具有广泛的应用前景。
其制备方法主要包括化学合成法和物理法两种类型。
化学合成法是目前应用较为广泛的制备方法之一。
该方法主要通过聚合反应将单体经过一系列化学反应逐渐合成成为聚苯并咪唑高分子。
其中包括咪唑类单体和苯类单体通过亲核取代反应或咯吩类单体与二咪唑醇等反应生成聚合产物。
该方法制备出的聚苯并咪唑具有较高的纯度和稳定性，可以满足不同领域的需求。
物理法制备方法则是通过物理手段将单体进行直接聚合而得到聚苯并咪唑高分子。
通过溶液聚合、固相合成或者高温处理等工艺来制备聚苯并咪唑。
这些方法操作简便，生产成本低，适合规模化生产。
聚苯并咪唑的种类与用途探讨
聚苯并咪唑的种类与用途探讨作者：彭瑜来源：《读写算》2011年第53期有一类聚合物材料，能够在250℃下连续使用并且保持主要物理和化学性质不发生变化，我们将其称为耐高温化合物或耐高温材料[1]。
这些材料主要应用在电子电器、汽车工业、军工产品和航空航天等行业领域。
自从上个世纪60年代以来，随着军事、工业、航天等事业的不断发展，我们对耐高温化合物的需求大大增加了，继而促进了科学界对这类材料的研究，出现了第一个有重大意义的杂环聚合物──聚苯并咪唑。
之后，人们对合成新的耐高温聚合物充满热情，又先后出现了各种类型的耐热高分子材料。
耐高温化合物主要可以分为以下几类：1、芳环聚合物，主链有苯环、萘环等芳环，如聚对二甲苯、芳香族聚酰胺等；2、杂环聚合物，主链成环原子除碳外，还有氧、硫、氮等其他原子，如聚酰亚胺、聚苯并咪唑等；3、梯形聚合物，该聚合物由两个以上的单链相连生成的带状大分子链，结构类似梯型，如石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物等；4、元素有机聚合物，主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成，如硅橡胶；5、无机聚合物，主链及侧基均无碳原子。
其中，聚苯并咪唑(PBI)是一类一阶梯型结构的聚合物,主链结构中含有咪唑环，因此PBI 普遍具有具有较好的热稳定性能和力学性能，一直以来都受到科学界的高度重视，人们在研究PBI上投入了大量人力物力。
目前已经研制出的PBI树脂大致可以分为以下几类：1、全芳型的PBI树脂：1961 年 Vogel 和 Marvel 通过熔融聚合法得到全芳型PBI聚合物[1]，得到的聚合物刚性较大，分子高度对称，因而热稳定性较好。
数据表明，该聚合物在500 oC时的热失重率小于5%。
但是由于该聚合物分子链的刚性太强，导致其溶解性较差，因而加工困难，在实际应用中范围受限制。
反应式如下图：Fig.4这类PBI树脂在主链上引入砜基和醚键，降低了分子的刚性，有利于提高树脂的溶解性能，使之应用范围增大。
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聚苯并咪唑的种类与用途探讨
有一类聚合物材料，能够在250℃下连续使用并且保持主要物理和化学性质不发生变化，我们将其称为耐高温化合物或耐高温材料[1]。
这些材料主要应用在电子电器、汽车工业、军工产品和航空航天等行业领域。
自从上个世纪60年代以来，随着军事、工业、航天等事业的不断发展，我们对耐高温化合物的需求大大增加了，继而促进了科学界对这类材料的研究，出现了第一个有重大意义的杂环聚合物──聚苯并咪唑。
之后，人们对合成新的耐高温聚合物充满热情，又先后出现了各种类型的耐热高分子材料。
耐高温化合物主要可以分为以下几类：
1、芳环聚合物，主链有苯环、萘环等芳环，如聚对二甲苯、芳香族聚酰胺等；
2、杂环聚合物，主链成环原子除碳外，还有氧、硫、氮等其他原子，如聚酰亚胺、聚苯并咪唑等；
3、梯形聚合物，该聚合物由两个以上的单链相连生成的带状大分子链，结构类似梯型，如石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物等；
4、元素有机聚合物，主链中没有碳原子，主要由si、b、al、o、n、s、p 等原子组成，侧基则由有机基团组成，如硅橡胶；
5、无机聚合物，主链及侧基均无碳原子。
其中，聚苯并咪唑(pbi)是一类一阶梯型结构的聚合物,主链结构中含有咪唑环，因此pbi普遍具有具有较好的热稳定性能和力学性
能，一直以来都受到科学界的高度重视，人们在研究pbi上投入了大量人力物力。
目前已经研制出的pbi树脂大致可以分为以下几类：
1、全芳型的pbi树脂：1961 年 vogel 和 marvel 通过熔融聚合法得到全芳型pbi聚合物[1]，得到的聚合物刚性较大，分子高度对称，因而热稳定性较好。
数据表明，该聚合物在500 oc时的热失重率小于5%。
但是由于该聚合物分子链的刚性太强，导致其溶解性较差，因而加工困难，在实际应用中范围受限制。
反应式如下图：
fig.4
这类pbi树脂在主链上引入砜基和醚键，降低了分子的刚性，有利于提高树脂的溶解性能，使之应用范围增大。
总的来说，pbi具有相当优越的性能：（1）耐高温，长期工作温度310℃，瞬时耐受温度可达760℃；（2）耐腐蚀，在酸碱环境中仍保持稳定特性；（3）高强度，其强度在现有工程塑料中最高；（4）高硬度，其硬度为玻璃的二分之一。
（5）耐水解、耐辐射、阻燃、耐烧蚀等；（6）高纯度。
总之，pbi非常适用于半导体行业、特种玻璃行业，对塑料制品性能要求较高的地方，可以说是目前世界上最高端的塑料。
因此，在对pbi树脂进行理论研究的同时，人们开始将注意力转向其在工业上的开发与应用。
聚苯并咪唑在工业上的用途可以归纳为以下四个方面：
1、航天领域。
pbi纤维具有高度稳定性和耐磨性，远胜于一般的
金属间化合物、玻璃纤维、陶瓷复合物等。
pbi在空气中几乎完全不燃烧，在温度高于600℃时仅产生少量的烟雾和无害气体[5]，这种高度的阻燃性是航空、宇航或危险环境中人们乐于使用pbi的重要原因之一。
加上pbi的重量相对较轻，因此，经常被当做不燃材料用于航空及宇航人员的防护。
如果我们以pbi为基体材料，使用玻璃纤维、碳纤维等对其增强，得到的复合材料具有高度的耐烧蚀和热屏蔽性能，在航天、航空、电子、微电子等领域具有极广阔的应用前景，如可用于宇宙飞船耐辐射材料，飞机或航天飞机的雷达天线罩、整流罩和尾翼，火箭燃烧系统的绝热材料、火箭回收的降落伞等[6]。
2、纺织领域。
聚苯并咪唑纤维具有一系列特殊的性能，如阻燃性﹑尺寸热稳定性﹑高温下耐化学稳定性及穿著舒适性，使之在纺织领域应该用广泛。
首先，pbi具有良好的可加工性，其纤维强度为2.8-5.0cn/dtex，断裂伸长率超过棉花一般为10%-15%，在标准状态下，吸湿高，手感好，具有良好的穿着舒适性。
其次，pbi纤维具有杰出的阻燃性能，该纤维在空气中不燃烧的，限氧指数高达38-46%，不熔融，不收缩或很少收缩，并离火后立即自熄。
再次，pbi纤维具有良好的染色性，其化学结构和形态结构类似于羊毛，可采用分散染料和酸性染
料进行染色。
最后，pbi纤维有高度的热稳定性和化学稳定性，在惰性气体中或真空中，即使在350摄氏度下历经300小时也不会产生明显的老化效应；它对水解作用稳定，纤维浸泡于酸或碱的溶
液中强度保持率很高。
由于pbi纤维的以上特性，它已经成为在特殊应用中成为取代石棉的材料，在制作耐热防火纺织品如安全防护服、抗燃纺织品、耐酸耐碱滤布等方面有很好的用途。
有它制成的耐高温手套在温度高达815摄氏度时的寿命比石棉高2-9倍，曾经用它制作阿波罗号和空间试验室宇航员的航天服和内衣，还可用作宇宙飞船重返地球时及喷气飞机减速用的降落伞、减速器和热排出气的储存器，飞机、潜艇及列车等的内饰材料等。
例如美国塞拉尼斯(celanese)公司于20世纪60年代中期研制成功的聚-2,2′-间苯-5,5′-双苯并咪唑纤维，简称pbi纤维和托基纶(togylen)，已成为celanese 公司标准的高附加值产品。
3、工业方面。
过去人们用石棉作为防火、保温、绝缘材料广泛应用于各个领域，尤其是汽车、化工、建筑行业，但是石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，许多国家已经全面禁止使用这种危险的物质。
那么，同样具有耐热、阻燃、、耐化学试剂等特点的pbi纤维就成为石棉的理想替代品，用于制作各种耐热防护手套、鞋套等。
pbi纤维制成的滤布或织物可用于工业产品过滤、废水及淤泥类过滤、粉土捕集、烟道气和空气过滤、高温或腐蚀性物料的传输等，现在应用比较广泛。
4、质子交换膜。
质子交换膜燃料电池是一种清洁、高效的绿色环保电源，能量转换率高，可靠性高，安装方便；质子交换膜则是质子交换膜燃料电池的核心部件。
pbi是一类碱性聚合物，由于具
有良好的热稳定性和化学稳定性以及一定的机械强度，其作为质子交换膜(pem)在质子交换膜燃料电池中的应用，己经引起了科学界的广泛的关注。
目前许多科学家正在就通过化学改性提高pbi质子传导率的问题进行研究。
参考文献
[1] 张国辉《新型含砜基聚苯并咪唑的合成及性能研究》.
[2] vogel h ,marvel c s. [j].
[3] twieg r ,et al. [j].
[4] hedrick j i , twieg r , mat ray t. [j].
[5] smith j r j g,connell j w,hergenrother p m. [j].
[6] jackson r h. [j].
[7] meisenheimerj,wiegerb.[j].。