聚苯并咪唑：高温、高强度、耐腐蚀的新型结构材料

聚苯并咪唑，简称PBI，由美国纳姆科公司开发生产，商品名称为Imidite，我国上海曙光化工厂和大连市化工研究所等也在研发。PBI是一种耐高温、高强度、耐腐蚀的新型结构材料。

1.基本性能

（1）耐热性优异 PBI外观呈黄色到暗褐色，熔点为600℃，热变形温度为435℃，玻璃化温度为480℃，连续使用温度为270℃，短期使用温度为400℃，在空气中开始分解温度为550℃；耐低温性良好，-196℃时仍有韧性不脆。PBI耐稳定性也优良，在空气中热老化试验在1000℃时热失重为35%，在316℃下经300h热失重约10%。

PBI的耐热性及热稳定性与人造石墨等碳素材料相似，其耐热性虽不及铜、铝、陶瓷等材料，但在400～500℃高温下使用时，PBI具有密度小、质量轻、密封性好的优势，且冲击强度大大优于碳素材料与陶瓷，线胀系数与金属相近，在高温下也可与金属件组合，因此可用于一般塑料、金属、陶瓷、石墨等材料不能使用的场合，是一种耐高热、高强度的材料。

（2）力学性能好 PBI的力学性能高于其他高强度塑料，且耐磨性优良。其模压制品的拉伸强度为145MPa，伸长率为2.8%，初始模量为14.48GPa。压缩强度数倍于PAI、PI及LCP，压缩变形12%时的压缩强度为408MPa（202℃），即使经316℃、1000h热老化试验后，其极限压强也能保持403MPa，具有高温时高强度的特性，且在高温（430℃）下尺寸稳定性也好。

PBI树脂硬度高，摩擦因数低，耐磨性远优于PAI及PI。

（3）阻燃、耐烧蚀性优异 OI值为58%，阻燃性好，用石英玻璃布增强的PBI塑料，当表面温度为2521℃时，释放的烧蚀热为28×10⁶J/kg，热辐射率为0.52，背温达135℃时需用时间为41.0s，具有优良的耐烧蚀和热屏蔽性能。

（4）耐蚀性优异 PBI耐蚀性仅次于F4，易溶于浓硫酸、甲酸、二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺等溶剂，但它比F4耐热性好，密度小，强度高，硬度高，冷流变形小，尺寸稳定性好，因此常用作耐高温，高强度的耐蚀材料。

PBI不同制品在不同温度下的性能见表10-127。美国Celanese公司PBI纤维的性能见表10-128。

表10-127 PBI不同制品在不同温度时性能

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表10-128 美国Celanese公司PBI纤维的性能

2.加工性

PBI可配制成不同特性粘度及相应熔点的品级供不同成型工艺选用，如熔融浇注成型料，特性粘度为0.03～0.042dL/g，熔点为175～185℃；作复合材料及粘结剂料，特性粘度为0.05～0.15dL/g，熔点为105～460℃；作模压、纤维、涂料、胶料的特性粘度为0.2dL/g，熔点>500℃。PBI可采用模压、层压、浇注、流延、干纺、发泡等成型工艺制作模压制品、层压板、泡沫制品、薄膜及复合薄膜、纤维、粘结剂及涂料等制品。

模压成型工艺类似于陶瓷高温烧结工艺。例如，先将树脂在压模中加压到41.4MPa，保压3min后加热到465℃，保持6.5h，然后逐渐减压到13.8MPa，制品在模内于468℃下继续固化2h后即可获得模压制品。

3.制品应用

模压制品常用作耐热自润滑轴承，玻璃纤维或碳纤维层压板及低密度发泡制品可作耐烧蚀、隔热制品。

薄膜、绝缘漆、涂料制品可作飞行器燃料电池、电解槽的耐热、耐碱隔离膜、离子交换膜及H级绝缘材料，PBI/PA复合薄膜可作超高温（244℃）、难燃、高强度（拉伸强度1.9GPa）、韧性绝热薄膜及超过滤性薄膜。

PBI纤维在空气中不燃，强迫燃烧时不熔，不滴流，不冒烟，高温下炭化时仍保持尺寸稳定、柔软和完整，耐溶剂，吸湿，穿着舒适如棉织品。纤维及织物可作太空服、消防服、赛车服、作战服、手套、保护套、飞机上座位防火织物、回收火箭减速降落伞、防辐射飞行服、传送带、缝纫线等。

粘结剂可粘接金属（如钛合金）和耐热纤维，也可用于制造雷达天线罩、防辐射罩、飞机及导弹机翼、导向板，印制电路板等。