聚苯并咪唑PBI的介绍
PBI,英文名Polybenzimidazoles,中文名为聚苯并咪唑,属于无定型的特殊工程塑料。PBI是由美国国家航空航天局与美国空军材料实验室共同开发出的高功能树脂。热分解温度超过600℃、热变形温度(HDT)为435℃、玻璃化转变温度为418℃。是耐热性极高的树脂材料,可用于生产消防员穿着的防护服等。该树脂虽然具有热可塑性,但是在融化后不会流动,单独使用时无法射出成型,因此,加工采用了压缩成型的方法。
Celazole PBI是今日最高等级的热塑性工程塑料。在温度超过205℃时,它提供了最高的耐热与机械特性,并在高温下比任何其它增强或未增强工程塑料有着更佳磨耗阻抗的承载负荷能力。
作为一个未增强材料而言,Celazole PBI在离子不纯物方面,是非常“干净”的。除了水份外,不会有Outgas。这些特性使得PBI非常适合用于半导体制造工艺与真空环境中使用。而它所具备的超音波穿透性更使它成为超音波仪器探头材料的理想选择。
Celazole PBI同样是一个优秀的热绝缘体,其它的塑料即使在熔融状态亦无法沾粘PBI,此特性使它适合用于接触式密封件和成型模具中的隔热帽(insulator bushings)。
Celazole 分为二个系列:U-series和T-series。
1.U-series:U-60
Celazole PBI是均一各高稳定线性杂环聚合物,U系列亦即是PBI纯料。由于分子链由苯酰亚胺咪唑重复单元组成,PBI具备优异的热安定性、耐化学品﹑酸/碱水解特性。依据工作环境特性,PBI可长期使用在430℃,短期的浸泡可达到760℃。PBI是Tg为427℃的热塑性聚合物,且不可燃。
PBI的特性不仅仅局限于高温,即使在-196℃的低温。仍维持其特性不变。因此非常适合用于极限的环境中。
因PBI并无特定熔点,故仅能以高温、高压的压缩成形法,制成板材,再以机械加工方式制成精密零件。
1-1. 产品特性:
- 在205℃温度下,具备塑料中最高的机械性质。在425℃温度下,仍维持最佳机械特性;
- 最高的热变形温度(HDT)427℃,且连续使用温度高达430℃,在惰气中,或343℃,在空气中,短期曝露可达760℃;
- 具备所有未增强塑料中,最佳的热膨胀系数和最高的抗压缩强度。
1-2. 工艺提示:
- PBI是非常的硬,因此对生产工艺是一种挑战,建议使用钻石镀膜刀具。
- 由于PBI缺口极为敏感,因此所有的边角均需R角(R≥1mm)或C角,以极大化成型品韧度。
- 高精密成品需储存于密封容器或干燥的多层袋中,避免因吸水使尺寸变化。
- 环境温度超过205℃温度下,使用前需先干燥。
2.T-series:TU-60,TF-60C,TF-60V and TL-60
此产品专为注塑与挤出成型所设计的PBI合塑。结合PBI优异的机械特性:热安定性与聚醚醚酮的易加工性,提供了高性价比。以粒子型态呈现,共计四个规格组成此一家族。
- TU-60为通用规格
- TF-60C碳纤维增强规格
- TF-60V玻璃纤维增强规格
- TL-60自润滑规格
注:Celazole PBI 为 PBI Performance Products, Inc专有之注册商标。
PBI的特性:
| 1.高刚性; | 2.高机械特性; |
| 3.高HDT(现今工程塑料最高者); | 4.耐高温性:连续操作可耐400℃,瞬间可耐540℃; |
| 5.低燃性(UL94V-0); | 6.热膨胀系数低; |
| 7.材料取得不易; | 8.单价高; |
| 9.成型困难; | 10.成型环境要求严格。 |
| Tn:无法测得;Tg=425℃;HDT=425℃(pure) |
PBI的应用领域:1.高精度机械零件(轴承、齿轮等);2.工业零组件;3.航空零组件;4.汽车零组件;5.半导体制程耗材及零组件。
PBI的发展趋势:1.知名度及普及率有待提高;2.单价高,因此在未来的发展上,应该降低单价来提高市场接受度;3.应该让设计人员和注塑机操作人员充分了解其性质,才可发挥该材料的特性。
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