Polybentsimidatsoli

Polybentsimidatsolin rakenne

Polybentsimidatsoli eli PBI on aromaattinen ja heterosyklinen polymeeri. Sillä on useita käyttökohteita erityisesti korkean lämpötilan sovellutuksissa.

Ominaisuudet

Polybentsimidatsoli on termoplastista. Polymeerin molekyylimassa on tavanomaisesti 19 600–56 000 g/mol. Aine kestää korkeitakin lämpötiloja, mutta alkaa hajota sulamatta 500–550 °C:n lämpötilassa. Polybentsimidatsolin lasisiirtymälämpötila on 420–510 °C. Yhdisteen kiteisyysaste on alhainen eli se on amorfinen polymeeri. Polybentsimidatsoli ei liukene useimpiin liuottimiin ja sitä liuottavat vain dimetyyliformamidi, dimetyyliasetamidi tai dimetyylisulfoksidi. Se myös kestää useita kemikaaleja, mutta happojenkesto on heikohko. Polymeeri ei syty palamaan. Polybentsimidatsoli on hyvin lujaa ja säilyttää mekaaniset ominaisuutensa hyvin laajalla lämpötilavälillä -196–500 °C. Aineen tiheys on 1,3–1,43 g/cm³. Polymeeri on itsessään sähköneriste, mutta douppaamalla hapoilla saadaan sähkönjohtavuutta kasvatettua.^{[1][2][3][4][5][6]}

Valmistus ja käyttö

Polybentsimidatsolia valmistetaan useimmiten lähtien difenyyli-isoftalaatista tai isoftaalihaposta ja 3,3'-diaminobentsidiinistä 200–390 °C:n lämpötilassa happokatalyytin läsnä ollessa. Muodostunut polymeeri liuotetaan dimetyyliasetamidiin ja siitä valmistetaan esimerkiksi kalvoja tai kuituja.^{[2][3][4][5][6][7]}

Polybentsimidatsolista valmistetaan kuituja, kalvoja ja vaahtoja. Käyttökohteita ovat muun muassa eristeenä auto- ja avaruustekniikassa, avaruuspukujen ja palomiesten pukujen valmistus, polttokennojen membraanien valmistukseen ja metallien liimaus. Polybentsimidatsolin korkean hinnan vuoksi sitä käytetään usein seoksina muun muassa aramidien tai polyeetterieetteriketonin kanssa.^{[2][3][4][5][6][7][8]}

Lähteet

1. Guanjun Chang, Yewei Xu, Li Yang & Lin Zhang :"Heat-Resistant Polymers Prepared Through C–N Coupling Reaction", teoksessa Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2015.
2. Malcolm B. Polk, Tyrone L. Vigo & Albin F. Turbank :"High Performance Fibers", teoksessa Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2004.
3. Shahram Mehdipour-Ataei & Zahra Tabatabaei-Yazdi: "Heat Resistant Polymers", teoksessa Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, New York, 2015.
4. George Wypych: Handbook of Polymers, s. 319–322. ChemTech Publishing, 2022. ISBN 978-1-927885-96-3 (englanniksi)
5. Bryan Ellis, Ray Smith: Polymers, s. 333–334. CRC Press, 2009. ISBN 978-0-8493-3940-0 (englanniksi)
6. Marianne Gilbert: Brydson's Plastics Materials, s. 593–595, 598–600, 602–603. Butterworth-Heinemann, 2017. ISBN 978-0-323-35824-8 (englanniksi)
7. Vlodek Gabara: "High-Performance Fibers", teoksessa Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2016.
8. Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 858. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3-11-011451-5 (englanniksi)