Які пластык самы тэрмаўстойлівы на сённяшні дзень?

Які пластык самы тэрмаўстойлівы на сённяшні дзень? - PBI!

Полібензімідазол (PBI) — араматычны гетэрацыклічны высокапрадукцыйны палімер, упершыню сінтэзаваны ў 1961 годзе амерыканскімі навукоўцамі Фогелем і Марвелам. Яго малекулярная аснова складаецца з паўтаральных адзінак бензімідазолу (-C₆H₄-NH-C=N-C₆H₄-NH-), і гэтая жорсткая гетэрацыклічная структура з'яўляецца асноўнай крыніцай экстрэмальных уласцівасцей PBI.

Ⅰ. Чаму PBI лічыцца «самым тэрмаўстойлівым пластыкам»?

«Самая тэрмаўстойлівая» ўласцівасць PBI - гэта падвойная непазбежнасць, абумоўленая як тэрмадынамікай, так і малекулярнай структурай, што ў першую чаргу адлюстроўваецца ў трох ключавых паказчыках:

Паказчыкі	Параметры PBI	Эталон параўнання (PEEK/PI)	значнасць
Тэмпература стеклования (Tg)	~425 ℃	PEEK ~143 ℃ / PI ~360 ℃	Крытычная тэмпература, пры якой матэрыял пераходзіць з далікатнага ў высокаэластычны стан; Tg PBI значна вышэй, чым у звычайных інжынерных пластмас.
Тэмпература тэрмічнага раскладання (Td, страта масы 5%)	>500 ℃	PEEK ~550 ℃ (але размякчаецца пры 300 ℃) / PI ~450 ℃	Тэмпература, пры якой пачынаецца незваротная дэградацыя матэрыялу; PBI застаецца стабільным пры тэмпературы ніжэй за 500 ℃.
Працяглая працоўная тэмпература	250-300 ℃ (паветра)	PEEK ~250 ℃ / PI ~300 ℃	Максімальная тэмпература для працяглай працы; PBI дэманструе вельмі павольную дэградацыю механічных уласцівасцей пры высокіх тэмпературах.

Асноўная прычына заключаецца ў тым, што моцны эфект кан'югацыі бензімідазольнага кольцы значна павялічвае энергію малекулярнай сувязі, што робіць яго менш схільным да разрыву пры высокіх тэмпературах; у той жа час аморфная структура дазваляе пазбегнуць тэрмічнага плаўлення крышталічнай вобласці, што яшчэ больш павышае тэрмічную стабільнасць.

Ⅱ. Асноўныя характарыстыкі PBI

PBI можа пахваліцца "універсальнай" прадукцыйнасцю. Ніжэй прыведзены колькасныя выразы яго высокакаштоўных характарыстык:

Супер тэрмаўстойлівасць: захоўвае больш за 60% трываласці на разрыў пры пакаёвай тэмпературы пры 300 ℃ (PEEK захоўвае толькі 30%);

Высокая трываласць і высокі модуль: трываласць на разрыў пры пакаёвай тэмпературы ~170 МПа, модуль пругкасці ~5 ГПа (блізка да алюмініевых сплаваў);

Устойлівасць да хімічнай карозіі: устойлівы да ўсіх арганічных растваральнікаў (ацэтон, талуол), кіслот і шчолачаў (pH 2-12), акрамя канцэнтраванай сернай/азотнай кіслаты;

Нізкая гіграскапічнасць: водапаглынанне <0,3% (23℃/24 гадзіны), ніжэй, чым PAI і PEEK;

Электрычная ізаляцыя: удзельнае аб'ёмнае супраціўленне >10¹⁶Ω·см, дыэлектрычная пранікальнасць ~3,0 (1кГц);

Самазатухаючая ўласцівасць: кіслародны індэкс (LOI) ~40, дасягненне рэйтынгу UL94 V-0 без антыпірэнаў;

Радыяцыйная ўстойлівасць: устойлівасць да дозы гама-выпраменьвання >10⁹Гр (дапушчальнасць для ядзернага рэактара).

Ⅲ. Тыповыя сцэнары прымянення PBI

З-за сваёй "надзвычайнай прадукцыйнасці" PBI выкарыстоўваецца толькі ў незаменных галінах высокага класа, класіфікаваных па галінах наступным чынам:

Аэракасмічная прамысловасць: ушчыльненні турбін рухавікоў, цеплавыя экраны насавой конусы ракеты, структурныя кампаненты спадарожнікавага тэрмарэгулявання;

Вытворчасць паўправаднікоў: носьбіты пласцін (устойлівыя да плазменнай карозіі), падкладкі паліравальных накладак CMP (высокая плоскаснасць);

Абаронныя і ваенныя: носавыя конусы ракет, устаўкі ў бронекамізэлькі (высокая ўдзельная трываласць + тэрмаўстойлівасць), абцякальнікі радыёлакатараў;

Высокакласнае абсталяванне: высокатэмпературныя клеткі падшыпнікаў, талеркі клапанаў кампрэсара (замена металу для зніжэння вагі);

Поле медыцыны: імплантаваныя нервовыя электроды (добрая біясумяшчальнасць), ручкі хірургічных інструментаў (устойлівыя да стэрылізацыі пры высокай тэмпературы).

У цяперашні час толькі вытворцы ў ЗША, Кітаі, Германіі і Японіі маюць магчымасць вырабляць гэты матэрыял.

Ⅳ. Параўнанне прадукцыйнасці PBI і PEEK

	Ліст PBI	Ліст PEEK	заключэнне
Захаванне трываласці на разрыў пры 300 ℃	>60%	<30%	PBI забяспечвае цудоўную трываласць пры высокіх тэмпературах.
Хуткасць водапаглынання (23 ℃/24 гадзіны)	<0,3%	~0,5%	PBI прапануе лепшую стабільнасць памераў
Працяглая працоўная тэмпература	250-300 ℃	~250 ℃	Верхняя мяжа PBI: 50 ℃

PEEK Plastic Sheet расшыфроўваецца як "пластык агульнага прызначэння для высокай тэмпературы", а PBI - "пластмасы для экстрэмальных умоў навакольнага асяроддзя".

Ліст поліэфірэтэркетон AHD (ліст PEEK)

December 20, 2025