7.5 Směsi PBI a polyetherimidu (PEI)

PEI (polyetherimidy, obr. 7.11) jsou v podstatě kombinované polymery, které v páteři obsahují jak polyimidové, tak polyetherové jednotky. Ultemové PEI s hodnotami Tg v rozmezí 200-280 °C se vyrábějí v komerčním měřítku jako technické termoplasty. Ve srovnání s tužšími polyimidy lze PEI obvykle tavit a tvarovat, pravděpodobně díky etherovým vazbám, ale zachovávají si dobrou tepelnou stabilitu, vysokou pevnost a vysoký modul.

7.11. Struktura polyetherimidu

Směsi PBI-PEI mohou být užitečné v náročných podmínkách prostředí a mají dobrou odolnost proti nárazu, odolnost proti rozpouštědlům a poměr cena/výkon. PBI jsou obecně dražší, mají vysokou regaci vlhkosti, ale vysoké hodnoty Tg a dobrou odolnost vůči rozpouštědlům. PEI mají obecně nižší hodnoty Tg, postrádají odolnost vůči některým rozpouštědlům, ale jsou tažné a relativně levnější.

Musto a další25 uvedli FTIR zkoumání směsného systému sestávajícího z PBI a poly(etherimidu) (PEI, Tg ~ 220 °C), polypropan-m-benzendiaminu] nebo komerčně dostupného Ultem® 1000, přičemž prokázali vodíkovou vazbu mezi N-H skupinami PBI a imidovým karbonylem Ultem® 1000. Bylo zjištěno, že tyto směsi, odlévané z běžného rozpouštědla, jako je DMAc, DMF (N,N′-dimethylformamid) a NMP, mají Tg závislou na složení. As-cast směsi tvořily jednofázové struktury v celém rozsahu složení26 ; optická mikroskopie a DSC (diferenciální skenovací kalorimetrie) však odhalily, že se směsi při zahřátí nad jejich Tg fázově oddělily a při ochlazení se nesmísily. Směsi vytvořené při odlévání za pokojové teploty nebyly rovnovážné a zůstaly jednofázové, protože byly pod Tg. Fázová separace těchto směsí 50/50 byla charakterizována pomocí maloúhlového rozptylu rentgenového záření a nukleární magnetické rezonance v pevné fázi27 , která ukázala oddělení při žíhání při teplotách 310 °C a vyšších, ačkoli Tg stanovená pomocí DSC byla zaznamenána při 344 °C. Po zahřátí směsi nad Tg směsi bylo zjištěno, že jednou ochlazená směs vykazuje dvě hodnoty Tg, což svědčí o fázové separaci při vyšších teplotách. Očekává se, že fázová separace ve směsi je ovlivněna vitrifikací fáze bohaté na PBI vzhledem k mnohem vyšší Tg PBI (425-435 °C) ve srovnání s PEI (~ 220 °C). Směsi těchto materiálů jsou zajímavé kvůli možnosti získat materiály s jedinečnými vlastnostmi, které nejsou k dispozici u žádného z těchto materiálů samostatně. Takové směsi vykazují dobrou odolnost vůči chlorovaným rozpouštědlům7 , nižší absorpci vlhkosti oproti samotnému PBI a střední Tg. Filmy PBI, PEI a směsí PBI-PEI všech stechiometrií jsou rozpustné v DMAc.

Různá složení směsí aromatických PBI a aromatických PEI mohou mít přibližně lineární Tg na hmotnostní % PBI (obr. 1). 7.12) podle jejich fázových diagramů na základě jednotlivých hodnot Tg z jednotlivých DSC skenů na směsných složeních PBI a PEI v rozsahu od ~ 5 % do 95 % Ultem® 1000.28

7.12. Směsi PBI/PEI, Tg v závislosti na % PBI.

Množství PBI v těchto směsích by mělo být na takové úrovni, aby byla kompozice méně citlivá na rozpouštědla a aby se zvýšila Tg PEI. Směsné kompozice s 1 až 99 hmotnostními díly PEI jsou proveditelné, ale jako preferované se jeví směsi s 65-95 % hmotnostních PBI. PEI mají obecně dobrou odolnost vůči chemikáliím, výjimkou jsou mimo jiné chlorovaná rozpouštědla, nemrznoucí směs ethylenglykolu, brzdová kapalina a DMF. Takové směsné kompozice mohou být užitečné pro lisování, zatímco PBI tak užitečné nejsou.28 Různou povahou diaminu použitého k syntéze a polohou substituce v bis-imidech a použitím různých bis-fenolů lze připravit velké množství aromatických PEI s širokou škálou fyzikálních vlastností29 , ale míchání s PBI nabízí nesyntetické cesty k získání podobných nebo lepších vlastností. Do takových směsí lze také začlenit síťování a přídavek plniv a výztuh, aby se zlepšily a zaměřily specifické vlastnosti.

Úprava složky PBI prostřednictvím kyselé protonizace imidazolového kruhu by měla zlepšit termooxidační stabilitu PBI i směsi. Očekává se, že takové směsi budou použitelné pro použití v matrici až do ~ 260 °C a budou mít dobré tahové a mechanické vlastnosti. Takové směsi mohou být užitečné jako filmy, povlaky nebo pro lisování. Pokud je směs tvořena převážně PBI, PEI ji činí lépe zpracovatelnou a tepelně zpracovatelnou a méně náchylnou na vlhkost. Pokud je směs tvořena převážně PEI, PBI zvyšuje Tg a činí ji odolnější vůči rozpouštědlům. Složení je odolné proti nárazu a odolává náročným podmínkám prostředí. Stejné hodnocení by platilo i pro směsi PBI-PI.

.