7.5 Amestecuri PBI-polieterimidă (PEI)

PEI (polieterimide, Fig. 7.11) sunt în principiu polimeri combinați, constând atât din unități de poliimidă, cât și de polieter în coloana vertebrală. PEI Ultem, cu valori Tg în intervalul 200-280°C, sunt fabricate la scară comercială ca termoplastice tehnice. În comparație cu poliimidele mai rigide, PEI-urile pot fi de obicei topite și turnate, probabil datorită legăturilor eterice, dar păstrează o bună stabilitate termică, o rezistență ridicată și un modul ridicat.

7.11. Structura de polieterimidă

Mestecurile PBI-PEI pot fi utile în condiții de mediu severe și au o bună rezistență la impact, rezistență la solvenți și caracteristici preț/performanță. PBI-urile sunt, în general, mai scumpe, au o regăsire ridicată a umidității, dar valori Tg ridicate și o bună rezistență la solvenți. PEI au, în general, valori Tg mai mici, nu au rezistență la anumiți solvenți, dar sunt ușor de manevrat și relativ mai puțin costisitoare.

Musto și alții25 au raportat o investigație FTIR a sistemului de amestecuri format din PBI și poli (eterimidă) (PEI, Tg ~ 220°C), poli-propan-m-benzendiamină] sau Ultem® 1000 disponibil în comerț, arătând dovezi ale legăturii de hidrogen între grupele N-H ale PBI și carbonilul imidic al Ultem® 1000. S-a constatat că astfel de amestecuri, turnate în soluție dintr-un solvent comun, cum ar fi DMAc, DMF (N,N′-dimetilformamidă) și NMP, au o Tg care depinde de compoziție. Cu toate acestea, microscopia optică și DSC (calorimetria diferențială cu scanare) au arătat că amestecurile se separau în fază la încălzirea peste Tg și nu se remixau la răcire. Amestecurile formate la turnarea la temperatura camerei au fost neechilibrate și au rămas monofazice deoarece se aflau sub Tg. Separarea fazelor acestor amestecuri 50/50 a fost caracterizată prin împrăștierea razelor X cu unghi mic și prin rezonanță magnetică nucleară în stare solidă27 , care a arătat separarea la recoacere la temperaturi de 310°C și mai mari, deși Tg determinată prin DSC a fost raportată la 344°C. La încălzirea amestecului peste Tg a amestecului, s-a constatat că amestecul răcit o dată a prezentat două valori Tg, ceea ce indică separarea fazelor la temperaturi ridicate. Se așteaptă ca separarea fazelor în amestec să fie influențată de vitrificarea fazei bogate în PBI datorită Tg mult mai mare a PBI (425-435°C) în comparație cu cea a PEI (~ 220°C). Amestecurile acestor materiale prezintă interes datorită posibilității de a obține materiale cu proprietăți unice care nu pot fi obținute cu niciunul dintre aceste materiale luate separat. Astfel de amestecuri prezintă o bună rezistență la solvenți clorurați7 , o absorbție redusă a umidității față de PBI singur și o Tg intermediară. Peliculele de PBI, PEI și amestecuri de PBI-PEI de toate stoichiometriile sunt solubile în DMAc.

Diferite compoziții de amestecuri de PBI aromatici și PEI aromatici pot fi așteptate să aibă o Tg aproximativ liniară în funcție de procentul în greutate de PBI (Fig. 7.12) în conformitate cu diagramele de fază ale acestora, pe baza valorilor Tg individuale provenite din scanări DSC individuale pe compoziții de amestec PBI-PEI variind de la ~ 5% până la 95% Ultem® 1000.28

7.12. Amestecuri PBI/PEI, Tg în funcție de % PBI.

Cantitatea de PBI din astfel de amestecuri ar trebui să fie la un nivel care să facă compoziția mai puțin sensibilă la solvenți și să crească Tg-ul PEI-ului. Compozițiile de amestec de la 1 la 99 părți în greutate de PEI sunt fezabile, dar amestecurile de 65-95% în greutate de PBI par a fi cele preferate. În general, PEI au o bună rezistență la substanțe chimice, excepție făcând solvenții clorurați, antigelul de etilenglicol, lichidul de frână și DMF, printre altele. Astfel de compoziții de amestec pot fi utile pentru turnare, în timp ce PBI nu este la fel de util.28 Prin variația naturii diaminei utilizate la sinteză și a poziției de substituție în bis-imide și prin utilizarea unor bis-fenoli diferiți, se poate prepara un număr mare de PEI aromatici cu o gamă largă de proprietăți fizice,29 dar amestecul cu PBI oferă căi de nesinteză pentru obținerea unor proprietăți similare sau îmbunătățite. În astfel de amestecuri se pot încorpora, de asemenea, reticulații și adaosuri de materiale de umplutură și întărituri pentru a îmbunătăți și a ținti atributele specifice de proprietate.

Tratarea componentei PBI, prin protonarea acidă a inelului imidazol, ar trebui să îmbunătățească stabilitatea termo-oxidativă a PBI, precum și a amestecului. Se așteaptă ca astfel de amestecuri să fie utile pentru utilizarea matricei până la ~ 260°C și cu proprietăți mecanice și de tracțiune bune. Astfel de amestecuri pot fi utile ca filme, învelișuri sau pentru turnare. În cazul în care amestecul este format în cea mai mare parte din PBI, PEI îl face mai maleabil și mai ușor de prelucrat din punct de vedere termic și mai puțin sensibil la umiditate. Dacă amestecul este format în principal din PEI, PBI crește Tg-ul și îl face mai rezistent la solvenți. Compoziția este rezistentă la impact și rezistă în medii severe. Aceeași evaluare s-ar aplica și amestecurilor PBI-PI.

.