Apakah Serat PBI (Polybenzimidazole)?
Gentian Polybenzimidazole (PBI) ialah polimer heterosiklik kristal cecair liotropik yang terkenal dengan keterlambatan nyalaan yang cemerlang, rintangan suhu tinggi dan kestabilan kimia. PBI terutamanya dihasilkan oleh polikondensasi amina aromatik dan asid dikarboksilik aromatik atau derivatifnya.
Ciri-ciri Struktur Gentian PBI
PBI ialah polimer heterosiklik yang mengandungi unit benzimidazole berulang pada rantai utamanya. Struktur molekul seperti tangga tegarnya tergolong dalam poli-1,4-phenylene-2,6-benzdiimidazole. Gelang benzena dan unit benzimidazole mencipta ikatan hidrogen antara molekul yang kuat, meningkatkan daya interaksi dan prestasi. PBI dikelaskan kepada L-PBI (mengandungi beberapa rantai alifatik) dan A-PBI (rantai aromatik sepenuhnya).
Struktur tegar ini menyediakan gentian PBI dengan kestabilan terma yang unggul, kekuatan mekanikal, sifat dielektrik, pelinciran diri, dan pelepasan gas toksik yang minimum apabila terdedah kepada api.
Proses Pempolimeran dan Pemutaran Gentian
Tiga kaedah utama boleh mensintesis polimer PBI:
- Dalam asid polyphosphoric
- Dalam bahan cair panas tetapi tidak larut seperti butilena sulfon atau difenil sulfon
- Melalui pempolimeran fasa pepejal
Pempolimeran fasa pepejal adalah yang paling praktikal untuk aplikasi industri. Pepejal berpolimer dilarutkan ke dalam larutan berputar, dipintal kering melalui spinneret, dan diproses melalui pencucian, regangan, dan rawatan asid untuk menghasilkan gentian PBI akhir.
Ciri-ciri Prestasi Utama
1. Sifat Kalis Api
Gentian PBI mempunyai LOI (Menghadkan Indeks Oksigen) sebanyak 41%, menjadikannya gentian tidak mudah terbakar. Ia tidak terbakar, cair, atau menitis di udara, memberikan kalis api yang sangat baik.
2. Rintangan Suhu Tinggi dan Rendah
Struktur heterosiklik aromatik menjadikan gentian PBI sangat tahan haba. Ia mengekalkan kekuatan penuh pada 300°C selama 60 minit, melebihi 90% kekuatan pada 350°C selama 6 jam, dan boleh menahan pendedahan ringkas sehingga 815°C. Pada suhu rendah hingga -196°C, ia kekal keras dan tidak menjadi rapuh.
3. Rintangan Kimia dan Asid
Gentian PBI sangat stabil terhadap asid kuat seperti asid sulfurik, hidroklorik dan nitrik, serta pelarut organik, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras.
4. Memakai Keselesaan
Serat PBI mempunyai ketumpatan kira-kira 1.43 g/cm 3 selepas rawatan asid, kekuatan dan pemanjangan yang serupa dengan gentian viscose, dan kelembapan yang lebih tinggi mendapat semula (sekitar 15%), yang membantu menghalang elektrik statik semasa pemprosesan dan memberikan keselesaan pemakaian yang sangat baik untuk pakaian pelindung.
5. Kebolehcelupan dan Rupa
Serat PBI secara semula jadi kuning keemasan. Pewarna serakan dan asid boleh digunakan, tetapi teknik pencelupan standard boleh mencabar kerana suhu peralihan kaca gentian yang tinggi dan struktur terikat hidrogen yang tegar.
Aplikasi PBI Fiber
Disebabkan sifatnya yang unik, gentian PBI digunakan secara meluas dalam pakaian pelindung berprestasi tinggi untuk anggota bomba, pakaian seragam tentera, pakaian keselamatan industri, aplikasi aeroangkasa dan tekstil teknikal yang menuntut lain.
