有機-無機雜化膜材料的研究.pdf

1、　　對于以硅橡膠為材料的氣體分離膜而言,提高分離性能的方法之一是交聯(lián)反應(yīng)。交聯(lián)結(jié)構(gòu)使分子尺寸變小,氣體的透過率有所下降,卻有助于分離選擇性的提高。而提高透氣性的一個大家熟知的方法是擴大分子鏈之間的間隙。通常透氣性能和分離性能是相互矛盾,很難同時提高。
　　本文通過合成和采用環(huán)狀分子交聯(lián)劑代替線型的含氫硅油,交聯(lián)高乙烯基含量(5~15 mol%)硅橡膠,以期提高膜分離性能的同時,環(huán)狀結(jié)構(gòu)使得膜的透氣性不至于過度降低。為改善硅橡膠膜的

2、強度和進(jìn)一步提高交聯(lián)效率,我們還合成了一種同時含有硅-氫原子和三甲氧基硅基基團的環(huán)狀分子交聯(lián)劑。三甲氧基硅基可通過水解、縮合反應(yīng)進(jìn)一步增強了膜的交聯(lián)密度。單純加環(huán)狀分子交聯(lián)劑的硅橡膠膜具有雙重交聯(lián)途徑：乙烯基和硅-氫的加成反應(yīng)、三甲氧基硅基的水解和縮合反應(yīng)。若膜中加入正硅酸乙酯(TEOS),則交聯(lián)反應(yīng)又增加了三甲氧基硅基與TEOS的反應(yīng)途徑。雜化膜中無機組分的引入,增強了膜的強度,提高了膜的分離性能。而交聯(lián)劑的環(huán)狀結(jié)構(gòu)擴大了分子鏈之間的

3、間隙,有利于透氣性能的改善。
　　通過在膜中引入二價鈷離子,由于其對氧氣具有促進(jìn)輸送作用,從而進(jìn)一步提高了透氧系數(shù)和氧氮分離系數(shù)。含鈷硅橡膠雜化膜對O2的促進(jìn)輸送被認(rèn)為是由于鈷離子的加入形成了大分子鈷絡(luò)合物的緣故。順磁共振(ESR)證明了這一點。例如,在20℃和0.05 MPa的壓差下,雜化膜的透氧系數(shù)為690 Barrer,氧氮分離系數(shù)為3.42,對比空白硅橡膠膜,獲得PO2和αO2/N2同時增加的理想結(jié)果。這一富氧性能明顯高于