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。交聯(lián)結構使分子尺寸變小,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)狀結構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、縮合反應進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、三甲氧基硅基的水解和縮合反應。若膜中加入正硅酸乙酯(TEOS),則交聯(lián)反應又增加了三甲氧基硅基與TEOS的反應途徑。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)狀結構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輸送作用,從而進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的促進輸送被認為是由于鈷離子的加入形成了大分子鈷絡合物的緣故。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同時增加的理想結果。這一富氧性能明顯高于