氣體分離復(fù)合膜涂層材料——改性硅橡膠的研制.pdf

1、聚二甲基硅橡膠(PDMS)是一種綜合性能優(yōu)異的高分子材料，主鏈上的Si-O鍵極易內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子鏈非常柔順，具有高的透氣性能，可將其應(yīng)用在分離膜領(lǐng)域。但是PDMS的缺點是分離系數(shù)低，如α<,O2/N2>只有2.0。 在側(cè)基引入一定量乙烯基，制成聚乙烯基二甲基硅橡膠(PVDMS)，利用交聯(lián)來改善膜分離性能，是一種簡便有效的方法。雖然低乙烯基含量PVDMS已商品化，但市售PVDMS的乙烯基含量很少，一般為0.1～0.3mol％，不能起到

2、提高膜性能的作用。 本實驗合成了一系列高乙烯基含量的硅橡膠，乙烯基含量由5～25mol％，詳細(xì)研究其合成工藝，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征：將自制硅橡膠作為涂層材料，應(yīng)用在氣體分離復(fù)合膜上，選擇合適的底膜材料，確定最佳的涂層液配方及涂敷條件，考察操作壓力、硅橡膠分子量及乙烯基含量對復(fù)合膜的透氣性和選擇性的影響，同時與兩種進(jìn)口硅橡膠進(jìn)行性能比較，并對復(fù)合膜進(jìn)行了紅外表征。 研究表明，在以KOH為催化劑，MM<'vi>為封端劑，D<,4

3、>和D<,4><'vi>為原料合成高乙烯基含量硅橡膠的反應(yīng)中，反應(yīng)溫度在140℃左右、反應(yīng)時間為180～210min，MM<'Vi>加入量在0.9～1.8wt％之間、KOH催化劑加入量為0.01～0.015wt％，所制得硅橡膠的粘度適中，性能穩(wěn)定。FT-IR和<'1>H-NMR分析表明產(chǎn)物是PVDMS，且乙烯基摩爾含量與預(yù)期值基本一致。 取3.0g乙烯基含量為5mol％的PVDMS，用96.66g石油醚溶解后，分別加入0.20g

4、含氫硅油和0.14g氯鉑酸催化劑溶液，攪拌均勻，在PEI多孔底膜上涂敷兩遍，80℃下，硫化4h，所得復(fù)合膜的性能最好。隨著壓力的不斷升高，氣體的滲透速率呈上升趨勢，分離系數(shù)略微下降。選用特性粘度為0.22～0.32dl/g左右，乙烯基含量為5～10mol％的硅橡膠，所制得的氣體分離復(fù)合膜的性能良好，在透氣性能損失較少的情況下，顯著提高了氣體的分離性能，α<,O2/N2>在2.3～2.6左右。另外，自制乙烯基含量為5mol％的硅橡膠膜性能