RU2652228C1 - Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом - Google Patents
Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652228C1 RU2652228C1 RU2017111684A RU2017111684A RU2652228C1 RU 2652228 C1 RU2652228 C1 RU 2652228C1 RU 2017111684 A RU2017111684 A RU 2017111684A RU 2017111684 A RU2017111684 A RU 2017111684A RU 2652228 C1 RU2652228 C1 RU 2652228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- membrane
- catalyst
- polymer
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229920001843 polymethylhydrosiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims abstract description 5
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N trimethyl(prop-2-enyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)CC=C HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 24
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 49
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- XWJBRBSPAODJER-UHFFFAOYSA-N 1,7-octadiene Chemical compound C=CCCCCC=C XWJBRBSPAODJER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 8
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- FSIJKGMIQTVTNP-UHFFFAOYSA-N bis(ethenyl)-methyl-trimethylsilyloxysilane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C=C)C=C FSIJKGMIQTVTNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 7
- -1 petrochemical Substances 0.000 description 7
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKOZKEKDBJADSV-UHFFFAOYSA-N disilanol Chemical compound O[SiH2][SiH3] GKOZKEKDBJADSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- BITPLIXHRASDQB-UHFFFAOYSA-N ethenyl-[ethenyl(dimethyl)silyl]oxy-dimethylsilane Chemical compound C=C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C=C BITPLIXHRASDQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCNRJBWHLARWRP-UHFFFAOYSA-N ethenyl-[ethenyl(dimethyl)silyl]oxy-dimethylsilane;platinum Chemical compound [Pt].C=C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C=C RCNRJBWHLARWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDLDYFCCDKENPD-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclohexane Chemical compound C=CC1CCCCC1 LDLDYFCCDKENPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/70—Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области композиционных мембран разделения газовых смесей и/или смеси газов и паров органических растворителей, и/или первапорации водно-органических или органических-органических смесей. Способ получения композиционной мембраны для газоразделения и первапорации включает растворение полиметилгидросилоксана в углеводородном растворителе с получением полимерного раствора. В него одновременно добавляют модифицирующий агент - мономер, выбранный из олефина, винилциклоалкана, аллилтриметилсилана или их смеси с диеном, катализатор гидросилирования и сшивающий агент - мономер, содержащий не менее 2 винильных групп. В одной реакционной среде на одном катализаторе реакции гидросилирования ведут модификацию и частичную сшивку полимера при 20-100°C с образованием формовочного раствора и наносят его на пористую подложку. После этого ведут сушку и кондиционирование мембраны при 20-100°C. Композиционная мембрана для газоразделения и первапорации на основе полиорганосилоксана, имеющего повторяющиеся звенья 
при степени замещения Si-H связи 20-99 мол.%, получена указанным способом. Технический результат - упрощение способа получения мембраны при использовании доступных компонентов, повышении газопроницаемости и сохранении селективности разделения газов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 табл.
Description
Изобретение относится к области полимерных мембран, в том числе композиционных мембран, для процессов разделения газовых смесей и/или смеси газов и паров органических растворителей, и/или первапорации водно-органических или органических-органических смесей и может найти применение в процессах паро- и газоразделения и концентрирования, используемых в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газохимической и газоперерабатывающей промышленности.
За последние десятилетия для этих процессов активно разрабатываются и вводятся в эксплуатацию мембранные газоразделительные модули, способные заменить низкотемпературные процессы разделения, которые преимущественно применяются в настоящее время [Schoels С, Stevens G., Kentish S. // Fuel. 2012. V. 96, P. 15]. Основным рабочим элементом таких модулей является мембрана, назначение которой состоит в том, чтобы разделить газовые потоки на поток, обогащенный по целевому компоненту, и поток, обедненный по целевому компоненту. Главным требованием к таким мембранам является высокая проницаемость по целевому компоненту и селективность разделения, а также химическая и механическая стабильность в разделяемой среде.
Важным этапом получения мембраны является синтез мембранного материала, образующего селективный слой. Из литературы известны некоторые способы получения полиорганосиланов, перспективного класса мембранных материалов для газоразделения, и мембран на их основе: модификация полиметилгидросилоксана терминальными олефинами в присутствии Pt содержащего катализатора с последующей сшивкой [Ashworth A.J., Bridson B.J., England R., Reddy B.S.R., Zafar I. // Journal of Membrane Science. 1991. V. 56. P. 217; Bennett M., Bridson B.J., England R., Field R.W. // Journal of Membrane Science. 1997. V. 137, P. 63; Де Векки Д.А., Скворцов Н.К. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2009. Т. 32. №6. С. 13] или полимеризация циклических силоксанов, основанная на раскрытии цикла олигоциклосилоксанов с различными заместителями, и последующая сшивка полученного полимера [Шетц М. Силиконовый каучук. Ленинград: Химия, 1975. С. 192; Nyczyk A., Paluszkiewicz С, Hasik М., Cypryk М., Pospiech Р. // Vibrational Spectroscopy. 2012. V. 59. P. 1-8.]. Предлагаемый авторами [Ashworth A.J., Bridson B.J., England R., Reddy B.S.R., Zafar I. // Journal of Membrane Science. 1991. V. 56. P. 217; Bennett M., Bridson B.J., England R., Field R.W. // Journal of Membrane Science. 1997. V. 137, P. 63]; подход к формированию мембраны на основе сшитого полиорганосилоксана заключается в следующем: проведение реакции между оставшимися после стадии модификации связями Si-H линейного функционализированного силоксана и сшивающим агентом (дисиланолом) в присутствии тетраэтокси- или тетраметоксисилана в среде толуола. Катализатором процесса сшивки служит дибутилдилаурат олова.
Недостатком описанных выше способов получения полиорганосиланов и мембран на их основе является многостадийность процесса получения мембран.
Наиболее близким аналогом к предложенному способу (прототипом) является способ получения мембраны [US Patent №005595658А, 21.01.1997]. Мембрана на основе графт-сополимера включает микропористую полимерную подложку и селективный слой на основе графт-сополимера, основная цепь которого представляет собой полиорганосилоксан со следующей повторяющейся формулой:
Где m=0,1-0,9, n=0,9-0,1, p=0,03-0,04, R1 может быть линейным, разветвленным или циклическим углеводородным радикалом C1-C12, R2 может быть линейным, разветвленным или циклическим углеводородным радикалом C1-C12, при этом один из названных радикалов R1 или R2 линейный или разветвленный углеводородный радикал с терминальной С=С двойной связью. Способ получения мембраны включает: обеспечение первого полимера - полиорганосилоксана; его растворение в растворителе с получением полимерного раствора; добавление в полимерный раствор модифицирующего агента - сополимера силоксана, имеющего реакционные участки для проведения гидросилирования и добавление катализатора реакции гидросилирования; добавление сшивающего катализатора, частичное сшивание первого полимера с сополимером до требуемой степени с образованием раствора частично сшитого сополимера; нанесение этого раствора на подложку; и продолжение сшивания до тех пор, пока сополимер не станет нерастворимым. Основная цепь, содержащая боковые ответвления, не полностью сшивается в растворе с силоксановым сополимером. Полученный раствор наносится на подложку и сшивается до нерастворимого состояния по двойным связям, присутствующим в графт-сополимере.
Недостатком такого способа получения мембраны является использование исходных полимеров (олигомеров) сложного состава, данные вещества сложно синтезировать, что соответственно увеличивает их стоимость, а способ является многостадийным.
Настоящее изобретение отличается тем, что при получении материала селективного слоя реакции модификации и сшивки проводятся in situ, т.е. без стадии разделения продуктов реакции между модификацией и сшивкой.
Задача изобретения - упрощение способа при использовании доступных исходных реагентов, повышении газопроницаемости и сохранении показателей селективности разделения газов.
Для решения поставленной задачи в способе получения композиционной мембраны для газоразделения и первапорации, включающем растворение исходного полиорганосилоксана в органическом растворителе с получением полимерного раствора, добавление в полимерный раствор модифицирующего агента, катализатора гидросилирования, сшивающего агента, модификацию и частичную сшивку полимера с образованием формовочного раствора и нанесение его на пористую подложку, в качестве исходного полиорганосилоксана используют полиметилгидросилоксан, в качестве растворителя - углеводородный растворитель, в качестве модифицирующего агента - мономер, выбранный из олефина, винилциклоалкана, аллилтриметилсилана или их смеси с диеном, в качестве сшивающего агента - мономер, содержащий не менее 2 винильных групп, модифицирующий агент, катализатор гидросилирования и сшивающий агент добавляют в полимерный раствор одновременно, модификацию и частичную сшивку полимера ведут при температуре 20-100°С в одной реакционной среде на одном катализаторе реакции гидросилирования, а после нанесения формовочного раствора на подложку ведут сушку и кондиционирование мембраны при температуре 20-100°C.
В качестве катализатора гидросилирования используют катализатор Карстеда (раствор комплекса 1,3-дивинил-1,1,3,3-тетраметилдисилоксана платины (0) в органическом растворителе - ксилоле, этиловом спирте) или катализатор Спайера (раствор H2PtCl6 в изопропанол).
Подложка выполнена из нержавеющей сетки или из пористого материала с диаметром пор 0,15÷0,50 мкм.
Поставленная задача также решается тем, что композиционная мембрана для газоразделения и первапорации на основе полиорганосилоксана, имеющего повторяющиеся звенья 
5
получена указанным способом, а степень замещения Si-H связи составляет 20-99% мол.
В качестве углеводородного растворителя могут использовать алифатические или ароматические углеводороды (например, гексан, толуол, изооктан).
Предлагаемый способ получения мембраны позволяет сократить количество технологических операций при получении мембранного материала.
Для иллюстрации изобретения ниже приведены примеры, которые не ограничивают его содержания.
Пример 1. Получение мембраны ПДецМС.
К 34 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 2 г 1-децена и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,08 г 1,7-октадиена. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии и массового баланса.
Степень замещения составила 89%, плотность - 1,04 г/см3.
Пример 2. Получение мембраны ПГекМС.
К 34 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в толуоле добавляют 1,2 г 1-гексена и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,08 г 1,7-октадиена. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°C.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии массового баланса.
Степень замещения составила 85%, плотность - 1,01 г/см3.
Пример 3. Получение мембраны ПВЦГМС.
К 83,6 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 4,4 г винилциклогексан и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,15 г 1,3-дивинилтетраметилдисилоксана. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии массового баланса.
Степень замещения составила 80%, плотность - 1,01 г/см3.
Пример 4. Получение мембраны ПДМБМС.
К 31,6 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 1,2 г 3,3-диметилбутен-1 и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,15 г диметилсилоксана винилтерминированного (Mw=500 г/моль). Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°C.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии массового баланса.
Степень замещения составила 90%, плотность - 0,94 г/см3.
Пример 5. Получение мембраны ПАТМСМС.
К 33,6 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 1,6 г аллилтриметилсилан и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,08 г 1,7-октадиена. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии массового баланса.
Степень замещения составила 85%, плотность - 0,95 г/см3.
Пример 6. Получение мембраны ПДецМС I.
К 283 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 2 г 1-децена и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,07 г диметилсилоксана винилтерминированного (Mw=500 г/моль). Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии и массового баланса.
Степень замещения составила 99%, плотность -1,01 г/см3.
Пример 7. Получение мембраны ПДецМС II.
К 35,4 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 0,5 г 1-децена и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,02 г 1,7-октадиена. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии и массового баланса.
Степень замещения составила 20%, плотность - 1,05 г/см3.
Пример 8.
Получение композиционных мембран с пористой подложкой в виде нержавеющей сетки, диаметр ячейки 40 мкм. Нанесение производилось путем вымачивания подложки и последующей сушки при температуре от 50 до 80°C в течение 20-40 часов.
Была исследована газопроницаемость полученных образцов, были взяты мембраны, полученные способом, указанным в примерах 1-7 (см., табл. 1).
Пример 9.
Получение композиционных мембран из растворов, соответствующих примерам 1-5.
Подложка - микрофильтрационная мембрана из сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом на нетканом полипропилене. Средний диаметр пор мембраны составляет 0,32 мкм. Производительность по азоту 900 м3/м2⋅ч⋅атм. Нанесение производилось путем вымачивания подложки и последующей сушки при температуре от 50 до 80°C в течение 20-40 часов.
Была исследована газопроницаемость полученных образцов, были взяты мембраны, полученные способом, указанным в примерах 1-5 (см., табл. 2).
Пример 10.
Получение композиционных мембран из растворов, соответствующих примерам 1-5.
Подложка - микрофильтрационная металлокерамическая композиционная мембрана с подложкой из пористой нержавеющей стали (размеры пор 2 мкм) с разделительным слоем из двуокиси титана, средний размер пор 0,18 мкм. Производительность по азоту - 638 м3/м2⋅ч⋅атм. Нанесение производилось путем вымачивания подложки и последующей сушки при температуре от 50 до 80°C в течение 20-40 часов.
Была исследована газопроницаемость полученных образцов, были взяты мембраны полученные способом, указанным в примерах 1-5 (табл. 3).
Пример 11.
Получение композиционных мембран из растворов, соответствующих примерам 1-5.
В качестве подложки применена микрофильтрационная мембрана из полипропилена со средним размером пор 0,39 мкм. Производительность подложки по азоту 1100 м3/м2⋅ч⋅атм. Нанесение производилось путем вымачивания подложки и последующей сушки при температуре от 50 до 80°C в течение 20-40 часов.
Была исследована газопроницаемость полученных образцов, были взяты мембраны полученные способом, указанным в примерах 1-5 (табл. 4).
Пример 12.
Для проведения первапорации 1 мас.%, водного раствора н-бутанола были взяты мембраны, полученные способом, указанным в примерах 1-5 (табл. 5).
Пример 13. Мембрана ПОМС
К 34 г 3% масс. раствора полиметилгидросилоксана в н-гексане добавляют 1,6 г 1-октена и 30 мкл 3% раствора платинового комплекса дивинилтетраметилдисилоксана в ксилоле, а также 0,08 г 1,7-октадиена. Затем раствор оставляют на 3 часа перемешиваться при температуре 60°С.
Полученный раствор наносят на пористую подложку и сушат в течение 20 часов при температуре 60°C. Степень замещения в полученном материале определяют на основании данных ИК-спектроскопии и массового баланса.
Степень замещения составила 86%, плотность - 0,94 г/см3.
Пример 14.
Получение композиционных мембран из раствора, соответствующего примеру 13.
Подложка - микрофильтрационная мембрана из сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом на нетканом полипропилене. Средний диаметр пор мембраны составляет 0,32 мкм. Производительность по азоту 900 м3/м2⋅ч⋅атм. Нанесение производилось путем вымачивания подложки и последующей сушки при температуре от 50 до 80°C в течение 20-40 часов.
Была исследована газопроницаемость полученных образцов, были взяты мембраны, полученные способом, указанным в примере 13 (см., табл. 6).
Таким образом, мембрана, изготовленная способом по изобретению, позволяет повысить газопроницаемость и сохранить селективность на уровне мембраны по прототипу, при исключении дорогостоящих компонентов и упрощении способа получения.
Claims (8)
1. Способ получения композиционной мембраны для газоразделения и первапорации, включающий растворение исходного полиорганосилоксана в органическом растворителе с получением полимерного раствора, добавление в полимерный раствор модифицирующего агента, катализатора гидросилирования, сшивающего агента, модификацию и частичную сшивку полимера с образованием формовочного раствора и нанесение его на пористую подложку, отличающийся тем, что в качестве исходного полиорганосилоксана используют полиметилгидросилоксан, в качестве растворителя - углеводородный растворитель, в качестве модифицирующего агента - мономер, выбранный из олефина, винилциклоалкана, аллилтриметилсилана или их смеси с диеном, в качестве сшивающего агента - мономер, содержащий не менее 2 винильных групп, модифицирующий агент, катализатор гидросилирования и сшивающий агент добавляют в полимерный раствор одновременно, модификацию и частичную сшивку полимера ведут при температуре 20-100°C в одной реакционной среде на одном катализаторе реакции гидросилирования, а после нанесения формовочного раствора на подложку ведут сушку и кондиционирование мембраны при температуре 20-100°C.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора гидросилирования используют катализатор Карстеда.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора гидросилирования используют катализатор Спайера.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подложка выполнена из нержавеющей сетки.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подложка выполнена из пористого материала с диаметром пор 0,15÷0,50 мкм.
6. Композиционная мембрана для газоразделения и первапорации на основе полиорганосилоксана, имеющего повторяющиеся звенья
отличающаяся тем, что она получена способом по п. 1, а степень замещения Si-H связи составляет 20-99% мол.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111684A RU2652228C1 (ru) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111684A RU2652228C1 (ru) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652228C1 true RU2652228C1 (ru) | 2018-04-25 |
Family
ID=62045716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111684A RU2652228C1 (ru) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652228C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877528A (en) * | 1988-10-27 | 1989-10-31 | Bend Research, Inc. | Siloxane-grafted membranes |
| US5595658A (en) * | 1992-04-22 | 1997-01-21 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Membrane based on graft copolymers |
| US6331578B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-12-18 | Josephine Turner | Process for preparing interpenetrating polymer networks of controlled morphology |
| US8071706B2 (en) * | 2008-02-13 | 2011-12-06 | Ndsu Research Foundation | Siloxane polymer containing tethered levofloxacin |
-
2017
- 2017-04-07 RU RU2017111684A patent/RU2652228C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877528A (en) * | 1988-10-27 | 1989-10-31 | Bend Research, Inc. | Siloxane-grafted membranes |
| US5595658A (en) * | 1992-04-22 | 1997-01-21 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Membrane based on graft copolymers |
| US6331578B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-12-18 | Josephine Turner | Process for preparing interpenetrating polymer networks of controlled morphology |
| US8071706B2 (en) * | 2008-02-13 | 2011-12-06 | Ndsu Research Foundation | Siloxane polymer containing tethered levofloxacin |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ГИДРОСИЛИРОВАНИЕ В СИЛОКСАНОВЫХ СИСТЕМАХ, Де Векки Д.А., Скворцов Н.К. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2009. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Grushevenko et al. | Polyalkylmethylsiloxanes composite membranes for hydrocarbon/methane separation: Eight component mixed-gas permeation properties | |
| Pinheiro et al. | Development of a PDMS-grafted alumina membrane and its evaluation as solvent resistant nanofiltration membrane | |
| Sadrzadeh et al. | Gas permeation through a synthesized composite PDMS/PES membrane | |
| US20140360367A1 (en) | Organopolysiloxanes including silicon-bonded trialkylsilyl-substituted organic groups | |
| Tanardi et al. | PDMS grafting of mesoporous γ-alumina membranes for nanofiltration of organic solvents | |
| Ren et al. | CO2 permeation through hybrid organosilica membranes in the presence of water vapor | |
| Grushevenko et al. | Silicone rubbers with alkyl side groups for C3+ hydrocarbon separation | |
| Puspasari et al. | Unique cellulose/polydimethylsiloxane blends as an advanced hybrid material for organic solvent nanofiltration and pervaporation membranes | |
| EP2776511A1 (en) | Organopolysiloxane compositions and surface modification of cured silicone elastomers | |
| Naik et al. | Influence of support layer and PDMS coating conditions on composite membrane performance for ethanol/water separation by pervaporation | |
| CN110099734A (zh) | 多膜分离方法 | |
| Yave et al. | Synthesis, characterization, and membrane properties of poly (1-trimethylgermyl-1-propyne) and its nanocomposite with TiO2 | |
| Grushevenko et al. | Membrane material based on octyl-substituted polymethylsiloxane for separation of C 3/C 1 hydrocarbons | |
| CN106807258B (zh) | 一种硅橡胶复合膜及其制备方法和应用 | |
| Borisov et al. | Influence of side chains assembly on the structure and transport properties of comb-like polysiloxanes in hydrocarbon separation | |
| WO2019171250A1 (en) | Hybrid materials for organic solvent nanofiltration and pervaporation membranes | |
| Brunetti et al. | CO2 separation from humidified ternary gas mixtures using a polydecylmethylsiloxane composite membrane | |
| Sazanova et al. | Revealing the surface effect on gas transport and mechanical properties in nonporous polymeric membranes in terms of surface free energy | |
| RU2652228C1 (ru) | Способ получения композиционной мембраны и композиционная мембрана, полученная этим способом | |
| Lin et al. | Mixed matrix silicone and fluorosilicone/zeolite 4A membranes for ethanol dehydration by pervaporation | |
| JP4474519B2 (ja) | 気体分離膜 | |
| Borisov et al. | Effect of Crosslinking Agent Length on the Transport Properties of Polydecylmethylsiloxane-Based Membranes | |
| Grushevenko et al. | The Effect of the Type and Concentration of the Crosslinking Diene on the Gas Transport Properties of Membranes Based on Polyoctylmethylsiloxane | |
| Borisov et al. | Synthesis and Formation of Gas Separation Membranes Based on Polyalkylenesiloxanes | |
| JP4883683B2 (ja) | 気体分離膜用オルガノポリシロキサン |