[發明專利]一種功能性聚硅氧烷及其制備和在氣體分離膜中的應用

有效

• 申請號: 201110164787.1
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102827371A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 曹義鳴;康國棟;于海軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C08G77/20
• 分類號: C08G77/20;C08J7/04;C08J3/24;C08L83/07;C08L83/05;B01D69/12;B01D71/70;B01D53/22
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種功能性聚硅氧烷，其特征在于：其為線性長鏈結構，重復單元如下所示：

其中R₁為甲基、乙基或丙基中的一種或二種以上；R₂為丁基、戊基、辛基、庚基或苯基中的一種或二種以上。聚硅氧烷的重均分子量為10萬-70萬，其中m、n和k通過調整加入反應單體的量控制，相對摩爾比例分別為10-80％、0.1-10％和10-80％。

2.一種權利要求1所述的功能性聚硅氧烷的制備方法，其特征在于：

包括以下反應步驟：

(1)按比例將2，4，6，8-四甲基環四硅氧烷(D₄^H)與正丁烯、正戊烯、正辛烯、正庚烯或苯乙烯烴中的一種和催化劑在溶劑中混合，然后通過硅氫加成反應生成四甲基四烷基環四硅氧烷(D₄^R2)；

(2)按比例將含硅環狀單體、D₄^R2、四甲基四乙烯基環四硅氧烷(D₄^V)、封端劑及催化劑混合，通過平衡聚合反應生成功能性聚硅氧烷。

3.按照權利要求2所述的功能性聚硅氧烷的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的溶劑為苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳或四氫呋喃；催化劑為氯鉑酸二乙烯基四甲基二硅氧烷、氯鉑酸-異丙醇或氯鉑酸-鄰苯二甲酸二乙酯，其添加量為催化劑量；反應溫度為30-100℃，反應時間為3-30小時；長鏈烯烴或苯基烯烴中含有的烯烴鍵與D₄^H的摩爾比大于4∶1。

4.按照權利要求2所述的功能性聚硅氧烷的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的硅環狀單體為八甲基環四硅氧烷、六甲基環三硅氧烷、八乙基環四硅氧烷、六乙基環三硅氧烷、八丙基環四硅氧烷或六丙基環三硅氧烷；封端劑為四甲基二乙烯基二硅氧烷；催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、四甲基氫氧化銨或三氟甲基磺酸，其添加量為催化劑量；反應溫度為30-100℃，反應時間為0.5-10小時，封端劑用量相對硅環狀單體為0.01-1.0wt％。

5.一種權利要求1所述功能性聚硅氧烷在制備氣體分離膜中的應用，其特征在于：

(1)不對稱多孔支撐層的制備：將高聚物和添加劑溶解在有機溶劑中配成鑄膜液，在玻璃板或者無紡布上流延，相轉化法制備不對稱多孔支撐膜；

(2)將制備的功能性聚硅氧烷、交聯劑和催化劑溶于溶劑形成涂膜液；

(3)將涂膜液涂覆在不對稱多孔支撐膜的表面，待溶劑揮發后，在熱處理使其固化成膜；制得的復合膜。

6.按照權利要求5所述的應用，其特征在于：

步驟(1)中所述的高聚物為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚醚酰亞胺中的一種或二以上的混合物；有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一種或二以上的混合物；添加劑為甲基溶纖劑、聚乙二醇、氯化鋰、磷酸三丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮或1，4-丁內酯等。

7.按照權利要求5所述的應用，其特征在于：步驟(2)中所述的交聯劑為含氫硅油；催化劑為氯鉑酸二乙烯基四甲基二硅氧烷、氯鉑酸-異丙醇或氯鉑酸-鄰苯二甲酸二乙酯，其添加量為催化劑量；溶劑為石油醚或正己烷；功能性聚硅氧烷的濃度為0.5-10wt％，功能性聚硅氧烷中的烯烴雙鍵和交聯劑中的硅氫鍵的摩爾比為1∶1-1.5。

8.按照權利要求5所述的應用，其特征在于：步驟(3)中所述的熱處理溫度為50-100℃，熱處理時間為0.5-5小時。