三甲硅基丙炔的合成、聚合及聚合物膜的透气性能和改性

在现有的聚合物材料中，聚（1-三甲硅基丙炔）（PTMSP）具有最高的气体透过性能，这种非常有趣的玻璃态聚合物在混合气体的选择透过分离（包括渗透蒸发混合液体分离）例如空气中的氧氮分离、水中溶解氧的富集、醇水分离等方面具有广阔的发展前途。本工作对1-三甲硅基丙炔（TMSP）的合成和聚合、聚合物的制膜及膜的透气性能和改性等方面作了初步探索。1 参考文献中的格氏反应合成法，通过增加对反应产物的氨气后处理这一关键性的改进，有效地避免了严重影响催化聚合反应的杂质M_2的生成，高质量地合成出纯度大于99.8%的TMSP单体。2 采用两步格氏反应合成法，首先合成TMSA，然后合成TMSP，巧妙地避开了TMSP与M_2的分馏分离，开创了一条更适合制备TMSP单体的新路线。3 详细研究了环境对PTMSP膜透气性能的影响，发现透气不稳定的原因除了结构松驰的影响外，主要是由于环境的影响，尤其是存在有机气氛的环境影响非常大。4 热处理对膜的结构松驰有加速作用，使膜的透气性能快速向PDMS的水平靠近。5 PTMSP分子中存在交替双键和丙二烯结构的构型转化，这种构型转化受热力学控制。6 PTMSP膜经过氢氟酸表面处理以后，选择透气性能明显变好。7 PTMSP膜经过表面溴化以后，氧气透过系数有所下降（>10~3 barrer）氧氮选择分离系数可提高到2甚至3以上，透气稳定性提高。8 PTMSP膜经过CF_4等离子体表面处理以后，表面硅含量大幅度减少，氟含量可达50%，膜的氧气透过系数保持在～10~3 barrer，氧氮选择分离系数提高到4甚至5以上，而且透气稳定性良好。9 PTMSP膜表面等离子体聚合一层六氟丙烯形成复合膜。氧气透过系数下降幅度不大，氧氮选择分离系数提高到3以上。