164497. lajstromszámú szabadalom • Eljárás anizotróp viniltriorganoszilán polimer membrán előállítására
164497 A membrán teljes vastagsága 200 /t. A pórusfalak közötti űr térfogata körülbelül 52% a membrán teljes térfogatára vonatkoztatva. Az így készített membrán áteresztőképességét mérjük O2, N2, He, H2, CH4 gázokkal. Az áteresztőképesség meghatározására a membránt mérőcellába zárjuk, ahol a membránt zsugorított fémlap támasztja alá; a membrán felső oldala túlnyomáson van, és .alul mérjük a kibocsátott gáz mennyiségét, követve a kalibrált kapillárisban a higanymutató elmozdulását. A használt membrán felülete 12 cm2 . A membrán áteresztőképessége adott gázra vonatkozóan az a gázmennyiség (cm3 -ben kifejezve normál hőmérsékleti és nyomásviszonyok között), amely a membrán 1 cm2 -nyi felületén 1 másodperc alatt és a membrán felső és alsó felé között 1 cm higanyoszlop nyomásesésnél áthalad. A hártyával kapott eredmények a következők: H2 áteresztőképesség: 105 X10-6 cm 3 /cm 2 -sec-cm Hg O2 áteresztőképesség: 17 X10""6 cm 3 /cm 2 • sec • cm Hg N2 áteresztőképesség: 5,9 X10-6 cm 3 /cm 2 -sec-cm Hg He áteresztőképesség: 70 XIO"6 cm 3 /cm 2 -sec-cm Hg CH4 áteresztőképesség: 13,5X10-6 cm3 /cm 2 -sec-em Hg 1 cm vastag homogén poliviniltrimetilszilán membrán oxigént áteresztő képessége 4,5 X10-9 , ebből következik, hogy a membránban a sűrű réteg közepes vastagsága 2,6 fi, mert a membrán áteresztőképessége fordítva arányos vastagságával. Ilyen áteresztőképesség megfelel egy hagyományos, szerves polisziloxán elasztomerből, például az 1379 288 számú francia szabadalom szerint készült, körülbelül 35 ju vastag membrán áteresztőképességének, az oxigént áteresztő képességet véve alapul. 2. példa: Membránt állítunk elő az 1. példa szerint, de a könnyű oldószer i(diklórmetán) elpárolgásának időtartamát egy percre korlátozzuk. Az elpárolgott diklórmetán mennyisége körülbelül 30 g. A membrán vastagsága 170 fi. A pórusfalak közötti űr térfogata a membrán összes térfogatának 63%-a. Oxigént áteresztő képessége cm3 10 15 172 X10"6 —. cm2 -sec-cm Hg A nitrogént áteresztő képesség 62X10"6 . Az oxigént áteresztő képességből arra lehet következtetni, hogy a sűrű réteg közepes vastagsága 0,26 ju. Ez az áteresztőképesség megfelel a szerves polisziloxán elasztomerből készült 3,5 ju vastag membrán áteresztőképességének. 3. példa: a) Viniltrimetilszilán és viriildknetilpropilszilán kopolimer előállítása Az 1. példában leírt módon dolgozunk a következő körülmények között: A bevitt monomerek mennyisége: "(CH3 )3SiOH=CH 2 135 g, (CH3 )2i(GH3CHáGH 2 )SiGH==CH 2 15 g. A monomerek koncentrációja a reakcióközegben: (CH3)3SiCH=CH2 6,3 mól/liter, (CH3 ) 2 (CH 3 CH2CH2)SiCHi=CH2 0,55 mól/liter. A katalizátor koncentrációja 2,7 X10-3 mól/ 20 liter. A polimerizálás időtartama: 500 óra. 110 ig kopolimert kapunk, ennek valódi viszkozitása 170 cm3/g (az 1. példában leírt módon mérve). 25 b) Membrán készítés Az a) pontban leírt polimerből 20 g-ot feloldunk 50 g klórbenzol és 58 g diklórmetán elegyében. Az oldódás után keverés közben hoz-30 záadunk 32 g izobutanolt. A kapott oldatot üvegre öntjük körülbelül 500 ju, vastagságon. Levegőn hagyjuk egy percig 23 C°-on 'i(ez idő alatt körülbelül 28 g diklórmetán párolog el). Ezután a membránt az alapon 5 percre 23 C°-os 35 metanolfürdőbe merítjük, majd szabad levegőn 23 C°-on két óra hosszat szárítjuk. A membrán teljes vastagsága 160 ß. A pórusfalak közötti űr térfogata körülbelül 61%. 40 A gázokkal szembeni áteresztőképesség az 1. példában leírt módon mérve: CO2 áteresztőképesség: 1005 XIO"6 >(cm 3 /cm 2 -sec-cm Hg) 45 O2 áteresztőképesség: 480X10-6 (cm 3 /cm 2 .sec'cm Hg) N2 áteresztőképesség: 150X10"* <cm3 /cm 2 -sec-cm Hg) He áteresztőképesség: 50 1590 X ló-6 i(cm 3 /cm 2 • sec • cm Hg) CH4 áteresztőképesség: 319X10-6 (cm3 /cm 2 -sec-cm Hg) Ugyanabból a kopolimerből készült egy cm 55 vastag homogén membrán oxigént áteresztőképességéből i(4,5X10~9 cm 3 /cm 2 sec-cm Hg) arra lehet következtetni, hogy a membrán sűrű rétegének vastagsága mintegy 0,095 ju. Az oxigén áteresztőképesség körülbelül 1,25 /u vastag szer-60 ves polisziloxán membránénak felel meg. 4. példa: a) A viniltrimetilszilán homopolimerjét az 65 1. példában leírt módon készítjük el, kivéve a 4
