ケイ素系モノマーを用いたハイブリッド化低温プラズマ重合法によるCO_2分離膜の創製

硅基单体混合低温等离子体聚合法制备CO_2分离膜

基本信息

批准号：
05750689
负责人：
松山秀人
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

アミンがCO_2と親和性を有することはよく知られており,またケイ素化合物はフレキシブルである。従って,アミノ基を有するケイ素化合物を支持膜上にプラズマ重合成することにより,高選択性と高透過性を合わせ持つCO_2分離用固定キャリアー膜の開発を検討した。さらに,高透過性は示すが,選択性が低いシリコン膜の表面を,非重合性ガスを用いてプラズマ処理することにより,高透過性を保ちつつ選択性を向上させた膜の開発をも試みた。1.シリコン系モノマーを用いたプラズマ重合膜モノマーとしては、オクタメチルトリシロキサン(OMTSO),ヘキサメチルジシラザン(HMDS),テトラメチルジシラザン(TMDS),アミノプロピルジメチルエトキシシラン(APDMEOS),ジエチルアミノキシトリメチルシラン(DEAOTMS),ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン(BDMADMS)を用いた。アミノ基を有するモノマーでは,OMTSOの場合より2倍程度高い選択性(a(CO_2/CH_4)=9)が得られたが,モノマー中へのガスの溶解度の測定結果より予測される値よりは小さかった。重合膜のXPS,IR分析より,アミノ基の膜中への導入量が少なく,またモノマー構造が重合物中にはあまり反映されていないことが明かとなり,このことが高い選択性を与えなかった原因と考えられる。従って今後の指針としてよりマイルドな,すなわち,電力が小さくモノマー流量が高い条件でプラズマ重合を行う必要があることが示された。2.プラズマ処理膜 ArやN_2によるプラズマ処理により,シリコン膜の選択性は顕著に増加し,場合によってはCO_2/CH_4の分離係数は50以上に達した。またその時の透過速度も3.0×10^<-4>cm^3/(cm^2 s cmHg)と高く,高選択性と高透過性を合わせ持つ膜が得られた。この膜特性は従来の高分子膜の特性をはるかに凌ぐものであたことから,実用的な観点からもかなり有望と思われる。

众所周知，胺对CO_2有亲和力，硅化合物具有柔性。因此，我们研究了通过在支撑膜上等离子体聚合带有氨基的硅化合物来开发一种具有高选择性和高渗透性的用于CO_2分离的固定载体膜。此外，我们尝试通过使用非聚合性气体对具有高渗透性但低选择性的硅膜表面进行等离子体处理来开发一种保持高渗透性和提高选择性的膜。 1.使用硅单体的等离子体聚合膜使用的单体包括八甲基三硅氧烷(OMTSO)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、四甲基二硅氮烷(TMDS)、氨丙基二甲基乙氧基硅烷(APDMEOS)、二乙基氨氧基三甲基硅烷(DEAOTMS)和双(二甲基氨基)二甲基硅烷(BDMADMS)。对于具有氨基的单体，获得了约两倍于OMTSO的选择性(a(CO_2/CH_4)=9)，但低于根据气体溶解度测量结果预测的值在单体中它很小。聚合膜的XPS和IR分析表明，引入膜中的氨基量少，并且单体结构未反映在聚合产物中，这被认为是导致选择性不高的原因。因此，作为未来的指导方针，有必要在更温和的条件下进行等离子体聚合，即低电功率和高单体流量。 2.等离子体处理膜Ar或N_2等离子处理显着提高了硅膜的选择性，在某些情况下CO_2/CH_4分离系数达到50以上。另外，此时的透过速度高达3.0×10^-4cm^3/(cm^2·s·cmHg)，得到兼具高选择性和高透过性的膜。由于这种膜的性能远远超过了传统的聚合物膜，从实用的角度来看，它似乎很有前途。