[发明专利]一种功能性聚硅氧烷及其制备和在气体分离膜中的应用

权利要求书

1.一种功能性聚硅氧烷，其特征在于：其为线性长链结构，重复单元如下所示：

其中R₁为甲基、乙基或丙基中的一种或二种以上；R₂为丁基、戊基、辛基、庚基或苯基中的一种或二种以上。聚硅氧烷的重均分子量为10万-70万，其中m、n和k通过调整加入反应单体的量控制，相对摩尔比例分别为10-80％、0.1-10％和10-80％。

2.一种权利要求1所述的功能性聚硅氧烷的制备方法，其特征在于：

包括以下反应步骤：

(1)按比例将2，4，6，8-四甲基环四硅氧烷(D₄^H)与正丁烯、正戊烯、正辛烯、正庚烯或苯乙烯烃中的一种和催化剂在溶剂中混合，然后通过硅氢加成反应生成四甲基四烷基环四硅氧烷(D₄^R2)；

(2)按比例将含硅环状单体、D₄^R2、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D₄^V)、封端剂及催化剂混合，通过平衡聚合反应生成功能性聚硅氧烷。

3.按照权利要求2所述的功能性聚硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳或四氢呋喃；催化剂为氯铂酸二乙烯基四甲基二硅氧烷、氯铂酸-异丙醇或氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯，其添加量为催化剂量；反应温度为30-100℃，反应时间为3-30小时；长链烯烃或苯基烯烃中含有的烯烃键与D₄^H的摩尔比大于4∶1。

4.按照权利要求2所述的功能性聚硅氧烷的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的硅环状单体为八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八乙基环四硅氧烷、六乙基环三硅氧烷、八丙基环四硅氧烷或六丙基环三硅氧烷；封端剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷；催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵或三氟甲基磺酸，其添加量为催化剂量；反应温度为30-100℃，反应时间为0.5-10小时，封端剂用量相对硅环状单体为0.01-1.0wt％。

5.一种权利要求1所述功能性聚硅氧烷在制备气体分离膜中的应用，其特征在于：

(1)不对称多孔支撑层的制备：将高聚物和添加剂溶解在有机溶剂中配成铸膜液，在玻璃板或者无纺布上流延，相转化法制备不对称多孔支撑膜；

(2)将制备的功能性聚硅氧烷、交联剂和催化剂溶于溶剂形成涂膜液；

(3)将涂膜液涂覆在不对称多孔支撑膜的表面，待溶剂挥发后，在热处理使其固化成膜；制得的复合膜。

6.按照权利要求5所述的应用，其特征在于：

步骤(1)中所述的高聚物为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚醚酰亚胺中的一种或二以上的混合物；有机溶剂为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种或二以上的混合物；添加剂为甲基溶纤剂、聚乙二醇、氯化锂、磷酸三丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮或1，4-丁内酯等。

7.按照权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤(2)中所述的交联剂为含氢硅油；催化剂为氯铂酸二乙烯基四甲基二硅氧烷、氯铂酸-异丙醇或氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯，其添加量为催化剂量；溶剂为石油醚或正己烷；功能性聚硅氧烷的浓度为0.5-10wt％，功能性聚硅氧烷中的烯烃双键和交联剂中的硅氢键的摩尔比为1∶1-1.5。

8.按照权利要求5所述的应用，其特征在于：步骤(3)中所述的热处理温度为50-100℃，热处理时间为0.5-5小时。