本发明专利技术的薄膜包括有机聚合物载体上的杂化二氧化硅膜。所述二氧化硅包括结合至两个或更多个硅原子上的有机桥接基团，特别是每10个硅原子至少包括一个有机桥接基团。所述薄膜能够通过干化学法进行生产，尤其是通过桥接硅烷前体的等离子体增强气相沉积进行生产，或者通过涉及水解桥接硅烷前体的湿化学方法进行生产。所述薄膜价廉并且用于小分子分离和过滤过程非常有效。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的薄膜包括有机聚合物载体上的杂化二氧化硅膜。所述二氧化硅包括结合至两个或更多个硅原子上的有机桥接基团，特别是每10个硅原子至少包括一个有机桥接基团。所述薄膜能够通过干化学法进行生产，尤其是通过桥接硅烷前体的等离子体增强气相沉积进行生产，或者通过涉及水解桥接硅烷前体的湿化学方法进行生产。所述薄膜价廉并且用于小分子分离和过滤过程非常有效。【专利说明】
本专利技术涉及一种适用于分子分离的在有机聚合物载体材料上的多(微)孔的有机-无机杂化薄膜。
技术介绍
最近的调查表明，基于形成α, ω-二娃氧基烧烃(a，ω-bis (alkyloxysilyl)alkane)或α , ω-二娃氧基芳烃(α, ω -bis (alkyloxysilyl) arene)的、任选地与短的三乙氧基娃烧(alkyltriethoxysilanes)混合的短的桥接娃烧前体的有机-无机杂化二氧化娃薄膜适用于水与多种有机溶剂(包括正丁醇)的分离(Castricum et al., 2008, Sahet al.，W02007/081212)。这些薄膜的长期稳定还未见报道。已经证明，操作温度为150°C时，薄膜的使用寿命多达至少两年。众所皆知，无机二氧化硅和甲基化的二氧化硅薄膜在这样的温度下无法存活(Campaniello et al.2004) 0作为这些薄膜高稳定性的进一步证据，有机-无机杂化二氧化娃的性能不受醇/水混合物中痕量酸的影响(Castricum etal.J Membr.Sci2008, ；W02010/008283, Kreiter et al, 2009) ? 此外，研究发现，由α，ω - 二硅氧基烷烃或α，ω - 二硅氧基芳烃与平均碳含量为3.5的烷基三乙氧基硅烷的组合导致获得亲水性的薄膜，该薄膜能够应用于例如亲油性渗透汽化或溶剂纳滤。 现有的这些薄膜通过将基于从溶胶改性的(氢)氧化硅的溶胶沉积于多层陶瓷介孔载体上进行制备。选择这种介孔陶瓷载体以提供机械强度和在较宽温度范围内的稳定性以及对气体或液体传输的低阻力。由于这种载体的多层性，它们的生产成本可能是很高的，因此薄膜的生产成本主要以载体的成本为主。传统的陶瓷薄膜的制备很大程度上仍然是基于这种多层扁平结构或管状载体。 本专利技术的目的在于制备可选择的、具有更高成本效益的适于分离小分子的薄膜。
技术实现思路
据发现，薄的杂化有机-无机二氧化硅膜能够沉积在有机聚合物载体上，其中，大部分的有机桥接基团都保留在最终结构中。具有通过有机聚合结构支撑的性择性的杂化二氧化硅层(所述杂化二氧化硅层含有硅原子之间的有机桥)的复合薄膜还未见报道。这些薄膜将低成本与高分离效率和令人满意的热稳定性结合起来。该杂化二氧化硅层提供了分离的性能，同时有机聚合物载体可能本质上是非选择性的，并且同时它保护聚合物使其免于在恶劣的条件下(例如在小分子的高温分离如渗透蒸发和纳滤中)发生膨胀和劣化。 【具体实施方式】 本专利技术涉及一种薄膜，这种薄膜包括杂化的有机-无机二氧化硅膜，其中，二氧化硅包括结合至两个或者更多个硅原子上的有机基团。这些膜都沉积在有机聚合物载体上。本专利技术还涉及用于制备这些薄膜的方法，其中，这些膜能够有利地使用化学气相沉积(CVD)技术或者是通过湿化学技术进行沉积。 结合至两个或者更多个硅原子上的有机基团在此也被称为“桥接基团”或者简单地称为“桥”。二氧化硅膜的有机基团可以是具有至少一个碳原子(如亚甲基)至具有例如16个碳原子的任何基团。优选地，该有机基团具有1-12个碳原子。该有机基团可以是二价、三价或四价的，并因此可以结合至两个、三个或四个硅原子上。优选地，有机基团为烃基基团。它们例如可以选自二取代烷烃、三取代烷烃、四取代烷烃、相应的单不饱和的和多不饱和的以及环状的类似物(烯烃、炔烃、二烯烃、环烷)、二取代芳烃、三取代芳烃和四取代芳烃基团。合适的二取代烷烃基团的例子包括亚甲基(-CH2-)、1，2-亚乙基(-CH2-CH2-)、亚乙基(-CH(CH3)-)、亚丙基(1,2-和1，3_)、亚丁基同分异构体、己烯基(hexylene)、辛基(octylene)和同系物、1，2_亚乙烯基(_CH = CH-)、亚环己基、环己烧二亚甲基(cyclohexanedimethylene)等。三取代烧烃和四取代烧烃的例子包括次甲基(_CH< )、1，2，3-三取代丙基、2，2，- 二甲基四取代丙烧(2, 2-dimethylpropane-tetrayl)、三取代和四取代环己烷等。二取代芳烃、三取代芳烃和四取代芳烃基团的例子包括亚苯基(1，2-、1，3和1，4_，优选1，4_)、三取代苯基和四取代苯基、亚萘基(多种同分异构体)、亚联苯基,也包括相应的芳烧基衍生物(aralkane derivatives)如甲代亚苯基和亚二甲苯基。除了可以使用氟代有机基团(例如四氟代乙烯基)之外，也可以适当使用具有间歇杂原子的有机基团，例如，氧二亚甲基(oxydimethylene,-CH2-CH2-)。优选的有机基团包括亚甲基、1，2-亚乙基、亚丙基和亚苯基。最优选为1，2-亚乙基，从而导致在二氧化硅膜中形成S1-CH2-CH2-Si桥，Si剩余的化合价通常与氧连接。 在最终的二氧化硅膜中，二氧化硅每10个硅原子至少包括一个上述桥接有机基团。当有机基团是二价基团(例如亚甲基、1，2-亚乙基或亚苯基)时，二氧化硅优选每10个硅原子至少包括1.5个有机基团，更优选每10个硅原子至少包括2个有机基团，最优选每10个硅原子至少包括2.5个有机基团。当有机基团是三价或者更高价的基团时，二氧化娃优选每10个娃原子至少包括0.075个有机基团,优选每10个娃原子至少包括I个有机基团，更优选每10个硅原子至少包括1.5个有机基团。 作为一种选择标准，最终的二氧化硅膜中的碳含量为每10个硅原子至少包括2个碳原子(2:10)，优选至少为3:10，最优选至少为4:10。 本专利技术的二氧化硅膜除了桥接(二价的或更高价的)有机基团之外，还可以包括有机的一价(端基)基团，每个这种基团结合至一个硅原子上。所得到的薄膜具有特殊的和优越的分离性能，并形成本专利技术独特的【具体实施方式】。因此，本专利技术薄膜的二氧化硅层可以包括上述桥接有机基团，硅原子的摩尔百分比至少为10%，并且硅原子可以进一步选择性具有单价的C1-C3tl的有机基团作为取代基。优选二价的有机基团或单价的有机基团或这两者具有6个碳原子的最小长度。单价的有机基团和二价的(更高价态的)有机基团加起来的碳原子的平均数量优选至少为3，更优选至少为3.5。作为一种选择标准，该【具体实施方式】的二氧化硅膜的碳含量为每10个硅原子至少包括6个碳原子，优选每10个硅原子至少包括10个碳原子，最优选每10个硅原子至少包括15个碳原子。 以上所描述的成分可以被进一步称为“有机二氧化硅”或者是“杂化二氧化硅”，“杂化”的意思是硅原子既结合至氧原子(无机)又结合至碳原子(有机)。用于本专利技术的制备方法中的有机二氧化硅成分的前体一般统称为硅烷、烷氧基化的硅烷等。 有机二氧化娃膜的厚度可以为50nm_l μ m,优选为75_750nm,最优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄膜，所述薄膜包括有机聚合物载体上的二氧化硅膜，其中，所述二氧化硅包括结合至两个或更多个硅原子上的有机桥接基团。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·克赖特尔，M·克里托尔，F·P·可普鲁斯，J·F·文特，P·H·特舒瓦·恩加莫，
申请(专利权)人：荷兰能源建设基金中心，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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