一種能吸收氫氣的高分子復合薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及復合薄膜的化學領域，具體地，設及一種能吸收氨氣的高分復合薄膜 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 在許多儀器設備中，由于氨氣及其同位素的存在，會產生各種各樣的化學W及電 化學腐蝕反應。在密封性很好的儀器中，產生的氨氣會不斷的積累，影響灌封材料的固化， 從而使得電子線路暴露在氨氣中被腐蝕，對電控設備產生各種不利的影響。此外，氨氣壓力 達到一定程度時，還存在火災W及爆炸的危險，所W需及時排除密閉容器中的氨氣。排除密 閉容器中的氨氣目前常用的方法是使用吸氨劑，即利用氨氣吸收劑吸收或者與體系中的氨 氣反應，排除氨氣。早在屯十年代末期，美國的圣地亞實驗室就已開始使用此類材料，排除 核武器體系中的產生的氨氣。
[0003] 目前已有的吸氨劑材料主要分為無機和有機材料兩種。
[0004] (1)無機化合物。根據(jù)氨吸收原理的不同，此類吸氨劑可分為兩類。第一類為貴金 屬如Pt,PdW及化等扣.S. 4886048)。此類貴金屬催化氨氣與氧氣的反應生成水，去除氨 氣。因此使用環(huán)境中要有氧氣的存在，并且使用環(huán)境要對生成的水具有兼容性。第二類是 可與氨氣反應生成氨化物的金屬W及金屬化合物。如Mg，U，ZrCo，Mg2Ni等扣.S.4512721)。 但此類金屬吸氨劑對污染物非常敏感，易中毒，且易燃易爆，應用受到限制。
[0005] (2)有機化合物。有機化合物吸氨劑的吸氨原理在于含有不飽和雙鍵W及= 鍵的有機分子在貴金屬Pd的催化下與氨氣發(fā)生不可逆反應生成飽和的化合物。常用的 不飽和分子有對二苯乙烘基苯值?。?，6-二苯氧基-2, 4-己二烘等扣.S. 3896042,U. S. 3963826,U.S. 4405487)。而DEB的應用最為廣泛。
[0006] 目前已開發(fā)的吸氨劑盡管種類繁多，但仍不同程度的存在問題。與無機吸氨劑相 比，有機吸氨劑具有低的火災W及爆炸危險、較低溫度下即可發(fā)揮作用、在常見氣氛如水蒸 汽、二氧化碳等仍可發(fā)揮作用等優(yōu)點，因此有機吸氨劑具有更好的應用性。目前的有機吸氨 劑多為小分子不飽和化合物如D邸等與含有Pd的分散體催化劑如炭黑混合而成的粉狀物 質，由于炭黑W及有機化合物均可W燃燒，因此所得的吸氨劑也不具有阻燃性能。另外由于 小分子化合物通常難于加工成型，因此此種吸氨劑最終形態(tài)通常為粉狀，必須包裝使用，無 法W彈性體，薄膜等形式使用，無法實現(xiàn)其他的功能。另外由于DEB的價格昂貴，此類吸氨 劑的使用代價較高，也制約了DEB的廣泛使用。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能吸收氨氣的高分子復合薄膜及其制備 方法，該制備方法通過將聚硅氧烷樹脂溶解于控類物質中，再和含貴金屬的催化劑混合均 勻后加入固化劑固化后壓制成膜，能夠解決有機小分子化合物難于加工成型、易燃等問題， 得到的膜對氨氣的吸收能力強，24小時內的平均吸氨氣為7. 35mg，且制備價格低廉，易于 廣泛使用。
[0008] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是：
[0009] 一種能吸收氨氣的高分子復合薄膜的制備方法，將聚硅氧烷樹脂溶解于控類物質 中，再和貴金屬或負載有貴金屬的載體混合均勻后加入催化劑固化壓制成膜，所述聚娃氧 燒樹脂為側鏈同時含有乙締基和娃氨的低分子量聚硅氧烷，具體結構為：
[0010]
[0011] 或者側鏈含有乙締基的聚硅氧烷a和側鏈含有娃氨的聚硅氧烷b的混合物，a和b 的結構如下：
[0012]
陽013] 貴金屬可W為Pd、Pt、化，催化劑為含有Pt(O)的溶液或者粉末。
[0014] 所述固化時間為2-3天，固化溫度為室溫。
[0015] 根據(jù)相似相容原理，聚硅氧烷樹脂可溶解于控類物質中，控類物質可為飽和控 (即燒控類等）。
[0016] 聚硅氧烷樹脂的制備為：W環(huán)硅氧烷為單體，在開環(huán)聚合引發(fā)劑的作用下引發(fā)聚 合，室溫下反應5-20小時，得到低分子量的分別含有乙締基和娃氨的聚硅氧烷或者同時含 有乙締基和娃氨的聚硅氧烷。均W化學計量配比加入各參與反應的相關物質的量。
[0017] 在聚硅氧烷樹脂的制備中，環(huán)硅氧烷單體可W為
[0018]
[0019]R=CH3,Ph,H
[0020] 的任意比例組合。
[0021] 在聚硅氧烷樹脂的制備中，引發(fā)劑可W為硫酸或者S氣甲橫酸。
[0022] 負載有貴金屬的載體為活性炭或者硫酸領、碳酸巧W及氧化侶的無機粉體材料。
[0023] 如上述的制備方法得到的能吸收氨氣的高分子復合薄膜。高分子復合薄膜的厚度 為0. 2臟。
[0024] 綜上，本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 1、本發(fā)明能夠得到一種阻燃的吸收氨氣的高分子復合薄膜，能夠解決有機小分子 化合物難于加工成型、易燃等問題，得到的膜對氨氣的吸收能力強，24小時內的平均吸氨氣 為 7. 35mg;
[00%] 2、本發(fā)明制備的阻燃的吸收氨氣的高分子復合薄膜成本低廉，易于廣泛使用。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。 陽0測實施例1
[0029] 聚乙締基硅氧烷的合成
[0030] 量取40血四甲基四乙締基環(huán)四硅氧烷，加入裝有機械攬拌的單口燒瓶中，之后加 入0. 5mL濃硫酸做催化劑，室溫攬拌反應5h。之后加入IOOmL正己燒溶解反應產物，所得的 溶液經飽和碳酸氨鋼溶液洗涂后再用去離子水洗涂=次，分層后有機相用硫酸儀干燥，真 空去除溶劑W及低分子揮發(fā)物，得到目標樹脂。所得聚合物的分子量為8X10 4g/mol，分 子量分布分別為1. 27。
[0031] 含娃氨的聚硅氧烷的合成和聚乙締基硅氧烷的合成類似。 陽0巧實施例2
[0033] 含有娃氨基團的聚乙締基硅氧烷的制備
[0034] 量取40血四甲基四乙締基環(huán)四硅氧烷，加入裝有機械攬拌的單口燒瓶中，之后加 入5mL四甲基環(huán)四硅氧烷。攬拌均勻后加入0. 5mL濃硫酸做催化劑，室溫攬拌反應20h。之 后加入IOOmL正己燒溶解反應產物，所得的溶液經飽和碳酸氨鋼溶液洗涂后再用去離子水 洗涂=次，分層后有機相用硫酸儀干燥，真空去除溶劑W及低分子揮發(fā)物，得到目標樹脂。
[0035] 所得聚合物的分子量為3X10 4g/mol，分子量分布分別為1. 16。
[0036] 實施例3
[0037] 稱取3. 6g含氨聚乙締基硅氧烷樹脂，加入3血正庚燒，攬拌溶解，之后加入1. 4g Pd/C巧wt%Pd)催化劑，分散均勻后加入30mg卡式催化劑劑攬拌均勻。運里卡式催化劑即 含有Pt(0)的溶液，之后將所得的溶液在硫化儀上于室溫模壓成具有0. 2mm厚度的薄膜，室 溫固化3天，得到黑色的彈性薄膜。所得的黑色薄膜置于充有146KPa純氨氣的密閉容器中 于室溫下測試，不同時間的吸氨量如下表所示：
[0038]
[0039] 實施例4
[0040] 稱取3. Og含娃氨聚乙締基硅氧烷樹脂，1.0 g含氨苯基硅油，加入3血正辛燒，攬拌 溶解。之后加入1.4g Pd/C巧wt%Pd)催化劑，攬拌均勻后加入30mg卡式催化劑之后將所 得的溶液在硫化儀上于室溫模壓成具有0.2mm厚度或其他需要的厚度的薄膜，室溫下固化 兩天，得到黑色彈性薄膜。所得的黑色薄膜置于充有146KPa純氨氣的密閉容器中于室溫下 測試，不同時間的吸氨量如下表所示：
[0041 ]
陽042] 實施例5 陽0創(chuàng)稱取3. Og含娃氨聚乙締基硅氧烷樹脂，1. Og聚異戊二締，加入3血正己燒，攬拌溶 解。之后加入1.4g Pd/C巧wt%Pd)催化劑，攬拌均勻后加入30mg卡式催化劑。之后將所 得的溶液在硫化儀上于室溫模壓成具有0.2mm厚度或其他需要的厚度的薄膜，室溫下固化 兩天，得到黑色彈性薄膜。所得的黑色薄膜置于充有146KPa純氨氣的密閉容器中于室溫下 測試，不同時間的吸氨量如下表所示：
[0044]
陽〇45] 實施例6
[0046] 稱取3. Og含娃氨聚乙締基硅氧烷樹脂，1. Og聚下二締，加入3血正戊燒，攬拌溶 解。之后加入1.4gPd/C巧wt%Pd)催化劑，攬拌均勻后加入30mg卡式催化劑催化劑。之 后將所得的溶液在硫化儀上于室溫模壓成具有0.2mm厚度或其他需要的厚度的薄膜，室溫 下固化兩天，得到黑色彈性薄膜。所得的黑色薄膜置于充有146KPa純氨氣的密閉容器中于 室溫下測試，不同時間的吸氨量如下表所示：
[0047]
[0048] 如上所述，可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【主權項】
1. 一種能吸收氫氣的高分子復合薄膜的制備方法，其特征在于，將聚硅氧烷樹脂溶解 于烴類物質中，再和貴金屬或負載有貴金屬的載體混合均勻后加入催化劑固化壓制成膜， 所述聚硅氧烷樹脂為側鏈同時含有乙烯基和硅氫的低分子量聚硅氧烷，具體結構為：或者側鏈含有乙烯基的聚硅氧烷a和側鏈含有硅氫的聚硅氧烷b的混合物，聚硅氧烷 a和聚硅氧烷b的結構如下：貴金屬可以為Pd、Pt、Rh，催化劑為含有Pt (O)的溶液或者粉末。2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固化時間為2-3天，固化溫度為 室溫。3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，聚硅氧烷樹脂的制備為：以環(huán)硅氧烷 為單體，在開環(huán)聚合引發(fā)劑的作用下引發(fā)聚合，于室溫反應5-20小時，得到低分子量的含 有乙烯基和硅氫的聚硅氧烷或側鏈含有乙烯基的聚硅氧烷a和側鏈含有硅氫的聚硅氧烷 b〇4. 根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的環(huán)硅氧烷單體可以為中的任意比例組合。5. 根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，開環(huán)聚合引發(fā)劑可以為硫酸或者三 氟甲磺酸。6. 根據(jù)權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于，負載有貴金屬的載體為活 性炭或者硫酸鋇、碳酸鈣以及氧化鋁的無機粉體材料。7. 如權利要求6所述的制備方法得到的能吸收氫氣的高分子復合薄膜。8. 如權利要求7所述的能吸收氫氣的高分子復合薄膜，其特征在于，高分子復合薄膜 的厚度為〇. 2mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能吸收氫氣的高分子復合薄膜及其制備方法，由聚硅氧烷樹脂溶解于烴類物質中，再和含貴金屬的催化劑混合均勻后加入固化劑固化后壓制成膜，所述聚硅氧烷樹脂為側鏈含有乙烯基的低分子量聚甲基硅氧烷或者低分子量聚苯基硅氧烷。本發(fā)明能夠得到一種阻燃的吸收氫氣的高分子復合薄膜，能夠解決有機小分子化合物難于加工成型、易燃等問題，得到的膜對氫氣的吸收能力強，24小時內的平均吸氫氣為7.35㎎，且制備價格實惠，易于廣泛使用。
【IPC分類】C08J5/18, C08G77/20, C08G77/12, C08K9/12, C08L83/07, C08K3/08
【公開號】CN105153449
【申請?zhí)枴緾N201510673143
【發(fā)明人】邢濤, 陶萍, 張凱, 吳菊英
【申請人】中國工程物理研究院總體工程研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月13日