Патентно-литературный обзор

В данной работе предстоит выяснить физико-химические параметры поли-1-(триметилсилил)пропин-1 (по методу групповых инкрементов), исследовать влияние на свойства полимера замещения атомов водорода на виниловый радикал, рассчитать характеристики молекулярной цепи исходного полимера.

Цель работы – расчет физико-химических свойств полимеров и исследование влияния качественного и количественного состава полимеров на его физико-химические свойства (температура стеклования, температура плавления, температура деструкции, параметр растворимости, теплоемкости, показатель преломления).

В первой части рассчитаны характеристики молекулярной цепи исходного полимера (контурная длина, радиус полимерного клубка, объем гауссова клубка, критическая концентрация, объемная доля полимера в растворе и др.

Во второй части методом групповых инкрементов по Аскадскому А.А. будут рассчитаны свойства исходного полимера – поли-1-(триметилсилил)пропина-1.

В третьей проведено исследование свойств полимеров, полученных заменой –Н в боковой цепи на -Сl.

В заключении будут сделаны выводы о применении метода Аскадского к сложным структурам и технологические рекомендации.

Патентно-литературный обзор

Поли-1-(триметилсилил)-1-пропин (ПТМСП) известен как самый высокопроницаемый нанопористый стеклообразный полимер [3] (неотре-лаксированный свободный объем до 25%) и впервые был получен в Киотском университете в 1983 г. [4]. Поли-1-(триметилсилил)-1-пропин полимер относится к классу полимеров, именуемых поликарбоксиланами. Это достаточно широкий класс полимеров, имеющих общую структурную формулу [5]:

(1)

где R₁-R₄=Alk, H; С_n=(-CH₂-), -CH₂-CH₂-, (-CH₂-)_n (n>3), -CH=, -CH=CH-, -C≡C-, - CH₂ – C≡C – CH₂ – арилены, ксилилены и др.

Структурная формула поли-1-(триметилсилил)-1-пропина:

(2)

Число звеньев в цепи данного полимера составляет n=900-25000, а молекулярная масса достигает ММ=100000-2800000 [6].

Известно, что уникальная нанопористая структура поли-1-(триметилсилил)-1-пропина [7], а также его высокие механические характеристики позволяют получать высокопроницаемые нанофильтрационные мембраны композиционного типа путем нанесения полимерного раствора на подложечный материал (рис.1.). Коэффициенты проницаемости кислорода для поли-1-(триметилсилил)-1-пропина и поливинилтриметилсилана (первый представитель высокопроницаемых полимерных стекол, синтезированный в 1962 г. [4]) составляют соответственно 9000 и 45 Барреров (10¹⁰ см³ см/см² с см рт. ст.).

Уникальные свойства поли-1-(триметилсилил)-1-пропина как полимерного стекла (температура стеклования выше 300°C [4]) проявляются в высоких коэффициентах диффузии малых молекул, а также низкой селективности диффузии и проницаемости.

Рис.1. Сканирующая электронная микроскопия образца поли-1-(триметилсилил)-1-пропина мембраны композиционного типа (подложка – пористый слой ПАН на подложке из полиэфирного нетканого волокна).

В работе [8] показано, что поли-1-(триметилсилил)-1-пропин можно применять в качестве мембранного материала выделения бутана и других углеводородов из различных технологических потоков химических и нефтехимических производств, а также выделения радиоактивных инертных газов из воздушных сред.

Установлено [3], что изготовление пленок из смеси поли-1-(триметилсилил)-1-пропина и полидиметилсилметилена (в количестве 4 %) позволяет увеличить проницаемость пленок по этанолу при незначительном снижении селективности разделения модельных органических смесей (с 89 % до 88 %).