Новости химической науки > Новый подход к газопроницаемым полимерам

Исследователи из Японии разработали новый класс газопроницаемых полимеров, способный заменить материалы, в настоящее время использующиеся для разделения газов.

Полимерные мембраны могут использоваться для разделения газовых смесей, например, для отделения азота от воздуха или удаления диоксида углерода из природного газа. Различные газы проникают сквозь полимерную мембрану с разной скоростью благодаря различию растворимости и коэффициента диффузии различных газов в полимере. Разделение газов с помощью мембран требует меньших энергетических затрат, чем другие способы разделения газов, как, например, криогенная перегонка.

Исследование, возглавляемое Тошио Масудой (Toshio Masuda) из Университета Киото привело к созданию полимера, обладающего высокой газопроницаемостью, кардинально отличного по структуре от полимеров, ранее использовавшихся для аналогичных задач.

Увеличение числа метильных групп – ключ к высокой газопроницаемости полимера. (Рисунок: Chem. Commun.)

Полиацетилены являются важным классом полимеров, использующихся для изготовления газовых мембран. Наиболее проницаемый из них, поли(1-триметилсилил-1-пропин) [poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) или PTMSP], был разработан Масудой в 1983 году. Высокая газопроницаемость полимера обуславливается большим значением «свободного объема» – области внутри материала, не занятой атомами, входящими в состав полимера. Большое значение свободного объема PTMSP объясняется жесткостью главной цепи полимера и объемными сферическими заместителями в боковых группах.

Однако Масуда предположил, что для обеспечения хорошей газопроницаемости полимера не обяхзательно наличие объемных заместителей в боковых группах. Была сформулирована гипотеза о том, что введение большого числа метильных групп может также увеличить степень диффузии газа в полимере. Для проверки гипотезы было синтезировано несколько производных ароматических фенилацетиленов, содержащих большое количество метильных групп и было обнаружено, что новый класс полимеров обладает газопроницаемостью сравнимой с PTMSP. Полученные полимеры также выгодно отличаются от PTMSP более высокой стабильностью при высоких температурах.

Источник: Chem. Commun., 2007, DOI: 10.1039/b712327b

метки статьи: #новые материалы, #органическая химия, #химическая технология, #химия полимеров