Аннотация:Перфторированные полимеры образуют особый класс полимерных материалов благодаря
комбинации различных свойств (низкая поверхностная и когезионная энергии, высокая
химическая стойкость, низкая электропроводность, высокий показатель преломления и др.).
Малое их количество может быть применимо в газоразделении, поскольку многие
перфторированные полимеры содержат большую долю непроницаемой кристаллической фазы, и
соответственно им присущи низкие коэффициенты проницаемости. В данной работе,
рассматривается синтез, определение транспортных характеристик и свободный объём в новом перфторированном полимере.
Поли(перфторпропилвиниловый эфир) (ПолиПФПВЭ) с характеристической вязкостью в
перфторбензоле при 30°С [η]=0.7 (Mη = 8.5·10 5 Да) был синтезирован согласно патенту US3132123A радикальной полимеризацией перфторпропилвинилого эфира при высоком давлении. Полимер растворим в обычных перфторированных растворителях (перфтордиметилциклогексан, перфтортолуол, перфторбензол) и обладает удовлетворительными плёнкообразующими свойства.
Согласно ДСК ПолиПФПЭ имеет температуру стеклования 50 и температуру разложения 360-370°С. Плотность полимера (гидростатическое взвешивание) составляет 1.970 г/см3.
Сорбция газов (N2, O2, CO2 and CH4) была изучена в интервале давлений 3-4 атм при температуре 22±2°C методом изотермической десорбции с хроматографическим окончанием1.
Коэффициенты проницаемости и диффузии He, H2, O2, N2, CO2, CH4 были измерены методом Дейнеса-Баррера на установке «Баротрон». Давление над мембраной изменялось в интервале 1-3 атм, подмембранное давление не превышало 12 Торр. Плёнка полимера приготовлена путём высыхания 5 вес.% раствора полимера в пефтортолуоле на целлофановой подложке с последующим испарением растворителя.
Данные для ПолиПФПВЭ на диаграммах Робсона (зависимость идеального фактора
разделения от коэффициента проницаемости одного из газов) для пар газов He/CH4, CO2/CH4, H2/CH4 находятся на линии тренда, образуемой ранее исследованными перфторированными полимерами, занимая среднее положение между Hyflon AD60 и полигексафторпропиленом (ПГФП). Коэффициенты диффузии газов ниже, чем соответствующие значения в AF1600 в 2-2.5 раза, и сравнимы или немного выше коэффициентов диффузии газов в Hyflon AD60, ПГФП и перфторированном полиэфире Cytop. То же самое справедливо и для коэффициентов растворимости газов.
В работе также обсуждаются данные по свободному объёму ПолиПФПВЭ, полученные
методами аннигиляции позитронов и спиновых зондов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Президиума РАН (Программа фундаментальных
исследований Президиума РАН IV.5.3 – «Макромолекулярные структуры нового поколения).
1
Ю.А. Нижегородова, Н.А. Белов, В.Г. Берёзкин, Ю.П. Ямпольский Ж. физ. химии 2015, 89 (3),
502–510.