DE60032610T2 - Poröses gasdurchlässiges material zur gastrennung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasseparator zur Trennung von Gas.
  • Es ist festgestellt worden, dass es für die Kompressibilität von Gasmolekülen Begrenzungen gibt, eine Tatsache, die im allgemeinen als das Gesetz der fehlenden Kompressibilität von Materie bekannt ist. Basierend auf diesem Gesetz ist weiter festgestellt worden, dass Gasmoleküle sich so verhalten, als ob sie einen Mindestdurchmesser hätten, der als ihr "Arbeitsdurchmesser" bekannt ist.
  • Falls es erwünscht ist, aus irgendeinem von mehreren Gründen eine Gasart von anderen zu trennen (z.B. verbesserte Verbrennung, Verwertung von Gas, Umweltschutz etc.), hat man seit einiger Zeit erkannt, dass der ideelle Trennungsmechanismus eine gasartige Komponente in einer Mischung passieren würde, während alle anderen in einer stetigen stationären Weise abgelehnt werden. Organische Membranmaterialien erlauben der Passage von nur einigen bestimmten Molekülen, aber diese Passage wird typisch durch einen Lösungsdiffusionsmechanismus reguliert, der ein zu langsamer (Teilungskoeffiziente erlauben Durchflussmengen von 21,5-32,3 l/m2/Tag (2-3 l/ft2/Tag), die unzureichend sind) Prozess ist, um diese Vorgehensweise in vielen industriellen Anwendungen zur Gastrennung zu verwenden. Andere Vorgehensweisen haben "Molekularsiebe" gebildet, die Moleküle einfangen, die auf ihrer Größe oder anderen physicalischen oder chemischen Eigenschaften basieren. Solche "Siebe" sind in Bezug auf die gewöhnliche Bedeutung der Bezeichnung überhaupt nicht wirkliche Siebe, weil keine Moleküle durch die Siebe strömen. Die eingefangenen Moleküle müssen eher periodisch durch Änderungen der Temperatur oder des Drucks aus diesen Einrichtungen "gereinigt" werden.
  • Bisherige Verfahren zum Umgehen dieser Nachteile durch die Anwendung von porösen unorganischen Strukturen haben sich auf die Herstellung von porösem Material mit Löchern im Größenbereich wie Gasmolekülen konzentriert. Bei diesen Verfahren ist es jedoch nie versucht worden, Löcher mit einer spezifischen Größe zu bilden, und zum spezifischen Zweck, zwei oder mehrere wohldefinierte Gase zu trennen. Darüber hinaus gibt es in vorherigen Vorgehensweisen nichts, das erstens die Stufe der Auswahl der erwünschten Lochgröße, und zweitens die Stufe der Bildung eines porösen Materials mit dieser Lochgröße umfasste.
  • Zweck dieser Erfindung ist, unter Anwendung von käfigartigen Molekülen, um Poren zu bilden, einen Gasseparator bereitzustellen. Weil die Größe und Konzentration der käfigartigen Moleküle völlig unter der Kontrolle vom Experimentator sind, kann die Porengröße und Distribution des Gasseparators maßgeschneidert werden, um nahezu jegliche Mischung von Gasen effizient zu trennen.
  • Arbeitsdurchmesser der ausgewählten Gasmoleküle gehen aus der Tabelle 1 hervor. Wenn das Ziel z.B. darin besteht, Sauerstoff von Stickstoff zu trennen, würde es notwendig sein, eine poröse Struktur, oder ein wahres Molekularsieb, enthaltend Löcher mit einem Durchmesser von mehr als 3,5 Å, aber weniger als 3,6 Å, herzustellen. Korrekter ausgedrückt würde der Gasseparator erfordern, dass eine Dimension seiner Löcher zwischen diesen beiden Werten liegt; die Höchstdimension der Löcher könnte zusehends größer sein, weil ein Gasmolekül mit einem Arbeitsdurchmesser von 3,6 Å, wie z.B. Stickstoff, nicht durch jegliches Loch passen würde, dessen kleinere Dimension kleiner als dieser Wert war. Die Fähigkeit, Löchergrößen innerhalb eines Gasseparators auszuwählen, ist ein Merkmal der Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 veranschaulicht ein Vinyl POSS-Monomer;
  • 2 veranschaulicht ein Vinyl POSS-Vorpolymer;
  • 3 veranschaulicht ein Vinyl POSS-Polymer;
  • 4 veranschaulicht Beispiele von Kanälen in drei verschiedenen Kristallformen;
  • 5 veranschaulicht einen gerollten Dünnfilm, der Kanäle enthält;
  • 6 und 7 veranschaulichen einen geschichteten Dünnfilm, der Kanäle enthält;
  • 8 veranschaulicht dichtfest gepackte Sphären; und
  • 9 veranschaulicht deformierte dichtfest gepackte Sphären.
  • Die vorliegende Erfindung ist eine permeable poröse Membran, wie in Anspruch 1 definiert, zur Trennung einer Gasmischung durch wählbaren Porengrößenausschluss, umfassend Poren, die mit mindestens einer nanostrukturierten Verbindung gebildet sind. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße poröse Membranmaterial zur Trennung einer Gasmischung verwendet werden, auf Basis des verschiedenen Arbeitsdurchmessers jedes der Gase. Durch die Auswahl von spezifischen nanostrukturierten Verbindungen kann das poröse Material im Hinblick darauf maßgeschneidert werden, Poren einer vorausbestimmten Größe zu enthalten, die ermöglichen, dass Gase mit einem Arbeitsdurchmesser, der kleiner als die Größe der Poren ist, durch das Material läuft, während die Passage von Gasen mit einem Arbeitsdurchmesser, der größer als die Größe der Poren ist, vermieden wird.
  • Die nanostrukturierte Verbindung ist eventuell mit einer reaktiven Gruppe substituiert und wird aus der Gruppe bestehend aus den polyhedrischen oligomeren Silsequioxanen (POSS), wie in Anspruch 1 dargestellt, ausgewählt. Mögliche reaktive Substituente umfassen Alkohol, Alkoxysilan, Amin, Chlorsilan, Epoxid, Ester, Halogenid, Methacrylat, molekulare Silika, Nitril, Norbornen, Olefin, Phosphin, Silan, Silanol, Styren und deren Mischungen. Der reaktive Substituent kan direkt mit der nanostrukturierten Verbindung verbunden sein oder durch eine organische Gruppe oder eine Siloxan- oder Organosiloxangruppe gebunden sein.
  • Ein POSS-Derivat kann einen Käfig haben, der aus Silizium und Sauerstoff besteht und folgende Molekularformel hat: SinO3/2nRn worin n 4-36, 48 oder 60 ist, und R ein reaktiver Substituent, wie oben definiert, ist, der direkt mit den Siliziumatomen, die den Käfig bilden, gebunden sein kann. n ist vorzugsweise 8, 10, 12 und/oder 14. Eine Beschreibung der möglichen Käfige geht aus Wichmann et al (Wichmann, D. et al. J. Phys. Chem. B, Band 103, S. 10087-10091, 1999) hervor. Jeder der von Wichmann et al beschriebenen Käfige kann durch Bindung von reaktiven Substituenten an die Käfigatome weiter modifiziert werden.
  • Beispiele für POSS-Verbindungen umfassen: 1-[3-(allylbisphenol A)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo-[9.5.1.13,9,15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00030001
    1-[3-(allylbiphenol)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo-[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00040001
    1-[3-(1,3-propandiol-2-ethyl-2-methyloxy)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo-[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00040002
    1-[(2-methyl,2-hydroxy)butyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo-[9.5.1.13,91.5,15.17.13]octasiloxan;
    Figure 00050001
    1-[3-(ethoxydimethylsilyl)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan;
    Figure 00050002
    1-[2-(diethoxymethylsilyl)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan:
    Figure 00050003
    1-[3-(triethoxysilyl)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan;
    Figure 00060001
    1-[2-(ethoxydimethylsilyl)ethyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan;
    Figure 00060002
    1-[2-(diethoxymethylsilyl)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentyipentacyclo[9.5.1.13,9,115,1517,13]octasiloxan;
    Figure 00060003
    1-[2-(triethoxysilyl)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9115,1517,13]octasiloxan;
    Figure 00070001
    POSS-BisPhenol A-Urethane;
    Figure 00070002
    POSS-DiMethylol-Urethane;
    Figure 00080001
    1-chlor-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00080002
    1-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13.9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00080003
    1-[2-(dichlormethylsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo[9,5,1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00090001
    1-[2-(trichlorsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15,17,13]-octasiloxan;
    Figure 00090002
    1-[3-(chlordimethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15.15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00090003
    1-[3-(dichlormethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00100001
    1-[3-(trichlorsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00100002
    1,3,5,7,9,11,13,15-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]pentacyclo[9.5.1.13,9.115,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00100003
    1,3,5,7,9,1 1,13,15-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]pentacyclo[9.5.1.13,9.15,1517,13]octasiloxan;
    Figure 00110001
    1,3,5,7,9,11,13,15-[2-(dichlordimethylsilyl)ethyl]pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00110002
    1-[(2-epoxy)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00110003
    1-[2-(cyclohexyl-3-epoxy)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00120001
    POSS-Diepoxidharze;
    Figure 00120002
    1,3,5,7,9-octavinyl-11,13,15-epoxyethylpentacyclo[9.5.1.1.3,9.1.15,15.1.17.13]octasiloxan;
    Figure 00120003
    endo-3,7,14-tris[1-(3-dimethylsiloxy)propyloxy-2,3-epoxypropyl]-1,3,5,7,9,11,14,-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.1,5,11]-heptasiloxan;
    Figure 00130001
    1-(methylpropionato)-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00130002
    1-(ethytundecanoato)-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00130003
    1-[(3-chlor)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00140001
    1-[4-chlorphenyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00140002
    1-[chlorbenzyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00140003
    1-[2-(chlorbenzyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00150001
    1-[3-(methacryl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17.13]octasiloxan;
    Figure 00150002
    1-[3-(methacryl)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00150003
    1-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan;
    Figure 00160001
    1-(tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan;
    Figure 00160002
    1-(trimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan;
    Figure 00160003
    1,3,5,7,9-pentavinyl-11,13,15-[1-hydroxy-2-(methacryl)ethyl]pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00170001
    1,3,5,7,9,11-hexacyclohexyltetracyclo[5.5.1.13,11.15,9]hexasiloxan;
    Figure 00170002
    1,3,5,7,9,11,13,15-octacyclohexylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00170003
    1,3,5,7,9,11,13,15-octacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00180001
    1,3,5,7,9,11,13,15-octaphenylpentayclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00180002
    1,3,5,7,9,11,13,15-octamethylpentayclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13.]octasiloxan;
    Figure 00180003
    1,3,5,7,9,11,13,15-octakis(dimethylsilyloxy)pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13)octasiloxan;
    Figure 00180004
    POSS-modifiziertes Nylon 6;
    Figure 00190001
    1-[(3-cyano)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentyipentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00190002
    1-[2-(norbornen-2-yl)ethyl]-3.5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00190003
    1-[2-(norbornen-2-yl)ethyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00200001
    Poly(ethylnorbornenylPOSS-co-norbornen);
    Figure 00200002
    1,1,3,3-(norbornenyldimethylsiloxy)-1,3-dicyclohexyldisiloxan;
    Figure 00210001
    1-[3-(allylbisphenol A)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00210002
    1-(3-(allylbiphenol)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo-[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00220001
    1,3,5,7,9,11,13,15-octavinylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00220002
    1-vinyl-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00220003
    1-allyl-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00230001
    1-[2-(cyclohexen-3-yl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00230002
    Poly(dimethyl-co-methylvinyl-co-methylethylsiloxyPOSS)siloxan;
    Figure 00240001
    POSS-Diepoxidharze;
    Figure 00240002
    POSS-BisPhenol A-Urethane;
    Figure 00250001
    1-[2(diphenylphosphino)ethyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5,1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00250002
    1-[2(diphenylphosphino)propyl]3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00260001
    1-hydrido-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00260002
    1-[hydridodimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00260003
    endo-3,7,14-tri(dimethylsilylhydrido)-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan;
    Figure 00270001
    1,1,3,3-(hydridodimethylsiloxy)-1,3-dicyclohexyldisiloxan;
    Figure 00270002
    Poly(dimethyl-co-methylhydrido-co-methylpropylPOSS)siloxan;
    Figure 00270003
    endo-3,7,14-trihydroxy-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan;
    Figure 00280001
    endo-3,7,14-trihydroxy-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclohexyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan;
    Figure 00280002
    1-hydroxy-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00280003
    1,1,3,3-(tetrahydroxy)-1,3-dicyclohexyldisiloxan;
    Figure 00280004
    1,3,5,7-(tetrahydroxy)-1,3,5,7-(tetraphenyl)cyclotetrasiloxan;
    Figure 00290001
    endo-7,14-dihydroxy-3-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]octasiloxan;
    Figure 00290002
    endo-7,14-dihydroxy-3-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]octasiloxan;
    Figure 00290003
    1-[2-(styryl)ethyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00300001
    1-[(4-vinyl)phenyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan;
    Figure 00300002
    1-[2-(styryl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan;
    Figure 00310001
    Poly(styrylPOSS-co-styren);
    Figure 00310002
    Poly(vinylsilsesquioxan);
    Figure 00310003
    und Strukturen mit 10 und 12 Siliziumatomen im Käfig, wie z.B. die folgenden.
  • Figure 00320001
  • Die nanostrukturierte Verbindung ist vorzugsweise an ein größeres Molekül, z.B. als eine Pendantgruppe an ein organisches Polymer oder Organosiloxanpolymer, kovalent gebunden. Darüberhinaus oder alternativ ist die nanostrukturierte Verbindung eine Wiederholungseinheit in einem Oligomer oder Polymer. Ein Beispiel für eine oligomere Bindung des POSS ist wie folgt:
    Figure 00330001
  • Das gaspermeable poröse Material der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein filmbildendes Mittel. Das filmbildende Mittel ist eine Mischung von mindestens zwei verschiedenen Polymeren, oder es ist ein willkürliches Copolymer oder Block-Polymer von mindestens zwei verschiedenen Polymersegmenten.
  • Das filmbildende Mittel hat mindestens ein Polymersegment, das aus der Gruppe bestehend aus Polyvinyl, Polycarbonat, Polyurethan, Poly(diorgano)siloxan, Polysulfon, Polyamid, Poly(epoxid), Polyepichlorhydrin, Polyether, Polyester, Polyketon und Polyalkylen ausgewählt ist. Die Organo-Gruppe des Poly(diorgano)siloxans ist dabei aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Cyclohexyl und Phenyl ausgewählt; wobei das Polyvinyl aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, Poly(vinylalkohol-Co-Ethylen), Polyvinylchlorid, Polyvinylbromid, Poly(vinylacetat), Poly(alkyl)acrylat, Poly(alkyl)methacrylat, Poly(acrylsäure) oder ein Salz davon, Polyacrylonitril, Polystyrol, Poly(vinylsulfonsäure) oder ein Salz davon, und Poly(vinylmethylketon) ausgewählt ist; wobei der Polyether aus der Gruppe bestehend aus Poly(ethylenglycol), Poly(propylenglycol), Poly(ethylenterephthalat), Poly(ethylensuccinat), Polyacetal und Polytetrahydrofuran ausgewählt ist; und wobei das Polyalken aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen und Polybutadien ausgewählt ist. Und dabei ist die Alkylgruppe des Poly(alkyl)acrylats oder Poly(alkyl)methacrylats auch aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, Butyl und 2-Ethylhexyl ausgewählt.
  • Das gaspermeable poröse Material kann durch Hitze oder ein Aushärtemittel, wie z.B. Peroxid, ausgehärtet werden.
  • Zur Herstellung des gaspermeablen porösen Materials kann die nanostrukturierte Verbindung durch eine reaktive Gruppe an dem filmbildenden Mittel gebunden sein.
  • Das gaspermeable poröse Material hat eine Porenkonzentration von 1015 bis 1020 Poren/m2, vorzugsweise 1016 bis 1018 Poren/m2.
  • Das gaspermeable poröse Material kann zu irgendeiner Form geformt werden, um den Aufbaubedürfnissen des assoziierten Geräts gerecht zu werden. Das poröse Material wird vorzugsweise zu einem Film geformt.
  • Die vorliegende Erfindung kann in einem Gerät zur Trennung einer Gasmischung durch Größenausschluss verwendet werden, welches Gerät eine Kammer umfasst, die aus einem gasundurchlässigen Material hergestellt ist, worin die Kammer eine Öffnung besitzt, die mit einem porösen Film abgedichtet ist, der aus dem gasdurchlässigen porösen Material der vorliegenden Erfindung geformt ist. Das Gerät hat n Kammern in einer Serie mit n-1 porösen Filmen, wobei jede Kammer mindestens eine Öffnung hat, die mit dem porösen Film abgedichtet ist in Verbindung mit einer Öffnung in einer anderen Kammer, und wobei n eine ganze Zahl ist, die größer als 1 ist. n ist vorzugsweise eine ganze Zahl, die größer als 2 ist, und die Öffnungen in den Serien der Kammern sind mit porösen Filmen mit einer kleiner werdenden durchschnittlichen Porengröße abgedichtet.
  • Zur Trennung einer Mischung von Sauerstoff und Stickstoff sind die Mindestanforderungen zwei Kammern, die durch eine Passage verbunden sind, die mit der erfindungsgemäßen porösen Membran abgedichtet ist, die maßgeschneidert ist, Poren mit einem Durchmesser von 3,55 Å zu haben. Die Mischung wird in die erste Kammer gefüllt. Wegen der Tatsache, dass der Arbeitsdurchmesser von Sauerstoff 3,46 Å ist und von Stickstoff 3,64 Å beträgt, passiert nur Sauerstoff durch die poröse Membran in die zweite Kammer.
  • Eine kompliziertere Einrichtung wird zur Trennung eines Verbrennungsgases benötigt, die Sauerstoff, Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid enthält. In einer Serie von vier Kammern hat die poröse Membran zwischen der ersten und zweiten Kammer einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3,55 Å, die poröse Membran zwischen den zweiten und dritten Kammern hat einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3,4 Å, und die poröse Membran zwischen der dritten und vierten Kammer hat einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3,0 Å. In dieser Einrichtung passiert Wasser zur vierten Kammer zur Aufsammlung durch, Kohlendioxid wird aus der dritten Kammer entfernt, Sauerstoff aus der zweiten Kammer und Stickstoff sind nicht imstande, durch irgendeine der Membranen zu passieren und werden aus der ersten Kammer aufgesammelt.
  • Ein Verfahren zur Trennung einer Mischung von mindestens zwei Gasen unter Anwendung eines Produkts der Erfindung könnte im Hinblick auf irgendeine Mischung von Gasen verwendet werden, in den jedes Gas einen unterschiedlichen Arbeitsdurchmesser hat. Das erfindungsgemäße poröse Material könnte zur Trennung einer Mischung von Gasen verwendet werden, die aus einem industriellen Abgasauslass herausströmen. Idealerweise würde das erfindungsgemäße poröse Material umweltschädliche Gase aus dem industriellen Abgasgemisch von Gasen isolieren.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet die polyhedrischen oligomeren Silsesquioxane (POSS)-Materialien, wie in Anspruch 1 definiert, die Tabelle 1 Arbeitsdurchmesser der Gasmoleküle
    Figure 00350001
    zur Modifizierung der Molekularstrukturen von Monomeren oder Polymeren, wie z.B. Polymethylmethacralat (PMMA), verwendet werden. Das POSS-Material bildet ein starres "Rückgrat" von unorganischem Material innnerhalb der organischen Molekularstruktur von Monomeren und Polymeren, indem die organischen Komponenten getrennt werden, und ein kleines Loch tatsächlich im organischen Material gebildet wird. 1 veranschaulicht eine Molekularstruktur von nicht-modifiziertem POSS, und 2 veranschaulicht eine Molekularstruktur von teilweise polymerisiertem POSS. Die in 1 und 2 gezeigte Lochgröße ist von Ångström-Größenordnung, die genau der Größe entspricht, die zur Trennung von Gas in einem wahren Molekularsieb benötigt wird. Darüber hinaus kann die Lochgröße innerhalb eines erheblichen Intervalls variiert werden, abhängig von der Kombination des spezifischen POSS-Materials und vom ausgewählten Monomer oder Polymer. Wird mehr Selektivität oder "Feineinstellung" der Lochgröße benötigt, können die POSS-Materialien zusammen mit organischen Materialien verwendet werden, die eine erhebliche Elastizität besitzen. Wenn solche Materialien ausgedehnt werden, werden die Löcher im Material in Ausdehnungsrichtung verlängert und werden kleiner in der Richtung senkrecht zur Ausdehnkraft. Wie vorher erläutert, ist es nur notwendig, dass eine Abmessung des Lochs innerhalb der erwünschten Grenzen liegt. Zum Beispiel kann ein Loch in einem POSS-modifiziertem Material ursprünglich rund sein, z.B. einen Durchmessser von 5,0 Å haben. Durch Ausdehnung des Materials können die Löcher in ovale Löcher mit einer Länge von beispielsweise 7,0 Å, doch einer Höhe von 3,5 Å, umgewandelt werden. Ein Stickstoffmolekül mit einem Durchmesser von 3,6 Å konnte nicht durch ein solches Loch passen. Wegen der beschriebenen Gründe der grundsätzlichen Maßschneiderungsfähigkeit zuzüglich der modifizierenden Wirkung der Ausdehnung ist die Anwendung von POSS-modifizierten organischen Mitteln ein ideelles Verfahren zur "Maßschneiderung" der Lochgrößen im Hinblick auf die erwünschte Trennung des spezifischen Gases.
  • Herkömmliche Verfahren hängen von sehr komplexen physicalischen und chemischen Theorien, insbesondere Membrangesetze von Fick, und Lösungsdiffusion von Gasen in Polymeren ab. Zeolithe, die als Molekularsiebe verwendet werden, erfordern zusätzliche Arbeit, wie z.B. Druckschwankung, oder Temperatursiebungsmanipulationen, um eine Trennung zu erzeugen.
  • Der wesentlichste begrenzende Faktor ist die Größe der Öffnung, durch die das Gas, das durchlaufen muss, nicht reguliert oder strukturiert werden kann, um es als eine Funktion des sogenannten Permeationskoeffizients zu eliminieren.
  • Als Reaktion auf dieses bilden wahre Molekularsiebkonzepte einen Kanal, eine Pore oder ein Loch, die gleichmäßig bemessene Pfade durch ein Material sind, die nach den Anforderungen der im Hinblick auf Trennung ausgewählten Gase bemessen sind.
  • Wird eine einfache Mischung von Sauerstoff und Stickstoff als Beispiel herangezogen, zeigt Tabelle 1, dass Sauerstoff hinsichtlich seines effektiven Arbeitsdurchmessers etwas kleiner als Stickstoff ist. Wenn Pfade geformt werden, die für Stickstoff (3,64) zu klein sind, aber größer als Sauerstoff (3,46) sind, kann Sauerstoff deshalb vom Stickstoff getrennt werden.
  • In anderen Systemen, wie z.B. Membranen, ist die Trennung eine Funktion von Lösungsdiffusion und ist deswegen sehr langsam. In Molekularsiebzeolithen wird das System geladen, entladen und nachgeladen, also eine Zyklusoperation, und muss im Hinblick auf Durchlauf des Zyklus Zeit eingeräumt werden und benötigt mehr Energie. Ein "wahres" Molekularsieb ist ein fast momentaner Prozess, weil die lineare Geschwindigkeit von Gasmolekülen in der Größenordnung 600 Meter pro Sekunde liegt, wobei die Zeit, die zur Durchfahrt des Pfads benötigt wird, in der Größenordnung eines Bruchteils einer Sekunde liegt, so dass der Durchlaß von kontinuerlichem Durchstrom gebildet wird. Ist die Anzahl von Pfaden groß, ist die Gasmenge, die durch einen Einheitsbereich läuft, größer, als es mit organischen Membranen oder Zeolithen der Fall ist.
  • Berechnungen hinsichtlich des Sauerstoffdurchlasses durch ein wahres Molekularsieb mit einer Öffnung (Pfaden) von fünf Prozent, zeigen, dass ein Quadratmeter solch einer Einrichtung ermöglichen würde, dass 3,46 Å – effektiver Arbeitsdurchmesser von Sauerstoff-Gasmolekülen in Tonnenmengen pro Tag durchläufen. Molekularsiebzeolith-Technologie zur Herstellung solcher Mengen würde buchstäblich eine Fabrik mit Tonnen von Bettmaterial sein. Kein anderes System würde vergleichbar sein.
  • Beispiel 1
  • Sauerstoff mit einem Arbeitsdurchmesser von 3,46 (einer Porendurchmesser von 3,55 wird zur erleichterten Passage verwendet) hat eine Fläche von
    Figure 00370001
    1 Quadratmeter = 1010 × 1010Å2 = 1020Å2 5% offen = .05 × 1020 Å2
  • Die Anzahl von Poren ist
    Figure 00370002
  • (1,77 Å ergibt eine APore = 9,84 Å, wobei 1,78 eine APore = 9,95 Å ergibt, weshalb ein Durchschnitt von 9,90 verwendet wird)
    Zeit der Passage, angenommen als 1 × 10–6 Sek.; deshalb
    Figure 00370003
    Moleküle pro Sekunde
    5,05 × 1023 Sauerstoffmoleküle pro Sekunde
  • Ein Mol von Sauerstoff ist 32 Gramm. Avagadros Zahl ist 6,02 × 1023 Folglich:
    Figure 00370004
    Täglich: 0,83 Mol/Sek. von Sauerstoff ergibt, weil
    24 Stunden 84.600 Sek ist
    Dies ist: 0,83 Mol/Sek. × 84.600 Sek. = 70.218 Mol
    × 32 g/Mol = (71.903.232 g/Tag/m2)
    (158.203 lbs./Tag/m2)
    (79,1 Tonnen/Tag/m2)
  • Obwohl viele Verfahren zur Synthese des Gasseparators möglich sind, wird in einer Ausführungsform ein Silizium-Sauerstoff-Polymermaterial, das generell als ein POSS-Material beschrieben wird, bevorzugt. Die 1–3 veranschaulichen eine monomere, eine prepolymere und eine polymere Form. Berechnungen haben gezeigt, dass aus dem POSS T8 (worin "T#" sich auf die Anzahl der Tetrahedral-Siliziumatome im Käfig bezieht), den T10- und T12-Würfel, den T12-Würfel.
  • Der Durchmesser von T8 ist 15 Å, er ist somit ein Würfel mit Seitenfläche von 225Å2. Die Vergrößerung auf T12 ergibt eine Roganite-Größenfläche mit einer inneren Öffnung von etwa 4Å, aber sie muss ein Würfel sein, der etwas größer als die T8 ist. Zur Vereinfachung wird von einem 25 × 25 × 25 Würfel ausgegangen und ausgenommen, dass sie sich 3 bis 5Å von einander befinden,
    (2 Kohlenstoffe = 4Å und 4 Kohlenstoffe = 8Å) (33Å)2 = 1089Å2 (4Å/2Å)2π = 12,6Å2
    Figure 00380001
    1 m2 = 1020 Å2 folglich hat 1 m2:
    1020 Å2 × 1,16% = 1,16 x 1018 Löcher.
    1 Atom/Loch/10–6 Sek. ist 1,16 × 1024 Atome/Sek.
  • Figure 00380002
  • Wenn Sauerstoff, dann: 1,9 Mol/Sek. × 32 g/Mol × 86, 400 Sek./Tag ⇒ 5.253.120 × 102 g/täglich
    Oder: 5,78 Tonnen Sauerstoff/Tag/m2.
  • Als ein alternatives Verfahren zur variablen Auswahl von Lochgrößen in einem wahren Molekularsieb zur Trennung von Gasen können die Poren oder Löcher durch verschiedene Mikrobearbeitungsverfahren, wie z.B. Bedampfung, Ätzen mit Hilfe von Ionen, chemische Auflösungen, verstärkt durch Laserlicht, Hitze oder UV-Licht, verdeckt oder unverdeckt, Schablonieren, umgekehrte Opalverfahren oder irgendein System, dass ermöglicht, einheitliche Öffnungen herzustellen, geformt werden. Zunächst könnte ein dünner Aluminiumfilm oder ein anderes Metall auf einen metallischen, keramischen oder organischen Stoff aufgesputtert werden. Das Metall wird auf Basis der erwünschten Tiefe des Aufsputterns und der Gitterkonstant des Metalls ausgewählt. Ist beispielsweise eine Aufsputter von 3,2Å erwünscht, würde man bevorziehen, ein Metall mit einem Gitterkonstant von 3,2Å zu verwenden. Typische Metalle, die verwendet werden können, sind Eisen, Kupfer, Nickel, Chrom, Kobalt, Gold, Silber, Titanium, Silizium und Blei. Danach würde durch irgendein der oben erwähnten Verfahren der Dünnfilm in einem spezifischen Muster, basiert auf dem Gebrauch einer Fotolackabdeckung, entfernt werden. Der Fotolack würde dann entfernt werden, welches Spuren oder Kanäle im Dünnfilm hinterlassen würde. Es wäre nicht notwendig, die Breiten dieser Spuren zu kontrollieren, weshalb irgendein Mikrobearbeitungsverfahren verwendet werden könnte. Die einzige kritische Dimension ist die Tiefe, und diese kann durch Variablen, wie z.B. das verwendete Ätzmittel oder die Zeit der Belichtung mit dem Katalysatorlicht reguliert werden. Die Tiefe der Spuren könnte auch durch den Typ des Metalls im Dünnfilm reguliert werden, weil verschiedene Metalle verschiedene Gitterkonstanten haben, und das Entfernen weniger Atome aus einem Metall würde eine Spur einer anderen Tiefe als das Entfernen der gleichen Anzahl von Atomen aus einem anderen Metall bilden. Die Struktur des Dünnfilms, der Spuren enthält, ist in 6 und 7 dargestellt.
  • Wenn die Kanäle im metallischen Dünnfilm gebildet worden sind, könnte die Struktur in parallele Stücke geschnitten und zu einem Sandwich (6) angeordnet werden, unterstützt von einem mechanischen System, so dass die Anordnung die Passage von Gasen ermöglicht. Bei Bedarf könnten die Schichten durch Inkontaktbringen der dünnen metallischen Filme miteinander angeordnet und der Stoff mit Hilfe von vorher beschriebenen Verfahren entfernt werden. Diese Vorgehensweise würde die Dicke des Substrats aus der endgültigen Anordnung eliminieren, was zu einem höheren Porositätniveau führt. Ein alternatives Verfahren zur Bildung der porösen Struktur wäre die Herstellung eines Dünnfilms und danach das Aufrollen des Films wie in 5.
  • Als ein drittes Verfahren zur Auswahl von Lochgrössen in einem wahren molekularen Sieb können viele kleine Sphären (Mikrosphären) eines einheitlichen und angemessenen Durchmessers zu einem porösen Pellet zusammengepresst werden. Dichtes Zusammenpacken von Sphären resultiert in einem Porenvolumen von ungefähr 74%. Der größte kontinuierliche Porendurchmesser innerhalb einer Struktur von dicht zusammengepackten Sphären ist aber 15,4% des Durchmessers der Sphären (8). Sphären mit einem Durchmesser von 5 nm (50Å) würden somit in einen porösen Presskörper zusammenpressen, in dem die maximale kontinuierliche Porengröße ungefähr 7,7Å beträgt. Wenn die Sphären durch Zusammenpressen oder infolge anderer Konsolidierungsverfahren, wie z.B. Sintern, deformiert wurden, würden für eine gewisse Größe der Sphäre (9) sogar kleinere Poren gebildet werden. Zum Beispiel kann gezeigt werden, dass bei einer Deformation der Sphären von 8% wird die Porengröße auf ungefähr 6% des ursprünglichen Sphärendurchmessers reduziert. Die gleichen 5-nm Sphären würden somit eine Struktur mit 3,12Å bilden.
  • In jedem der folgenden Beispiele werden die Gewichtsprozentwerte (Gew.-%) als Prozentsatz des Gesamtgewichts der Mischung gemessen. Die Einheiten "mμ" bezeichnen 1 × 10–6 Meter.
  • Beispiel 2
  • Ein poröser Film wird durch Mischung von 30 Gew.-% Octavinyl-POSS mit 68 Gew.-% Polydimethylsiloxan (ein Silikonefilmbilder) und Aushärten mit 2 Gew.-% Benzoylperoxid bei 60°C 1 Stunde lang hergestellt. Die kombinierte Mischung wird auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlfilterträger aufgetragen.
  • Beispiel 3
  • Ein poröser Film zur Trennung von Kohlendioxid und Methan wird durch Mischung von 40 Gew.-% Gamma-cyclodextrinhydroxypropyl-Derivat mit 60 Gew.-% VixTx (POSS-Vinylharz) hergestellt. Diese Mischung wird in denaturiertem Alkohol aufgelöst und auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlträger zu einem Film gegossen. Es wird kein Aushärtemittel benötigt.
  • Beispiel 4
  • Ein poröser Film zur Trennung von Methan und Nitrogen wird durch Auflösung von 50 Gew.-% Polyvinyl POSS (VixTx)-Harz und 50 Gew.-% VnTn (POSS 8, 10 und 12 Käfige) in Tetrahydrofuran hergestellt und auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlträger gegossen. Es wird kein Aushärtemittel benötigt.
  • Beispiel 5
  • Ein poröser Film zur Trennung von Luftbestandteilen von höher-molekularen Kohlenwasserstoffen zur Gewinnung von Propan, Hexanen, Pentanen und/oder Butanen aus Abfallströmen wird durch Dispergierung von 50 Gew.-% Polyvinyl POSS (VixTx)-Harz und 50 Gew.-% Dodecylphenyl T12 in Tetrahydrofuran und Auftragung der Dispersion auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlfilterträger hergestellt. Es wird kein Aushärtemittel benötigt.
  • Beispiel 6
  • Ein poröser Film zur Sauerstofferhöhung (deren Ausmaß sich auf die POSS-Konzentration bezieht) wird durch Mischung von 50 Gew.-% Methylmethacrylat, 48 Gew.-% Vinyl POSS-Käfige (T8(VnTn POSS), T10, T12), und 2 Gew.-% Aushärtematerial zu einem Film auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlträger hergestellt.
  • Beispiel 7
  • Ein poröser Film zur Trennung von Gasen, hergestellt durch Mischung von 20 Gew.-% Poly(vinylsilsesquioxan); 40% 1,3,5,7,9,11,13,15-octavinylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,-15.17,13]octasiloxan (octavinyl-POSS) und 38% Dimethylsiloxan in Tetrahydrofuran unter Zusatz von 2% Benzoylperoxid. Die Mischung wird auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlfilterträger aufgetragen.
  • Beispiel 8
  • Ein poröser Film zur Trennung von Gasen, hergestellt durch Mischung von 54 Gew.-% Styrol, 4 Gew.-% Divinylbenzol, 40 Gew.-% 1,3,5,7,9,11,13,15-octavinylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,-15.17,13]octa-siloxan (octavinyl-POSS) und in Tetrahydrofuran und danach unter Zusatz von 2 Gew.-% Benzoylperoxid. Die Mischung wird auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlfilterträger aufgetragen.
  • Beispiel 9
  • Ein poröser Film zur Trennung von Gasen, hergestellt durch getrennte Bildung von zwei Mischungen: in einem Reaktionsbehälter, 40 Gew.-% 1,3,5,7,9,11,13,15-octavinylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,-15.17,13]octa-siloxan (octavinyl POSS) wird mit Tetrahydrofuran kombiniert, gefolgt vom Zusatz von 2 Gew.-% Benzoylperoxid; und in einem zweiten Reaktionsbehälter werden 54 Gew.-% Styrol und 4 Gew.-% Divinylbenzol mit Tetrahydrofuran kombiniert. Die beiden Mischungen werden dann in einem einzigen Behälter kombiniert. Die kombinierte Mischung wird auf einem 0,2 mμ rostfreien Stahlfilterträger aufgetragen.

Claims (1)

  1. Permeable poröse Membran zur Trennung einer Mischung von Gasen durch wählbaren Porengrößenausschluss, wobei die Membran mindestens ein substituiertes polyhedrisches oligomeres Silsequioxan (POSS) umfasst und Poren besitzt, die mit dem mindestens einen POSS gebildet sind, wobei dieses POSS aus der Gruppe bestehend aus: 1-[3-(allylbisphenol A)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(allylbiphenol)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(1,3-propandiol-2-ethyl-2-methyloxy)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[(2-methyl-h2-hydroxy)butyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(ethoxydimethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan; 1-[2-(diethoxymethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan: 1-[3-(triethoxysilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan; 1-[2-(ethoxydimethylsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan; 1-[2-(diethoxymethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan; 1-[2-(triethoxysilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9,115,15,17,13]octasiloxan; POSS-BisPhenol A-urethane; POSS-DiMethylol-urethane; 1-chlor-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(dichlormethylsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(trichlorsilyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(chlordimethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(dichlormethylsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(trichlorsilyl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]-pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-[2-(chlordimethylsilyl)ethyl]-pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-[2-(dichlordimethylsilyl)ethyl]-pentacyclo[9.5.1.13,9,15,15.17,13]octasiloxan; 1-[(2-epoxy)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(cyclohexyl-3-epoxy)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan; POSS-diepoxid-Harze; 1,3,5,7,9-octavinyl-11,13,15-epoxyethylpentacyclo[9.5.1.1.3,9.115,15.1.17,13]octasiloxan; endo-3,7,14-tris[1-(3-dimethylsiloxy)propyloxy-2,3-epoxypropyl]-1,3,5,7,9,11,14,-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.1,5,11]heptasiloxan; 1-(methylpropionato)-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-(ethylundecanoato)-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[(3-chlor)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[4-chlorphenyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[chlorbenzyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(chlorbenzyl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(methacryl)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(methacryl)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan; 1-(tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan; 1-(trimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyl-7-[3-(methacryl)propyl]-7-methyltetracyclo[9.5.1.15,11.19,15]octasiloxan; 1,3,5,7,9-pentavinyl-11,13,15-[1-hydroxy-2-(methacryl)ethyl]pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11-hexacyclohexyltetracyclo[5.5.1.13,11.15,9]hexasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octacyclohexylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octaphenylpentayclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13,]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octamethylpentayclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13,]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octakis(dimethylsilyloxy)pentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; POSS-modifizierte Nylon 6; 1-[(3-cyano)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(norbornen-2-yl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(norbornen-2-yl)ethyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan; Poly(ethylnorbornenylPOSS-co-norbornen); 1,1,3,3-(norbornenyldimethylsiloxy)-1,3,-dicyclohexyldisiloxan; 1-[3-(allylbisphenol A)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[3-(allylbiphenol)propyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,3,5,7,9,11,13,15-octavinylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-vinyl-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-allyl-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(cyclohexen-3-yl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; Poly(dimethyl-co-methylvinyl-co-methylethylsiloxyPOSS)siloxan; POSS-diepoxid-Harze; POSS-BisPhenol A-urethane; 1-[2(diphenylphosphino)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2(diphenylphosphino)propyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-hydrido-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[hydridodimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; endo-3,7,14-tri(dimethylsilylhydrido)-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan; 1,1,3,3-(hydridodimethylsiloxy)-1,3-dicyclohexyldisiloxan; Poly(dimethyl-co-methylhydrido-co-methylpropyl-POSS)siloxan; endo-3,7,14-trihydroxy-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan; endo-3,7,14-trihydroxy-1,3,5,7,9,11,14-heptacyclohexyltricyclo[7.3.3.15,11]heptasiloxan; 1-hydroxy-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1,1,3,3-(tetrahydroxy)-1,3-dicyclohexyldisiloxan; 1,3,5,7-(tetrahydroxy)-1,3,5,7-(tetraphenyl)cyclotetrasiloxan; endo-7,14-dihydroxy-3-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacydopentyltricyclo[7.3.3.15,11]octasiloxan; endo-7,14-dihydroxy-3-(3,3,3-trifluorpropyldimethylsiloxy)-1,3,5,9,11,13,15-heptacyclopentyltricyclo[7.3.3.15,11]octasiloxan; 1-[2-(styryl)ethyldimethylsiloxy]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[(4-vinyl)phenyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]octasiloxan; 1-[2-(styryl)ethyl]-3,5,7,9,11,13,15-heptacyclopentylpentacyclo[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-octasiloxan; Poly(styryl-POSS-co-styrol); Poly(vinylsilsesquioxan) und Mischungen davon.
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