Formation of silicone carbide membrane by radiation curing of polycarbosilane and polyvinylsilane and its gas separation up to 250C

ポリカルボシラン及びポリビニルシランの放射線架橋による炭化ケイ素薄膜の形成及びその250Cまでのガス分離特性

Wach, R. A.; 杉本 雅樹; 吉川 正人

Wach, R. A.; Sugimoto, Masaki; Yoshikawa, Masahito

2種類のケイ素高分子材料の混合材料から合成されたSiCセラミック薄膜を積層して水素分離膜を形成し、その表面や断面の形態、並びにガス分離能を調べた。その結果、混合高分子材料を用いるとSiCセラミック薄膜の表面平坦性が向上した。また薄膜の積層により形成された界面は多数回の焼成で消失することがわかった。一方、ガス分離能については、SiCセラミック薄膜を2回積層した場合には、ピンホールを有するSiCセラミック薄膜が示す理論的な水素/窒素の分離比3.73と同等の値を示したが、4回積層した場合には温度上昇に伴って水素/窒素の分離比が増大する分子ふるい効果が現れ、その値が250Cにおいて約100を示した。これにより、ケイ素高分子材料から合成されるSiCセラミック薄膜の積層技術が、高温で使用可能な水素分離膜を作製する技術として有効であることが確かめられた。

Silicon carbide ceramic coating was developed from precursor polymer blend of polycarbosilane and polyvinylsilane on porous alumina substrate by radiation curing. The polymers were crosslinked with oxygen present in the atmosphere during irradiation and pyrolyzed at 850C in order to convert the polymer into SiC ceramics. Fabricated SiC film was employed as a membrane for gas separation achieving high separation ratio of 206 for H and 241 for He over the nitrogen at 250C.