66] 粉浆涂覆聚合物膜
[0067] 通过粉浆涂覆，将额外的DEN0/D400聚合物膜施涂到平均孔径为0. 2 μ m和 0. 01 μ m的多孔支架。用预聚物涂层溶液涂覆粉浆（12. 5重量％在甲苯中的DEN0/D400)，从 下到上填充多孔支架的通道。从外壁将约60kPa的背压施加进入通道。使涂覆粉浆在通道 中保留2分钟，然后排空。施加短暂的真空（10秒）来从通道驱出过量的涂层溶液。从涂 覆容器取出多孔支架，允许过夜干燥（16小时），并在150°C (4-18小时，氮气中）下固化。 检查多孔支架，以测定质量增加和聚合物膜的真空密封性。
[0068] 实施例4
[0069] 表征DEN0/D400聚合物膜
[0070] 表征在实施例2和3中制备的各种聚合物膜。通过SEM，聚合物膜显示为在通道壁 上的连续的膜，没有证据表明其渗透穿过块体陶瓷。在0. 2微米多孔支架上的聚合物膜厚 度在一次乳液处理后是约1-2微米。在较粗糙的预涂覆的样品上，有些聚合物渗透是明显 的，可能是因为表面粗糙度增加。
[0071] 发现使用第一乳液涂覆涂覆的聚合物膜是稳定的且对芳香族化合物（汽油）相对 于乙醇具有中等选择性，但发现选择性比使用粉浆涂覆形成的聚合物膜的选择性更低。乳 液涂覆的膜的选择性降低可能源自不受限制的溶胀（当膜与汽油接触时），因为膜停留在 陶瓷涂层的顶部，而不是像粉浆涂覆的聚合物膜那样插层在颗粒之间。即，颗粒可用作限制 溶胀的机械阻挡。
[0072] 发现用粉浆涂覆工艺涂覆的聚合物膜显示聚合物膜显著地渗透进入陶瓷。因此， 虽然发现粉浆涂覆的膜具有更高的选择性，但增加的选择性可被流动容量的牺牲而抵消。 相反，发现用乳液涂覆的聚合物膜显示更少的渗透。就这一点而言，乳液-涂覆的多孔支架 可与下述应用更加兼容：其需要高通量容量且选择性不那么重要。
[0073] 实施例5
[0074] 使用胺功能化的热解二氧化硅制备DEN0/D400
[0075] 制备胺功能化的热解二氧化硅，用于添加至用于将聚合物膜施涂到多孔支架的预 聚物乳液。为了制备功能化的二氧化硅，在具有搅拌棒的50毫升TeHon?!螺旋帽离心管 中，将标称粒度为〇. 014微米、聚集体尺寸为几微米且表面积为200m2/g的0. 2克的热解二 氧化硅（西格玛奥德里奇公司（Sigma-Aldrich))与20毫升甲苯结合。添加0· 1毫升的催 化剂乙二胺，将内容物混合2小时。添加硅烷，即0. 1毫升的氨基丙基二甲基乙氧基硅烷 ("APDMES"）并连续搅拌。将该密封的管加热到80°C保持2小时，然后冷却至室温。然后在 6000rpm下将悬浮液离心15分钟，进行倾淫（decanted)。将所得凝胶洗绦两次，用10毫升 甲苯再次悬浮，且每次洗涤都包括离心。在氮气下储存胺功能化的凝胶即"APDMES_Si02，"。 过夜干燥小样品，发现包括6. 05%固体。
[0076] 通过将1.81g凝胶悬浮在17. 21g如实施例1所述的12. 5重量％ DEN0/D400 在甲苯中的聚合物前体溶液中，来制备胺功能化的凝胶悬浮液。将悬浮液超声振动3分 钟。最终悬浮液的粘度是1.6cP，包括0.577重量％ APDMES-SiO2,11. 3重量％在甲苯中的 D400-DEN0。将2克样品分布在铝称重盘中，干燥并在150°C下固化3小时，得到无明显裂纹 的0. 23克浑浊聚合物。计算的二氧化硅在固化聚合物中的浓度是4. 9%。
[0077] 实施例6
[0078] 用在D400/DEN0中的APDMES-SiO2涂覆多孔支架
[0079] 用在实施例5制备的APDMES-Si02/D400/DEN0溶液粉浆涂覆单通道、2-英寸长氧 化铝涂覆的莫来石，其通道直径为I. 6mm-l. 8mm且孔隙率为0. 2 μ m，以获得二氧化硅-聚合 物-陶瓷膜复合材料。通过用致密环氧-陶瓷填料填充来堵塞整体件的所有通道的端部， 但中央通道除外其两端仍然保持开口。对抗16kPa的氮气背压，用聚合物溶液填充开口的 通道，并超声振动30秒。没有观察到气体的气泡。排放聚合物溶液，在环境条件下过夜干 燥多孔支架，并在150°C下固化3小时。在第一次涂覆之后，只观察到0. 02克的重量增加， 且涂覆的整体件不能保持真空。使用相同的步骤进行3次附加涂覆，最终的总重量增加为 〇. 13克。真空测试得到在10分钟内从IOkPa起6. 3kPa/分钟的压力增加，表明膜是真空密 封的。
[0080] 实施例7
[0081] 全蒸发测试
[0082] 评估实施例6制备的二氧化硅-聚合物涂覆的支架用于全蒸发。使用进料模型来 评估膜，其组成包括10重量％乙醇，45重量％甲苯，和45重量％ η-庚烷。水平地安装测 试支架。以I. 〇毫升/分钟提供进料，与在约500毫升/分钟下回收的保留物混合，并加热 在膜之前获得操作温度。通过在650kPa(abs)压力下的I. 0毫升/分钟加料和140°C膜温 下构建全蒸发测试条件。通过真空泵施加真空来获得~〇.5kPa的渗透压。在干冰上收集 渗透产物，并用气相色谱分析。
[0083] 在140°C下测定膜的初始性能和稳定性。在540小时的时段内进行测试。在各每 天运行结束时将膜冷却到环境温度，并停止加料速率。在140°C下花费的总时间约为43小 时。在初始的边缘周期之后，流动速率温度在约〇. 89g/s · m2。进料的渗透物产率是1. 8% (重量/重量）。测定的渗透物组成（重量/重量）是9. 2% η-庚烷，37. 7%甲苯和53. 2% 乙醇。甲苯相对于η-庚烷的选择性是4. 1，乙醇和甲苯相对于η-庚烷的选择性之和是8. 1。
[0084] 实施例8
[0085] 表征具有在D400/DEN0中的APDMES-SiO2的多孔支架
[0086] 从测试装置取下实施例7所用的复合材料膜，并用光学显微镜和SEM表征。光学 显微镜表明在整体件的开口中央通道的表面上有深色膜涂层。在横截面中，发生至少部分 的聚合物前体溶液的渗透。所用膜的SEM显示约4微米厚度的聚合物膜，其极小的表明在 下面的支架颗粒上有渗透的聚合物。聚合物膜上的许多小颗粒（二氧化硅的）是明显的。 颗粒看起来完全被聚合物包封。
[0087] 在第一方面中，本发明提供用于在多孔支架10上制备聚合物膜80的方法。所述方 法包括提供多孔支架10,其具有外壁20,第一端部30,第二端部40,和多孔通道表面50， 60,该多孔通道表面限定从第一端部30到第二端部40穿过多孔支架10的多个通道55,65。 所述多个通道55,65包括由膜-通道表面60限定的膜通道65。所述方法还可包括在所述 外壁20和多个通道55,65之间构建压差。所述方法可包括当保持压差时，将预聚物涂层溶 液施涂到至少膜-通道表面60以在膜-通道表面60上形成预聚物层。所述方法可包括固 化预聚物层以形成所述聚合物膜80。
[0088] 在第二方面中，本发明提供第一方面所述的在多孔支架10上制备聚合物膜80的 方法，其中所述多孔支架10是蜂窝体整体件。
[0089] 在第三方面中，本发明提供第一方面或第二方面所述的在多孔支架10上制备聚 合物膜80的方法，其中所述多孔支架10包括选自下组的陶瓷：堇青石，α -氧化铝，莫来 石，二氧化钛，氧化锆，二氧化铈和其组合。
[0090] 在第四方面中，本发明提供第一方面到第三方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中所述方法还包括在构建压差和施涂预聚物涂层溶液之前， 将预涂层70施涂到至少膜-通道表面60。预涂层70可具有预涂层平均孔径，其小于支架 膜-通道表面60的平均孔径。
[0091] 在第五方面中，本发明提供第四方面所述的在多孔支架10上制备聚合物膜80的 方法，其中所述预涂层包括选自下组的陶瓷颗粒：堇青石，α-氧化铝，莫来石，钛酸铝，二 氧化钛，氧化锆，二氧化铈和其组合。
[0092] 在第六方面中，本发明提供第一方面到第五方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中将预聚物涂层溶液施涂至膜-通道表面60,第一端部30， 和第二端部40,以及在膜-通道表面60,第一端部30,和第二端部40上形成预聚物层。
[0093] 在第七方面中，本发明提供第一方面到第六方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中构建压差包括将多孔支架10置于涂覆容器100中，其具有 在其间且在多孔支架10第一端部30处的第一密封件130以及多孔支架10第二端部40处 的第二密封件140之间限定的腔室120。至少部分的多孔支架10的外壁20设置在腔室120 之中，且多孔支架10的第一端部30和第二端部40在腔室120之外。由此，多个通道55,65 和腔室120之间的流体连通只通过外壁20来进行。如第七方面所述的方法还可包括将真 空或背压施加到腔室120。
[0094] 在第八方面中，本发明提供第七方面所述的在多孔支架10上制备聚合物膜80的 方法，其中所述涂覆容器100包括结合到多孔支架10的第一端部30的第一端口 170。第二 端口 180结合到多孔支架10的第二端部40,从而第一端口 170和第二端口 180之间的流体 连通通过多个通道55,65进行。第三端口 190结合到腔室120,从而第三端口 190和第一和 第二端口 170,180之间的流体连通只能通过多孔支架10的外壁20进行。
[0095] 在第九方面中，本发明提供第一方面到第八方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中所述预聚物涂层溶液包括在不与水互溶的有机溶剂中的 聚合物前体。
[0096] 在第十方面中，本发明提供第一方面到第九方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中所述预聚物涂层溶液包括在不与水互溶的有机溶剂中的 聚合物前体。
[0097] 在第十一方面中，本发明提供第七方面到第十方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中构建压差包括将背压施加到腔室120。
[0098] 在第十二方面中，本发明提供第十方面或第十一方面所述的在多孔支架10上制 备聚合物膜80的方法，其中所述聚合物前体包括1，2, 7, 8-二环氧辛烷和0，(V -二（2-氨 基丙基）丙二醇单体或低聚物的环氧-二胺混合物。
[0099] 在第十三方面中，本发明提供第十二方面所述的在多孔支架10上制备聚合物膜 80的方法，其中聚合物前体还包括悬浮于环氧-二胺混合物中的胺功能化的氧化硅颗粒。
[0100] 在第十四方面中，本发明提供第一方面到第十方面中任一项所述的在多孔支架10 上制备聚合物膜80的方法，其中所述预聚物涂层溶液是水包油乳液，其包括水相；油相，该 油相分散于水相中且包含在不与水互溶的有机溶剂中的聚合物前体；以及表面活性剂。 [0101] 在第十五方面中，本发明提供第七方面到第十方面中任一