TWI452071B - 類矽石氣體分離膜及其形成方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種氣體分離膜，特別係關於一種類矽石氣體分離膜及其形成方法。
現今，由於全球化的趨勢，環保的議題不斷的高漲，尤其在工業上，關於碳權的相關議題及其研究一直不斷的被提出討論，因此在未來的工業趨勢上，廢氣回收或分離有其強烈的需求因素。目前的產業上，已經廣泛地應用薄膜於氣體分離的各種分離程序上。尤其在燃燒前和燃燒後過程中回收二氧化碳或氧燃料燃燒過程的空氣中O2
的純化應用上，更是大力的採用氣體分離薄膜，使用薄膜的分離程序具有多項優勢：低成本、低能源消耗和容易操作。
此外，高分子膜因具有良好的成膜性、極佳的均一性、高再生性與簡易製備方法等等優點，因而被廣泛地應用在氣體分離薄膜的發展中。然而，高分子膜的選擇比與氣通量(flux)在大量氣體處理上的效果不佳，因而無法應用於大量處理的工業氣體分離上。
以往的先前技術中，氣體分離薄膜的發展有兩者，一為具備高通量、低選擇比；另一則為低通量、高選擇比。因此，具有分子篩機制之多孔性無機膜已經開始應用於氣體分離的程序上。引起業界關注的是，此類的多孔性無機膜與高分子膜相比，能提供更好的氣體分離性能。矽石膜係為一單層多孔的無機膜，其具有高的滲透性和高的選擇性，但矽石膜的無機特性使其物性趨於易脆，且製程複雜而難以製備，常見的製備方法有化學蒸氣沈積(CVD)以及溶膠凝膠(sol-gel)兩種，其中，化學蒸氣沈積(CVD)能用於準備均一和超薄的矽石膜，但是它包含眾多步驟，因而使其製備成本昂貴；而溶膠凝膠(sol-gel)則是一個相對低成本的製程，但是矽石膜的均一性不佳。為了改進均一性，必須重複塗佈溶膠凝膠(sol-gel)在基材上並進行鍛燒多次，然而此程序非常費時。
另一種製備矽石膜的低成本方法則是利用聚二甲基矽氧烷(poly(dimethylsiloxane)/PDMS)的橡膠狀膜進行氧化分解(thermolysis)。此外，也有另一種方法係在高溫下分解共聚合高分子(copolymer)物，如聚亞醯胺聚二甲基矽氧烷(polyimide PDMS)，以製造給氣體分離用的多微孔膜碳矽石(carbon-silica)。
然而，上述的種種製備方式多在高溫烤爐中以熱裂解技術進行，不但耗費時間，更是增加成本。再者，另有一種先前技術係藉由紫外線(UV)改質氣體分離膜，雖然膜的選擇比有所提升，然而，此種方式的製備時程相當冗長，且由於方法的限制，其製備尺寸無法一次形成大面積，必須單次小區域的方式成形，因此，其製程上非常耗時、耗工。
據此，發展一種低成本、高選擇比，且同時具有高通量之氣體分離薄膜即為當前產業亟欲發展之重要標的。
鑒於上述之發明背景中，為了符合產業上特別之需求，本發明提供一種類矽石氣體分離膜及其形成方法可用以解決上述傳統技藝未能達成之標的。
本發明之一目的係提供一種類矽石氣體分離膜及其形成方法，本發明藉由一種大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)的技術處理聚二甲基矽氧烷(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS))薄膜，形成一層類矽石(silica-like)結構的聚二甲基矽氧烷(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS))之氣體分離膜，藉由大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)，能在低於2分鐘的短時間內，同時活化和高溫分解聚二甲基矽氧烷之氣體分離膜(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS))表層。據此，本發明能達到低成本、低工時、低耗能、一次形成大面積等製程要求，且能形成韌性佳、均一性良好、高通量、高選擇比之大面積的氣體分離薄膜。
根據本發明上述之目的，本發明提供一種類矽石氣體分離膜，該類矽石氣體分離膜包含一交聯透氣
層；與一類矽石結構選擇層，該類矽石結構選擇層係衍生自該交聯透氣層。其中上述之類矽石結構選擇層係藉由一電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。其中上述之類矽石結構選擇層之厚度係與電漿聚合程序之等離子能成正比，其中，等離子能係為7~15千瓦。其中上述之聚矽烷係為一聚二甲基矽氧烷。其中上述之該交聯透氣層包含SiO2
C2
且/或siloxane基團。其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3
C2
和SiOx。
根據本發明上述之目的，本發明提供一種類矽石氣體分離膜之形成方法，該類矽石氣體分離膜之形成方法包含提供一聚矽烷膜；與對該聚矽烷膜之表層進行一電漿聚合程序以形成該類矽石氣體分離膜，其中，該類矽石氣體分離膜具有一交聯透氣層與一類矽石結構選擇層，該類矽石結構選擇層係藉由該電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。其中上述之類矽石結構選擇層之厚度係與電漿聚合程序之等離子能成正比，其中，等離子能係為7~15千瓦。其中上述之電漿聚合程序係藉由一大氣壓高溫等離子流噴槍進行。其中上述之電漿聚合程序係藉由一大氣壓高溫等離子流噴槍進行。其中上述之大氣壓高溫等離子流噴槍的槍尖係與聚矽烷膜的待改質表面相隔一工作距
離，該工作距離為5~15 cm。其中上述之大氣壓高溫等離子流噴槍係以5厘米/秒~15厘米/秒的速率掃描聚矽烷膜之表面。其中上述之聚矽烷係為一聚二甲基矽氧烷。其中上述之該交聯透氣層包含SiO2
C2
且/或siloxane基團。其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3
C2
和SiOx。
根據本發明上述之目的，本發明提供一種類矽石氣體分離膜之形成方法，該類矽石氣體分離膜之形成方法包含進行一塗佈程序以塗佈具有一聚矽烷之一預聚合物成一塗佈膜；對該塗佈膜進行一第一聚合程序以形成一聚矽烷膜；與對該聚矽烷膜進行一電漿聚合程序以形成該類矽石氣體分離膜，其中，該類矽石氣體分離膜具有一交聯透氣層與一類矽石結構選擇層，且該類矽石結構選擇層係藉由該電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。其中上述之預聚合物的形成方法更包含進行一進料程序以提供具有矽烷結構之一進料；與藉由一交聯劑與一觸媒催化劑對具有矽烷結構之該進料進行一預聚合程序以形成該預聚合物。其中上述之具有矽烷結構之該進料係選自下列族群中之一者或其任意組合或其衍生物：聚矽氧烷(POLYSILOXANE)、聚碳矽烷
(POLYCARBOSILANE)。其中上述之聚矽氧烷係為聚二甲基矽氧烷(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS))。其中上述之交聯劑係選自下列族群中之一者或其任意組合或其衍生物：1,3,5-trimethyltrivinylcyclotrisiloxane、Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane、Decamethylcyclopentasiloxane、2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane，其中，該交聯劑含量約為1~30 PHR(parts per hundred of Rubber)。其中上述之觸媒催化劑更包含Pt、titanium-2-ethylhexoxide或其衍生物，且該觸媒催化劑含量約為0.1~1PHR(parts per hundred of Rubber)。
其中上述之預聚合程序更包含進行一均勻混成步驟，以便於水中冰浴狀態下均勻攪拌該預聚合物；與進行一脫氣步驟，以形成該預聚合物溶液。其中上述之塗佈程序更包含一刀模塗佈，藉由一具有可調厚度之刮刀塗佈該預聚合物溶液至一鐵氟龍(Teflon)盤上以形成該塗佈膜，其中上述之塗佈膜厚為200~400微米(μm)。其中上述之第一聚合程序在100℃~160℃與10~30分鐘之操作環境下聚合該
塗佈膜並形成該聚矽烷膜。其中上述之聚矽烷膜厚為200~400微米(μm)。其中上述之電漿聚合程序更包含一大氣壓高溫等離子流噴槍，其中，該聚矽烷膜的待改質表面係與該大氣壓高溫等離子流噴槍的槍尖相隔一特定工作距離。其中上述之特定工作距離為5~15 cm，且該大氣壓高溫等離子流噴槍之等離子能係為7~15千瓦，且該大氣壓高溫等離子流噴槍之掃描速率為5厘米/秒~15厘米/秒。其中上述之交聯透氣層包含SiO2
C2
且/或siloxane基團。其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3
C2
且/或SiOx。
本發明在此所探討的方向為氣體分離膜，為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的結構及其元件與方法步驟。顯然地，本發明的施行並未限定於氣體分離膜之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的結構及其元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。此外，為提供更清楚之描述及使熟悉該項技藝者能理解本發明之發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對之尺寸而繪
圖，某些尺寸與其他相關尺度之比例會被突顯而顯得誇張，且不相關之細節部分亦未完全繪出，以求圖示簡潔。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。
參考第一圖與第二圖所示，根據本發明之一實施例，本發明提供一種類矽石氣體分離膜105之形成方法100，形成方法100包含：首先，進行一進料程序110以提供一矽烷結構之進料115，矽烷結構之進料115係選自下列組成及其衍生物或組合之一者：矽橡膠(聚二甲基矽氧烷(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS)))、聚矽氧烷(POLYSILOXANE、聚碳矽烷(POLYCARBOSILANE)。接著，藉由一交聯劑與一觸媒催化劑對矽烷結構之進料115進行一預聚合程序120以形成一預聚合物125，上述之交聯劑係選自下列組成及其衍生物或組合之一者：1,3,5-trimethyltrivinylcyclotrisiloxane、Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane、Decamethylcyclopentasiloxane、
2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane，且觸媒催化劑係titanium-2-ethylhexoxide。此外，預聚合程序120更包含一均勻混成步驟120A與一脫氣步驟120B。之後，進行一塗佈程序130以塗佈預聚合物125成一塗佈膜135，塗佈膜135之厚度約為400μm，其中，塗佈程序130更包含一刀模塗佈步驟130A。隨後，進行一第一聚合程序140以形成一聚矽烷膜145，聚矽烷膜145之厚度約為200~400微米(μm)，較佳者約為400微米(μm)，其中，第一聚合程序140之第一聚合溫度約為100~160℃，較佳者約為120℃，且第一聚合時間約為10~30分鐘，較佳者約為15分鐘。
參考第一圖與第三圖所示，根據本實施例，進行一電漿聚合程序150以形成一類矽石氣體分離膜105，電漿聚合程序150係藉由一大氣壓高溫等離子流噴槍200進行，其中，大氣壓高溫等離子流噴槍200可在陰極210和陽極220之間產生一道電弧，當電漿氣流，例如氬(Ar)氣、氮氣、氦氣、氫氣，通過電弧時，將進行中的電子加速衝撞電漿氣體，可因此激化電漿氣體而離子化，並以一等離子氣體從等離子槍射出的形式改質聚矽烷膜145的表層，以形成
類矽石氣體分離膜105。上述之聚矽烷膜145的待改質表面係與大氣壓高溫等離子流噴槍200的槍尖相隔一工作距離d，工作距離d約為5~15 cm，較佳者約為10 cm。此外，上述之等離子能約在7~15千瓦的範圍，較佳者約為10千瓦；且等離子槍係以5厘米/秒~15厘米/秒的速率，較佳者約為10厘米/秒，掃描聚矽烷膜145之表面。
此外，類矽石氣體分離膜105係為兩層結構，可分為交聯透氣層105A以及從交聯透氣層105A直接衍生之類矽石結構選擇層105B，且類矽石結構選擇層105B之形成厚度係與高溫等離子流噴槍200的等離子能成正比，當等離子能越高時，聚矽烷膜145的交聯透氣層105A改質轉化成類矽石結構的厚度亦隨之增加，其中，類矽石結構選擇層105B的厚度越高，其氣體選擇比越好。
參考第二圖與第三圖所示，根據上述實施例，本發明提供一範例：提供一預聚合物溶液，預聚合物溶液包含一聚二甲基矽氧烷(PDMS)之矽橡膠、一交聯劑聚甲基氫矽氧烷(Polyhydrosiloxane)與一觸媒催化劑(白金觸媒)，其中，交聯劑含量約為1~30
PHR，較佳者為30PHR(parts per hundred of Rubber)，且觸媒催化劑含量約為0.1~1PHR，較佳者為1PHR(parts per hundred of Rubber)。於水中冰浴狀態下，均勻攪拌預聚合物溶液，攪拌約需20分鐘，然後除氣泡20分鐘以形成一中間聚合物溶液。接著，藉由一具有可調薄膜厚度之刮刀，較佳者為600微米(μm)厚度的塗佈刀塗佈中間聚合物溶液到一個鐵氟龍(Teflon)盤上以形成一塗佈膜，然後在120℃與15分鐘下聚合塗佈膜並形成約200~400微米(μm)，較佳者為400微米(μm)之聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜。
隨後，藉由一大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)對聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜之表面進行一電漿聚合程序以改質聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的表層並形成一類矽石結構之氣體分離膜，經由電漿聚合程序處理聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜之化學表層結構變化如第四圖所示，其表示矽氧烷(siloxane)部分在Ar+存在和熱的情況下的轉變為類矽石(silica-like)結構。其中，上述之聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的待改質表面係與大氣壓高溫等離子流噴槍的槍尖相隔一工作距離d，工作距離d約
為5~15 cm，較佳者約為10 cm，且上述之等離子能約在7~15千瓦的範圍，較佳者約為10千瓦；且等離子槍係以5厘米/秒~15厘米/秒的速率，較佳者約為10厘米/秒，掃描聚矽烷膜145之表面。參考第五圖所示，其係藉由X光能譜分析儀(EDX)和X射線光電子譜(XPS)來測定聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜表面的化學結構中氧/矽比率隨等離子能增加之趨勢，其顯示出聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的表層結構在大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)處理後，從最表層至內部層衍生出非對稱的結構即類矽石(silica-like)結構層，其中，聚二甲基矽氧烷(PDMS)之氧/矽比率的理論值為1.0，但類矽石(silica-like)結構層之氧/矽比率的理論值為2.0。此外，上述之等離子能越高，則越能有效地破壞矽烷(siloxane)鏈，並結合氧而形成類矽石(silica-like)的結構，然而，滲入聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜之內部層的等離子能會逐漸降低，故轉化成類矽石(silica-like)結構的程度亦隨著膜深度而降低。
參考第一表所示，係以Si2p曲線分析化學聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的組成，其中，07聚二甲基矽氧烷(07PDMS)代表一原始聚二甲基矽氧烷
(PDMS)膜在等離子能為7千瓦時，所聚合而成的類矽石結構之氣體分離膜，原始的聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜具有SiO2
C2
或siloxane基團等成分，但在大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)處理後，這基團變為SiO3
C2
和SiO4
。
以07聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜為例，23%的SiO2
C2
變為SiO3
C2
；以10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜為例，92%的SiO2
C2
轉變為SiO3
C2
和SiO4
。因此，以等離子能為10千瓦處理時，開始產生一個含70%的SiO4
的類矽石(silica-like)架構之氣體分離膜；當等離子能比12千瓦高時，發生將SiO2
C2
完整的轉換為SiO3
C2
和SiO4
。上述結果證明當等離子能比10千瓦高時，一個類矽石(silica-like)結構在聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的表層衍生形成，故在更高的等離子能處理下，越增厚所衍生的類矽石(silica-like)結構層，亦即等離子能增加將提高矽氧烷(siloxane)轉換為矽石(SiO4
)。以15千瓦為例，可轉換90%。因此，本發明可藉由調整大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)的等離子能量，形成具有不同比例之類矽石(silica-like)架構的矽石膜。
參考第六圖與第七圖所示，分別顯示聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜的氣體滲透率(Permeability)與選擇比(Selectivity)。在等離子能比7千瓦低的能量下所形成的類矽石結構之氣體分離膜，其兩種氣體(O2
/N2
、CO2
/N2
)滲透率及選擇性並無顯著地影響，此結果表示等離子能不足而無法在膜表面上衍生出類矽石。在等離子能比7千瓦高的能量下所形成的類矽石結構之氣體分離膜，第二圖顯示全部試驗氣體的滲透性，從7千瓦~12千瓦明顯減少，然後在12~15千瓦的範圍內增加。另一方面，第三圖所示氣體的選擇比從7千瓦~10千瓦隨之增加，然後從10千瓦~15千瓦隨之減少。第二圖與第三圖的數據呈現相反趨勢，其證明在滲透性和選擇性之間的反比現象，其中，在等離子能為10千瓦時取得最大的選擇比。對氣體CO2
/N2
和O2
/N2
的10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜的選擇性分別是17.19和4.93。在大氣壓高溫等離子流噴槍(APHTPT)處理後，可能發生線性的矽氧烷(Siloxane)部分變為類矽石(silica-like)的交聯網路，如第一表所示。此形態限制聚合物分子鏈的運動性，形成小的自由體積與緻密結構。因此對大分子的擴散有較大的阻礙，並導致高的擴散選擇比，但是會降低滲透性。
當等離子能從12增加到15千瓦時，開始增加滲透性並降低選擇性，此可用SEM圖像解釋，如第八圖所示，其顯示15聚二甲基矽氧烷(15PDMS)膜的形態顯示表面上有裂縫，此狀態可歸咎於類矽石(silica-like)結構的脆化；當矽石含量變得更多時，膜的結構亦變得易脆，此裂縫將為氣體滲透開啟更多的通道，但是導致選擇比的降低。根據第六圖與第七圖所示，10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜提供最佳的氣體選擇比和適當的滲透率。第一表顯示10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜的表面有一個具有機/無機的混合結構，其中，包含8%的SiO2
C2
、22%的SiO3
C2
和70%的SiO4
，此有機/無機的混合結構能提供高的滲透率和高的選擇比。
參考第九圖所示，係為分離O2
/N2
之2008羅式上限邊界曲線，其顯示10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜的氣體分離性能，以一顆星代表的一個點指出，它在2008羅伯遜邊界上限曲線上方。此外，增加過高的等離子能，將導致聚合的聚矽氧烷(polysiloxane)形成密集的SiOx
網絡，且破壞的聚矽氧烷(polysiloxane)鏈亦導致膜的缺陷，因此
會降低小尺寸的孔洞總量，而增加大尺寸的孔洞總量。當等離子能從10千瓦增加到12千瓦時，10聚二甲基矽氧烷(10PDMS)膜比12聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜具有更多具選擇性的孔洞，亦即當等離子能高於10千瓦時，在聚二甲基矽氧烷(PDMS)聚合物鏈內的SiO2
C2
基團完全變為SiO3
C2
和SiO4
網絡，形成類矽石(silica-like)的結構。
顯然地，依照上面實施例中的描述，本發明可能有許多的修正與差異。因此需在其附加的權利請求項之範圍內加以理解，除上述詳細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。
100‧‧‧類矽石氣體分離膜之形成方法
105‧‧‧類矽石氣體分離膜
105A‧‧‧交聯透氣層
105B‧‧‧類矽石結構選擇層
110‧‧‧進料程序
115‧‧‧矽烷結構之進料
120‧‧‧預聚合程序
120A‧‧‧均勻混成步驟
120B‧‧‧脫氣步驟
125‧‧‧預聚合物
130‧‧‧塗佈程序
130A‧‧‧刀模塗佈步驟
135‧‧‧塗佈膜
140‧‧‧第一聚合程序
145‧‧‧聚矽烷膜
150‧‧‧電漿聚合程序
200‧‧‧大氣壓高溫等離子流噴槍
210‧‧‧陰極
220‧‧‧陽極
d‧‧‧工作距離
第一表所示係為根據本發明之實施例中，以Si2p曲線分析化學聚二甲基矽氧烷膜的組成；第一圖所示係為根據本發明之實施例中，類矽石氣體分離膜之形成方法流程示意圖；第二圖所示係為根據本發明之實施例中，預聚合物之聚合示意圖；第三圖所示係為根據本發明之實施例中，電漿聚合程序之示意圖；第四圖所示係為根據本發明之實施例中，經由電漿聚合程序處理聚二甲基矽氧烷膜之化學表層結構變化之反應示意圖；第五圖所示係為根據本發明之實施例中，藉由X光能譜分析儀(EDX)和X射線光電子譜(XPS)來測定聚二甲基矽氧烷膜表面的化學結構中氧/矽比率隨等離子能增加之趨勢；
第六圖所示係為根據本發明之實施例中，聚二甲基矽氧烷膜的氣體滲透率(Permeability)；第七圖所示係為根據本發明之實施例中，聚二甲基矽氧烷膜的氣體選擇比(Selectivity)；第八圖所示係為根據本發明之實施例中，類矽石結構之SEM圖像；與第九圖所示係為根據本發明之實施例中，分離O2
/N2
之2008羅式上限邊界曲線。
100‧‧‧類矽石氣體分離膜之形成方法
105‧‧‧類矽石氣體分離膜
110‧‧‧進料程序
115‧‧‧矽烷結構之進料
120‧‧‧預聚合程序
120A‧‧‧均勻混成步驟
120B‧‧‧脫氣步驟
125‧‧‧預聚合物
130‧‧‧塗佈程序
130A‧‧‧刀模塗佈步驟
135‧‧‧塗佈膜
140‧‧‧第一聚合程序
145‧‧‧聚矽烷膜
150‧‧‧電漿聚合程序
Claims (25)
- 一種類矽石氣體分離膜，該類矽石氣體分離膜包含：一交聯透氣層；與一類矽石結構選擇層，該類矽石結構選擇層係衍生自該交聯透氣層。
- 如申請專利範圍第1項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之類矽石結構選擇層係藉由一電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。
- 如申請專利範圍第2項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之類矽石結構選擇層之厚度係與電漿聚合程序之等離子能成正比，其中，等離子能係為7~15千瓦。
- 如申請專利範圍第1項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之交聯透氣層的材質係為聚矽烷。
- 如申請專利範圍第4項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之聚矽烷係為一聚二甲基矽氧烷。
- 如申請專利範圍第1項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之該交聯透氣層包含SiO2 C2 、siloxane基團。
- 如申請專利範圍第1項所述之類矽石氣體分離膜，其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3 C2 、SiOx。
- 一種類矽石氣體分離膜之形成方法，該類矽石氣體分離膜之形成方法包含：提供一聚矽烷膜；與對該聚矽烷膜之表層進行一電漿聚合程序以形成該類矽石氣體分離膜，其中，該類矽石氣體分離膜具有一交聯透氣層與一類矽石結構選擇層，該類矽石結構選擇層係藉由該電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。
- 如申請專利範圍第8項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之類矽石結構選擇層之厚度係與電漿聚合程序之等離子能成正比，其中，等離子能係為7~15千瓦。
- 如申請專利範圍第8項所述之類矽石氣體分離膜 之形成方法，其中上述之電漿聚合程序係藉由一大氣壓高溫等離子流噴槍進行。
- 如申請專利範圍第10項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之大氣壓高溫等離子流噴槍的槍尖係與聚矽烷膜的待改質表面相隔一工作距離，該工作距離為5~15cm。
- 如申請專利範圍第10項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之大氣壓高溫等離子流噴槍係以5厘米/秒~15厘米/秒的速率掃描聚矽烷膜之表面。
- 如申請專利範圍第8項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之聚矽烷係為一聚二甲基矽氧烷。
- 如申請專利範圍第8項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之該交聯透氣層包含SiO2 C2 、siloxane基團。
- 如申請專利範圍第8項所述之類矽石氣體分離膜 之形成方法，其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3 C2 、SiOx。
- 一種類矽石氣體分離膜之形成方法，該類矽石氣體分離膜之形成方法包含：形成一聚矽烷膜；與對該聚矽烷膜進行一電漿聚合程序以形成該類矽石氣體分離膜，其中，該類矽石氣體分離膜具有一交聯透氣層與一類矽石結構選擇層，且該類矽石結構選擇層係藉由該電漿聚合程序衍生自該交聯透氣層。
- 如申請專利範圍第16項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之聚矽烷膜的形成方法更包含：提供具有矽烷結構之一進料；藉由一交聯劑與一觸媒催化劑對具有矽烷結構之該進料進行一預聚合程序以形成一預聚合物；進行一塗佈程序以塗佈具有一聚矽烷之一預聚合物成一塗佈膜；與對該塗佈膜進行一第一聚合程序以形成該聚矽烷膜。
- 如申請專利範圍第17項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之具有矽烷結構之該進料係選自下列族群中之一者或其任意組合或其衍生物：聚矽氧烷(POLYSILOXANE)、聚碳矽烷(POLYCARBOSILANE)。
- 如申請專利範圍第18項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之聚矽氧烷係為聚二甲基矽氧烷(POLY(DIMETHYLSILOXANE)(PDMS))。
- 如申請專利範圍第17項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之交聯劑係選自下列族群中之一者或其任意組合或其衍生物：1,3,5-trimethyltrivinylcyclotrisiloxane、Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane、Decamethylcyclopentasiloxane、2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane，其中，該交聯劑含量約為1~30PHR(parts per hundred of Rubber)。
- 如申請專利範圍第17項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之觸媒催化劑更包含Pt、titanium-2-ethylhexoxide或其衍生物，且該觸媒催化劑含量約為0.1~1PHR(parts per hundred of Rubber)。
- 如申請專利範圍第16項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之電漿聚合程序更包含一大氣壓高溫等離子流噴槍，其中，該聚矽烷膜的待改質表面係與該大氣壓高溫等離子流噴槍的槍尖相隔5~15cm之工作距離。
- 如申請專利範圍第22項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中該大氣壓高溫等離子流噴槍之等離子能係為7~15千瓦，且該大氣壓高溫等離子流噴槍之掃描速率為5厘米/秒~15厘米/秒。
- 如申請專利範圍第16項所述之類矽石氣體分離膜之形成方法，其中上述之交聯透氣層包含SiO2 C2 、siloxane基團。
- 如申請專利範圍第16項所述之類矽石氣體分離 膜，其中上述之類矽石結構選擇層包含SiO3 C2 、SiOx。
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