Perrot, Carine, Gonon, Laurent, Gebel, Gérard, Sillion, B., Chauvin, J., Nakatani, K., Delaire, J., Huertas, Rosa, Marestin, Catherine, Mercier, Régis, Doherty, Cara, Hill, Anita, Maya, Eva, Structures et propriétés d'architectures moléculaire (SPRAM - UMR 5819), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (PPSM), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, Division of Manufacturing Science and Technology (CSIRO), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Novel polyimide-organosilicate hybrid films were prepared by sol–gel process from a novel functionalized polyimide with alkoxysilanes as pendant groups that increase the affinity between inorganic and organic phases. The synthesis of this functionalized polyimide was carried out by an esterification reaction of a copolyimide containing carboxylic acid groups with allyl alcohol and subsequent hydrosililation. Tetraethoxysilane was used as precursor of silica in different amounts to obtain hybrid membranes with a silica content of 5, 10 and 20 %. The polymers and hybrid membranes were structural, mechanical and thermally characterized. The 29Si-NMR solid state spectroscopy confirmed that silica was covalently bonded to the polyimide. SEM pictures showed a good dispersion of the silica particles and an amorphous morphology was observed by WAXS. DSC analyses revealed an increase in rigidity with the increase in silica content. The mechanical strength of the hybrid membranes decreased with the silica amount, exhibiting a brittle behavior. The evaluation of the gas permeation properties revealed that the film with the lowest silica content showed the highest permeability coefficients for O2, N2, CH4, and CO2 with 34, 8, 6, and 128 barrers respectively, while all hybrid membranes showed similar permselectivities around 4 and 22 for O2/N2 and CO2/CH4 respectively. The fractional free volume of hybrid membranes determined by positron annihilation lifetime spectroscopy followed the same trend that permeability coefficients, confirming that the gas transport properties are mainly governed by the free volume elements.