Способ изготовления полупроницаемой мембраны

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советских

Сещналнстнческнз

Республик

К АВТОРСКОМУ СВ9ЩЕТЮЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-еу— (22) 3+>® <о ЗОР681 (21) 3308659/23-05 )34) Ме KN.

С 08 3 9/00

В 01 П 13/04 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

ГосударстненныЯ комнтет

СССР но делам нзобретеннЯ н открмтнЯ ФЗ) УДК 678.06-278:539 (088.8) О у 071282. Бюллетень М 45

Дата опубликования описании 07.1232 (72) Авторы изобретения

В.Г.Назаров и A.Ï.Êîíäðàòîâ и (71) заявители (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОНИЦАЕИОЙ

ИЕИБРАНЫ

Изобретение относится к переработке высокомолекулярных веществ в пористые изделия, более конкретно к способам изготовления ммкропористых полупроницаемых мембран мэ нерастворимых или малорастворимых полимеров, которые могут быть использованы в аппаратах для селективного разделения коллоидных систем и некоторых растворов °

Известен способ изготовления полу» проницаених мембран путем нанесения концентрированного раствора полимера на твердую подложку с последующей сушкой и формованмем пленки. Использование этого способа позволяет изготавливать мембраны с различными размерами пор и их распределением по размерам в зависимости от природы растворителя, концентрации раствора, режима сушки и способа формования пленки(1 ).

Недостатками способа являются его значительная энергоемкость, длительность изготовления и невозможность применения нерастворимых полимеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к. предлагаемому является способ изго-. товления полупроницаемой мембраны, включающий отжиг экструдированной изотропной полимерной пленкм, набухание пленки в жидкости, вытяжку набухшей пленки и сушку. Согласно этому способу используют пленки из полиолефинев, полиэфиров, полиацеталей, полиамидов, полиалкиленсульфидов, полиармленоксидов(2).

Йедостатком известного способа является то, что полученные микропористые пленки при воздействии высокой температуры, а также ряда жидкостей, подвержены значительным обратным деформациям вплоть до размеров исходной нерастянутой пленки.

Следствием этого может быть уменьшение пористости и проницаемости пленок до величин, характерных для исходных пленок. Указанный недостаток препятствует многократному мспользованию микропористых пленок в условиях повыненной температуры и контакта с жидкостями, так как теряются их эксплуатационные характеристики ° Кроме того, пленка, изготовленная по известному способу, при воздействии жидкости, вызывающей сильное набухание ммкропористой пленки, может изменять свою общую пористость, средний эффективный размер по .

979402

Величина показателей при деформации, %

Наименование показателей

50 50 + обработка по примеру 2

;табл.2 ) 10 + обработка по примеру 2 (табл.2 ) 10

160

Толщи на, мкм

180

150

160

150

Проницаемость по гептану

3. 103 л/ м мин при Р = 0

2,6-10

2,7 10

0,80

0,22

1,94 0,71

7,31 6,22

1,90

0,75 при P = 0 5 ати

Обратимая деформация, % после 70 С после бензола

8

Набухание, %

14 а следствием этого может быть как изменение проницаемости, так и уменьшение прочности этой пленки.

Цель изобретения — снижение величины обратимой деформации и повышение химической стойкости полупрони- 5 цаемой мембраны.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления полупроницаемой мембраны, включающему отжиг экструдированной изотроп- I0 ной полимерной пленки, набухание пленки в жидкости, вытяжку набухшей пленки и сушку, s качестве полимерной пленки используют пленку из поливинилхлорида н после сушки ее дополнительно обрабатывают олеумом концентрации 10-40 вес.% в течение 0,130 мин при 1-50 С.

Положительный эффект заключается в обнаруженном эффекте существенного увеличения стойкости дополнительно обработанной олеумом полупроницаемой мембраны к обратимой деформации и химической стойкости. Причиной этого является возникновение в поверхностном слое мембраны из поливинилхлорида системы сопряженных связей и сульфогрупп, что подтверждают ИК-спектры (590, 900, 1160 и

1650 см "соответственно.). Благодаря наличию сульфогрупп и,соответственно, большему, чем в поливинилхлориде (IIBX) межмолекулярному взаимодействию, в нем возникает жесткая структура, которая препятствует обратимой деформации мембраны при воздействии повышенной температуры и жидкости увеличивает химическую стойкость к набухающим агентам.

Параметры обработки олеумом (концентрация, время, температура ) ниже указанных величин не дают возможности достигнуть цели изобретения иэ-за очень малой скорости сульфирования. С другой стороны, параметры выше указанных приводят к деструкции поверхностного слоя полимера, нарушения его монолитности, вследствие чего он не выполняет своих функций.

Пример ы 1- 5. Промышленйые пленки иэ пзливинилхлорида толщиной

180 мкм подвергают отжигу при 70 C в течение 2 ч. Затем пленки вытягивают в изопропиловом спирте при 20 С на 10 и 50%, после чего сушат в растянутом состоянии до постоянной массы. После сушки проводят обработку полупроницаемых мембран олеумом.

Измеряют поток (проницаемость) н-гептана при атмосферном давлении

P=0, а также при избыточном P=0,5 ати при 20 С.

Результаты, близкие к представленным в табл.1 и 2, получены и при вытяжке пленок иэ ПВХ в других спиртах алифатического ряда, а также в алифатических углеводородах.

Величины обратимой деформации обработанных и не обработанных олеумом мембран из ПВХ определяют после отжига их при 70 С в течение 5 мин, а также после выдержки в бензоле в свободном состоянии в течение 1 ч ури 20 С.

Определение химической стойкости (набухание )проводят в соответствии с ГОСТ 12020-72 в бензоле при 20 С в течение 2 сут.

Результаты сведены в табл.1 и 2.

Т а б л и ц а 1

9 79402

Таблица 2

Обратная деформация

70 С Бензол

3. 10э гептан, л/м -MHH ) при p=0,5 ати олеумом

Набухание по бензолу, Ъ

0,5

12

9,50

6,22

20

20 зо

З,1О

30

10,20 о,1

50

9,70

Перед обработкой олеумом пленки 20 иэ поливинилхлорида подвергаются вытяжке в иэопропиловом спирте на 50% и высушиваются в растянутом состоянии.

Анализ представленных в табл.1 и

2 данных показывает, что проницаемость пленок иэ ПВХ после вытяжки в жидкости с последующей сушкой существенно возрастает (не более чем

5 десятичных порядков); после обработ. ки олеумом проницаемость полупроницаемых мембран иэ ПВХ существенно не изменяетсяу после обработки обратимая деформация полупроницаемых мембран из ПВХ при воздействии тем- 35 пературы (70 С)уменьшается в 3-9 раз, а при выдержке в бензоле снижается в 7-36 раэ по сравнению с необработанными мембранами из ПВХ; химическая стойкость, характеризуемая величиной набухания полупроницаемых мембран из ПВХ в бенэоле, после обработки возрастает в 4-11 раз.

Таким образом, использование полностью аморфного полимера — поливинилхлорида, введение дополнительной стадии — обработки олеумом полупроницаемях мембран (что является существенными отличительными признаками предлагаемого объекта) позволяет достигнуть существенного эффекта — 50 снижения величины обратимой деформации и повыаения химической стойкости, Формула изобретения

Составитель Л.Ягодкина

Техред F.Êàñòåëåâè÷ . Корректор Н.Король

Редактор Л.Алексеенко

Тирам 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9273/4

Филиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4

При- Условия обработки мер, 9

С вес.В Г,мин

Использование изобретения позволит многократно применять полупроннцаемые мембраны из ПВХ в аппаратах для селективного разделения жидких и газовых смесей, особенно эффективно при воздействии высокой температуры и жидкостей, вызывающих сильное набухание полимера.

Способ изготовления полупроницаемой мембраны, включающий отжиг экструдированной изотропной полимерной пленки, набухание пленки в жидкости, вытяжку набухшей пленки и сушку, отличающийся тем, что, с целью снижения величины обратимой деформации и повышения химической стойкости мембраны, в качестве полимерной пленки используют пленку нз поливинилхлорида и после сушки е дополнительно обрабатывают олеумом концентрации 10-40 вес.Ф в течение 0,1-30 мин при 1-50 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Начинкин О.И. Армированные пористые полимерные мембраны.— ."Пластические массы", 1981, 9 2, с. 56.

2. Патент DQA 9 3839516,кл. 264-41, опублик. 1979 (прототип}.