Способ изготовления пористой мембраны

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ а 1 503485 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04.07.73 (21) 1862505/1932771/ (51) М, Кл.2 В 010 13/04 С 081. 83/02 23) Приоритет 06.12,72 (32) 07.12.71 31) 7143879 (33) ФранцияОпубликовано 15,02.76. Бюллетеньсударствеииыи комитет вета Министров СССР 1.039,2288.8) ф (53) УД о делам изебретеир и открытийта опубликования описания 30.04.76(72) Авторы изобретен Иностранць фабр и Альфонс фор(Франция)остранная фирма Рон-Пуленк С. А,) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ МЕМБРАНЫ осится к промышленност ости к способу получени ы из поливинилтриметил рители и/или нерастворитсзовать в той степени, в котоные жидкости могут смешимеси раствори- составлять по растворимость мых раствори- пропорции не- перечисленных азанных выше количество не- пределах 5 еси раствориполи ель д вес О оды и орител смеси и с у аствор колебл ию к ель.спользуе ей и отДля четом ук и мости ется в весу см Изобретение отнипластмасс, в части япористой мембрансилана.Известен способ получения мембраны изполивинилтриметилсилана путем нанесенияслоя его раствора в смеси растворителя и нерастворителя на антиадгезионную подложку,осаждения поливинилтриметилсилана, сушкии отделения антиадгезионной подложки, при 1этом осаждение проводят выдержкой во влажной атмосфере.Полученные мембраны по известному способу характеризуются низкой пористостью иизбирательной способностью к кислороду, углекислому газу и т. д.С целью повышения пористости и полученияанизотропной структуры взаимосвязанных порпо толщине мембраны размером 0,05 - 25 мкмв предлагаемом способе для растворения поливинилтриметил силан а используют смесьрастворителя (растворителей) и нерастворителя при дозировке последнего 5 - 50 вес. %,а осаждение поливинилтриметилсилана проводят при 20 - 30 С мокрой коагуляцией в 2нерастворителе.Используемый поливинилтриметилсилан (полимер) получают известным способом. Вязкость его растворов при 25 С составляет 70 - 250 смзг. 3 В качестве растворителей полимера можно назвать: алифатические, циклоалифати веские или ароматические углеводороды, такие как циклогексан, бензол, толуол; галогенсодержащие углеводороды, например дихлорметан, дихлорэтилен, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, хлороформ, дихлорбензол, монохлорбензол, тетрагидрофуран, сероуглерод и этиловый эфир. В качестве нерастворителей полимера применяют воду, спирты, такие как метанол, этанол, первичные, вторичные н третичные бутанолы, кетоны, например ацетон, метилэтилкетон, циклогексанон, диметплформамид и диметилсульфоксид. Многие растволи можно испольрой эти различваться.Растворимостьтель-нерастворитменьшей мере 5зависит от приртелей и нерастврастворителя ввыше жидкостейхарактеристик ррастворителей50% по отношентель-пер астворит5 20 25 зо 35 40 45 50 ЭЭ 60 65 3Концентрация растекающегося раствора составляет 2 - 30, преимущественно 10 - 20.В процессе получения этого раствора возможно растворение полимера в смеси растворитель-нерастворитель. Возможны также такие варианты, как растворение полимера в растворителе, затем введение нерастворителя, либо растворение полимера в части растворителя или смеси растворитель-нерастворитель, затем введение оставшегося количества растворителя с добавлением нерастворителей (или оставшегося количества смеси растворитель-нерастворитель),Растворение полимера происходит обычно при комнатной температуре, Однако можно начать растворение при низкой температуре, например 3 - 20 С, а затем поднять температуру до 50 - 70 С.Мембрана может быть плоской, трубчатой, спиралеобразной (форма подложки, на которой растекается раствор полимера), В качестве материала этой подложки используют стекло или такой металл, как нержавеющая сталь. Возможно использование подложки и из других материалов.Полимер может растекаться непосредственно на описанной выше подложке, для получения усиленных мембран можно также располагать полимер на арматуре, которая в свою очередь закреплена на подложке. Обычно арматура представляет собой сетку, трикотажную ткань из натуральных или синтетических волокон,Как правило, полимер растекается при комнатной температуре. Но можно проводить операцию, например, при 10 - 70 С.Контакт изготавливаемой пленки с коагулирующей жидкостью должен произойти до того, как начнется испарение разбавителя, Предпочтительно пленку погружают в ванну для коагуляции или поливают пленку из этой же ванны в ходе ее образования, Эта технология применима, когда процесс протекает на воздухе. В соответствии с изобретением осуществляют контакт пленки с ванной для коагуляции менее, чем через 5 с после ее отлива, коагуляцию проводят при 20 - 30 С в нерастворителе, точка кипения которых равна 40 С или выше. Могут быть использованы и другие способы для воспрепятствования испарению разбавителя. Можно помещать образующуюся пленку в атмосферу, насыщенную разбавителем, по меньшей мере в промежутке между моментом разливания и моментом осуществления контакта с ванной для коагуляции.Пример 1.А. Получение поливинилтриметилсилана.В инилтриметилсилан дистиллируют при комнатной температуре (20 - 25 С) под давлением 10 - мм рт, ст, Дистиллят собирают в охлажденную жидким азотом ампулу. Затем в эту ампулу вводят раствор катализатора, задапвают ампулу и полимеризацию проводят сначала при комнатной температуре, а затем при 35 С.В качестве катализатора берут бутиллитий, растворенный в циклогексане.Количество используемого мономера равно 1400 г; концентрация мономера в реакционной среде - 7 моль/л, концентрация катализатора в реакционной среде - 0,93 10- моль/л; длительность полимеризации составляет 435 ч.Собрано 1070 г полимера; характеристическая вязкость равна 210 см/г (25 С в циклогексане). Б. Получение мем бр а ны115 г описанного в разделе А полимера растворяют путем взбалтывания при 21 С в смеси, содержащей 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола.После полного растворения в течение 1 ч 30 мин взбалтывание прекращают и оставляют раствор в состоянии покоя в течение 1 ч для достижения его дегазации, затем фильтруют (вязкость раствора 128 П при 21 С) .Полученный таким образом раствор выливают через вертикальную фильеру на барабан, нижняя часть которого погружена в ванну из метанола.фильера расположена на расстоянии 0,2 мм над барабаном. Линейная скорость вращения последнего равна 30 см/мин. Коагуляция раствора полимера начинается сразу с образования пленки благодаря рампе, позволяющей поливать метанолом раствор, как голько он выходит из фильеры, Вращение барабана увлекает затем пленку в ванну с метанолом, температура которого равна 21 С.Общая длительность коагуляции составляет 14 мин. Затем мембрану подают на цилиндры, имеющие температуру 23 С, где она полностью высыхает в течение 15 мин. Эта мембрана ,имеет толщину 100 - 110 мкм, На каждой своей стороне она имеет поры диаметром 0,2 - 1 мкм.Мембрана не проявляет никакой избирательности по отношению к кислороду, угле- кислому газу, водороду, азоту, что указывает на наличие по меньшей мере части пор, пронизывающих всю толщину мембраны.Пропускная способность воды при давлении 0,05 бар равна 130 л/м в день.Пропускная способность этой мембраны по воздуху при перепаде давления 1 бар равна 100 м/м. ч. П р и м е р 2. Процесс ведут при условиях, описанных в примере 1, но с раствором, изготовленным из 100 г поливинилтриметилсилана (характеристическая вязкость 180 см/ /г); 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола. Вязкость раствора равна 22 П при 21 С.Полученная мембрана обладает следующими характеристиками:503485 1730 10 5 Формула изобретения 20 Составитель В. ОстровскийТекред Т. Курилко Корректор Т Добровольская Редактор Т. Девятко Заказ 1223/19 Изд. Хц 112 Тираж 882 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раугпская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Толщина, мкм 110 - 120Избирательность по отношениюк смесям газов Ов, СОг, МьНь Не НулеваяГ 1 ропускная способностьпо воде (0,05 бар),л/мденьПропускная способностьпо воздуху (1 бар),мзм 2, ч 300П р и м е р 3. Приготовляют раствор (вязкость 66 П, 21 С) из 125 г поливинилтриметилсилана из примера 2, 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола.Мембрану изготовляют согласно технологии,описанной в примере 1,Эта мембрана обладает следующими свойствами;Толщина, мкм 110 - 120Избирательность по отношению ксмесям газов О, СОз, И,Н, Не НулеваяПропускная способностьпо воде (0,05 бар),л/м день 170Пропускная способностьпо воздуху (1 бар),м з/мзч 115П р и м е р 4. Приготовляют раствор (вязкость 7 П, 21 С) из 110 г поливинилтриметилсилана (характеристическая вязкость 150 см/г), 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола. Согласно технологии, описанной в примере 1, изготовляют мембрану со следующимисвойствами:Толщина, мкм 80Пористость поверхности(средний диаметр) 0,3 - 7Избирательность по отношениюк смесям газов Оъ СОъ МОз,Н НЕ НулеваяПропускная способносгь дляводы (0,05 бар),л/мдень 8650Пропускная способностьдля воздуха (1 бар),м/м день 1200 Способ изготовления пористой мембранынанесением на антиадгезионную подложку слоя раствора поливинилтриметилсилана в смеси растворителя (растворителей) и не растворителя, осаждением поливинилтриметплсилана, сушкой и последующим отделением временной подложки, отлич а ющийс я тем, что, с целью получения анизотропной структуры пор по толщине мембраны, ис пользуют смесь, содержащую 5 - 50 вес. о/онерастворителя, а осаждение проводят при 20 - 30 С мокрой коагуляцией в нерастворителе.