Способ соединения катионообменных фторуглеродных мембран

Для нагрева можно испольэоватьнагревательную плитку, ультразвуковой, импульсный нагрев, нагрев трением, высокочастотный нагрев и другие. С точки зрения производитель ности лучшим из них является ультразвуковойф нагрев . Температуру нагрева и давление сжатия, которые зависят от молекулярного веса указанныХ полимеров, наличия усиливающих мате риалов, использованных ионообменныхгрупп, конФигураций полимеров, процентного замещения ионов сульфония и/или ионов фосфония, нельзя определить однозначно, Однако, вообще говоря, соединение сплавлением можно осуществить при 150-300 С,обычно 240-260 фС. Соединение сплавлением можно эффективно осуществить под давлением,как правило, 3-20 кг/см, предпочтительно 5-10 кг/см. При 20 использовании ультразвука рекомендуемые условия обычно таковы:, 120-200 мкм для амплитуды колебаний,28-35 кг/см для давления и 1-10 с для длительности воздействия.25 Таким образом, соединенные сплавлением полимеры соединены достаточно прочно для того, чтобы быть стойкими к кипячению с водой, 5 н. водным раствором едкого натра или смелимерах ионами сульфония или ионами фосфония можно легко осуществить при условии обеспечения контакта укаэанных фторированных полимеров с водным раствором сульфониевого основания или его соли, фосфониевого основания или егосоли. В качестве ,растворителя предпочтительна вода. Для улучшения растворимости можно использовать смесь воды с органическим растворителем, таким как спирт или кетон. При осуществлении замещения противоионов катионообменных групп в соответствии с ионообменным способом содержание конкурирующих противоионов (например, Гаф, К или других ионов) желательно снизить до возможно меньших концентраций.Концентрация ионов сульфония и/или Фосфония в укаэанном растворе обычно может быть в диапазоне от 0,01 до 0,5 н.Результат замещения зависит от степени замещения. Однако текучесть плавления успешно можно улучшить замещением противоионов, по крайней мере, 10 всех катионообменных групп, посредством чего соединение сплавлением можно осуществить легче. Даже менее, чем 10-ным замещением можно получить положительный результат, но предпочтительно, по крайней мере, 10-ное замещение.В соответствии с изобретением фторированные полимеры, имеющие катионообменные группь., которые необ-ходимо соединить друг с другом сплавлением, могут быть либо совершеннс 1 идентичны друг другу, либо отличаться по различным параметрам, таким как катионообменные группы, эквивалентные или молекулярные веса, и т.д. ЭФфект изобретения проявляется даже в том случае, если противо- ионы катионообменных групп только в одном из полимеров, которые необходимо соединить сплавлением, замещены ионами сульфония и/или фосФония. При осуществлении соединения сплавлением противоионы катионооб- менных групп, по крайней мере, в одном из указанных полимеров, которые необходимо соединить сплавлением, превращают в ионы сульфония и/или ионы фосфония прежде, чем эти полимеры подвергают сжатию с нагревом либо во влажном или сухом состояниях. 30 сью воды и метанола 35 40 45 50 55 60 65 Предлагаемый способ, в частности, очень эффективен при использовании в таком процессе, в котором маленький кусочек полимера (в дальнейшем называемый накладкой) помещают на поврежденный участок для соединения сплавлением, так как таким образом сульфониевым или Фосфониевым соединением необходимо обрабатывать толь ко накладку. П р и м е р 1. Пленку толщиной 4 мм, изготовленную из сополимера тетрафторэтилена исг,-СоС,Се(сгзОСг 2 аОимеющего соотношение сополимеризации 1500 в единицах эквивалентного веса, усиленную волокнами политетрафторэтилена, обрабатывают раствором, содержащим 15 гидроокиси калия, 30 метанола и 55 воды, для превращения боковых групп БОГ в полимере в группе БО К.Две полоски этого пленочного полимера обрабатывают погружением в 0,1 н. водный раствор триметилсуль Фониевого иодида при комнатной тем- пературе на 10 ч. Во влажном состоянии эти две полоски накладывают друг на друга и подвергают сжатию с нагревом при 240 С под давлением 10 кг/смй в течение 5 мин. Полученное соединение обладает стойкостью сцепления по отношению к 5 н. водному раствору едкого натра в течение 10 ч.П р и м е р 2. Пленку толщиной 0,3 мм, изготовленную из сополимсра тетрафторэтилена и СаРОГСГ(Юд 10(СЕД 80 имеющего соотношение сополимеризации 1100 в единицах эквивалентного веса, подвергли обработке омылением при тех же условиях, что в примере 1, для превращения боковых групп БО Р в полимере в группе ВОК. Две полоски этой пленки обрабатывают 2 н. соляной кислотой дгя превращения боко1069629 П р и м е р б. Две полоски катионообменной мембраны фторуглеродного типа, имеющей группы карбоновойкислоты в поверхностном слое на одной поверхности, обрабатывают погру.жением в 0,10 н. водный раствор тетраметилфосфониевого основания дляпревращения в ионный фосфониевыйтип. Полоски накладывают друг надруга так, чтобы они соприкасалисьсторонами, несущими группы сулфокислоты, и подвергают сжатию с нагревом при 270 С под давлением7. кг/см в течение 4 мин, Полученноеизделие имеет сцепление, достаточное для того, чтобы быть стойким поотношению к обработке раствором2,5 н. едкого натра в метаноле(объемное соотношение 1:1) при 60 Св течение одного дня.П р и м е р 7. Используют двепленки, изготовленные по способу,описанному в примере 5, имеющие группы карбоновой кислоты. Каждая изпленок усилена волокнами политетрафторэтилена и имеет размеры; 100 смв ширину и 130 см.в длину. Краевыеучастки этих пленок на ширину 10 смобрабатывают водным раствором триметилсульфонийиодида при комнатнойтемпературе в течение 15 ч.Затем эти две пленки накладываютдруг на друга, одновременно применяясжатие с нагреванием с одной стороны по ширине и с двух сторон по длине при 260 фС под давлением 10 кг/смв течение 5 мин для осуществлениясоединения в этих местах. Полученный мешок соединен прочно с достаточной стойкостью по отношению ккипяченйю в смеси, содержащей 15едкого натра, 30 метанола и 55воды,ВНИИПИ Заказ 11510/60 вых групп в форму БО Н. Затем одну из этих полосок превращают в сульфониевый тип погружением на один час в 0,25 н. водный раствор тетраэтилфосфониевого основания при комнатной температуре. Эту пленку накладывают на пленку БО Н типа и во влажном состоянии подвергают сжатию с нагревом при 260 С под давлением 8 кг/см в течение б мин. Полученное изделие прочно соединено с достаточ ной стойкостью к кипящей воде .П р и м е р 3. формированный в виде пленки образец толщиной 0,4 мм сополимера по примеру 1, имеющего соотношение сополимеризации 1200 в 15 единицах эквивалентного веса, оЬрабатывают этилендиамином для превращения части групп БОР в нем в группы сульфамида. Далее эту пленку обрабатывают раствором, содержащим 15 гидроокиси натрия, 30 метанола и 55 воды для того, чтобы осуществить гидролиз для превращения в натриевую форму. Обработанную таким образом пленку подвергают взаимодейст- вию в 0,15 н. водном растворе тетраметилсульфониевого основания в течение 15 ч при комнатной температуреДве полоски полученной пленки накладывают друг на друга и подвер-. гают соединению сплавлением при помощи аппарата. ультразвуковой плавки при амплитуде колебаний 200 мкм под давлением 35 кг/см в течение 2 с. Полученное изделие прочно соединено с достаточной стойкостью по отноше нию к кипячению,со смесьюсодержащей 15 гидроокиси натрия, 30 метанола и 55 воды.П р и м е р 4, 0,5 мм толщины пленку сополимера по примеру 2, имеющего соотношение сополимеризации 1300 в единицах эквивалентного веса, усиленную политетрафторэтиленовыми волокнами, омь 1 вают так же, как в примере 1, для замещения групп БОЛ.Р, 45 содержащихся в нем, на группы БОЭК. Две полоски этого пленкообразного полимера обрабатывают 0,15 н, водным раствором триметилсульфонийиодида при комнатной температуре в течение 5 ч. Эти две полоски накладывают друг на друга и соединяют сплавлением в течение 3 с при помощи аппарата ультразвуковой плавки при амплитуде колебаний 120 мкм поА давлением 28 кг/см 55П р и м е р 5. Сформированный в виде пленки образец толщиной 0,3 мм сополимера тетрафторэтилена и филиал ППП "Патент", г. СЕ=СГО (СР 1 ь СООСНЪ, имеющего соотношение сополнмеризации 1100 в единицахэквивалентного веса, омывают при техже условиях, что в примере 1, дляпревращения групп СООСН в группыСООК. Полученную пленку обрабатывают 0,15 н. водным раствором тетрафосфониевого основания при комнатнойтемпературе в течение 15 ч. Две полоски этой пленки соединяют сплавлением при помощи аппарата ультразвуковой плавки при амплитуде колебаний150 мкм под давлением 30 кг/см втечение одной секунды. Полученноеизделие прочно соединено с достаточной стойкостью к кипящему 5 н. водному раствору гидроокиси натрия. Тираж 473 ПодписноеЭ Ужгород, ул, Проектная, 4