Способ получения мембраны датчика влажности

(57) Использование: в приборах для определения содержания паров воды в Газовых смесях. Сущность изобретения: формируют пленку поливом раствора смеси попивинилового спирта и пов)мерной добавки на стекло, Пленку сушат и отделяют от стекла, Затем обрабатывают парами воды с от) осительной упругостью 50 - 93% и сушат или обрабатывают УФ-из 1)учением с дозой (0,72 - 2,6) 10 квант/см,. Изобретение позволяет увеличить относительное удлинение мембраны до 8,6 при сорбции пара с упругостью 52% или до 30,2 при сорбции парэ с упругостью 93 О,. 9 табл. рганическои х А, ПетСвиридова, ИИ.Н. Ермоленк515653, кл, 15 5 Проницаем ами модиф спирта. Ди полимер -29 - прот ость и ициро ффузи х; тип,нилового спирта и добавки, формогании пленки путем полива и сушки.В качестве добавки используется полиакриловая кисло 1 а, Однако чувствительность датчик в подобного типа 4 недостаточна для вь 1 ьвления, в частности, Ш малых-упругостей водного пара. 1 ЯЦелью данного изобретения являгтся О повышение чувствительности и мембраны на основе композиции поливинилового аспирта и" поликйс"лоты к парам воды,Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в получении смеси растворов полимеров; поливинилово- ф го спирта и полимерной добавки, формовании пленки путем полива и сушки, мембрану дополнительно активи )уют водяным паром до равновесного влап)содержания при упругости пара 50-93;ь с последую.цей десорбцией и сушкой над осушителем или активирчют УФ-излучением с дозой ,722,6) 10 квант/см 2. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт общей и нмии АН БССР(56) Патент США )ч. 4опублик. 1985.Голеницева С.А, и дрсорбция паров воды пленванного поливиниловогоонные явления вЧерноголовка, 1985, с, 2 Изобрете)ие относится к области мемранной технологии, в частности к мембраам, чувствительным к парам воды, и может ыть использовано в качестве датчика влаж- ости. Известен способ получения мембраны на основе поливинилового спирта путем- полива его водного раствора, сушки на воздухе и термообработки при температуре 150 - 250 С в течение 10 - 30 мин. Пленка- мембрана используется в качестве датчика влажности, причем. контролем влажности служит либо изменение геометрических размеров пленки, либо изменение электро- физических саойс 1 а, в частности электропроводности,Наиболее близ:им по технической сущности является спо:об получения мембраны на основе композиции поливинилового спирта и полимерной добавки, заключающийся в получении:меси растворов поливи, 1782977 А 1Следующие примеры иллюстрируютизобретение.П р и м е р ", Смешивают 0,3 мл 5/раствора карбоксиметил целл юлозы (КМ Ц)ММ/СП 75/250 (степень полимеризации 5230, содержание Л 1 аС 0,84%) и 9,7 мл 5 ного раствора поливинилового спирта(П В С, ГОСТ 10779- 78) марки 16/1.Раствор наливают на стекло и сушат,Мембрану отделяют от стекла и досушивают в зксикаторе,П р и м е р ы 2 - 5 выполняются аналогично примеру 1, при атом смешивают 0.6,0,7, 1,0 и 1,6 мл 5/ раствора КМЦ и соответственно 9,4; 9,3: 9,0 и 8,4 мл 5% раствора 15ПВСЧувствительность мембран к парам воды определяли по их относительному удлинение где Л =- 11 - 1. 11 и- длинаЛ20образца до и после сорбции паров воды,определяемая катетометром, Результатыиспытаний приведены в табл,1.П р и м е р ы 6-10, Мембраны, полученные в примерах 1 - 5 (соответственно), обрабатывали водяным паром с относительнойупругостью 93 до достижения насыщения,затем сушили и испытывали, как в примерах1-5. Результаты приведены в табл.2.П р и м е р ы 11-14, Мембраны, полученные в примерах 2-5, соответственно, испытывали при относительной. упругости пара93 , Результаты приведены в табл.З,П ри м е р ы 15-18, Мембраны, полученные в примерах 7-10, соответственно, испытывали при относительной упругостипара 93, Данные в табл,4. П р и м е р 19 .23. Мембрану получают как в примерах 1-5 при соотношении ком понентов КМЦ,4 Ж, ПВС-остальное. Мембрану обрабатывают водяным паром с упругостью 40, 50, 60, 93 и сушат, Определяют кинетику сорбции обработанных и необработанных мембран. Результаты 45 испытаний приведены в табл,5.П р и м е р ы 24-25, Получает мембраны как в примерах 1-5 при содержании КМЦ 27 о (пример 24( и 16(пример 25). Но мембраны подвергаютдействиюУф-излучения, 50 после чего испьп ывают, Результаты испытаний приведены в табл,б.П р и м е р 26, Смешивают 2 мл 5 о -ного раствора пол имета к рило вой кислоты (ПМ К) и 8 ил 5%-ного раствора ПВС, поливают раствор на стеклянную подложку, сушат, Обрабатывают УФ-излучением с дозой З,б 10 - 3,6 102 о квант/см 2, Результаты19испытаний по сорбции паров воды представлены в табл.6;П р и м е р ы 27-28. Получают мембраны поливом смешанного раствора ПВС и кремневольфрамовой кислоты (КВК) ТУ 6-09- 3942-75, соотношение КВ К: П В С 25:75 (по массе, пример 27) или 40;60 (пример 28),Мембраны обрабатывают водяным паром с упругостью 93% и высушивают. Свойства обработанных и необработанных мембран приведены в таблицах 7,8,П р и м е р 29 (сравнительный), Смешивают 2 мл 5 раствора полиметакриловой кислоты (ПМК) и 8 мл 5% раствора ПВС, наливают раствор на стеклянную подложку, сушат и отделяют от стекла. Результаты испытаний по сорбции водяного пара приведены в табл,9,П р и м е р 30, Мембрану, полученную в примере 29, обрзбатывают водяным гэром с упругостью 93 и сушат, Результаты испытаний по сорбции г аров воды приведены в табл, 9,П р и м е р 26, Мембрану, полученную в примере 29, обрабатывают УФ-излучением с дозой 3,6 10 - З,б 10 квант/см, Результаты испытаний по сорбции паров воды приведены в табл. 6,Формула изобретения Способ получения мембраны-датчика влажности полиэом смеси водных растворов поливинилового спирта и полимерной добавки на подложку, "ушкой и отделением полученной пленки подложки, о т л иа ющ и й с я тем, что, с целью повыц.ения чувствительности мембраны к парам воды, пленку дополнительно обрабатывают водяным паром при его огносительной упругости 50 - 93% до достижения равновесного влагопоглощения, после чего сушат или обрабатывают УФ-излу ением с дозой (0.722,6) 102 О квант/см .21782977 Таблица 1,Кинетика сорбции паров воды пленочными образцами на основе поливиниловогоспирта и водорастворимой карбоксиметилцеллюлозы при относйтельнойупругости водяного пара 52, оцениваемая на величине01относительного удлинения, а 1 гетега аеееаагеа гаииювввювеееваваюттайииатагаеваегтатгевагаее Оремя сорбции, чтевава ее аваев втаю Югтт аваге0,25 1,5 3,4 4,2 6,2 23,0 25татаев агава аею тевютг аэв гавива ватаеваеетеО, 14 - 0,090,3 0,6 0,6О, 5О,ОЭ 0,4 075 0,5 0,75.0,981,070,09 0,72,7 3,3 3,5 4,0 4,02,4 2,42,5 "2,456 5 7 58 58 У при- Содержа" мера ние КИЦ,мас.Ж ее таите те 2 4 геевевеаиввиаваевйватаевееаееЬевве 4 веаевегаагаювеийееввев х,е -, Т а б л иц а 2 Кйнетика сорбций парбв воДы йленочными образцами на основе"поливинилового спирта иводорастворимой карбоксиметилцеллюлозы приотйосительной упругости водяного пара 522 после иих ак тивации водяным паром при Р/Ро93, оцениваемая йовеличине относительного удлинения авегааЬаееавегеветаааватаевавваееееива ваеев гтеевююеа Р при- Содержа"мера ние НЧЯ,мас.Ф Время сорбции, чиигегеюевгев тетю тагаев иватавиаег вив ееею1,7 3,4 4,7 21,5 23 26 27. 46ветав тетеви аевав тате ееа иттивгагате евтеева гевт гегевагит еютагаеваееееееааветаветвиваеатетаюевюееегеитеаеевввеювевееавтеа Таблица 3КННЕтнка СОрбцнн ЛарОВ МОЛиПЛаалинан Обраацанн На ОСНОВЕ ЛОЛИВИНИЛЬЮОГОспирта и еоаораствориюй иарбоисннетилцеллолоаи при относителыюй упрумсти воланомпара 93 Юа ае а а а ааааЮ аевеаеа а аа аааааааааавиааааааааааВ при Содериа- Вреил сорбцни инера ние Ккце а еа аа а в а аа еаа а аааааа а а а аа2 " 12.53,5 1 45 1 1821 22 т 1 25 1 26 1 2829 743 1 г 4547 8,5 8,9 - 10,889 -: 88 75 7,7 "10,2 10,210 10,4 - 14,5 6,07,010,016,0 10,6Э 310,715,3 а 10,610,89,2 - " 9 У 9,70,711,2. 215,3 16 16 11 12 3 14 7,0 3,5 5.4 5,6 7,76,8 ааа еаа а а а аа аа еаааевааааааеаааа а аа ааа а а е е в а е е3,06,07,010,016,0 6 3;О 7 6,0 8 , 7,010,0 1 О 16,0 0,05 -0,05 2 0,4 1,25 2,87 4,51,1 3,0 5,1 6,9 О,7 -. 5 4 0,6 6,8 .1782 О 77 таблица 4 Кннетнка сорбцнн паров воды пленочныии обраэцани на основе поливинилового спирта и водобонсннетнлцелпшюэы при относительной упругости водяного пара 93, оцениваемая по8 величине относительного удлинения, после их активации водяным парон при Р/Р 00 е 9 2 и десорбции а,51,11,5Вренп сорбции, ч Ю прн- Содерианэра нне КНЦ,8,7 5,7 17,1 8,5 6 19,71 23 е 5 28 в 7 О17,814 О 34,20,814,9 6,07,00,06,0 5 6 7 8 9е е 6,7 9,6 2 23,6 24 224252 " 29 25,30,2 30,2 е ее Таблнца 5 Влияние упруости водяного пара при активации неибраны.нв основе попивиннловогоспирта и карбоксинетнпцеллюпоэы (содернание кнЦ - 7,4 нас,ь) на кинетику сорбции на ней паров воды при Р/Рв " 93 ь тетиве еаВремя сорбцни, ч2 Зэ 5 45 2 22,5 23,5 27 28 45 47 5е е еееттв упругостьпара приактива"ции, ь е принера 0,250 (беэ ак"тивацни)405060 8,99,0 .7,420,6 3,5 5 4 6,8 5,4 7,0 8,9 1,4 2,9 6,7 6,2 17,7 123,2 - 25,4 9,2 9 э 7 9,69 в 4 9 е 5 96 7 5 175 " 178 8 20,6 20,6 20,7 - 2 26,0 26,9 - -, 28 20 21 3,.50531,6 20,22 23 т Таблицаб Кинетика сорбции пар в воды при упругости пара 93 пленочнымиобразцами на основе йоливинилового спйрта и карбоксиметилцеллюлозы неактивированными, а также актиаированными Уф-излучением т е а и ева Втваа тт в е аа ат т Р при" Образецмера Доза обл., Времяквант/смзте еевГ2,55,0ее ееива тетеее0 (не облу 7,5 8,5ченная)3,6 10 9 ь О, 7,2110 10,01,4 1 О 10,5Оео3,6 10 7,5 сорбции, ч а а а аа30аве те еатетаавве ве аа 24 ПВС+КМЦ1782977 Кинетика сорб ии пац ров воды пленочным, ьонпоэициями на основе лолиТаблица 7 винилового спирта и кремнееольФраиоеой кислоты и и тн иводяного 93 (аиоеои кислоты лри относительной упругости гае а вив ее е тете Вв е г еевг 1 2 еи в в г8 8,6 25 40 10 10,7 11,6 11,6 18,4 19,5 19,6 19,6 13, 15 15 ее е еве Таблица 8 Кинетика сорбции паров воды пленочными компоэициями на основе поливинилового спирта и кремневольФрановой кислоты при относительной упругости водяного пара 93 после активации обраэцов водяным паром и сушки надосушитепем в течение 14 суток (-1-у)01 Время сорбции, ч Составмас. ФКВК т ее га 48е вагит 19,8 24,9 86 14 154 172 - 195 19519 20,3 21,824,8 - 24,7 24,9 25 40 таблица 9 Кинетика сорбции паров воды пленочными композициями на основе поливинилового спирта и полиметакриловой кислоты при относительной упругости водяного пара 52 о. Содервание полиметакриловой кислоты - 20 мас.2поливиниловый спирт остальное М при- Вреия сорбции, ч1,52 1 2 3,522,5 (5,5 (22,5 21,5 (12,5 15,5 19 (19,2 (19,2 21 гфв 51,5 0,4 0,66 1)05 1,14 2,4 2,4 2,5 - - 2,5 35 34 - 3,4 34 - 37 37 36 0,6 1,0 е 2,1 30 Редактор М.Кузнецова Заказ 4489 Тираж ВНИИПИ Гос да ственного Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Же 35, Раушская наб 4/5