Сополимер стирола и @ -ацетофенонакрилата для газоразделительных мембран при очистке природного газа от сероводорода Советский патент 1986 года по МПК C08F212/08 C08F220/30 B01D53/22 

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям на основе сополимеров стирола и акрилата, которые могут найти применение в качестве пленкообразующих материалов для газоразделительных мембран и использованы в газовой промышленности в процессе очистки природного газа от сероводорода.

Цель изобретения - получение сополимеров стирола и акрилового мономера, которые могут использоваться в качестве пленкообразующих материалов для газоразделительных мембран, обладающих высоким значением фактора газоразделения (селективности).

Сополимеры получают совместной полимеризацией стирола и п-ацетофе- нонакрилата в бензоле с помощью радикальных инициаторов при 60 С,

Сополимеры растворимы в обычных органических растворителях (в ацетоне хлороформе, ацетофеноне, четырех- хлористом углероде, диоксане) из 2%-ного раствора которых .методом полива на -целлофановую подложку го товят полимерную пленку (монолитную мембрану), Структурные особенности предлагаемого сополимера позволяют использовать его в качестве пленкообразующего материал:а для газоразделительных, мембран с высоким фактором газоразделения по сероводороду.

Пример 1. Получение сополимера формулы

полимер сушат я вакуумном пистолете до постоянного веса. Выход сополимера 64% от теоретического.

Мол. масса 13400, температура размягчения ниже 230 С,

По данным элементного анализа сополимер содержит 70 моль.% звеньев стирола и 30 моль. % звеньев И-ацетофенонакрилата.

Химическая структура полученного сополимера подтверждается данными ИК-, ПНР- и УФ-спектроскопии, В ИК-спектре (пленка) сополимера наблюдаются полосы поглощения при 1500 и 1590 а см , характерные для ф8ни.пьного ядpaj 1680 сн и 1245см , характерные для валентных колебаний карбонила ацетильной и сложноэфир- ной групп соответственно. Полоса поглощения при 2925-2930 см и серия полос поглощения при 3000 см и выше с убывающей интенсивностью, характерные для валентных колебаний ССб групп и фенильных ядер соответственно ,

В ПМР-спектре сополимера (в CCf) зарегистрированы сигналы с химсдви- гами 1,50В, 2,50f, 2,90, характеризующими СН-СО-СН и СН-СО (CH-Rii) протоны соответственно. В слабом поле спектра ПМР наблюдаются сигналы фе- шшьных протонов. УФ-спектр сополимера (диоксан) характеризуется полосами поглощения мм и 270 мм, характерными для П - П переходов

фенильньгк ядер и п

П переходов

4СНг9Н%„-(-СН1-С№)-з„

о

г

в ампулу загружают 0,0138 г ДИНИЗА;, 4,085 г п-ацетофенонакрилата, 10 мл сухого бензола и 5,20 г свеже-- перегнанного отирола. Ампулу откачивают под вакуумом (0 мм рт.ст) и запаивают. Затем ее помещают в термостат и при 60 С выдерживают 4 ч. Полученный сополимер высаживают метанолом. Получают белый порошок, который несколько раз промырают метанолом на фильтре Шотта № 3, Затем

карбонила СО-СН-, группы, сопряженной с фенильным ядром, I

Из 2%-ного раствора- сополимера в ацетоне готовят полимерную пленку методом полива из раствора (монолитную мембрану) путем нанесения раствора на целлофановую подложку, обтягивающую стеклянный цилиндр. После 30 мин выпаривания и кратковременного смачивания подложки водой отделяют полученную пленку сополимера, (толщина 80-100 мкм), сушат в вакуумном пистолете и помещают в диффузионную ячейку для определения газопроницаемости волюмометрическим методом, усовершенствованном и широко применяемым. Газопроницаемость сополимера по сероводороду (Н8)и метану (СН) составляет 11,2.10 иО,4-10 -

см 1 с , рт ,ст,

соответственно,

Фактор газоразделений л; Н , Пример 2. В условиях примера 1 получают лолимер формулы

-fCH,(:CHj-CH

11 О

из 15,6 г стирола, 4,08 г к-ацето- фенонакрилата. Выход сополимера 7,2102 г (75%).

Мол масса 12400. Tp,,200 c.

По данным элементного анализа сополимер содержит 80 мол.% стирола и 20 мол.% -адетофенонакрилата, Газопроницаемость по Hj,S

фактор газоразделения с6 HtS/CH)v 27 и CHi( соответственно 11,34 10

-9

ем см

и 0,42-10 -5

. см.рт.ст.

Пример 3. В условиях примера 1 получают сополимер формулы

ЧСН -СН%оЧСН -СН,

to

СНз

из 6,25 г стирола, 3,06 г fi-ацето- феионакрилата.

Выход сополимера 6,52 г (70%).

Мол. масса 14400. Тр, .

Данные элементного анализа соответствуют сополимеру с содержанием 60 сол.% стирола и 40 мол. % 1-аце- тофенонакрилата. Газопроницаемость

по

H,S

и СН, соответственно 1ЫО

п / / in- СМ СМ

и 0,4А -Ю --я

jL. см -с-см.рт.ст.

Фактор газоразделения « 25.

Пример 4, В условиях примера 1 получают сополимер формулы ( ..

to

4СН2-СН-)-д ЧСН2-СН 5

15

20

из 2,083 г стирола, 4,0846 п-ацетофенонакрилата.

Выход сополимера 5,8 г (90%). . масса 11900. Трд, .

Данные элементного ai ализа соот- ветствуют сополимеру с содержанием 85% стирола и I5% И-ацетофенонакрилата.

Газопроницаемости мембран по HjS и СН4 12, 1,09-10Л ei H2S/CH II.

Состав сополимера ограничивается свойствами газоразделения, а уменьшение содержания п -ацетофеонакри- латных звеньев (менее 20%) приводит к резкому уменьшению газопроницаемости по сероводороду и фактора газоразделения . Чрезмерное 5гвеличение содержания п -ацетофенон- акрилатных звеньев (более 30%) также приводит к ухудшению основных свойств мембран,

Характеристика газораздепительных мембран дана в таблице.

1Сополимер стирола и и-аце- тофенонакри- . дата

2Сопогашер стирола и и аце- тофенонакри- лата

МоЛэ масса 12400

т раэм.

3Сополимер стирола н тофенонакри- лата

Мол масса 14400 Т„

рази.

260°С

Сополимер сти- рола и п-аце- тофенонакри- лата

Мол„ масса 11900 Т,

ра-5.4.

85

5 Полидиметил- силоксан (известный)

30

П,2

0,4

28

20

11,34 0,42 27

40

lljO 0,44 25

15

12,0 . 1,09 11

45

0,44 17

Сополимер стирола и п-ацетофенон- акрйлата формулы -fCH2-CH- 4CH2-CH y где V 70-80 мол.%; у 20-30 мол.%, с молекулярной массой 12400-14400 для газоразделительных мембран при очистке природного газа от серово- - дорода. (Л