СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОМОГЕННЫХ ИОНООБМЕННЫХЛ\ЕМБРАН Советский патент 1969 года по МПК C08J5/22 

Известен способ нолучения гомогенных сильноосновных ионообменных мембран, заключающийся в том, что пленку из фторсодержащих сополимеров подвергают набуханию в вииилииридине или в смеси винилпнридина с дивинилииридином с иоследующей обработкой алкилирующим агентом при темиературе, обеспечивающей полимеризацию образующейся соли вииилпирндина. Такие мембраны сочетают хорошие электрохимические свойства, обусловленные гомогенностью мембран, с высокими физико-механическими показателями и химической стойкостью, обусловленными фторсодержащей основой мембраны.

С целью расширения ассортимента и создания новых тииов мембран в качестве реагента для обработки набухшей в вииилпирпдине пленки применяют минеральную кислоту. В результате получают слабоосновные мембраны.

Способ заключается в следующем.

Фторсодержаи 1,ую пленку из сополимера гексафторнропилена и фтористого вннилпдена подвергают набуханию в 4-1 Пнилппрпдпне пли 2,5-метилвинилппридиие ири температуре от 20 до 40°С.

Затем набухшую пленку переносят в концентрированный водный раствор минеральной кислоты. Диффузия кислоты внутрь набухшей п.тенки вызывает спонтанную полпмеризацию

образующейся мономерной соли. Далее пленку экстрагируют этанолом, обрабатывают 0,5 н. NaOn и промывают водой.

В полученной мембране полпэлектролпт прочно связан в результате переплетения макромолекул п не вымывается при экстрагировании.

С целью лучшей фиксации полиэлектролита в мембране и для улучшения механических свойств мембран иредлагается к винилиирпдину добавлять 2,5-дивинилппридпн. Одновременная спонтанная сополимерпзацпя образующихся солей винилппридпнл ч дпвпнплппридина обусловливает образование структурированного трехмерного иолиэлектролпта в мембране.

Основные достоинства способа:

Способ прост п протекает в одну стадпю. Прп полимеризации не требуется повышенная температура, реакция прогекает в отсутствпе инпцпаторов радикальной полимерпзацпп. Мономер расходуется только на процесс образованпя полиэлектролита.

Получеиные мембраны имеют высокую статическую обменную емкость и селективность. Мембраны обладают высокой комплексообразующей способностью к фенолу п попам Си п Xi (в впде хлорпдов) - до 1,2 мг-эквг. При алкплпрованпп мембран различными алкилирующнми агентами получают сильноосновные гомогенные мембраны.

Пример 1. Пленку из сополимера гексафторпропилена и фтористого винилидена весом 1,48 г и толщиной 160 мк подвергают набуханию в 4-винилпиридине при комнатной температуре в течение 1 час. Затем набухшую на 70% пленку вынимают и помещают в сосуд, содержащий 70%-ный водный раствор H2SO4. В течение 1 час при небольшом самопроизвольном разогреве происходит спонтанная полимеризация образующейся мопомерной соли 4-винилпиридина. Пленка становится матовой. Затем иленку промывают этанолом в аппарате Сокслета до постоянного веса, обрабатывают 0,5 н. NaOH в течение 8 час при комнатной температуре и промывают водой до нейтральной реакции. Вес мембраны 1,97 г, содержание иолиэлектролита 33%. Статическая обменная емкость (СОЕ) по 0,1 н. НС1 2,3 мг экв/г. ел оеобъемное электросопротивление .g. 5-Ю . Селективность 0,99. Прочность. а.280 кгс1см. Комплексообразующая способность по NiCb 1,1 мг-экв/г.

Мембрана стойка к концентрированным соляной и серной кислотам, к смеси 30%-ной НаОг и 56%-ной HNOg.

Пример 2. Пленку весом 1,73 г и толшиной 160 мк подвергают набуханию в 2,5-метилвинилпиридине ири 40°С в гечение 1 час. Затем набухшую на 81% пленку вынимают и помешают в сосуд, содержащий 60%-ный водный раствор ПзРО4.

В течение 1 час ири небольшом самопроизвольном разогреве происходит спонтанная полимеризация образуюшейся мономериой соли.

Затем пленку промывают этанолом, обрабатывают 0,5 н. NaOH в течение 8 час ири комнатной температуре и промывают водой до нейтральной реакции. Вес мембраны 2,37 г, содерл ание полиэлектролита 37%, СОЕ 2,4 мг экв/г, ру5,310 ом см, селективность 0,99, Ор 80 кгс/см.

Пример 3. Пленку весом 1,43 г подвергают набуханию в смеси 4-Бинилпиридина и 2,5дивинилпиридина ири комнатной температуре в течение 2 час. Затем набухшую на 72% пленку вынимают и помещают в сосуд, содержащий 60%-ный водный расгвор ИзРО. В течение 1 час при небольшом самопроизвольном разогреве происходит спонтанная сополимеризация образующихся солей. Затем пленку промывают этанолом, обрабатывают 0,5 н. NaOH и промывают водой до нейтральной реакции. Вес мембраны 2,07 г, содержание иолиэлектролита 45%, СОЕ 2,4 мг экв/г, р, 5,1 10 ом см, селективность 0,99, 0р 300 кгс/см.

Предмет изобретения

Способ получения гомогенных ионообменных мембран путем набухания пленки из фторсодержащих сополимеров в винилпиридине или в смеси випилпиридина с дивинилпиридином с последующей обработкой химическим реагентом с образованием мономерной соли винилпиридина ири темиературе, обеспечивающей полимеризацию указанной соли, отличающийся тем, что, с целью расширения ассортимента ионообменных мембран, в качестве химического реагента применяют минеральную кислоту.