СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН Советский патент 1969 года по МПК C08J5/22 C08L61/10 

Известен сноссб нолучення катнонообмонных мембран сульфнрованнем нолимерных Г1леиск на основе нолистнрола, однако мембр; пы, получаемые по этому снособу, имеют, как правило, невысокне механические и электрохп м и чески е ха р а ктер и етн ки.

Пipeдлoжeн способ получения КатионообмснН1)1х мембран К-2 с высокиМИ э.чектрохимическими иоказателями и хорошей механической нрочностью в рабочем набухшем состоянии.

Такие N eM6paHbi могут найти нрименечие при опреснсннн засоленных вод, разделении в топливных элементах снеинальното назначения Н т. д., как пмею:ине более высокие э.1сктрохимпческис иоказатели по еравненпю с мембранами, оевоенными промышленностью (например, MK-40). Технология получения мембран анкалит К-2 отличаегся простотой, а нсходные материалы доступны.

В основе метода синтеза лежит новая реакцпя СП1НВКН сульфировання стиролформальдсгидных смол (СФС). Найдено, что при обработке СФС определенного состава н строения концентрированной серной кислотой уже при комнатной темиературе (20° С) е большой скоростью протекает реакция образования трехмерного нолнэлектролнта сульфокислотного тина,

СФС - смолообразный нродукт светло-желтого цвета получают взанмодействнем етирола с формальдегидом в кнелой среде. Установлено, что СФС нрсдетавляет собой смесь соединений типа

НО - СН - CHj- /CHj- о - j, СН CHj

где п лежит обычно в иредс,1ах 2-о.

При взaи oдel lcтвИlИ СФС с концснтрнрованно1 серной Kiic.noToii образуется монофункциональный сульфокатноннт с высокой обменной емкоетью (3-3,5 мг экв/г еухой смолы).

С целью иолучення механически нрочных катионообменных мемб.ран, разработан мет{;;1, сушность которого состоит в том, что сначала получают полимерную и,тснку совмен ением стпролформальдегидной смолы с 1 нертным термопластичным пол1 мером, например нолнБинилхлорндом, и затем нлевку еульфпруют серной кислотой. В результате реакции CHIHBм1-сульфирования СФС нереходит в трехмерный еульфокатиоиит, в пространственную сетку которого оказываются «вплетенными макромолекулы инертного термоиласта.

Технология получения мембран анкалит К-2 включает следующие процесеы: иолучение СФС, еовмещение СФС и поливинилхлорида, формование пленок, обработка пленок еернои киелотой.

П р и м ер 1. П о л учение С Ф С. В обогреваемый реактор, снабженный мешалкой и обратным холодильником, Последовательно при охлаждении ,и перемешива:ннн загружают 1000 нее. ч. 30%-кого формалина, 660 вес. ч. серной кислоты (d 1,84) и 340 вес. ч. стирола, предварительно очищенного от ингибитора. Температура во вр1.1я загрузки не должна превышать 45-50° С. Затем температуру ре;:кционной смеси иовышают до 95-97° С и поддерживают в течение 6 час ири интенсивном перемещн-вании. Масеу охлаждают до 30-40° С, прибавляют 750-800 вес. ч. толуола, перемешивают в течение 30 мин и дают отстояться в течение 2-2,5 час. Кнелотный слой сливают через сливной .патрубок; оставшийся органический елой последовательно промывают горячей (70-80° С) водой, 500 вес. ч. 1%иого аммиачного раетвора и затем вновь горячей водой до нейтральной реакции. Обратный холодильник заменяют прямы.м и ведут азеотропную отгонку толуола и воды при 60°С;под вакуумом. В реакторе остается слабоОКраи1енный смолообразный продукт-стиролформальлегиг1,ная смола со следующими показателями: Мол. вес. уд. Becd 1,1326; ng 1,5415; элементарный состав, %: С 72,6; Н 7,7; О 19,7. Выход смолы 151% по отногпению к загруженному стиролу. СФС .хорощо раствор;гма в ароматических и хлорированиых углеводородах, а также в диоксане, ацетоне, уксусной кислоте.

П р и м ер 2. С о в .м е щ е н и е С Ф С и и ол и в и н и л X л о р и да. Эту операцию ocynieствляют несколькими споеобамп.

а. Совместны.м растворением СФС и иолив.иИИлхлорида в общем растворителе.

В 500 вес. ч. смееи циклоте.ксанона и толуола (1:1 по объему) раетворяют 59 вес. ч. СФС и 41 вес. ч. полмвинилхлорпда ири 85-

90° С в обогреваемом эмалированном реакторе, снабженном обратным холодильником и меи;алкой. Растворение происходит в течение 20-24 час Hipn периодическом перемешивании. 5 б. Совместным вальцеванием СФС и поливинилхлорида нри температуре 115-120° С.

в. Пропиткой иол.ивинилхлорицной иленки в СФС при 40-50° С.

П р и м ер 3. Ф о р м П р о в а н и е п л е н о к. 0 Раствор выливают в илоские стеклянные формы, смазанные олеиновой .кислотой. Формы помещают на горизонтальные пол.ки в еушильны шкаф, в котором циркулирует натретый воздух (70-75° С). Сушка заканчивается за 20- 5 24 час. Формы о.клаждают и снимают эластичИые прозрачные пленки.

Пример 4. Обработка пленок серН о и к и с л о т о и. Пленки погружают в эмалированную емкость с серной кислотой (d 1,84) и выдерживают в вертикальном положении при 20-25° С в течение 48 час. Полученные мембраны обрабатывают последовательно по 6 час 70-, 40- и 20%-ной серной кислотой, дистиллированной водой, 2%-пой щелочью (NaOH) и дистиллированной водой до нейтральной реакции. Полученные прозрачные мембраны светло-коричневого цвета приВодят в равновесие с 0,5 «. раствором XaCl.

Мембраны анкалит К-2 имеют еледующие показатели: удельное электрическое сопротивление в 0,5 н. растворе NaCl 55-65 ом см; набухаемость в воде 16-18%; обменная емкость по иону Ха пз нейтрального раствора 1,8--1,9 мг-экв г; иредел прочности на разрыв влажных мембран 30-35 кг/слг-.

П р е д м е т и з о б р е т е н и я

Способполучения катиоиообменных мембран обработкой полимерных иленок серной кис.лотой, отличающийся те.м, что, с целью получения механически прочных мембран с малым э;1ектричееким сопротивлением, в .качестве полимерных .иленок нрименяют нленки на основе смеси стиролформальдегидной смолы е полп5 випилхлоридом.