Способ изготовления пористой мембраны Советский патент 1976 года по МПК B01D13/04 C08L83/02 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ МЕМБРАНЫ

Концентрация растекающегося раствора составляет 2 - 30, преимущественно 10 - 20%.

В процессе получения этого раствора возможно растворение полимера в смеси растворитель-нерастворитель. Возможны также та кие варианты, как растворение полимера в растворителе, затем введение нерастворителя, либо растворение полимера в части растворителя или смеси растворитель-нерастворитель, затем введение оставшегося количества растворителя с добавлением нерастворителей (или оставшегося количества смесн растворитель-нерастворитель).

Растворение полимера происходит обычно при комнатной температуре. Однако можно начать растворение при низкой температуре, например 3 - 20° С, а затем поднять температуру до 50 - 70° С.

Мембрана может быть плоской, трубчатой, спиралеобразной (форма подложки, на которой растекается раствор полимера). В качестве материала этой подложки используют стекло или такой металл, как нержавеющая сталь. Возможно использование подложки и из других материалов.

Полимер может растекаться непосредственно на описанной выше подложке, для получения усиленных мембран можно также располагать полимер на арматуре, которая в свою очередь закреплена на подложке. Обычно арматура представляет собой сетку, трикотажную ткань из натуральных или синтетических волокон.

Как правило, полимер растекается при комнатной температуре. Но можно проводить операцию, например, при 10 - 70° С.

Контакт изготавливаемой пленки с коагулирующей жидкостью должен произойти до того, как начнется испарение разбавителя. Предпочтительно пленку погружают в ванну для коагуляции или поливают пленку из этой же ванны в ходе ее образования. Эта технология применима, когда процесс протекает на воздухе. В соответствии с изобретением осуществляют контакт пленки с ванной для коагуляции менее, чем через 5 с после ее отлива, коагуляцию проводят при 20 - 30° С в нераство рителе, точка кипения которых равна 40° С или выше.

Могут быть использованы и другие способы для воспрепятствования испарению разбавителя. Можно помещать образующуюся пленку в атмосферу, насыщенную разбавителем, по меньшей мере в промежутке между моментом разливания и моментом осуществления контакта с ванной для коагуляции.

Пример 1.

А. Получение поливинилтриметилсилана.

Винилтриметилсилан дистиллируют при комнатной температуре (20 - 25° С) под давлением рт. ст. Дистиллят собирают в охлажденную жидким азотом ампулу. Затем в эту ампулу вводят раствор катализатора, занаивают ампулу и полимеризацию проводят сначала при комнатной температуре, а затем при 35° С.

В качестве катализатора берут бутиллитий, растворенный в циклогексане. Количество используемого мономера равно 1400 г; концентрация мономера в реакционной среде-7 моль/л, концентрация катализатора в реакционной среде - 0,93 10 моль/л; длительность полимеризации составляет 435 ч.

Собрано 1070 г полимера; характеристическая вязкость равна 210 (25° С в циклогексане) .

Б. Получение мембраны

115 г описанного в разделе А полимера растворяют путем взбалтывания при 21° С в смеси, содержащей 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола.

После полного растворения в течение 1 ч 30 мин взбалтывание прекращают и оставляют раствор в состоянии покоя в течение 1 ч для достижения его дегазации, затем фильтруют (вязкостьраствора 128 П при 21°С).

Полученный таким образом раствор выливают через вертикальную фильеру на барабан, нижняя часть которого погружена в ванну из метанола. Фильера расположена на расстоянии 0,2 мм

над барабаном. Линейная скорость вращения последнего равна 30 см/мин. Коагуляция раствора полимера начинается сразу с образования пленки благодаря рампе, позволяющей поливать метанолом раствор, как голько он выходит из фильеры. Вращение барабана увлекает затем пленку в ванну с метанолом, температура которого равна 21° С.

Общая длительность коагуляции составляет 14 мин.

Затем мембрану подают на цилиндры, имеющие температуру 23° С, где она нолностью высыхает в течерие 15 мин. Эта мембрана .имеет толщину 100-110 мкм. На каждой

своей стороне она имеет поры диаметром 0,2 - 1 мкм.

Мембрана не проявляет никакой избирательности по отношению к кислороду, углекислому газу, водороду, азоту, что указывает на наличие по меньшей мере части пор, пронизывающих всю толщину мембраны.

Пропускная способность воды при давлении 0,05 бар равна 130 л/м в день. Пропускная способность этой мембраны по

воздуху при перепаде давления 1 бар равна 100 . ч.

Пример 2. Процесс ведут при условиях, описанных в примере 1, но с раствором, изготовленным из 100 г ноливинилтриметилсилана (характеристическая вязкость 180 /г); 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола. Вязкость раствора равна 22 П при 21° С. Полученная мембрана обладает следующими характеристиками:

Толщина, мкмПОИзбирательность по отношению к смесям газов О2, СО2, N2,

Н2, НеНулевая

Пропускная способность по воде (0,05 бар), л/м -день1730

Пропускная способность по воздуху (1 бар), м /м -ч300

Пример 3. Приготовляют раствор (вязкость 66 П, 21°С) из 125 г поливинилтриметилсилана из примера 2, 550 г монохлорбензола и 240 г изобутанола.

Мембрану изготовляют согласно технологии, описанной в примере 1.

Эта мембрана обладает следующими свойствами:

Толщина, мкмПО-120

Избирательность по отношению к смесям газов О2, СО2, Na, HZ, НеНулевая

Пропускная способность по воде (0,05 бар).

л/м -день

Пропускная способность по воздуху (1 бар),

Пример 4. Приготовляют раствор (вязкость 7 П, 21° С) из ПО г поливинилтриметилсилана (характеристическая вязкость 150 см г), 550 г монохлорбензола и 240 т изобутанола.

Согласно технологии, описанной в примере 1, изготовляют мембрану со следующими свойствами:

Толщина, мкм80

Пористость поверхности

(cJзeдний диаметр)0,3 - 7

Избирательность по отношению к смесям газов О2, СОа, NOa, HZ, НЕНулевая

Пропускная способность для воды (0,05 бар).

8650

л/м -день Пропускная способность для воздуха (1 бар), м м -день

1200

Формула изобретения

Способ изготовления пористой мембраны нанесением на антиадгезионную подложку слоя раствора поливинилтриметилсилана в смеси растворителя (растворителей) и нерастворителя, осаждением поливинилтриметилсилана, сушкой и последующим отделением временной подложки, отличающийся тем, что, с целью получения анизотропной структуры пор по толщине мембраны, используют смесь, содержащую 5 -- 50 вес. % нерастворителя, а осаждение проводят при 20 - 30° С «мокрой коагуляцией в нерастворителе.