Спосіб одержання мікропористих полімерних фільтрів

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к изготовлению изделий из алифатического полиамида получение пористых пленок из растворов полиамида. Такие пленки используются в процессе очистки жидких и газовых сред от высокодисперсных частиц и микроорганизмов в химической, пищевой и медицинской промышленностях, а также в производстве полупроводниковых и электронных приборов в качестве мембранных фильтров и мембран для процессов фильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса. Известен способ получения микропористых полимерных фильтров, включающий растворение полиамида в смеси муравьиной кислоты и воды, формование раствора на подложку, выдержку на воздухе, коагуляцию, промывку водой и сушку, при этом коагуляцию проводят в смеси этилового спирта или ацетона с водой при соотношении соответственно 3 - 60 - 40 - 97 в течение 4 - 6мин и дополнительно после сушки проводят отжиг на воздухе при температуре 150°C в течение 150 180с с последующим отделением подложки. Мембраны, полученные в спиртово-водной осадительной ванне, имеют очень маленький неоднородный размер пор 0,028мкм и, как следствие, низкую производительность по воде 0,3мл/мин см2 при давлении 0,1МПа. Таким образом, в основу изобретения положена задача создать фильтры, в которых путем введения в смесь для растворения полиамида или полиамида и карбамида дополнительно этилового спирта при определенных соотношениях с известными компонентами, и в качестве коагулянта 0,001Н раствора хлорида меди при определенных условиях проведения способа, повысилась бы однородность структуры пор равномерно расположенной по всему обьему фильтра, что способствовало бы повышению качества фильтров, интенсифицировало бы процесс Фильтрации с сохранением высокой степени очистки жидких, газовых сред от высокодисперсных частиц и микроорганизмов. Поставленная задача решена тем, что в способе получения микропористых полимерных фильтров, включающем растворение полиамида в смеси муравьиной кислоты и воды, формование раствора на подложку, выдержку на воздухе, коагуляцию, промывку водой и сушку, согласно изобретению, в смесь для растворения полиамида дополнительно вводят этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: коагуляцию осуществляют в водном растворе 0,001Н хлорида меди при температуре 4 - 25°C в течение 5 - 15 минут, промывку водой ведут при температуре 4 - 25°C, а сушку при 21 - 50°C. Кроме того, в смесь для растворения полиамида дополнительно вводят карбамид при соотношении полиамид : карбамид, равном 18 - 20 - 2,0 - 2,2 соответственно. Введение в смесь для растворения полиамида этилового спирта в сочетании с муравьиной кислотой, дает неожиданный эффект, заключающийся в понижении анизотропности структуры, повышающей проницаемость фильтра, при сохранении однородности пор, что приводит к интенсификации процесса фильтрации при высокой степени очистки, а также позволяет сохранить поливочные растворы в течение месяца при комнатной температуре, кроме того, позволяет получать пленки с хорошими фильтрационными характеристиками. Положительный эффект достается только за счет сочетания одного и второго растворителя в указанных пределах, выход за указанные пределы влечет к преобладанию либо к анизотропности "спиртовой", либо "муравьиной кислоты". В первом случае уменьшается спиртоустойчивость, увеличивается минимальный размер пор, уменьшаются прочностные характеристики, а во втором случае - наоборот, до получения непористой структуры пленки. Сочетание полиамида с карбамидом в указанных пределах позволяет получать пленки с повышенной пористостью, что положительно сказывается на фильтрационных характеристиках. Выход за указанные пределы приводит к снижению качества фильтров, если концентрация полиамида будет ниже 18%, то структура пленки будет более рыхлая и увеличится размер пор, повышение более чем 20% приведет к уменьшению пористости и размера пор. Увеличение карбамида свыше 2,2% приведет к разрыхлению структуры, увеличению размера пор. Введение в качестве коагулянта 0,001Н раствора хлорида меди изменяет морфологию (т.е. общую пористость и размер пор) полимерных пленок по сравнению с пленками коагулированными в воде по прототипу. Это обусловлено, с одной стороны, соотношением скоростей диффузии ионов меди, воды и скоростей диффузии растворителей (этилового спирта, муравьиной кислоты), а также низкомолекулярной фракцией полимера, с другой стороны непосредственным взаимодействием ионов меди с низкомолекулярной фракцией раствора полимера, с образованием в студне полимера клатратов меди, которые значительно снижают скорость диффузии растворителей, поэтому структурирование полиамидных пленок протекает в более мягких условиях, способствующих фиксации образовавшихся пор по всему объему студня, а также приводит к однородности размера пор. Экспериментально установлено, что заявляемая концентрация раствора хлорида меди резко уменьшает разность размера пор на поверхностях фильтра. Все приведенные температурные и временные параметры технологии получения микропористых полимерных фильтров соответствуют получению пленок с оптимальным размером пор. Отклонение от указанных пределов приведет к изменению их структуры. Таким образом, сочетание вышеуказанных признаков дает положительный эффект, заключающийся в получении равномерной пористой структуры по всему объему полиамидной пленки, что повышает качество фильтров, а именно, проницаемость фильтpa, и значит интенсифицируется процесс фильтрации. Способ получения микропористых фильтров осуществляется следующим образом. Пример 1. Приготовленный раствор, содержащий 18мас.ч. полиамида марки А-6 - 110, этилового спирта 40,1мас.ч., муравьиной кислоты 30,1мас.ч., а также воды 7,0мас.ч., с помощью фильеры наносят на стеклянную подложку, 30мин выдерживают на воздухе при температуре 20°C, затем пластина с покрытием погружается на 5мин в водный раствор 0,001Н хлорида меди при 12°C, по истечении указанного времени, пленка промывается холодной водой 4°C до полного удаления растворителя. В конце процесса отмывки пленка отслаивается от подложки и выбирается на сушильный барабан, температура которого 21°C. В таблице отражены конкретные примеры выполнения способа, которые выполняются аналогично примеру 1. Примеры 2, 3, 4 отражают заявляемые пределы, примеры 1 и 5 отражают значения параметров получения фильтров, соответствующих запредельным значениям заявляемых параметров. Структура пленки, по предлагаемому способу, позволяет при толщине 0,1мм, рабочем давлении 0,1МПа, общей пористости 85%, размере пор 3,0мкм получать проницаемость 150 - 350мл/мин см2. Как видно из таблицы, при одном и том же размере пор, водопроницаемость полиамидных фильтров, полученных по предлагаемому способу, не уступает известным, но и превосходит их. Использование доступных реакторов и оборудования создает предпосылки экономически выгодного производства отечественных ультрафильтрационных мембран на уровне требований международных стандартов. Сочетание фильтрационных и прочностных характеристик, сохранение свойств при автоклавировании дает возможность широкого использования этих мембран в народном хозяйстве. Использование предлагаемого способа получения микропористых полимерных фильтров позволяет интенсифицировать процесс фильтрации, повысить степень очистки жидких и газообразных сред от высокодисперсных частиц и микроорганизмов, при изготовлении фильтров повысить однородность структуры пор по объему фильтра.