Спосіб одержання поліамідних мембран

1. Спосіб одержання поліамідних мембран, що включає сухе формування з розчину аліфатичного поліаміду і полімерної складової в суміші мурашиної кислоти з водою, який відрізняється тим, що як аліфатичний поліамід використовують поліамід6, а як полімерну складову - полівінілпіролідон, при наступному співвідношенні компонентів, % мас.: поліамід-6 4,90 ¸ 14,70 полівінілпіролідон 0,07 ¸ 0,72 мурашина кислота 71,15 ¸ 79,50 вода 13,80 ¸ 15,50. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що одержані мембрани додатково піддають гідротермальній обробці. Винахід відноситься до технології полімерних матеріалів, зокрема одержання напівпроникних мембран на основі поліамідів. Відомий спосіб одержання поліамідних мембран, що включає сухе формування з розчину аліфатичного поліаміду і полімерного доданку в суміші мурашиної кислоти з водою [Patent 4450126 US. High strength nylon blend membranes. Resting R. E. МПК Заяв. 21.04.1982, №370340, опубл. 22.05.1984]. Це випадок одностадійного типового сухого процесу одержання пористої мембрани після повного випаровування розчину, який містить тільки полімери і розчинник. Проте такі мембрани мають недостатню дифузійну проникність, зокрема щодо води, оскільки полярні амідні групи, які містяться в їх макромолекулах зумовлюють сильні міжмолекулярні взаємодії за участю водневих зв'язків, що зменшує їх дифузійну проникність. В основу винаходу поставлено завдання розробити спосіб одержання поліамідних мембран, в якому використання нових аліфатичного поліаміду та полімерного доданку дозволило б підвищити дифузійну проникність і сорбційну здатність одержаних мембран. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання поліамідних мембран, що включає сухе формування з розчину аліфатичного поліаміду і полімерного доданку в суміші мурашиної кислоти з водою, згідно з винаходом, як аліфатичний поліамід використовують поліамід-6 (ПА-6), а як полімерний доданок - полівінілпіролідон (ПВП), при наступному співвідношенні компонентів, % мас: Поліамід-6 4,90 ¸ 14,70 Полівінілпіролідон 0,07 ¸ 0,72 Мурашина кислота 71,15 ¸ 9,50 Вода 13,80 ¸ 15,50 Це забезпечує утворення пористої структури мембран завдяки полімер-полімерній взаємодії у формі водневого зв'язку, яка сильніша, ніж ефекти взаємодії розчинник-полімер і від сил гравітації, і додаткову гідрофілізадію поліаміду, що в свою чергу сприяє підвищенню дифузійної проникності і сорбційну здатність мембран. Доцільно одержані мембрани піддавати гідротермальній обробці. Це дозволяє підвищувати як їх проникність так і механічну міцність, за рахунок вимивання вільно (19) UA (11) 85236 (13) C2 (21) a200613352 (22) 18.12.2006 (24) 12.01.2009 (46) 12.01.2009, Бюл.№ 1, 2009 р. (72) СУБЕРЛЯК ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, МЕЛЬНИК ЮРІЙ ЯРОСЛАВОВИЧ, U A, БАРАН НАТАЛІЯ МИРОНІВНА, U A (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА", U A (56) US 4450126 від 22.05.1984 GB 1360665 від 17.07.1974 GB 1177748 від 14.01.1970 JP 63287503 від 24.11.1988 JP 2026917 від 29.01.1990 US 5143616 від 01.09.1992 RU 2161530 від 10.01.2001 SU 1806148 від 30.03.1993 SU 1223947 від 15.04.1986 3 85236 го водорозчинного ПВП та зниження внутрішніх напружень в мембрані. Для одержання мембран були використані: поліамід-6 (ТУ 6-06-С143-84); полівінілпіролідон (ТУ 64-9-03-86); мурашина кислота (згідно ГОСТ 5848); вода дистильована (згідно ГОСТ 6709). Спосіб здійснювали так. Змішували мурашину кислоту з водою і розчиняли в ній ПА-6 та ПВП при інтенсивному перемішуванні. Отриманий розчин фільтрували і відливали на скляну пластину з обмежувальною рамкою, розміщену горизонтально в повітряному термостаті. Товщину отримуваних мембран регулювали висотою обмежувальної рамки. Упарювання розчинника проводили при температурі 70-90°С, після чого пластини занурювали в водяну баню, відділяли мембрани від пластин і гідратували їх у дистильованій воді протягом 24 год до повного видалення розчинника. Одержані мембрани піддавали гідротермальні обробці при температурі 80-90°С або проводили їх випробування. Фізико-механічні випробування мембран проводили згідно ГОСТ 14236, дифузійну проникність в процесі діалізу модельної речовини (хлориду натрію) з водного розчину визначали за допомо 4 гою установки для діалізу за стандартною методикою [Дубяга В. П., Перепечкин Л. П., Каталевский Е. Е. Полимерные мембраны. - М.: Химия, 1981. 232с.], сорбційну здатність оцінювали за рівноважним водопоглинанням згідно ГОСТ 4650. Приклад 1. Поліамід-6 (4,9%мас.) розчиняли в суміші: мурашина кислота (79,5%мас.) - вода (15,5%мас.) і додавали полівінілпіролідон (0,1%мас.) (табл.1). Мембрану одержували сухим формуванням, для чого приготований розчин відливали на скляну пластину і проводили упарювання розчинника в повітряному термостаті при температурі 80°С. Після упарювання розчинника мембрану гідратували протягом 24 год при кімнатній температурі і визначали її властивості, наведені в таблиці 2. Приклади 2-6. Мембрани одержували аналогічно, змінювали співвідношення ПА-6 і ПВП в розчині, а також склад суміші: мурашина кислотавода. Компонентні склади розчинів для одержання мембран наведені в таблиці 1. Мембрану, отриману в прикладі 4, додатково піддавали гідротермальні обробці при температурі 90°С протягом 10 хвилин. Власти вості одержаних мембран - в таблиці 2. Таблиця 1 Склади розчинів для одержання мембран Компоненти Поліамід-6 Полівінілпіролідон Мурашина кислота Вода 1 4,90 0,10 79,50 15,50 2 7,06 0,14 79,00 13,80 Вміст компонентів, % мас. 3 4 14,70 7,06 0,30 0,14 71,15 77,60 13,85 15,20 5 7,13 0,07 77,60 15,20 6 6,48 0,72 77,60 15,20 Таблиця 2 Властивості одержаних мембран Властивості Міцність при розриві, Н/мм 2 Видовження при розриві, % Водопоглинання, % КNаСl моль .м-2.год-1 1 1,1 11 16 5,9 2 1,5 12 29 6,0 Мембрани складів 3 4 2,1 1,4/2,4 23 14/17 15 31/35 10,5 6,8/8,0 5 1,6 6 29 4,3 6 1,4 14 34 19,0 КNаСl - коефіцієнт дифузійної проникності при діалізі для хлориду натрію з 1,5%-ного водного розчину; / в знаменнику - для гідротермально оброблених мембран. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601