[go: up one dir, main page]

RU2109769C1 - Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material - Google Patents

Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material Download PDF

Info

Publication number
RU2109769C1
RU2109769C1 RU95110450A RU95110450A RU2109769C1 RU 2109769 C1 RU2109769 C1 RU 2109769C1 RU 95110450 A RU95110450 A RU 95110450A RU 95110450 A RU95110450 A RU 95110450A RU 2109769 C1 RU2109769 C1 RU 2109769C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
formation
pores
polymeric material
filler
Prior art date
Application number
RU95110450A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95110450A (en
Inventor
В.Е. Гуль
Ю.В. Космодемьянский
Е.В. Попова
М.Л. Чернихова
Original Assignee
Московская государственная академия прикладной биотехнологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московская государственная академия прикладной биотехнологии filed Critical Московская государственная академия прикладной биотехнологии
Priority to RU95110450A priority Critical patent/RU2109769C1/en
Publication of RU95110450A publication Critical patent/RU95110450A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109769C1 publication Critical patent/RU2109769C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

FIELD: polymers. SUBSTANCE: invention relates to preparing highly thermostable polymeric material of required structure and complex properties which can be used for separation of technological liquid components in food industry. Method involves addition of finely dispersed ferromagnetic vehicle to solution or melt of polymer and composition applying on forming surface followed by effect of magnetic field on composition and hardening for structure fixing. Then composition is subjected for acid effect up to pores formation from dissolved vehicle particles. EFFECT: improved method of forming, enhanced effectiveness of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению высокотермостойкого полимерного материала с заданной структурой и комплексом свойств, способного эффективно разделять компоненты технологических жидкостей и продукции пищевых производств. The invention relates to the production of a highly heat-resistant polymer material with a given structure and a set of properties, capable of effectively separating the components of process liquids and food production products.

Известные способы получения пористых материалов основаны на формировании структуры высокомолекулярного вещества соответствующей заданной проницаемости по отношению к разделяемым компонентам. Known methods for producing porous materials are based on the formation of the structure of a high molecular weight substance corresponding to a given permeability with respect to shared components.

Эффективность разделения компонентов определяется химическим строением высокомолекулярного соединения, обеспечивающим формирование микропор заданного размера и специфического межмолекулярного взаимодействия материала мембраны с компонентами разделяемой смеси. Регенерация исходных свойств пористых материалов после их амортизации в большинстве случаев представляет собой сложный и длительный процесс, требующий иногда применения дефицитных растворителей. Острое термическое воздействие при очистке мембран, как правило, ведет к деградации пористой структуры. The separation efficiency of the components is determined by the chemical structure of the high molecular weight compound, which ensures the formation of micropores of a given size and specific intermolecular interaction of the membrane material with the components of the mixture being separated. The regeneration of the initial properties of porous materials after their depreciation in most cases is a complex and lengthy process, sometimes requiring the use of scarce solvents. The acute thermal effect during membrane cleaning, as a rule, leads to degradation of the porous structure.

Известны способы получения полимерных мелкопористых материалов путем добавления к растворам или расплавам смолы, нерастворимой и устойчивой к воздействию растворителя разделяемой системы, но растворяющейся в другом растворителе при очистке пористого материала. Из полученной смеси формуют изделие, а затем сформированное изделие контактирует с растворителем для наполнения, и в результате в сформированном изделии образуются поры [1]. Known methods for producing polymeric finely porous materials by adding to solutions or melts of resin, insoluble and resistant to solvent, a separable system, but dissolving in another solvent when cleaning a porous material. The product is molded from the resulting mixture, and then the formed product is contacted with a filling solvent, and as a result, pores are formed in the formed product [1].

Одним из приемов создания пористой структуры является способ получения мембран путем полива раствора этилцеллюлозы на формующую поверхность с последующей коагуляцией [2]. Однако полученные пористые материалы обладают низкой химической и термической стойкостью, затрудняющей широкое использование материалов и их очистку путем высокотемпературного воздействия. One of the methods for creating a porous structure is a method for producing membranes by pouring a solution of ethyl cellulose on a forming surface with subsequent coagulation [2]. However, the obtained porous materials have low chemical and thermal resistance, which impedes the widespread use of materials and their cleaning by high temperature exposure.

Существуют способы получения полимерных пористых материалов, обладающих достаточно высокими эксплуатационными характеристиками, стойкостью к агрессивным средам, что достигается как использованием в качестве основы термостойкого полимера, например [3], так и дополнительной обработкой пористого материала [4]. There are methods for producing polymeric porous materials with sufficiently high operational characteristics and resistance to aggressive media, which is achieved both by using a heat-resistant polymer as the basis, for example [3], and by additional processing of the porous material [4].

Однако по всем указанным способам получают пористые материалы с труднорегулируемыми формой, размером пор, способностью к пропусканию жидкостей, что сказывается на эффективности задержания частиц при разделении компонентов жидких сред. Несмотря на высокую производительность существующих пористых материалов, процессы разделения сред сопряжены с рядом проблем, например, таких как:
а) затрудненность в выборе условий эксплуатации (узкие диапазоны фильтруемых сред и рабочих температур),
б) прогнозирование свойств пористых материалов, формирование материалов с заданным комплексом свойств, отвечающих требованиям условий эксплуатации.
However, for all these methods, porous materials with difficult to control shape, pore size, and fluid transmission ability are obtained, which affects the efficiency of particle retention during separation of the components of liquid media. Despite the high performance of existing porous materials, the processes of separation of the media are associated with a number of problems, for example, such as:
a) difficulty in choosing operating conditions (narrow ranges of filtered media and operating temperatures),
b) prediction of the properties of porous materials, the formation of materials with a given set of properties that meet the requirements of operating conditions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу формирования пор в полимерном материале с заданными параметрами является способ получения материала путем нанесения на формующую поверхность с последующей коагуляцией в осадитель композиции на основе раствора полимера, содержащего функциональные группы [5]. The closest in technical essence to the proposed method for the formation of pores in a polymer material with specified parameters is a method of obtaining material by applying to a forming surface, followed by coagulation of a composition based on a polymer solution containing functional groups in the precipitator [5].

Однако высокотермостойкие полимерные материалы, пригодные для производства мембран, не изменяющих своих свойств в процессе термической очистки, к сожалению, не всегда пригодны для образования макропор заданных размеров, формы и ориентации. However, highly heat-resistant polymeric materials suitable for the production of membranes that do not change their properties during thermal cleaning, unfortunately, are not always suitable for the formation of macropores of a given size, shape and orientation.

Задача предлагаемого изобретения - получение на основе высокотермостойкого высокомолекулярного соединения нового поколения пористых материалов с заданными параметрами пористой структуры и комплексом свойств, позволяющих осуществить регенерацию мембран путем повышения температуры до необходимого (для разложения веществ, забивших поры) значения и возможности применения дешевых и недефицитных растворителей, действию которых не подвержен базовый полимер пористого материала. The objective of the invention is to obtain, on the basis of high-temperature-resistant high-molecular weight compounds of a new generation of porous materials with specified parameters of the porous structure and a set of properties that allow the regeneration of membranes by raising the temperature to the necessary (for the decomposition of substances clogged pores) values and the possibility of using cheap and non-deficient solvents, the action which is not susceptible to the base polymer of the porous material.

Это достигается тем, что в раствор или расплав химически стойкого полимера вводят тонкодисперсный ферромагнитный наполнитель, наносят полученную композицию на формующую поверхность, воздействуют на полученную композицию магнитным полем, проводят отверждение для фиксации структуры, подвергают композицию воздействию кислоты до образования пор из растворившихся частиц наполнителя с последующей промывкой и сушкой. This is achieved by the fact that a finely dispersed ferromagnetic filler is introduced into the solution or melt of the chemically resistant polymer, the resulting composition is applied to the forming surface, the magnetic composition is applied to the resulting composition, curing is carried out to fix the structure, the composition is exposed to acid until pores are formed from the dissolved particles of the filler, followed by washing and drying.

В связи с использованием реагентов, растворяющих металлический наполнитель, необходимо, чтобы этот растворитель соответствовал следующим требованиям:
а) растворитель не должен подвергать деградации полимерную основу мембран;
б) должен растворять металлический наполнитель.
In connection with the use of reagents that dissolve the metal filler, it is necessary that this solvent meets the following requirements:
a) the solvent should not degrade the polymer base of the membranes;
b) must dissolve the metal filler.

Таким образом, используемый полимер должен быть химически стойким по отношению к реагенту, растворяющему ферромагнитный наполнитель. Thus, the polymer used must be chemically resistant to a reagent dissolving the ferromagnetic filler.

Цепочечные структуры дисперсного наполнителя, поперечные размеры которого определяются размерами частиц дисперсного ферромагнитного наполнителя, а длина и направление задаются ориентацией магнитного поля [6] по отношению к поверхности формуемого пористого материала, вытравливаются затем кислотой (химическая природа которой подбирается в соответствии с химической природой дисперсного наполнителя). The chain structures of the dispersed filler, the transverse dimensions of which are determined by the particle size of the dispersed ferromagnetic filler, and the length and direction are determined by the orientation of the magnetic field [6] with respect to the surface of the molded porous material, are then etched with acid (the chemical nature of which is selected in accordance with the chemical nature of the dispersed filler) .

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом. The invention is carried out as follows.

Пример. В раствор (или расплав) высокотермостойкого и химически стойкого полимера вводят 5% коллоидно-дисперсного порошкообразного ферромагнитного наполнителя (с размером частиц 600-700

Figure 00000001
). Полученную композицию (в случае раствора) наносят на подложку - стекло, либо, если это расплав, пропускают через плоскощелевую головку, затем неотвержденную еще пленку подвергают воздействию магнитного поля напряженностью 600-900 Э, где в процессе отверждения (пленкообразования) происходит ориентация частиц ферромагнитного наполнителя в цепочечные структуры, что обеспечивает формирование заданной структуры и свойств полимерного материала. Далее изделие отверждают. Полученное изделие - пленку обрабатывают кислотой, удаляющей ферромагнитный наполнитель, в результате чего образуются поры заданного диаметра, геометрии и направленности.Example. A 5% colloidal dispersed powdered ferromagnetic filler (with a particle size of 600-700 is introduced into the solution (or melt) of the highly heat-resistant and chemically resistant polymer
Figure 00000001
) The resulting composition (in the case of a solution) is applied to a substrate - glass, or, if it is a melt, passed through a flat slot head, then the uncured film is still exposed to a magnetic field of 600-900 Oe, where the particles of the ferromagnetic filler are oriented during curing (film formation) into chain structures, which ensures the formation of a given structure and properties of the polymer material. Further, the product is cured. The resulting product - the film is treated with acid that removes the ferromagnetic filler, resulting in the formation of pores of a given diameter, geometry and direction.

Пример 1. В 10%-ный раствор высокотермостойкого и химстойкого полимера 1,3,4-полиоксадиазола в N-метилпирролидоне вводят 5% коллоидно-дисперсного порошкообразного карбонильного никеля с размером частиц 600-700

Figure 00000002
. Полученную композицию наносят на подложку - стекло и выдерживают при температуре 50oC в течение 10 мин, затем образец подвергают воздействию магнитного поля напряженностью 600-900 Э, где в процессе пленкообразования происходит ориентация частиц ферромагнитного наполнителя -Ni в цепочечные структуры. Магнитное поле формируется таким образом, чтобы направление и форма силовых линий соответствовали направлению формируемых пор. Далее образец погружают в осадительную ванну с водой, температура которой 10-20oC, и выдерживают 40 мин. В процессе коагуляции (мокрого формирования) происходит вытеснение органического растворителя водой. Затем пленку досушивают при комнатной температуре. Полученную пленку обрабатывают кислотой, например соляной (10%-ной концентрации), в результате чего образуются поры заданных характеристик.Example 1. In a 10% solution of a highly heat-resistant and chemically resistant polymer of 1,3,4-polyoxadiazole in N-methylpyrrolidone, 5% colloidal dispersed powdered carbonyl nickel with a particle size of 600-700 is introduced
Figure 00000002
. The resulting composition is applied to a glass substrate and kept at a temperature of 50 o C for 10 minutes, then the sample is exposed to a magnetic field of 600-900 Oe, where the particles of the ferromagnetic filler -Ni are oriented into chain structures during film formation. A magnetic field is formed in such a way that the direction and shape of the lines of force correspond to the direction of the formed pores. Next, the sample is immersed in a precipitation bath with water, the temperature of which is 10-20 o C, and incubated for 40 minutes In the process of coagulation (wet formation), the organic solvent is displaced by water. Then the film is dried at room temperature. The resulting film is treated with an acid, for example, hydrochloric (10% concentration), resulting in the formation of pores of specified characteristics.

Проницаемость пористого материала по дистиллированной воде 170 л/м•ч(20oC, 0,1 МПа).The permeability of the porous material in distilled water 170 l / m • h (20 o C, 0.1 MPa).

Примеры 2 и 3. Получают аналогично примеру 1 при изменении времени выдерживания образца при температуре 50oC.Examples 2 and 3. Get analogously to example 1 when changing the aging time of the sample at a temperature of 50 o C.

Примеры 4-6. Получают аналогично примеру 1, изменяя длительность выдерживания образцов в осадительной ванне. Варьирование режимов получения образцов и их свойств приведены в таблице. Examples 4-6. Get analogously to example 1, changing the duration of aging of the samples in a precipitation bath. Varying the modes of obtaining samples and their properties are given in the table.

Пример 7. Осуществляют по примеру 1, в качестве наполнителя используют коллоидно-дисперсное порошкообразное железо. Example 7. Carried out as in example 1, as a filler using colloidal dispersed powdered iron.

Свойства пористого материала даны в таблице. The properties of the porous material are given in the table.

Пример 8. Получают аналогично примеру 7. Полученную пленку обрабатывают соляной кислотой 30%-ной концентрации, в результате чего образуются поры заданных характеристик. Example 8. Obtained analogously to example 7. The resulting film is treated with hydrochloric acid of 30% concentration, resulting in the formation of pores of desired characteristics.

Пример 9. В расплав полимера (полипропилена) вводят 5% коллоидно-дисперсного порошкообразного ферромагнитного наполнителя (с размером частиц 600-700oA). Смесь гомогенизируют в экструдере при температуре расплава на выходе из головки экструдера 180oC. Полученный пруток охлаждают, разрезают на гранулы, из которых на экструдере со щелевой головкой формуют пленку. Температура по зонам экструдера: 1 зона -155oC, 2 зона - 180oC, 3 зона - 210oC. Свойства пористого материала приведены в таблице.Example 9. A 5% colloidal dispersed powdered ferromagnetic filler (with a particle size of 600-700 o A) is introduced into the polymer melt (polypropylene). The mixture is homogenized in an extruder at a melt temperature at the outlet of the extruder head of 180 o C. The resulting rod is cooled, cut into granules, from which a film is formed on the extruder with a slit head. The temperature in the extruder zones: 1 zone -155 o C, 2 zone 180 o C, 3 zone 210 o C. The properties of the porous material are given in the table.

Пример 10. По примеру 9, вводят 5% коллоидно-дисперсного ферромагнитного наполнителя с размером частиц 1,5 мкм ( технологические условия по примеру 1). Example 10. According to example 9, injected 5% of a colloidal dispersed ferromagnetic filler with a particle size of 1.5 μm (technological conditions according to example 1).

Пример 11. По примеру 9. Полученную пленку обрабатывают 15%-ной соляной кислотой, в результате чего образуются поры заданных характеристик. Example 11. According to example 9. The resulting film is treated with 15% hydrochloric acid, resulting in the formation of pores of desired characteristics.

Как видно из приведенных данных (см. таблицу), введение в полимерную матрицу дисперсного ферромагнитного наполнителя, образующего цепочечные структуры заданного вида и направленности при воздействии магнитного поля, позволяет формировать пористые структуры, характеризующиеся высокими эксплуатационными характеристиками (пористостью, селективностью). As can be seen from the data presented (see table), the introduction of a dispersed ferromagnetic filler into the polymer matrix, forming chain structures of a given type and direction under the influence of a magnetic field, allows the formation of porous structures characterized by high performance characteristics (porosity, selectivity).

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что варьирование формы и размеров частиц ферромагнитного наполнителя дает возможность направленно формировать мембраны с заданными параметрами пористой структуры и соответственно комплексом свойств по сравнению с известными способами. A distinctive feature of the proposed method is that varying the shape and size of the particles of the ferromagnetic filler makes it possible to directionally form membranes with predetermined parameters of the porous structure and, accordingly, a set of properties in comparison with the known methods.

Предлагаемый способ обеспечивает ряд преимуществ, позволяет:
- создавать мембраны с заданным размером и формой пор,
- формировать пористые структуры с необходимой направленностью, распределением, количеством пор,
- осуществлять прогнозирование свойств мембран,
- использование высокотемпературостойких полимеров в качестве основы позволяет осуществлять очистку отработанных мембран путем разложения веществ, загрязнивших мембрану за счет их термоокислительной деструкции.
The proposed method provides several advantages, allows you to:
- create membranes with a given pore size and shape,
- to form porous structures with the necessary orientation, distribution, number of pores,
- to predict the properties of membranes,
- the use of high temperature resistant polymers as the basis allows the purification of spent membranes by decomposition of substances that contaminate the membrane due to their thermo-oxidative degradation.

Claims (1)

Способ формирования пор с заданными параметрами в химстойком полимерном материале, отличающийся тем, что в раствор или расплав химстойкого полимера вводят тонкодисперсный ферромагнитный наполнитель, наносят полученную композицию на формующую поверхность, воздействуют на полученную композицию магнитным полем, проводят отверждение для фиксации структуры, подвергают композицию воздействию кислоты до образования пор из растворившихся частиц наполнителя с последующей промывкой и сушкой. A method of forming pores with predetermined parameters in a chemical-resistant polymer material, characterized in that a finely dispersed ferromagnetic filler is introduced into the solution or melt of the chemical-resistant polymer, the resulting composition is applied to the forming surface, a magnetic field is applied to the resulting composition, curing is carried out to fix the structure, and the composition is exposed to acid until the formation of pores from the dissolved particles of the filler, followed by washing and drying.
RU95110450A 1995-06-21 1995-06-21 Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material RU2109769C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110450A RU2109769C1 (en) 1995-06-21 1995-06-21 Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110450A RU2109769C1 (en) 1995-06-21 1995-06-21 Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95110450A RU95110450A (en) 1997-04-10
RU2109769C1 true RU2109769C1 (en) 1998-04-27

Family

ID=20169163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95110450A RU2109769C1 (en) 1995-06-21 1995-06-21 Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2109769C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380685C1 (en) * 2008-11-07 2010-01-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Standard material having pores with controlled size and shape and unit made from fragments of standard material having pores with controlled size and shape
RU2414349C2 (en) * 2008-01-29 2011-03-20 Виктор Германович Зотин Method of producing parts from thermosetting thermoplastic materials with cold flow property
RU2619317C2 (en) * 2011-10-04 2017-05-15 Рума Продактс Холдинг Б.В. Swelling elastomeric polymeric materials

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU446526A1 (en) * 1972-08-22 1974-10-15 Предприятие П/Я В-8524 The method of obtaining the filter material
SU915808A3 (en) * 1968-10-21 1982-03-23 Emikon Corp Process for producing porous membrane
SU1033510A1 (en) * 1977-10-27 1983-08-07 Предприятие П/Я М-5885 Process for producing porous polymeric membranes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU915808A3 (en) * 1968-10-21 1982-03-23 Emikon Corp Process for producing porous membrane
SU446526A1 (en) * 1972-08-22 1974-10-15 Предприятие П/Я В-8524 The method of obtaining the filter material
SU1033510A1 (en) * 1977-10-27 1983-08-07 Предприятие П/Я М-5885 Process for producing porous polymeric membranes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. JP, акцептованная заявка, 45-22477, кл. 25(5) H 31, 1973. 2. Мисеюк и др. Разделительные мембраны для работы в агрессивных средах. - Пластические массы, 1975, N 5, с. 78. 3. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2414349C2 (en) * 2008-01-29 2011-03-20 Виктор Германович Зотин Method of producing parts from thermosetting thermoplastic materials with cold flow property
RU2380685C1 (en) * 2008-11-07 2010-01-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Standard material having pores with controlled size and shape and unit made from fragments of standard material having pores with controlled size and shape
RU2619317C2 (en) * 2011-10-04 2017-05-15 Рума Продактс Холдинг Б.В. Swelling elastomeric polymeric materials

Also Published As

Publication number Publication date
RU95110450A (en) 1997-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0848644B1 (en) Ion exchange polyethylene membrane and process
US5277812A (en) Inter-penetrating network charge modified microporous membrane
Habibi et al. Enhanced water flux through ultrafiltration polysulfone membrane via addition‐removal of silica nano‐particles: Synthesis and characterization
JP5913500B2 (en) Structure for molecular separation
JP2573333B2 (en) Porous composition and method for producing the same
CN108043248B (en) PVA-PVDF hollow fiber ultrafiltration membrane, preparation method, preparation device and application
JPS6315012B2 (en)
RU2109769C1 (en) Method of pore forming of required parameters in chemically stable polymeric material
Wolska et al. Removal of bisphenol a from aqueous solution by molecularly imprinted polymers
US20120055878A1 (en) Structure for Molecular Separations
CN111107924B (en) Chemical resistant homoporous cross-linked block copolymer structures
WO2011093259A1 (en) Filtering material, water treatment device using said filtering material, and manufacturing method for said filtering material
CN112191231A (en) Hydrogel coated adsorbent material, preparation method and application
Yu et al. Effect of the template molecules and nonsolvent additives on the recognition property of molecular imprinted polyethersulfone particles
JP3249594B2 (en) Solvent resistant composite membrane
Liu et al. Mussel-inspired encapsulation of poly (pyrogallol-tetraethylenepentamine) resin into mesoporous MSU-H matrix and its rapid removal feature for Congo red from aquatic environment
CN1185048C (en) Method for covering high polymer gel microsphere by using emulsion method
RU2619322C1 (en) Method for composite carbon-fluoroplastic sorbent production for sewage treatment from oil products and organic pollutants
AU645744B2 (en) Heat resistant microporous material production and products
Mohamednour et al. Quantifying the impact of silica hydrophilicity and loading on membrane surface properties through response surface methodology
Wang et al. Study on preparation of heterogeneous polysulfone affinity filter membrane and its sorption properties for Hg2+
KR20070105759A (en) High porosity polyvinylidene fluoride membrane with high flow rate and preparation method thereof
JPS5941762B2 (en) Composite membrane for oxygen separation
JPH044244B2 (en)
Ibadat et al. Preparation of Polystyrene Microsphere-Templated Porous Monolith for Wastewater Filtration. Materials 2021, 14, 7165