ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типичные растворы полимеров из "Синтетические полимерные мембраны Структурный аспект" В этом разделе предпринимается попытка преодолеть расхождение между теорией и практикой полимерных растворов. Ниже будут рассмотрены некоторые используемые на практике отливочные растворы важных мембранообразующих полимеров. Отдельно будут рассмотрены гомополимеры, сополимеры и полимерные смеси. Числа в круглых скобках, встречающиеся в тексте, — номера отливочных растворов в табл. 5.2, 5.4, 5.6, 5.9 и 5.10. [c.202] Целлюлоза несомненно является полимером, нашедшим наиболее широкое применение, так же как и мембраны на ее основе (табл. 5.2). [c.202] Производные целлюлозы, растворимые в ортанич ких растворителях, являются одним из наиболее предпочтительных классов мембранных полимеров благодаря их низкой стоимости и доступности. Нитрат целлюлозы был первым синтетическим полимером, используемым для получения мембран. Обладая кислотными свойствами, он растворяется во многих органических растворителях и используется в больших количествах для получения микрофильтрационных мембран как в чистом виде, так и в смесях с другими целлюлозными полимерами (62—64). [c.204] Судя по литературным данным [34], наиболее целесообразным растворителем при получении мембран является метилаце-тат, однако автор этой книги полагает, что технически чистый метилацетат полностью не приемлем [35], а свойства дорогостоящего химически чистого метилацетата очень похожи на свойства недорогого технически чистого ацетона, который приемлем и по стоимости, и по степени чистоты. [c.205] Наиболее широко используемым порообразователем является бутанол-1, преимущества которого заключаются в возможности селективного испарения воды, содержащейся в отливочном растворе, и в уменьшении количества воды, которое может конденсироваться на мембране в процессе изготовления. Присутствие воды нежелательно, так как она способствует осаждению фрагментов полимера с низкой молекулярной массой, что приводит к помутнению [36] из-за образования тонкого порошка на поверхности мембраны. [c.205] Получено большое число растворов эфиров целлюлозы и смешанных эфиров ацетата целлюлозы, подобных тем, которые представлены в табл. 5.2. Некоторые смешанные эфиры АЦ, имеющие более высокую степень замещ ння, чем исходный АЦ, лучше растворяются. Хотя в настоящее время нет доступных смешанных эфиров АЦ, можно предположить, что некоторые из них могут стать таковы ми в будущем. Среди них, в частности, смешанные эфиры АЦ, имеющие группы с ненасыщенными связями, которые могут быть сшиты. [c.206] АЦ — ТАЦ чаще употребляют раствор, почти идентичный этому [см. табл. 5.10, (65)]. [c.207] Класс мембранных гомополимеров, которые со перничают с целлюлозой и ее производными по значимости и превосходят их в разнообразии, составляют полиамиды (ПА) и родственные им полимеры (табл. 5.4). Превосходный обзор этих полимеров сделан Блейсом [10]. [c.207] Примером латентного растворителя (не являющегося растворителем при комна пной температуре, но становящимся им при повышенных температурах) служит горячий жирный ди-этаноламин (14), в котором растворяют найлон 6 и формируют мембраны в результате фазовой инверсии при охлаждении. Жирные диэтаноламины, возможно, действуют так же, как ПАВ, эмульгируя расплавленный полимер, что способствует его растворению. [c.209] Найлон 8 (метоксиформиат найлона 6,6) и другие спирторастворимые найлоны не способны образовывать большое число межмолекулярных водородных связей, поэтому их амидные группы достаточно доступны для сольватации и растворения в метаноле. Полное испарение таких растворов (15) приводит к получению прочных плотных мембран, которые могут быть сшиты в присутствии лимонной кислоты. [c.209] Иногда нерастворяющим порообразователем может быть другой полимер, образующий с основным взаимопроникающую полимерную сетку (ВПС). После формования растворимый полимер выщелачивают из ВПС нерастворителем для другого полимера, что приводит к получению пористой мембраны. Такие растворы (20) после выщелачивания образуют мембраны, по структуре аналогичные го мополимерным мембранам, получен-ны м в процессе инверсии фаз. Однако они могут рассматриваться и как мембраны на основе смеси полимеров (см. табл. 5.10). При использовании поливинилпирролидона (ПВП) в качестве вапомогательного и выщелачиваемого полимера необходимо учитывать его гигроскопичность, достаточную для поглощения атмосферной влаги в таком количестве, чтобы раствор стал несовместимым. [c.211] Поливинилхлоридные (ПВХ) мембраны были исследованы в качестве пористых подложек для других мембран. Поразительная растворимость ПВХ в ТГФ является следствием его кислотности в сочетании с основностью ТГФ. Совместимость ПВХ с поли-л-диметиламиностиролом (38) и поливинилметило-вым эфиром (ПВМЭ) (39) объясняется теми же причинами. [c.214] Растворимость сополимеров отличается от растворимости соответствующих гомополимеров. В случае статистических сополимеров растворимость плавно изменяется от растворимости одного гомополимера до растворимости другого, по мере того как меняются относительные доли компонентов. Растворимость статистических сополимеров часто низка в растворителях для того или другого гомополимера, но высока в смесях этих растворителей. Растворимость блок- и привитых сополимеров во многих случаях близка ж растворимости смесей полимеров. Блок- и привитые сополимеры сходны со смесями гомополимеров в том, что они проявляют свойства каждого из своих компонентов, а не усредненные. Морфология блок- и привитых сополимеров гораздо более близка к морфологии двухфазных систем, чем морфология несовместимых физических смесей. Это является следствием наличия ковалентных связей между сегментами, ограничивающих степень агломерации во время разделения фаз. Небольшие размеры доменов и высокая межфаз-ная адгезия обеспечивают высокую степень прозрачности н хорошие механические свойства, что типично для гомогенных сополимеров. Более того, круг растворителей для сополимеров шире, чем для смесей двух гомополимеров. Растворимость блок-сополимера может быть намного больше, чем растворимость гомополимеров той же молекулярной массы. Например, введение только 5% (масс.) полиэфирного блока Н(ОСН2СН2)пОН молекулярной массы 00 в поликарбонаты на основе бисфенола А значительно увеличивает растворимость сополимера по сравнению с растворимостью гомополимера поликарбоната тон же молекулярной массы [60]. Этот эффект, по-видимому, является следствием увеличения гибкости макромолекул сополимера из-за наличия гибких полиэфирных сегментов. Возрастание растворимости позволяет замедлить осаждение во время полимеризации и легко получить полимеры с очень высокой молекулярной массой, что иногда затруднительно достичь другим способом. Еще одно преимущество повышения растворимости состоит в (возрастании совместимости в многокомпонентных растворах с высокой концентрацией разбавителей, необходимой при получении мембран с большим объемом пустот и (или) мембран с барьерным слоем. [c.214] Вернуться к основной статье