Способ получения интерполимерных мембран

(51) 08 5/22 (2010.01) 01 67/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ поливинилхлорида,винилового эфира моноэтаноламина и аллилглицидилового эфира в присутствии различных полиаминов полиэтиленполиамина и полиэтиленимина,содержащих функциональные группы различной основности, отлива реакционной массы на гладкую поверхность для формования полимерной пленки и удаления растворителя. Совокупность свойств полученных интерполимерных мембран предполагает их использование в электродиализном опреснении минерализованных вод, что позволит улучшить обеспечение питьевой водой засушливых районов Казахстана.(72) Ергожин Едил Ергожаевич Чалов Тулеген Каменович Ковригина Татьяна Васильевна Бегенова Бахыт Естекеновна Хакимболатова Камила Хакимболатовна Изатбеков Ерик Уланович(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕРПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН(57) Изобретение относится к области синтеза интерполимерных мембран для процессов электродиализа путем совмещения в общем растворителе полимерного связующего 23162 Изобретение относится к области синтеза интерполимерных мембран для процессов электродиализа с высокой селективностью и обладающих низким электросопротивлением и высокой обменной емкостью. Известен способ получения интернолимерных мембран на основе сополимера тетрафторэтилепа и фторсодержащего винилового эфира, а также аминосодержащего полимера с обменной емкостью 1,5 мг-экв/г. Мембраны получают обработкой аминами в растворе ДМФА 8 ч при 60 С и восстановлением образовавшегося амида 4 с добавлением 3. Затем охлаждают льдом и выдерживают 24 ч при 100 С. Полученные аминогруппы в полимере алкилируют в течение 30 ч и обрабатывают различными способами. Синтезированные мембраны имеют поверхностное электросопротивление в 0,5 нпри частоте тока 1 кГц 1,5 Омсм 2 (заявка Японии 62-45628, кл. С 08 5/22, 1987). Недостатками данного способа являются многостадийность, низкая обменная емкость и недостаточная селективность. Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является способ получения ионообменных мембран пропиткой (не) тканого материала из поливинилхлорида (ПВХ) или гюливинилиденхлорида реакционной смесью винильного мономера, содержащего аминогруппу,рассчитанного количества сшивающего агента и радикального инициатора с последующей полимеризацией при 90 С в течение 6 ч и отверждением при 90 С. Синтезированная таким образом анионообменная мембрана обладает поверхностным электросопротивлением 1,1 Омсм 2 в 0,5 н , прочность на разрыв в набухшем состоянии 4,3 кг/см 2, относительное удлинение при разрыве 20 (заявка Японии 62-41234, кл. С 08 5/22, 1987). Недостатками данного способа являются низкая механическая прочность и неудовлетворительные электрохимические свойства мембран. Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения интерполимерных мембран на основе аллилглицидилового эфира (АГЭ), винилового эфира моноэтаноламина (ВЭМЭА) и полиаминов. Технический результат заключается в упрощении процесса, повышении статической обменной емкости (СОЕ), механической прочности и улучшение физико-механических и электрохимических свойств мембран. Технический результат достигается описываемым способом путем совмещения поливинилхлорида с аллилглицидиловым эфиром,виниловым эфиром моноэтаноламина и различными полиаминами (полиэтиленполиамином (НЭПА) и полиэтиленимином (ПЭИ. Сущность изобретения заключается в следующем в реактор помещают ПВХ, затем добавляют АГЭ, ВЭМЭА и НЭПА или ПЭИ,растворяют в диметилформамиде при 70-75 С и перемешивают в течение 3-4 ч. Затем реакционную массу отливают на гладкую поверхность, сушат под УФ-светом. Существенным отличием является использование АГЭ, ВЭМЭА и ПЭПА или ПЭИ в определенном соотношении, которые выполняют функцию исходных соединений, образующих при реакции иоликонденсации трехмерную полимерную структуру, содержащую в своем составе различные функциональные группы (первичные и вторичные аминогруппы, а также третичный и четвертичный азот). Линейная молекула ПВХ, проникая в полимерную сетку полиэлектролита, образует структуру типа змея в клетке 1. ПВХВЭМЭААГЭПЭПА 1,2112 2. ПВХВЭМЭААГЭПЭИ 1111 3. ПВХВЭМЭААГЭПЭИ 1,2112 Реакция поликонденсации осуществляется при низкой температуре(3-4 ч). Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 2,4 г (мас. ч.) ПВХ, 2 г ВЭМЭА (2,22 мл), 2 г АГЭ (2,11 мл), 4 г ПЭПА и растворяют в 50 мл диметилформамида при 70-75 С в течение 3-4 ч. Затем массу отливают на гладкую поверхность, сушат под УФ-светом в течение суток. Гибкая эластичная пленка имеет прочность на разрыв 73 кг/см 2, относительное удлинение 4,0,статическая обменная емкость (СОЕ) равна 3,4 мгэкв/г, удельное электросопротивление 55 Омсм,удельная поверхностное 1,6 Омсм 2,3 водопроницаемость 0,8 см с/г. Пример 2. В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 1,8 г (мас. ч.) ПВХ, 2 г ВЭМЭА, 2 г АГЭ (2,11 мл), 2 г ПЭИ и растворяют в 50 мл диметилформамида при 70-75 С в течение 3-4 ч. Дальнейшую обработку проводят по примеру 1. Полученные мембраны имеют прочность на разрыв 75 кГ/см, относительное удлинение 5,3, СОН равна 3,7 мг-экв/г, удельное электросопротивление 50 Омсм, поверхностное 1,4 Ом-см, удельная водопроницаемость 1,0 см 3 с/г. Пример 3. В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 2,4 г (мае. ч.) ПВХ, 2 г ВЭМЭА, 2 г АГЭ (2,11 мл), 4 г ПЭИ и растворяют в 50 мл диметилформамида при 70-75 С в течение 3-4 ч. Дальнейшую обработку проводят по примеру 1. Полученные мембраны имеют прочность на разрыв 62 кг/см 2, относительное удлинение 3,8, СОК равна 2,8 мг-экв/г, удельное электросопротивление 46 Омсм, поверхностное 0,8 Омсм 2, удельная водопроницаемость 0,7 см с/г. Таблица. 23162 Некоторые свойства мембран по прототипу и предлагаемому способу Свойства СОЕ, мг-экв/г Поверхностное электросопротивление, Омсм 2 Прочность на разрыв, кг/см 2 Как видно из полученных данных синтезированные мембраны обладают высокими физико-механическими и электрохимическими свойствами, повышенной обменной емкостью. Способ прост в существований, не требует дефицитных и токсичных реагентов. Отличительной особенностью способа является проведение реакции совмещения исходных компонентов в мягких условиях. Повышение температуры более 70 С нецелесообразно, поскольку она не влияет на скорость совмещения и не приводит к улучшению свойств мембран. Таким образом, ионообменные мембраны получены путем отлива реакционной массы,содержащей функциональные группы различной основности,на гладкую поверхность для формирования полимерной пленки и удаления растворителя. Образование полимерной структуры типа змея в клетке происходит под воздействием УФ-излучения. Полученные ионообменные мембраны обладают повышенной обменной емкостью (3,7 мг-экв/г), низким удельным Прототип По примеру 1 По примеру 2 0,9-1,5 3,4 3,7 1,1 1,6 1,4 43 73 75 электросопротивлением (46 Омсм), достаточной механической прочностью (75 кг/см 2). Совокупность свойств полученных мембран предполагает их использование в электродиализном опреснении минерализованных вод, что может улучшить обеспечение питьевой водой засушливых районов Казахстана. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения интерполимерных мембран путем совмещения поливинилхлорида (ПВХ) с соединениями, содержащими аминогруппы, при нагревании, отличающийся тем, что в качестве соединений, содержащих аминогруппы, используют полиэтиленимин(ПЭПА), совмещение проводят при 70-75 С в растворителе, в который дополнительно вводят виниловый эфир моноэтаноламина (ВЭМЭА) и аллилглицидиловый эфир (АГЭ) при соотношении(мас.ч) ПВХВЭМЭААГЭПЭПА равном 1,2112 или ПВХВЭМЭААГЭПЭИ при соотношении равном 11111,2112.