NO773072L - PROCEDURE FOR NEUTRALIZATION OF SULPHONATED, NORMALLY SOLID POLYMERS - Google Patents
PROCEDURE FOR NEUTRALIZATION OF SULPHONATED, NORMALLY SOLID POLYMERSInfo
- Publication number
- NO773072L NO773072L NO773072A NO773072A NO773072L NO 773072 L NO773072 L NO 773072L NO 773072 A NO773072 A NO 773072A NO 773072 A NO773072 A NO 773072A NO 773072 L NO773072 L NO 773072L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- ammonia
- neutralization
- hydroxyl compound
- water vapor
- polymer
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title claims description 53
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 127
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 58
- -1 hydroxyl compound Chemical class 0.000 claims description 34
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 25
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 12
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 241001082241 Lythrum hyssopifolia Species 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N ethyl ethylene Natural products CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000005673 monoalkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920001290 polyvinyl ester Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920001291 polyvinyl halide Polymers 0.000 description 1
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920006214 polyvinylidene halide Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/44—Preparation of metal salts or ammonium salts
Description
Oppfinnelsen vedrører nøytralisering av sulfonerte, normaltfaste polymerer med et gassformig nøytraliseringsmiddel, f . eks . ammoniakk... The invention relates to the neutralization of sulfonated, normally solid polymers with a gaseous neutralizing agent, e.g. e.g. ammonia...
Det er kjent at eksponering for gassformig ammoniakk eller neddypping i vandig ammoniakk vil nøytralisere en sulfo- It is known that exposure to gaseous ammonia or immersion in aqueous ammonia will neutralize a sulfo-
nert eller klorsulfonert overflate av harpiksmateriale og atnerted or chlorosulfonated surface of resin material and that
vann eller vanndamp kan anvendes etter gassformig ammoniakkbe-handling for vasking av vannløselige svovelholdige forbindelser fra plastgjenstander. Det henvises til us-patent nr. 3 625 751. Dette patent lærer også at en blanding av vanndamp og gassformig ammoniakk kan anvendes for nøytralisering av sulfonerte polymerer. water or steam can be used after gaseous ammonia treatment for washing water-soluble sulfur-containing compounds from plastic objects. Reference is made to US patent no. 3,625,751. This patent also teaches that a mixture of water vapor and gaseous ammonia can be used for neutralizing sulfonated polymers.
De tidligere kjente behandlinger av sulfonerte overflater av harpikspolymerer for nøytralisering av syregruppene er langsomme eller krever ytterligere forarbeidelse som skaper en flaskehals ved produksjonen av disse artikler. Sprøyting eller skylling av disse overflater med et flytende nøytraliseringsmid-del nødvendiggjør tilføyelse av et tørketrinn til produksjonspro- The previously known treatments of sulfonated surfaces of resin polymers to neutralize the acid groups are slow or require additional processing which creates a bottleneck in the production of these articles. Spraying or rinsing these surfaces with a liquid neutralizing agent necessitates the addition of a drying step to the production pro-
ff
sessen. Behandling av overflaten med gassformig ammoniakk inne-bærer en relativt lang eksponeringsperiode for å fullføre nøytraliseringen, selv hvis det benyttes en atmosfære av ren ammoniakk.Anvendelsen av én atmosfære |av. ren ammoniakk er en utilstrekkelig og sløsende anvendelse a. 4- reagenset. the session. Treating the surface with gaseous ammonia involves a relatively long exposure period to complete the neutralization, even if an atmosphere of pure ammonia is used. The use of one atmosphere |of. pure ammonia is an inadequate and wasteful application of the 4 reagent.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for nøytralisering av sulf onerte , normalt f aste-, polymerer med en gassformig blanding av en inertgass og ammoniakk eller et organisk amin i nærvær av en hydroksylforbindelse, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat i alt vesentlig fullstendig nøytrali-sering akselereres ved at den sulfonerte polymer bringes i kontakt med en inert gass som inneholder en dampformig hydroksylforbindelse, uten at den sulfonerte polymer gjøres synlig fuktig. Mengden av dampformig hydroksylforbindelse som anvendes, er fortrinnsvis . tilstrekkelig til å akselerere nøytraliseringshastig-heten med minst 25 % i forhold til den nøytraliseringshastighet som oppnås ved den tidligere kjente metode angående dampfase-riøytralisering i fravær av hydroksylforbindelsen, men gjør ikke den sulfonerte polymer synlig fuktig. Den sulfonerte polymer kan bringes i kontakt med den dampformige hydroksylforbindelse enten før eller samtidig med den i alt vesentlig fullstendige nøytrali-sering. The present invention provides a method for neutralizing sulfonated, normally solid, polymers with a gaseous mixture of an inert gas and ammonia or an organic amine in the presence of a hydroxyl compound, and the method is characterized in that essentially complete neutralization is accelerated by the sulfonated polymer is brought into contact with an inert gas containing a vaporous hydroxyl compound, without making the sulfonated polymer visibly moist. The amount of vaporous hydroxyl compound used is preferably . sufficient to accelerate the rate of neutralization by at least 25% relative to the rate of neutralization obtained by the prior art method of vapor phase reneutralization in the absence of the hydroxyl compound, but does not visibly wet the sulfonated polymer. The sulfonated polymer can be brought into contact with the vaporous hydroxyl compound either before or simultaneously with the essentially complete neutralization.
Overraskende nok akselererer utførelsen av foreliggende oppfinnelse i høy grad hastigheten, f.eks. så meget som fra 100 til 400 % av den normale hastighet i fravær av hydroksylforbindelse ved hvilken det gassformige nøytraliseringsmiddel nøytra-liserer den sulfonerte polymer. Den sulfonerte polymer nøytrali-seres uventet meget lettere ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen i en grad som er tilstrekkelig til å eliminere hygroskopiske egenskaper. I motsetning til dette nøytraliserer den tidligere kjente nøytraliseringsmetode for en overflate med tørt, gassformig nøytraliseringsmiddel sulfonsyregruppene i en grad som er utilstrekkelig til å eliminere den hygroskopiske karakter av overflaten til den sulfonerte polymer. Surprisingly, the embodiment of the present invention greatly accelerates the speed, e.g. as much as from 100 to 400% of the normal rate in the absence of hydroxyl compound at which the gaseous neutralizing agent neutralizes the sulfonated polymer. The sulfonated polymer is unexpectedly neutralized much more easily by the method according to the invention to a degree that is sufficient to eliminate hygroscopic properties. In contrast, the previously known surface neutralization method with a dry gaseous neutralizing agent neutralizes the sulfonic acid groups to an extent insufficient to eliminate the hygroscopic nature of the surface of the sulfonated polymer.
Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er nyttig for fremstilling av sulfonerte polymerer som kan anvendes som beholdere for hydrokarbon- eller andre organiske materialer som gjennom-trenger ubehandlede ikke-aromatiske polymerer. Fremgangsmåten er også nyttig ved fremstilling av sulfonerte polymerer som skal sprøytebelegges elektrostatisk. The method according to the invention is useful for the production of sulphonated polymers which can be used as containers for hydrocarbon or other organic materials which penetrate untreated non-aromatic polymers. The method is also useful in the production of sulphonated polymers which are to be spray-coated electrostatically.
En spesielt foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen hvor det oppnås stor anvendelighet, er ved fremstilling av en sulfonert polymer innelukningsdel for oppbevaring av en hydrokarbonvæske, f.eks. bensin, kerosen , dieselolje , samt andre lignende brennstoffer. I en slik utførelsesform er innelukningsdelen fortrinnsvis i form av en støpt beholder, f.eks. en bensintank, en A particularly preferred embodiment of the invention where great applicability is achieved is when producing a sulfonated polymer enclosure part for storing a hydrocarbon liquid, e.g. petrol, kerosene, diesel oil and other similar fuels. In such an embodiment, the enclosure part is preferably in the form of a molded container, e.g. a gas tank, a
oljetønne eller et oljefat..oil drum or an oil barrel..
De polymerer som oppfinnelsen er anvendelig på, kan klassifiseres som sul fonerbare, normalt faste polymerer. En sulfonerbar polymer må ha et flertall av utbyttbare hydrogenato-mer bundet til karbonatomer nær overflaten. Følgende grupper eller klasser eksemplifiserer slike sulfonerbare polymerer: The polymers to which the invention is applicable can be classified as sulfonable, normally solid polymers. A sulfonable polymer must have a majority of exchangeable hydrogen atoms bonded to carbon atoms near the surface. The following groups or classes exemplify such sulfonable polymers:
a. aromatiske polymerer,.f.eks. polystyren, poly-vinyltoluen, polyfenylen, og poly(p-xylen); b. polyolefiner, f.eks. polyetylen, polypropylen, polyisobutylen, polybuten-1 og polymetylpentener; c. polyakrylsyreestere, f.eks. polymetylakrylat og polyetylmetakrylat; d. polyvinylestere, f.eks. polyvinylacetat og poly-vinylbutyrat ; a. aromatic polymers, e.g. polystyrene, polyvinyltoluene, polyphenylene, and poly(p-xylene); b. polyolefins, e.g. polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polybutene-1 and polymethylpentenes; c. polyacrylic acid esters, e.g. polymethyl acrylate and polyethyl methacrylate; d. polyvinyl esters, e.g. polyvinyl acetate and polyvinyl butyrate;
e. polyvinylidenhalogenider, f„eks. polyvinyliden-klorid og polyvinylidenfluorid; e. polyvinylidene halides, e.g. polyvinylidene chloride and polyvinylidene fluoride;
f. halogenerte polyolefiner, f.eks. klorert polyetylen og klorert polypropylen; f. halogenated polyolefins, e.g. chlorinated polyethylene and chlorinated polypropylene;
g. polyvinylhalogenider, fceks. polyvinylfluorid og polyvinylklorid; g. polyvinyl halides, fceks. polyvinyl fluoride and polyvinyl chloride;
h. Polykarbonater, f.eks. poly(bisfenol-A)karbonat; h. Polycarbonates, e.g. poly(bisphenol-A) carbonate;
og and
i. polyestere, f.eks. polyetylentereftalat.i. polyesters, e.g. polyethylene terephthalate.
Blandinger av de ovenfor nevnte polymerer og kopolymerer av de beslektede monomerer er også inkludert innen oppfinnelsens ramme.. De sulfonerte polymerer som foretrekkes for anvendelse i forbindelse med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, Mixtures of the above-mentioned polymers and copolymers of the related monomers are also included within the scope of the invention. The sulfonated polymers which are preferred for use in connection with the method according to the invention,
er poly-monoolefinene, f.eks. H.D. ogL.D. polyetylenene, polypropylen, etylen/propylen-kopolymerer, etylen/buten-l-kopolymerer og blandirter derav. are the poly-monoolefins, e.g. H. D. and L.D. the polyethylenes, polypropylene, ethylene/propylene copolymers, ethylene/butene-1 copolymers and mixtures thereof.
Sentralt i denne oppfinnelse står den uventede oppda-gelse at nærvær av en gassformig hydroksylforbindelse, f.eks. vanndamp eller'en gassformig organisk hydroksylforbindelse, f.eks. metanol , etanol eller etylenglykol, akselererer den hastighet ved hvilken et gassformig nøytraliseringsmiddel., f. eks. ammoniakk eller et gassformig organisk amin, f.eks. metylamin, vil bevirke i alt vesentlig fullstendig nøytralisering av en sulfonert overflate av en normalt fast polymer. I alt vesentlig fullstendig nøytralisering er blitt utført når en strimmel av lakmuspapir fuktet med destillert vann og bragt i kontakt med<:>"'den sulfonerte overflate indikerer en pH-verdi på minst 5, fortrinnsvis en pH-verdi i området 5-7 og mer foretrukket 5,3-7. Central to this invention is the unexpected discovery that the presence of a gaseous hydroxyl compound, e.g. water vapor or a gaseous organic hydroxyl compound, e.g. methanol, ethanol or ethylene glycol, accelerates the rate at which a gaseous neutralizing agent., e.g. ammonia or a gaseous organic amine, e.g. methylamine, will effect essentially complete neutralization of a sulphonated surface of a normally solid polymer. Substantially complete neutralization has been accomplished when a strip of litmus paper moistened with distilled water and brought into contact with the sulfonated surface indicates a pH value of at least 5, preferably a pH value in the range of 5-7 and more preferably 5.3-7.
Det foretrekkes at hydroksylforbindelsen eller nøytrali-seringsmidlet som anvendes i overensstemmelse med oppfinnelsen er av lav molekylvekt, på grunn av de generelt høyere damptrykk som lavmolekylære forbindelser har. Følgelig er en slik organisk hydroksylforbindelse med lav molekylvekt en som oppnår konsentrasjonen i mol hydroksylforbindelse pr. liter gass som er nødvendig for å akselerere nøytralisering ved driftsbetingelser egnet for utførelse av oppfinnelsen. Eksempler på foretrukne forbindelser er metanol, etanol og etylenglykol. Et nøytraliseringsmiddel med lav molekylvekt er et organisk amin som oppnår den konsentrasjon i mol organisk amin pr. liter gass som er nødvendig for å nøytra-lisere den sulfonerte polymer i et kort tidsrom i overensstemmel- It is preferred that the hydroxyl compound or the neutralizing agent used in accordance with the invention is of low molecular weight, due to the generally higher vapor pressures that low molecular weight compounds have. Accordingly, such a low molecular weight organic hydroxyl compound is one that achieves the concentration in moles of hydroxyl compound per liters of gas necessary to accelerate neutralization at operating conditions suitable for carrying out the invention. Examples of preferred compounds are methanol, ethanol and ethylene glycol. A low molecular weight neutralizing agent is an organic amine which achieves the concentration in moles of organic amine per liters of gas required to neutralize the sulfonated polymer in a short period of time in accordance with
se med oppfinnelsen. Eksempler på foretrukne forbindelser inklu-derer metylamin, dimetylamin og etylamin. Det er å foretrekke at de nødvendige konsentrasjoner oppnås med organiske aminer og hydroksylforbindelser i dampfase, men en suspensjon av fine dråper av forbindelsen i en inert gass kan også anvendes hvis dråpene er små nok til at den sulfonerte polymer ikke fuktes synlig under kontakt. see with the invention. Examples of preferred compounds include methylamine, dimethylamine and ethylamine. It is preferable that the required concentrations are achieved with organic amines and hydroxyl compounds in the vapor phase, but a suspension of fine droplets of the compound in an inert gas can also be used if the droplets are small enough that the sulphonated polymer is not visibly wetted during contact.
Oppfinnelsen utføres mest fortrinnsvis ved anvendelse av vanndamp og gassformig ammoniakk, da disse reagenser nøytraliserer overflaten hurtigere og mer fullstendig i overensstemmelse med oppfinnelsen og fordi disse reagenser iboende er mer økonomisk å an-, vende enn organiske hydroksylforbindelser eller gassformige nøytra-lisering smidler av organisk amin. For. korthets skyld og fordi læ-ren av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ikke er avhengig av de reagenser som anvendes, skal oppfinnelsen beskrives ved The invention is most preferably carried out using water vapor and gaseous ammonia, as these reagents neutralize the surface faster and more completely in accordance with the invention and because these reagents are inherently more economical to use than organic hydroxyl compounds or gaseous organic amine neutralizing agents . For. for the sake of brevity and because the teaching of the method according to the invention does not depend on the reagents used, the invention shall be described by
hjelp av.de foretrukne reagenser, vanndamp og ammoniakk.using the preferred reagents, steam and ammonia.
Den fremgangsmåte ved hvilken polymerene sulfoneres, er ikke kritisk. Den foretrukne fremgangsmåte for sulfonering av polymeren er å neddyppe dem ved romtemperatur i en tank som inneholder en tørr, inert gass med ca. 0,1-25 volum% svoveltrioksyd (SO^) blandet inn i et tidsrom som varierer fra 0,1-20 minutter. Eksempler på de inerte gasser som skal anvendes ved denne fremgangsmåte, er nitrogen, karbondioksyd , svoveldioksyd og luft. The method by which the polymers are sulfonated is not critical. The preferred method for sulfonating the polymer is to immerse them at room temperature in a tank containing a dry, inert gas with approx. 0.1-25% by volume of sulfur trioxide (SO^) mixed in over a period of time varying from 0.1-20 minutes. Examples of the inert gases to be used in this method are nitrogen, carbon dioxide, sulfur dioxide and air.
Det er ønskelig å utelukke vanndamp fra de ovennevnte gasser ved hjelp av et konvensjonelt tørkerør siden SO^i nærvær av vann i væske- eller dampform omdannes til dråper av svovelsyre av varierende konsentrasjon og sulfoneringen av polymeren enten inhiberes eller forhindres. It is desirable to exclude water vapor from the above gases by means of a conventional drying tube since SO2 in the presence of water in liquid or vapor form is converted into droplets of sulfuric acid of varying concentration and the sulfonation of the polymer is either inhibited or prevented.
Sulfoneringen av en polymer gir vannløselige svovelholdige forbindelser såvel,som de sulfonsyregrupper som er bundet til polymeren. For formål hvor nærvær av disse vannløselige forbindelser ikke affiserer egnetheten av den sulfonerte polymer for dens til-tenkte formål trenger disse forbindelser, selv om de ikke fjernes ved påfølgende gassformig nøytralisering, ikke å bli skyllet vekk fra overflaten. Et eksempel på en slik anvendelse er en brensel-tank i hvilken løseligheten av disse forbindelser i bensin gjør det unødvendig at de skylles vekk fra polymeren. Hvis det ikke er nødvendig med noen skylling, kan det tørketrinn som normalt kreves hvis det anvendes en vandig nøytraliseringsløsning, elimineres ved utførelse av nøytralisasjonsmetoden i henhold til oppfinnelsen. Selv hvis den sulfonerte polymer skal anvendes for et formål som gjør det ønskelig at disse løselige forbindelser skylles vekk fra overflaten, kan anvendelsen av nøytralisa-sjonsmetoden i henhold til oppfinnelsen være å foretrekke fremfor anvendelse av en vandig løsning for nøytralisering på grunn av at det er lett å resirkulere ubrukt ammoniakk og på grunn av at det er lett å nøytralisere voluminøse gjenstander av uvanlig konfigurasjon. The sulfonation of a polymer gives water-soluble sulfur-containing compounds as well as the sulfonic acid groups that are bound to the polymer. For purposes where the presence of these water-soluble compounds does not affect the suitability of the sulfonated polymer for its intended purpose, these compounds, although not removed by subsequent gaseous neutralization, need not be washed away from the surface. An example of such an application is a fuel tank in which the solubility of these compounds in petrol makes it unnecessary for them to be washed away from the polymer. If no rinsing is necessary, the drying step normally required if an aqueous neutralization solution is used can be eliminated by carrying out the neutralization method according to the invention. Even if the sulfonated polymer is to be used for a purpose which makes it desirable that these soluble compounds are washed away from the surface, the use of the neutralization method according to the invention may be preferable to the use of an aqueous solution for neutralization due to the fact that easy to recycle unused ammonia and because it is easy to neutralize bulky objects of unusual configuration.
Akselerasjonen av nøytraliseringshastigheten for sulfonerte polymerer som observeres i overensstemmelse med oppfinnelsen, er ikke avhengig av sulfoneringsgraden. Eksempelvis kan enhver konsentrasjon i det område av sulfonatgruppekonsentra-sjoner som typisk anvendes for forbedring av barriereegenskåper for sulfonerbar polymer, dvs. fra0,015 til 50mg svoveltrioksydekvivalenter pr. cm 2, på fordelaktig måte nøytraliseres ved utfø-relse av oppfinnelsen. Den innsparing i tid som følger med denne oppfinnelse, kan være mindre der hvor sulfoneringsgraden er mindre enn ovenfor angitt, men en viss fordel vedvarer selv ved meget lave sulfoneringsgrader, f.eks. ved så lite som 0,001 mg av svoveltrioksyd-ekvxvalent pr. cm 2. The acceleration of the rate of neutralization for sulfonated polymers observed in accordance with the invention is not dependent on the degree of sulfonation. For example, any concentration in the range of sulfonate group concentrations that are typically used to improve barrier properties for sulfonable polymer, i.e. from 0.015 to 50 mg of sulfur trioxide equivalents per cm 2 , is advantageously neutralized when carrying out the invention. The saving in time that comes with this invention may be less where the degree of sulfonation is less than indicated above, but a certain advantage persists even at very low degrees of sulfonation, e.g. at as little as 0.001 mg of sulfur trioxide equivalent per cm 2.
Selv om konsentrasjonen av vanndamp i inert gass kan overskride metningspunktet for inertgassen i overensstemmelse med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er det generelt mindre ønskelig å overskride metningspunktet da kondensasjon ofte inn-treffer under slike betingelser. Overskytende kondensasjon er uønsket fordi det nødvendiggjør et tørketrinn som ellers kunne elimineres i mange tilfeller. Hva som er mer viktig er at hvis den sulfonerte polymer ikke nøytraliseres umiddelbart eller samtidig med eksponeringen for vanndamp, er' at det dannes svovelsyre ved reaksjonen mellom vann og de vannløselige svovelholdige forbindelser som er avsatt på polymeroverflaten under sulfoneringen.Syren kan skade polymeren og andre tilstøtende overflater og hind-re den effektive og hurtige nøytralisering av de sulfonerte overflater som er isolert fra kontakt med nøytraliserende gass ved sur kondensering. Det er derfor å foretrekke at konsentrasjonen av vanndamp i inert gass som anvendes ved utførelse av oppfinnelsen, ikke overskrider metningspunktet for inertgassen som er i kontakt med den sulfonerte polymer. Although the concentration of water vapor in inert gas may exceed the saturation point for the inert gas in accordance with the method according to the invention, it is generally less desirable to exceed the saturation point as condensation often occurs under such conditions. Excess condensation is undesirable because it necessitates a drying step which could otherwise be eliminated in many cases. What is more important is that if the sulfonated polymer is not neutralized immediately or simultaneously with exposure to water vapor, sulfuric acid is formed by the reaction between water and the water-soluble sulfur-containing compounds deposited on the polymer surface during sulfonation. The acid can damage the polymer and other adjacent surfaces and hinder the effective and rapid neutralization of the sulphonated surfaces which are isolated from contact with neutralizing gas by acid condensation. It is therefore preferable that the concentration of water vapor in the inert gas used in carrying out the invention does not exceed the saturation point of the inert gas which is in contact with the sulphonated polymer.
Hvis atmosfæren av luft•som inneholder vanndamp, men ik-ke ammoniakk, som den sulfonerte polymer eksponeres for, har et. trykk på 1 atmosfære ved 21°C, er det å foretrekke ved utførelse av oppfinnelsen at gassblandingen har en relativ fuktighet i området 20-100 %, mer fortrinnsvis 50-100 %, mer fortrinnsvis 85-100 %. De foretrukne områder for relative fuktigheter ved et trykk på 1 atmosfære ved 21°C tilsvarer en foretrukken konsentrasjon i mol vanndamp pr. liter gassblanding på fra 0,005 til 0,024,idet 0,012-0,024 er mer foretrukket og 0,020-0,024 er mest foretrukket. If the atmosphere of air containing water vapour, but not ammonia, to which the sulphonated polymer is exposed, has a pressure of 1 atmosphere at 21°C, it is preferred when carrying out the invention that the gas mixture has a relative humidity in the range 20-100%, more preferably 50-100%, more preferably 85-100%. The preferred ranges for relative humidities at a pressure of 1 atmosphere at 21°C correspond to a preferred concentration in moles of water vapor per liter gas mixture of from 0.005 to 0.024, with 0.012-0.024 being more preferred and 0.020-0.024 being most preferred.
De nedre grenser for forannevnte foretrukne, mer foretrukne og mest foretrukne konsentrasjoner av vanndamp er anvendelige ved ut-førelse av oppfinnelsen, uavhengig av hva enten nøytraliseringen følger eksponeringen for den fuktige atmosfære eller foregår samtidig med og uavhengig av temperaturen og trykket, når bare be-tingelsene er passende for utførelse' av oppfinnelsen. Den øvre grense av det ovenfor foretrukne område av konsentrasjoner styres av metningspunktet for den fuktede atmosfære ved den temperatur, det trykk og den sammensetning av atmosfæren som anvendes ved ut-førelsen av oppfinnelsen.. Hvis nøytraliseringen skal inntreffe The lower limits for the aforementioned preferred, more preferred and most preferred concentrations of water vapor are applicable in carrying out the invention, regardless of whether the neutralization follows the exposure to the moist atmosphere or takes place simultaneously with and independently of the temperature and pressure, when only the conditions are suitable for carrying out the invention. The upper limit of the above preferred range of concentrations is controlled by the saturation point of the humidified atmosphere at the temperature, pressure and composition of the atmosphere used in the execution of the invention. If the neutralization is to occur
samtidig med eksponeringen for.vanndamp, vil gassblandingen også inneholde ammoniakk, og de ovennevnte foretrukne konsentrasjoner er anvendelige på blandingen av gasser'inklusive ammoniakk. simultaneously with the exposure to water vapor, the gas mixture will also contain ammonia, and the above preferred concentrations are applicable to the mixture of gases including ammonia.
Nøytralisering av den sulfonerte polymer med ammoniakk ved den fremgangsmåte som praktiseres i forbindelse med oppfinnelr-sen, kan følge eksponering- for vanndamp, kan inntreffe samtidig med eksponering for vanndamp eller kan inntreffe innen begge disse tidsrammer som når ammoniakk anvendes for spyling av vanndamp fra kontakt med overflaten og anvendes for nøytralisering av overflaten. Hvis nøytraliseringsmetoden omfatter å bringe den sulfonerte polymer samtidig .i kontakt med vanndamp og ammoniakk, er molforholdet mellom ammoniakk og vanndampkonsentrasjon, NH^tH^O, Neutralization of the sulphonated polymer with ammonia by the method practiced in connection with the invention can follow exposure to water vapour, can occur simultaneously with exposure to water vapor or can occur within both of these time frames as when ammonia is used to flush water vapor from contact with the surface and is used for neutralization of the surface. If the neutralization method involves bringing the sulfonated polymer simultaneously into contact with water vapor and ammonia, the molar ratio of ammonia to water vapor concentration, NH^tH^O, is
en viktig parameter .ved utførelse av den hurtigste og mest effektive nøytralisering. Det mest foretrukne område av slike forhold'an important parameter .when performing the fastest and most effective neutralization. The most preferred area of such conditions'
er 1:1 til 3:1. Men selv. ved høyere, mindre foretrukne forhold is 1:1 to 3:1. But self. at higher, less preferred conditions
(den øvre grense er 10:1) vil en inert atmosfære som er mettet(the upper limit is 10:1) will an inert atmosphere that is saturated
med vanndamp akselerere nøytraliseringen bemerkelsesverdig.. Den nedre grense for foretrukne forhold som gir en uventet akselerasjon av nøytralisasjonshastigheten med en vannmettet inert atmosfære, er vanligvis et forhold NH3:H20 på ca. 4:5. De grenser som er satt av det foretrukne område for vannkonsentrasjoner og de foretrukne forhold for konsentrasjonene av ammoniakk til vanndamp under samtidig eksponering bestemmer at ammoniakken bør utgjøre grovt regnet 1-20 volum% av den foretrukne høytraliseringsatmos-fære når samtidig kontakt mellom den sulfonerte polymer og ammoniakk og vanndamp utføres ved utførelse av oppfinnelsen. with water vapor accelerate the neutralization remarkably. The lower limit of preferred conditions that give an unexpected acceleration of the rate of neutralization with a water-saturated inert atmosphere is usually a ratio NH3:H20 of approx. 4:5. The limits set by the preferred range of water concentrations and the preferred ratios of the concentrations of ammonia to water vapor during simultaneous exposure determine that the ammonia should constitute roughly 1-20% by volume of the preferred high-trailing atmosphere when simultaneous contact between the sulfonated polymer and ammonia and water vapor is carried out in carrying out the invention.
Forholdet mellom konsentrasjonen av ammoniakk og vanndamp er ikke spesielt kritisk når den sulfonerte polymer først eksponeres for en inert gass som inneholder vanndamp fulgt av eksponering for en inert gass som inneholder ammoniakk. I den suksessive eksponering av den sulfonerte polymer for vanndamp og ammoniakkatmosfære ved 1 atmosfæres trykk ved 21°C kan den nøytra-liserende atmosfære fortrinnsvis inneholde 5-100 volum% ammoniakk, mer fortrinnsvis 50-100 volum% ammoniakk og mest fortrinnsvis 85-100 volum% ammoniakk. Blandinger av 16-25 volum% ammoniakk i luft er potensielt eksplosive, og det er derfor ønskelig å unngå slike blandinger ved utførelse av oppfinnelsen. De ovennevnte foretrukne områder for prosent ammoniakk i volum i den nøytraliseren-de atmosfære, sammenlignet med vanndampinnholdet i en mettet atmosfære ved samme temperatur.og trykk bestemmer foretrukne molforhold mellom ammoniakk og vanndamp fra 1,9:1 til 38,5:1, mer foretrukne molforhold fra 19,2:1 til 38,5:1, mest foretrukne molforhold fra 32,7:1 til 38,5:1. Det foretrukne konsentrasjonsområde for ammoniakk for nøytralisering av en sulfonert polymer umiddelbart etter eksponering for en fuktet atmosfære ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, beregnet av de ovennevnte volumprosenter av ammoniakk ved et trykk på 1 atmosfære ved 21°C , er fra 0,002 til 0,04, mer fortrinnsvis 0,034-0,04, mol ammoniakk .,p r. liter av inertgass/ammoniakkblandingen. De nedre grenser for de ovennevnte foretrukne områder av konsentrasjoner av ammoniakk er anvendelige hår den fuktede atmosfære går forut for den nøytraliserte atmosfære for utførelse av .oppfinnelsen ved alle temperaturer og trykk som er egnet for utførelse av oppfinnelsen. Den øvre grense for det foretrukne og mest foretrukne område a,v konsentrasjoner av ammoniakk styres ved konsentrasjonen av en atmosfære av ren ammoniakkgass ved den driftstemperatur som anvendes. The ratio between the concentration of ammonia and water vapor is not particularly critical when the sulfonated polymer is first exposed to an inert gas containing water vapor followed by exposure to an inert gas containing ammonia. In the successive exposure of the sulfonated polymer to water vapor and ammonia atmosphere at 1 atmosphere pressure at 21°C, the neutralizing atmosphere may preferably contain 5-100 volume% ammonia, more preferably 50-100 volume% ammonia and most preferably 85-100 volume % ammonia. Mixtures of 16-25% by volume ammonia in air are potentially explosive, and it is therefore desirable to avoid such mixtures when carrying out the invention. The above preferred ranges for percent ammonia by volume in the neutralizing atmosphere, compared to the water vapor content of a saturated atmosphere at the same temperature and pressure, determine preferred mole ratios of ammonia to water vapor from 1.9:1 to 38.5:1, more preferred molar ratio from 19.2:1 to 38.5:1, most preferred molar ratio from 32.7:1 to 38.5:1. The preferred concentration range for ammonia for neutralization of a sulfonated polymer immediately after exposure to a humidified atmosphere by the method according to the invention, calculated from the above-mentioned volume percentages of ammonia at a pressure of 1 atmosphere at 21°C, is from 0.002 to 0.04 , more preferably 0.034-0.04, moles of ammonia per liter of the inert gas/ammonia mixture. The lower limits of the above preferred ranges of concentrations of ammonia are applicable when the humidified atmosphere precedes the neutralized atmosphere for carrying out the invention at all temperatures and pressures suitable for carrying out the invention. The upper limit of the preferred and most preferred range a,v concentrations of ammonia is controlled by the concentration of an atmosphere of pure ammonia gas at the operating temperature used.
De fremgangsmåter ved hvilke den sulfonerte polymer kan bringes i suksessiv eller samtidig kontakt med vanndamp og ammoniakk i overensstemmelse med oppfinnelsen, vil generelt være innlysende for fagmannen på området og er ikke del av denne oppfinnelse. Den sulfonerte polymerkan transporteres gjennom den eller de behandlende atmosfærer. Den sulfonerte polymer kan an-bringes .i et kar, og den atmosfære som omgir den sulfonerte polymer forskyves eller.modifiseres deretter til den nøytraliserende atmosfære "i henhold til oppfinnelsen. Alternativt kan en strøm av inertgass som inneholder passende mengder av reagensene , diri-'geres over overflaten av de sulfonerte polymerer i et tilstrekkelig tidsrom til å gi praktisk fullstendig nøytralisasjon. Når The methods by which the sulphonated polymer can be brought into successive or simultaneous contact with water vapor and ammonia in accordance with the invention will generally be obvious to the person skilled in the field and are not part of this invention. The sulfonated polymer may be transported through the treating atmosphere(s). The sulfonated polymer can be placed in a vessel, and the atmosphere surrounding the sulfonated polymer is then displaced or modified to the neutralizing atmosphere according to the invention. Alternatively, a stream of inert gas containing suitable amounts of the reagents can be directed is carried over the surface of the sulfonated polymers for a sufficient period of time to provide practically complete neutralization
det gjelder en sulfonert overflate på den innvendige side av en normalt fast polymer innelukningsdel, kan den fullstendige inne-lukning selv anvendes som et .nøytralisasjonskammer. Det foretrekkes at, likegyldig hvilken metode som anvendes, intim kontakt mellom de sulfonerte polymerer og vann- og ammoniakkdampene over eksponeringens varighet sikres. in the case of a sulphonated surface on the inner side of a normally solid polymer enclosure part, the complete enclosure itself can be used as a neutralization chamber. It is preferred that, regardless of which method is used, intimate contact between the sulfonated polymers and the water and ammonia vapors over the duration of the exposure is ensured.
Blandingene av. gasser som anvendes i de ovenfor nevnte metoder, kan lett fremstilles ved metoder som er kjent, på området. En atmosfære som er mettet med vanndamp, kan fremstilles ved bobling av inertgassen gjennom vann. Det foretrukne konsentrasjons-forhold mellom ammoniakk og vanndamp kan istandbringes ved bobling The mixtures of. gases used in the above-mentioned methods can be easily produced by methods that are known in the field. An atmosphere saturated with water vapor can be produced by bubbling the inert gas through water. The preferred concentration ratio between ammonia and water vapor can be established by bubbling
av inertgassen gjennom en vandig løsning som inneholder en passende konsentrasjon av ammoniakk. Konsentrasjonene av ammoniakk og of the inert gas through an aqueous solution containing a suitable concentration of ammonia. The concentrations of ammonia and
vanndamp kan reduseres ved blanding av inertgassen som på forhånd er boblet gjennom den vandige løsning, med tørr inertgass. Det er andre metoder for kontroll av konsentrasjonene av ammoniakk og vanndamp, f.eks. anvendelse av strømningsmålere eller laminære strømningsventiler for regulering av innsprøytningen av disse gasser i en strøm av inertgass med kjent strømningshastighet. Ut-førelsen av denne oppfinnelse er ikke begrenset til noen spesifik-ke teknikker som anvendes for fremstilling av blandinger av ammoniakk og/eller vanndamp i inertgasser med en konsentrasjon som er egnet for nøytralisering av sulfonerte polymerer ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. water vapor can be reduced by mixing the inert gas that has previously been bubbled through the aqueous solution with dry inert gas. There are other methods for controlling the concentrations of ammonia and water vapor, e.g. use of flow meters or laminar flow valves for regulating the injection of these gases into a stream of inert gas with a known flow rate. The implementation of this invention is not limited to any specific techniques used for the production of mixtures of ammonia and/or water vapor in inert gases with a concentration that is suitable for neutralizing sulphonated polymers by the method according to the invention.
Temperaturen er ikke kritisk ved utførelse av de oven- The temperature is not critical when performing the above
nevnte fremgangsmåter for nøytralisering, men det er fordelaktigmentioned methods of neutralization, but it is advantageous
å utføre fremgangsmåtene i temperaturområdet fra 4 til 93°C, fortrinnsvis 21-82°C. Hvis temperaturen er i nedre del av ovennevnte område , er damptrykket eller det partielle damptrykk for vanndampen for lavt til å fremkalle den mest effektive nøytrali-sering av den sulfonerte overflate. Hvis temperaturen i atmosfæren som er mettet med vanndamp overskrider temperaturen for den sulfonerte polymer, så opptrer det.ofte kondensering. ' Damp eller oppvarmet vanndamp kan anvendes ved utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, men foretrekkes ikke fordi det må tas sikkerhetsforanstaltninger, f.eks. oppvarmning av polymeren før nøytralisering, for å forhindre kondensering av dampen eller den oppvarmede vanndamp på den sulfonerte overflate. to carry out the methods in the temperature range from 4 to 93°C, preferably 21-82°C. If the temperature is in the lower part of the above-mentioned range, the vapor pressure or the partial vapor pressure of the water vapor is too low to induce the most effective neutralization of the sulfonated surface. If the temperature of the atmosphere saturated with water vapor exceeds the temperature of the sulfonated polymer, condensation often occurs. Steam or heated steam can be used when carrying out the method according to the invention, but is not preferred because safety measures must be taken, e.g. heating the polymer before neutralization, to prevent condensation of the steam or the heated water vapor on the sulfonated surface.
Det trykk ved hvilket overflaten nøytraliseres ved de ovenfor nevnte metoder, er heller ikke kritisk. Selv om det av bekvemmelighetsgrunner er å foretrekke å utføre behandlingen ved atmosfæretrykk, kan nøytraliseringsmetodene fordelaktig utføres ved trykk i området 0,1-5 atmosfærer. Imidlertid kan overdrevent 'trykk føre til uønsket kondensering av vanndamp. Meget lavt trykk kan resultere i konsentrasjoner av ammoniakk som er for lave for den mest effektive nøytralisering. . Når nøytralisasjonen skrider frem samtidig med eksponering for vanndampen, dvs. når ammoniakk og vanndamp er til stede i den samme atm osfære, styres varigheten av kontakt mellom den sulfonerte polymer og ovennevnte atmosfære fortrinnsvis av den tid som kreves for i alt vesentlig fullstendig nøytralisering av den sulfonerte polymer. Hvis eksponeringen foregår samtidig, vil den tid som kreves for nøytralisering, for. et gitt molforhold mellom ammoniakk- og vanndampkonsentrasjoner, generelt avta etter hvert som konsentrasjonen av ammoniakk økes. Under foretrukne betingelser er den typiske tid som er nødvendig for relativt fullstendig nøytralisering av en sulfonert polymer ved samtidig eksponering for ammoniakk og vanndamp, 20-30 sekunder. The pressure at which the surface is neutralized by the above-mentioned methods is not critical either. Although for reasons of convenience it is preferable to carry out the treatment at atmospheric pressure, the neutralization methods can advantageously be carried out at pressures in the range of 0.1-5 atmospheres. However, excessive pressure can lead to unwanted condensation of water vapor. Very low pressure can result in concentrations of ammonia that are too low for the most effective neutralization. . When the neutralization progresses simultaneously with exposure to the water vapor, i.e. when ammonia and water vapor are present in the same atmosphere, the duration of contact between the sulfonated polymer and the above-mentioned atmosphere is preferably controlled by the time required for substantially complete neutralization of the sulfonated polymer. If the exposure takes place simultaneously, the time required for neutralization will for a given molar ratio of ammonia to water vapor concentrations, generally decrease as the concentration of ammonia is increased. Under preferred conditions, the typical time required for relatively complete neutralization of a sulfonated polymer upon simultaneous exposure to ammonia and water vapor is 20-30 seconds.
Hvis kontakten mellom vanndamp går forut for eksponering for ammoniakk, er varigheten av kontakten mellom den sulfonerte polymer og den atmosfære som inneholder vanndampen, den kontakt-periode som er nødvendig for å akselerere nøytralisering. Selv om varigheten av kontakt med vanndamp fordelaktig kan være så liten som 5 sekunder, foretrekkes, eksponering fra 20 til 90 sekunder. Et tidsrom fra initieringen av kontakten med vanndamp til initieringen av nøytralisering som er lengre enn ea. 180 sekunder, kan resultere i forringelse av overflaten på grunn av dannel-se av svovelsyre ved reaksjonen mellom vann og det vannløselige svovelholdige materiale på overflaten av den sulfonerte polymer. Den tid som er nødvendig for relativt fullstendig nøytralisering av den sulfonerte polymer etter kontakt med en atmosfære som er mettet med vanndamp for det foretrukne tidsrom, kan være så kort som 20 sekunder hvis nøytralisasjonsatmosfæren er ren, vannfri ammoniakk. If water vapor contact precedes exposure to ammonia, the duration of contact between the sulfonated polymer and the atmosphere containing the water vapor is the contact period necessary to accelerate neutralization. Although the duration of contact with water vapor can advantageously be as little as 5 seconds, exposure from 20 to 90 seconds is preferred. A period of time from the initiation of contact with water vapor to the initiation of neutralization which is longer than ea. 180 seconds, may result in deterioration of the surface due to the formation of sulfuric acid by the reaction between water and the water-soluble sulfur-containing material on the surface of the sulfonated polymer. The time required for relatively complete neutralization of the sulfonated polymer after contact with an atmosphere saturated with water vapor for the preferred period of time can be as short as 20 seconds if the neutralization atmosphere is pure, anhydrous ammonia.
Følgende eksempler gis for illustrering, men ikke for begrensning av oppfinnelsen. The following examples are given for illustration, but not for limitation of the invention.
Eksempel 1Example 1
En rekke flasker avH.D.-polyetylen med 497,6 grams kapasitet forbindes etter tur med en apparatur som gjør at flaskene kan gjennomspyles med hvilke som helst av følgende dampfase-blandinger: svoveltrioksyd i nitrogen, nitrogen boblet gjennom en vandig løsning av ammoniakk, nitrogen boblet gjennom destillert vann, vannfri ammoniakk, eller vannfritt nitrogen. Hver av flaskene sulfoneres ved at de gjennomspyles i 3 minutter med den svoveltrioksyd- og nitrogenblanding som fremkommer i en 65-70 % oleum-bobler. Sulfoneringen følges av en 1 minutts gjennomspyling med tørt nitrogen. Flaskene ble nøytralisert ved hjelp av én av tre metoder. A series of HD polyethylene bottles of 497.6 gram capacity are connected in turn to an apparatus which allows the bottles to be flushed with any of the following vapor phase mixtures: sulfur trioxide in nitrogen, nitrogen bubbled through an aqueous solution of ammonia, nitrogen bubbled through distilled water, anhydrous ammonia, or anhydrous nitrogen. Each of the bottles is sulphonated by flushing them through for 3 minutes with the sulfur trioxide and nitrogen mixture that appears in a 65-70% oleum bubbler. The sulfonation is followed by a 1-minute purge with dry nitrogen. The bottles were neutralized using one of three methods.
Metode 1 går ut på nøytralisering av flaskene med blandinger av vannfri ammoniakk og nitrogen av varierende konsentrasjoner.. Metode 1 tilsvarer tidligere - kjente metoder. Method 1 involves neutralizing the bottles with mixtures of anhydrous ammonia and nitrogen of varying concentrations. Method 1 corresponds to previously known methods.
I metode .2 gjennomspyles flasken med tørt nitrogen som er boblet gjennom vandige ammoniakkløsninger.med en rekke forskjellige konsentrasjoner. Gjennomspylingsgassen antas å være en mettet damp, og volum% for hver komponent beregnes på denne basis. In method 2, the bottle is flushed with dry nitrogen that has been bubbled through aqueous ammonia solutions with a number of different concentrations. The purge gas is assumed to be a saturated vapor, and the volume % for each component is calculated on this basis.
Ved metode 3 gjennomspyles flasken først i varierende tidsrom med nitrogen som er mettet med vanndamp, og følges av en gjennomspyling med vannfri ammoniakk. Et forhold mellom ammoniakk-og vanndampkonsentrasjoner beregnes selv om reagensene ikke kommer' samtidig i kontakt med den sulfonerte polymer. In method 3, the bottle is first flushed for varying periods of time with nitrogen which is saturated with water vapour, and is followed by a flush with anhydrous ammonia. A ratio between ammonia and water vapor concentrations is calculated even if the reagents do not simultaneously come into contact with the sulphonated polymer.
Et stykke lakmuspapir fuktet med destillert vann kan anvendes for bestemmelse av når overflaten er godt nøytralisert. A piece of litmus paper moistened with distilled water can be used to determine when the surface has been well neutralized.
Alle de ovennevnte operasjoner utføres ved 22°C og 1 atmosfære. Nøytralisasjonstidene som er nødvendige ved de ovenfor nevnte nøytralisasjonsmetoder, er gjengitt i tabell I nedenunder. All the above operations are carried out at 22°C and 1 atmosphere. The neutralization times required by the above-mentioned neutralization methods are given in Table I below.
Det viser seg av de data som er presentert, i tabell i , It appears from the data presented, in table i,
at eksponering av den sulfonerte polymer for vanndamp og ammoniakk samtidig eller suksessivt som i henholdsvis metodene 2 og 3, re-sulterer i stor akselerasjon av nøytraliseringen i forhold til behandlingen i teknikkens stand av overflaten med gassformig ammoniakk som vist i metode.1. Spesielt er nøytralisering ved hjelp av metode 2 ikke bare hurtigere, men mer effektiv med hensyn til ut-nyttelse av ammoniakk enn fremgangsmåten i henhold til teknikkens stand. Nøytralisering ved hjelp av metode 3 er meget hurtigere enn nøytralisering uten forhåndsbehandling av overflaten med vanndamp i alle rapporterte tester med unntagelse av prøve nr. A^. that exposure of the sulphonated polymer to water vapor and ammonia simultaneously or successively as in methods 2 and 3, respectively, results in a large acceleration of the neutralization in relation to the state-of-the-art treatment of the surface with gaseous ammonia as shown in method 1. In particular, neutralization using method 2 is not only faster, but more efficient with regard to the utilization of ammonia than the method according to the state of the art. Neutralization using method 3 is much faster than neutralization without pre-treatment of the surface with steam in all reported tests with the exception of sample No. A^.
5 sekunders-forhåndsbehandlingen av overflaten med vanndamp i prøve nr. A,- var utilstrekkelig ved forsøkets trykk, temperatur The 5-second pre-treatment of the surface with water vapor in sample No. A was insufficient at the test pressure, temperature
og konsentrasjon av vanndamp i forhåndsbeha.ndlingsatmosfæren for frembringelse av akselerasjon av nøytraliseringen. and concentration of water vapor in the pretreatment atmosphere to produce acceleration of the neutralization.
Eksempel 2Example 2
En rekke beholdere avH.D.-polyetylen (HDPE) med 45,4 1 kapasitet, egnet for anvendelse som bensintanker for biler, sulfoneres i samme grad for å tilveiebringe en barriere for oppbevaring av hydrokarbonvæske, f.eks. bensin. En strøm av tørr luft som inneholder 30 % vannfri ammoniakk, i volum, og som strømmer i en hastighet av 9,6 standard kubikkfot pr. minutt benyttes for nøytrali-sering av noen av de sulfonerte HDPE-tanker i overensstemmelse med fremgangsmåten i henhold til teknikkens stand. Tilsetning av atomisert vann i en hastighet av 1/60 gallon pr. min. gjøres til den ovennevnte gasstrøm. Den fuktede strøm anvendes også for nøytra-lisering av noen av de sulfonerte tanker. Tilveiebringelse gjøres for å tillate noen av de større vanndråper å kondensere ut av gasstrømmen før den fuktede strøm dirigeres inn i den sulfonerte tank. A range of 45.4 L capacity HDPE containers, suitable for use as automotive petrol tanks, are sulphonated to the same extent to provide a barrier for the storage of hydrocarbon liquids, e.g. gasoline. A stream of dry air containing 30% anhydrous ammonia, by volume, and flowing at a rate of 9.6 standard cubic feet per minute is used for neutralizing some of the sulphonated HDPE tanks in accordance with the method according to the state of the art. Addition of atomized water at a rate of 1/60 gallon per my. is made into the above gas flow. The moistened stream is also used for neutralizing some of the sulphonated tanks. Provision is made to allow some of the larger water droplets to condense out of the gas stream before the wetted stream is directed into the sulfonated tank.
Etter kontinuerlig behandling i et tidsrom av 90 sekunder bevarer tanker som er spylt med en strøm av vannfri ammoniakk og After continuous treatment for a period of 90 seconds, tanks flushed with a stream of anhydrous ammonia and
■luft ,■ høy overflatesurhet , en pH-verdi på 2. Den fuktede gasstrøm oppnår i alt vesentlig fullstendig nøytralisering av den sulfonerte polymer, en overflate-pH-verdi på 6,5-7,0, i et tidsrom av 25-30 sekunder. ■air,■ high surface acidity, a pH value of 2. The moistened gas stream achieves essentially complete neutralization of the sulfonated polymer, a surface pH value of 6.5-7.0, in a period of 25-30 seconds.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US72092776A | 1976-09-07 | 1976-09-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO773072L true NO773072L (en) | 1978-03-08 |
Family
ID=24895811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO773072A NO773072L (en) | 1976-09-07 | 1977-09-06 | PROCEDURE FOR NEUTRALIZATION OF SULPHONATED, NORMALLY SOLID POLYMERS |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5333286A (en) |
AU (1) | AU508030B2 (en) |
BE (1) | BE858338A (en) |
BR (1) | BR7705945A (en) |
CA (1) | CA1093242A (en) |
DE (1) | DE2740111A1 (en) |
FR (1) | FR2363599A1 (en) |
GB (1) | GB1536112A (en) |
NL (1) | NL7709781A (en) |
NO (1) | NO773072L (en) |
SE (1) | SE7709997L (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2788475B2 (en) * | 1989-04-14 | 1998-08-20 | 和泉電気株式会社 | Electric component and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3625751A (en) * | 1968-11-06 | 1971-12-07 | Dow Chemical Co | Transparent astatic plastic articles having ammonium sulfonic acids groups on the surface thereof and method for their production |
-
1977
- 1977-08-22 AU AU28094/77A patent/AU508030B2/en not_active Expired
- 1977-08-29 CA CA285,639A patent/CA1093242A/en not_active Expired
- 1977-09-01 BE BE180625A patent/BE858338A/en unknown
- 1977-09-05 FR FR7726859A patent/FR2363599A1/en active Granted
- 1977-09-06 GB GB37060/77A patent/GB1536112A/en not_active Expired
- 1977-09-06 NL NL7709781A patent/NL7709781A/en not_active Application Discontinuation
- 1977-09-06 DE DE19772740111 patent/DE2740111A1/en not_active Withdrawn
- 1977-09-06 BR BR7705945A patent/BR7705945A/en unknown
- 1977-09-06 SE SE7709997A patent/SE7709997L/en not_active Application Discontinuation
- 1977-09-06 NO NO773072A patent/NO773072L/en unknown
- 1977-09-06 JP JP10716777A patent/JPS5333286A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5333286A (en) | 1978-03-29 |
BE858338A (en) | 1978-03-01 |
BR7705945A (en) | 1978-06-27 |
DE2740111A1 (en) | 1978-03-09 |
AU2809477A (en) | 1979-03-08 |
FR2363599A1 (en) | 1978-03-31 |
GB1536112A (en) | 1978-12-20 |
SE7709997L (en) | 1978-03-08 |
NL7709781A (en) | 1978-03-09 |
AU508030B2 (en) | 1980-03-06 |
FR2363599B1 (en) | 1981-03-06 |
CA1093242A (en) | 1981-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4220739A (en) | Method for sulfonating organic materials | |
US3613957A (en) | Resinous enclosure members rendered impermeable by sulfonation and neutralization | |
Kharitonov | Direct fluorination of polymers—From fundamental research to industrial applications | |
US3740258A (en) | Resinous enclosure members rendered impermeable by sulfonation | |
US4615914A (en) | Treatment of the interior surfaces of resinous enclosure members | |
US4536266A (en) | Process for the fluorination of a surface layer of formed bodies made of plastics | |
US3375126A (en) | Composite film structure and process | |
US5030399A (en) | Method of in-mold sulfonation of molded plastic article | |
US4861250A (en) | Mold sulfonation system | |
US4348436A (en) | Enclosure member substantially impermeable to the transmission of solvents and fuels | |
NO317951B1 (en) | Process for Removing Sulfhudyl Compounds from Hydrocarbon Substrates | |
Bryant et al. | Facilitated transport separation of benzene and cyclohexane with poly (vinyl alcohol)-AgNO3 membranes | |
NO773072L (en) | PROCEDURE FOR NEUTRALIZATION OF SULPHONATED, NORMALLY SOLID POLYMERS | |
US4775587A (en) | Treatment of the interior surfaces of resinous enclosure members | |
KR100829273B1 (en) | Flame-treating process | |
US7578953B2 (en) | Method of sulfonating an article and related apparatus | |
EP1603832A2 (en) | Process for the recovery of sulfuric acid using polymeric membranes | |
US20050191435A1 (en) | Method for improving the barrier properties of plastic containers | |
US20050282971A1 (en) | Process for reducing the permeability of plastics materials | |
CA1152279A (en) | Enclosure member substantially impermeable to the transmission of solvents and fuels | |
Sabne et al. | Barrier properties of surface sulfonated HDPE films | |
US5202161A (en) | High sulfur level plastic container sulfonation process and article produced thereby | |
JPH0260577B2 (en) | ||
EP0045323A1 (en) | Improved process for sulfonating solid organic polymers | |
US3475410A (en) | Treatment of a film of cellulose to introduce amino groups and production of non-thrombogenic surfaces on such treated cellulose films |