PL86501B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania membran karboksylowych na bazie folii poliolefinowych.Membrany te maja zastosowanie w procesach elektrolizy, odwróconej osmozy oraz jako przepony w ogniwach elektrycznych.Znany jest sposób otrzymywania membran karboksylowych z folii poliolefinowych i kwasu metakrylowego lub akrylowego polegajacy na tym, ze szczepienie tych kwasów na foliach poliolefinowych prowadzi sie sposo¬ bem radiacyjnym lub chemicznym w wodnych roztworach kwasów lub ich soli, przy uzyciu katalizatorów reduk- cyjno-oksydacyjnych. Znane sa równiez sposoby szczepienia wymiennych kwasów na foliach poliolefinowych przy uzyciu nadtlenku benzoilu i innych inicjatorów nadtlenkowych, polegajace na tym, ze folie poliolefinowa umieszcza sie w kwasie metakrylowym zawierajacym inicjator, pozostawia przez 30 minut, w temperaturze 353°K, uzyskujac tym sposobem od 4 do 18% kwasu wprowadzonego do folii. Szczepienie radiacyjne pozwala na wprowadzenie do 35 i wiecej procent kwasu metakrylowego, a tym samym na otrzymanie membran o bardzo dobrych wlasnosciach elektrycznych, ale o malej selektywnosci w stosunku do kationów dwuwartosciowych.Niedogodnoscia techniczna tego sposobu jest koniecznosc stosowania bardzo skomplikowanych i drogich urza¬ dzen takich jak akcelerator Van de Graffa, bomba kobaltowa, lub zródel promieniowania ultrafioletowego. Jed¬ noczesnie sposobem tym mozna uzyskiwac membrany o malych wymiarach.Znane sposoby polegajace na szczepieniu chemicznym przy uzyciu inicjatorów nadtlenkowych z powodu zbyt malej ilosci wprowadzanego polikwasu do folii, a tym samym o zlych wlasnosciach elektrycznych opór wlasciwy w 0,5 N roztworze wodorotlenku potasowego okolo 80I2m, a w 0,5 N roztworze chlorku potasowego okolo 500fim i dlatego nie nadaja sie do zastosowania w procesach elektrodializy i dializy i ogniw elektrycznych.Niedogodnoscia techniczna tego sposobu jest duze zuzycie kwasu metakrylowego, poniewaz w temperaturze 253QK po 20 minutach kwas ulega calkowitej polimeryzacji co uniemozliwia otrzymywanie nieuszkodzonej folii.Jednoczesnie tym sposobem nic mozna otrzymac membran o duzych wymiarach.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze wstepnie specznione folie polioleflnowe w kwasie metakrylo¬ wym lub akrylowym poddaje sie dwukrotnej modyfikacji, która polega na specznieniu folii w mieszaninie kwasu ^metakrylowego lub akrylowego z dwuwinylobenzenem i inicjatorem rodnikowym. Temperatura specznienia2 86 501 wynosi od 350 do 363°K, czas od 1,5 do 15 minut. Speczniona folie poddaje sie polimeryzacji. Dwukrotnie powtórzenie modyfikacji tej samej folii pozwala na wprowadzenie do niej do 45% kwasu polimetakrylowego i okolo 40% kwasu akrylowego.Do modyfikacji stosuje sie folie polietylenowa z polietylenu wysokocisnieniowego o grubosci od 0,04 do 0,3 mm lub folie polipropylenowe o grubosci od 0,04 do 0,15 mm. Folie specznia sie wstepnie w kwasie meta¬ krylowym lub akrylowym w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin. Nastepnie umieszcza sie je w jednym z wymienionych kwasów zawierajacych od 1 do 10% dwuwinylobenzenu i od 0,5 do 1,5% inicjatora nadtlenku III rzedowego butylu o temperaturze od 353 do 358°K i pozostawia przez 5 minut. Speczniona folie zawierajaca od 17 do 22% kwasu izoluje sie dwustronnie celofanem i poddaje polimeryzacji w temperaturze od 373 do 393°K. Czas polimeryzacji wynosi 2 godziny. Po polimeryzacji usuwa sie celofan i okresla wagowo ilosc wprowa¬ dzonego polikwasu do folii. Folie po pierwszej modyfikacji zawierajace od 17 do 20% polikwasu poddaje sie drugiej modyfikacji w identycznych parametrach jak pierwsza. W koncowym efekcie otrzymujemy membrany karboksylowe zawierajace od 37 do 45% polikwasu. Charakteryzuja sie one bardzo malym oporem wlasciwym rzedu od 0,1 do 0,5£2m w 0,5 N roztworze wodorotlenku potasowego i od 20 do lOO^m w 0,5 N roztworze chlorku oraz od 100 do 400£2m w 0,5 N roztworze chlorku wapniowego. Otrzymane tym sposobem membrany charakteryzuja sie duza selektywnoscia wzgledem jonów dwuwartosciowych (co wynika z porównania opornosci w chlorku potasowym i wapniowym) duza odpornoscia na dzialanie silnych kwasów i zasad w podwyzszonych temperaturach, oraz staloscia wlasnosci w czasie. Wytrzymalosc na rozciaganie tak otrzymanych membran wynosi 1,4 15 • 107 -^ m Sposób otrzymywania membran karboksylowych wedlug wynalazku jest blizej objasniony w przykladach wykonania.Przyklad I. 20g folii z polietylenu wysokocisnieniowego (d = 0,917 g/cm3) o grubosci 0,25 mm umieszcza sie w swiezo destylowanym kwasie metakrylowym w temperaturze pokojowej i pozostawia na 24 godz. Wstepnie speczniona folie przenosi sie do kwasu metakrylowego zawierajacego 1% wagowo nadtlenku III rzedowego butylu i od 1 do 10% wagowych dwuwinylobenzenu (ilosc dwuwinylobenzenu nie wplywa na zmiane pozostalych parametrów modyfikacji) w temperaturze 253°K. Specznienie folii w tej temperaturze trwa 3 minu¬ ty. Po specznieniu folie izoluje sie z dwóch stron celofanem i polimeryzuje w temperaturze 383°K w ciagu 2 godzin. Po polimeryzacji folie ponownie umieszcza sie w mieszaninie modyfikujacej w identycznym skladzie jak przy pierwszej modyfikacji, czas i temperatura specznienia oraz polimeryzacji sa takie same jak przy pierwszej modyfikacji. Membrany otrzymane tym sposobem zawieraja okolo 40% kwasu polimetakrylowego. Opór wlasci¬ wy tych membran w 0,5 N roztworze wodorotlenku potasowym wynosi od 0,4 do 0,8£2m, w 0,5 N roztworze chlorku potasowego od 40 do 80^2m, a w 0,5 N roztworze chlorku wapniowego od 150 do 320I2m. Wytrzyma¬ losc na rozciaganie wynosi 1,83 • 107 N/m2.Przyklad II. 15g folii polietylenowej jak w przykladzie I umieszcza sie w swiezo destylowanym kwasie akrylowym na 24 godziny w temperaturze pokojowej. Wstepnie speczniona folie przenosi sie do kwasu akrylowego zawierajacego 1,5% wagowych nadtlenku III rzedowego butylu i 10% wagowych dwuwinylobenzenu o temperaturze 353°K. Specznienie folii w tej temperaturze trwa 5 minut. Po specznieniu i zaizolowaniu folie poddaje sie polimeryzacji w temperaturze 383°K w czasie 2,5 godziny. Po polimeryzacji folie ponownie umiesz¬ cza sie w mieszaninie o identycznym skladzie jak przy pierwszej modyfikacji, czas i temperatura specznienia oraz polimeryzacji sa takie same jak przy pierwszej modyfikacji. Opór wlasciwy tak otrzymanych membran w 0,5N roztworze chlorku potasowego wynosi od 0,6 do l,2s7m, w0,5N roztworze chlorku potasowego od 60 do 120£2m, aw0,5N roztworze chlorku wapniowego od 200 do 400£2m. Wytrzymalosc na rozciaganie wynosi 1,87- 107 N/m2. PL

Claims (1)

1. Za s t rz e z e n i e , p a t e n t o we Sposób wytwarzania membran karboksylowych na bazie folii poliolefinowych, znamienny t y m, ze wstepnie speczniona w kwasie metakrylowym albo akrylowym, folie poliolefinowa przenosi sie do mieszaniny modyfikujacej skladajacej sie z kwasu metakrylowego albo akrylowego i dwuwinylobenzenu w ilosci od 1 do 10% wagowych oraz od 0,3 do 2% wagowych nadtlenku III-rzedowego butylu o temperaturze rozkladu od 363 do 393°K, pozostawia w niej przez 1,5 do 15 minut w temperaturze od 350 do 363°K, a nastepnie tak specznio¬ na folie izoluje sie dwustronnie celofanem i umieszcza miedzy plytkami grzejnymi i w temperaturze od 363 do 403°K poddaje polimeryzacji monomery zawarte w folii przez od 1 do 3 godzin, po czym poraz drugi przeprowa¬ dza sie proces modyfikacji. Prac. Poligraf. UP PRL Naklad 120 + 18 egz. Cena 10 zl PL