Способ получения фильтрующего материала

Способ получения фильтрующего материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и) 446526

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 22.08.72 (21) 1821469 23-5 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.10.74. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 05.06.75 (51) 1. Кл. С 08@ 53, 10

С 08f 47/10

I !

Государственный ко;янтет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 678.74:678.54:

678 675 62

405-8 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

П. И. Шаболдо, В. С. Дергачев, Г. Г. Шурьева, В. П. Жемков, Ю. H. Овсянников, В. С. Смирнов, М. В. Шаблыгин, В. Н. Корнеев, К. Е. Перепелкин, О. И. Начинкин и Л. В. Слинько (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТ

Изобретение относится к получению фильтрующих материалов, применяемых, в частности, в качестве микрофильтров для фильтрации биологических, технологических, нейтральных и химически активных жидкостей, а также газов с целью очистки их от механических и биологических частиц. выделения их для анализа, стерилизации и т. д.

Известен способ получения фильтрующего материала путем смешения полимера с насыщенным раствором порообразователя в органическом растворителе полимера, фиксирования полимера на временной подложке, удаления растворителя выпариванием и порообразователя — промывкой полученного материала водой. В качестве полимера используюг полиамид, а в качестве порообразователя— неорганические соли, например СаС1з. Хотя этим способом получают фильтрующий материал с равномерным распределением пор, но им нельзя получать микрофильтры с порами одного (заранее заданного) размера, а также с заранее заданной степенью пористости.

Целью изобретения является получение фильтрующего материала с заранее заданными размерами пор и степенью пористости. Это достигается тем, что в качестве порообразователя используют монодисперсные кристаллы минеральных солей, которые смешивают с раствором полимера в органическом растворителе в виде 30 — 45 -ной предварительно стабилизированной 1 — 2 вес.% поверхностноактивного вещества суспензии в растворителе полимера, коагулируют полимер на поверхности частиц порообразователя в жидкости, хорошо смешивающейся с растворителем полимера, но не растворяющей полимер и порообразователь, с последующей обработкой полученной пленки жидкостью, растворяющей порообразователь.

Описываемым способом получают микрофильтры с размером пор от соты. . долей микрона до нескольких десятков микронов (причем микрофильтр имеет поры одного размера}, со

15 степенью пористости до 90 /с н с хорошей механической прочностью на разрыв (не ниже

0,5 кг/мм ). Размер пор определяется размером кристаллов соли, условиями формирования структуры полимера на поверхности поро20 образователя и условиями удаления солей.

Степень пористости пропорциональна количеству соли по отношению к полимеру. Равномерность распределения пор в фильтрующем материале обеспечивается равномерным рас25 пределением порообразующих монодисперсных кристаллов в композиции за счет добавки поверхностно-активных веществ в суспензпю соли (добавка поверхностно-активных веществ способствует образованию квазикристалличеЗО ской структуры коллоидной системы, из кого446526

3 рой формируется микрофильтр). Добавка поверхностно-активных веществ предотвращает также рост кристаллов.

В качестве полимеров при получении микрофильтра описываемым способом используют полиэтилентерефталат, полисульфонамид, поливинилхлорид, полиакрилонитрил, эфиры целлюлозы и т. д. В качестве минеральных солей используют хлористый калий, хлористый натрий, азотнокислый натрий, азотнокислый калий, двууглекислый натрий, бромистый калий, хлористый аммоний; а в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) — неионогенные поверхностно-активные вещесгва, например смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диалкилфенолов. В каждом конкретном случае подбирают оптимальный растворитель (или смесь растворителей) полимера и осадитель, хорошо смешивающийся с растворителем полимера и не растворяющий полимер и порообразователь.

Пример 1. B 100 г 16 / -ного раствора полиметапарафениленизофталамида (фенилона-С) в диметил формамиде (ДМФА) вводят

60 г 40 -ной суспензии хлористого натрия в

ДМФА с размером кристаллов 0,8 — 1,0 мкм.

Суспензию предварительно стабилизируют добавкой 1 — 2 / ПАВ при перемешивании со скоростью не менее 5000 — 8000 об/мин в течение 10 — 15 мин. Далее формовочную коллоидную композицию перемешивают еще 10—

15 мин, обезвоздушивают под вакуумом (осгаточное давление 5 мм рт. ст.) 30 — 40 мин, а затем из нее отливают пленку толщиной 150—

200 мкм на полированную поверхность (стекло, металл). Пленку вместе с подложкой помещают на 5 мин в осадительную ванну из ацетона. После осаждения пленку отделяют от подложки и промывают дистиллированной водой. Полное удаление порообразователя при толщине пленки 100 — 150 мкм достигается в течение 15 — 20 мин.

Полученная в указанных выше условиях пленка имеет равномерно распределенные поры размером 0,5 — 0,8 мкм (средний и максимальный диаметр пор соответственно) и степень пористости 75 об. /, что обеспечивает задержание частиц размером свыше 0,5 мкм на

98 — 99 / при проницаемости по воде

1,2 мл/с см при 1 атм; по воздуху

350 мл/с см при 1 атм.

Пример 2. Получают пленку по рецептуре и в последовательности примера 1, но с введением монодисперсной соли с размером кристаллов 3 — 5 мкм (98 /ю кристаллов составляют частицы 3 мкм), которая имеет средний диаметр пор 3,6 мкм; максимальный диаметр пор 4,6 мкм; степень пористости 72 об. ; водопроницаемость 0,9 мл/с.см при 1 атм; воздухопроницаемость 250 мл/с см при 1 атм.

Прим ер 3. Получают пленку так же, как в примере 1, но с введением монодисперсной соли с размером кристаллов 5 — 10 мкм (90 /ю кристаллов составляют частицы размером

5 мкм) и имеющую средний диаметр пор

5 ! о

25 зо

4О

55 бО

4

6,2 мкм; максимальный диаметр пор 8,4 мкм; степень пористости 70 об. /, водопроницаемость 0,8 мл/с см при 1 атм; воздухопроницаемость 200 мл/с. см при 1 атм.

Пример 4. В !00 г 18 -ного раствора фенилона — С в ДМФА вводят 70 r 40ф>-ной суспензии хлористого калия в ДМФА с размером кристаллов 0,4 — 0,6 мкм. Суспензию стабилизируют добавкой 2 г ПАВ при перемешивании. Смесь тщательно перемешивают при

7000 об/мин еще 15 мин, обезвоздушивают, а затем отливают пленку, которую осаждают в ацетоне.

После промывания водой в течение 30 мин получают микрофильтр со средним диаметром пор 0,47 мкм; максимальным диаметром пор

0,56 мкм; степенью пористости 84 об."/, водопроницаемость 1,4 мл/с см при 1 атм; воздухопроницаемость 380 мл/с см при 1 атм.

П р им е р 5. К 50 r 45 / >-ной суспензии кристаллов хлористого натрия в диметилацетамиде (содержание фракции 0,8 — 1,2 мкм 85—

88%) добавляют 97 г 16/ц-ного раствора полиметиленизофталамида (фенилон) с молекулярным весом 1 1О в диметилацетамиде (ДМФА). Смесь гемогенизируют при 5000—

6000 об/мин в течение 30 мин, затем обезвоздушивают при остаточном давлении 0,05 ата в течение 10 — 15 ч. Через щелевую фильеру с зазором 270 — 300 мкм отливают слой на стеклянную подложку, которую далее помещают в осадительную ванну объемом 0,5 л, состоящую из ацетона 97 об. / и воды 3 об. /, в которой выдерживают в течение 10 — 12 мин.

После этого подложку с пленкой выдерживают в воде до полного удаления порообразователя и получают пленку со средним диаметром пор 0,5 — 0,6 мкм; степенью пористосги

72 об. /, воздухопроницаемость 70—

80 мл/с см при 0,92 ати; водопроницаемость

0,9 — 1,1 мл/с см при 0,92 ати, П р им е р 6. В 57,9 мл ДМФА растворяют

5,3 г поливинилхлорида с молекулярным весом 1,4 104 (ПВХ). К полученному раствору добавляют 40 г 32,8 вес. /ц стабилизированной суспензии хлористого натрия в ДМФА с размером кристаллов 0,8 — 1,2 мкм. Смесь перемешивают в течение 1 — 2 ч при 2000—

3000 об/мин, затем 2 — 3 мин при 5000—

6000 об/мин. Далее формовочный раствор обезвоздушивают в течение 0,5 — 1 ч при остаточном давлении 0,05 ати. Из обезвоздушенного раствора с помощью щелевой фильеры с зазором 210 мкм отливают пленку на полированную стеклянную поверхность. Стеклянную пластину с отлитой на ее поверхности пленкой погружают в осадительную ванну, содержащую 0,5 л либо изопропанола, либо глицерина, на 1Π— 15 мин. Затем пленку с подложкой переносят в 2 л дистиллированной воды на 10 — 15 мин и помещают в двухлитровую ванну с дистиллированной водой на 1—

2 ч для полного удаления порообразователя.

Микрофильтр, полученный при осаждении в изопропаноле, имеет пористость 90 об. /, сред446526 ний диаметр пор 0,56 мкм, толщину 100 мк; водопроницаемость 0,67 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 0,7 мл/с см при

0,92 ати.

Микрофильтр, полученный при осаждении в глицерине, имеет пористость 90 об. /о, средний диаметр пор 0,73 мкм, толщину 120 мк; водопроницаемость 1,33 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 2,48 мл/с см при 0,92 ати.

П р им е р 7. В 45,4 мл ДМФА растворяют

6 г триацетатцеллюлозы (TAU) со степенью замещения (с. з.) по — ОСОСН группам 270, с. з. по — ОН группам 20 — 30, со средним молекулярным весом 3,2 104 и характеристической вязкостью 2,2 (ДМФА, 20 С). К полученному раствору добавляют 51,5 г 35 вес. /о раствора суспензии хлористого натрия (см. пример 1) в ДМФА. Смесь перемешивают в течение 1 — 2 ч при 2000 — 3000 об/мин, затем—

2 — 3 мин при 5000 — 6000 об/мин. Полученную формовочную смесь обезвоздушивают в течение 2 ч при остаточном давлении 0,05 ати.

Из обезвоздушенного раствора с помощью щелевой фильеры с зазором 500 мкм отливают пленку на полированную стекляную поверхность. Нанесенный слой формовочного раствора высушивают при 100 С, отделяют от стеклянной поверхности (или вместе со стекляной пластиной после ее охлаждения), помещают в ванну объемом 2 л с дистиллированной водой на 10 — 15 мин, после чего переносят во вторую ванну объемом 2 л с дистиллированной водой на 2 — 3 ч для окончательного удаления наполнителя.

Полученная пленка имеет пористость

79 об. /о, средний диаметр пор 0,6 мкм; толщину 80 мкм; водопроницаемость 1,15мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость

320 мл/с.см при 0,92 атн.

Пример 8. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 7, но с использованием нитроцеллюлозы (с. з. по нитрогруппам 250 — 270, по — ОН группам 30—

50, средний молекулярный вес 2,6 104, характеристическая вязкость в ДМФА при 20 С—

1,6), а также при сушке при 30 С имеет пористость 83 об. /о, средний диаметр пор 0,5 мкм; толщину 80 мкм; водопроницаемосгь

1,1 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 320 мл/с см при 0,92 ати.

Пример 9. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 7, но с использованием в качестве полимера цианэтилацетобутирата целлюлозы (с. з. по ацетатным группам 65, с. з. по бутиратным группам 125, с. з по цианэтоксильным группам

100, с. з. по гидроксильным группам 10 — 20, средний молекулярный вес 3,05 104, характеристическая вязкость в ДМФА при 20 С вЂ” 2,5) имеет пористость 70 об. ; средний диаметр пор 0,2 мкм; толщину 130 мкм; водопроницаемость 0,2 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 13 мл/с см при 0,92 ати.

П р им е р 10. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 7, но

65 с использованием в качестве полимера поливинилхлорида (средний молекулярный вес.

1,4 104, характеристическая вязкость в ДМФА при 20 С вЂ” 2,08) имеет пористость 84 об. /о, средний диаметр пор 0,8 мкм; толщину

100 мкм; водопроницаемость 1,4 мл/с см при

0,92 ати; воздухопроницаемость 370 мл/с.см при 0,92 ати.

П р им е р 11. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 7, но с использованием в качестве полимера полиакрилонитрила (средний молекулярный вес

2.104, характеристическая вязкость в ДМФА при 20 С вЂ” 1,96) имеет пористость 70 об. /о, средний диаметр пор 0,65 мкм, толщину

50 мкм; водопроницаемость 0,65 мл/с см при

0,92 ати; воздухопроницаемость 320 мл/с см при 0,92 ати.

П р и и е р 12. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 1, но с использованием в качестве порообразователя стабилизированной суспепзии двууглекислого натрия с размером кристаллов 0,8—

1 мкм, имеет пористость 76 об. /о, средний диаметр пор 0,53 мкм; толщину 120 мкм; водопроницаемость 1,2 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 350 мл/с см при

0,92 ати.

П р и и е р 13. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 1, но с использованием в качестве порообразователя стабилизированной суспензии азотнокислого калия с размером кристаллов 0,8 — 1 мкм, имеет пористость 73 об. /о, средний диаметр пор 0,48 мкм; толщину 120 мкм; водопроницаемость 1 мл/с.см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 300 мл/с см при 0,92 атп.

Пример 14. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 1, но с использованием в качестве порообразователя стабилизированной суспензии азотнокислого натрия с размерами кристаллов 0,7—

0,9 мкм имеет пористость 76 об. /о, .средний диаметр пор 0,48 мкм; толщину 120 мкм; водопроницаемость 1,0 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 300 мл/с см при

0,92 ати.

П р и и е р 15. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 1, но с использованием в качестве порообразователя стабилизированной суспензии бромистого калия с размером кристаллов 0,8 — 1,0 мкм имеет пористость 78 об. ; средний диаметр пор 0,52 мкм; толщину 115 мкм; водопроницаемость 1,1 мл/с c» при 0,92 ати; воздухопроницаемость 320 мл/с см при 0,92 ати.

П р и и е р 16. Пленка, изготовленная по рецептуре и в последовательности примера 1, но с использованием в качестве порообразователя стабилизированной суспензии хлористого аммония с размером кристаллов 0,9 — 1,1 мкм, имеет пористость 77 об. /о, средний диаметр пор 0,5 мкм; толщину 110 мкм; водопроницаемость 1,1 — 1,2 мл/с см при 0,92 ати; воздухопроницаемость 340 мл/с см при 0,92 ати, 446526

Предмет изобретения

Составитель К. Просторова

1екред М. Сс::;еиов

Родик г;ij> Л. TIGpHIIB

1(орректор К. Учакина

Заказ 1263/7 Изд. № 1229 Тираж 565 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, _#_-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, ир. Сапунова, 2

Способ получения фильтрующего материала путем смешения полимера с порообразователем в среде органического растворителя, фиксирования полимера на временной подложке и удаления растворителя и порообразователя, отличающийся тем, что, с целью получения фильтрующего материала с заранее заданными размерами пор и степенью пористости, в качестве порообразователя используют монодисперсные кристаллы минеральных солей, которые смешивают с раствором полимера в органическом растворителе в виде

30 — 45 /о-ной предварительно стабилизированной 1 — 2 вес. /о поверхностно-активного вещества суспензии в растворителе полимера, а

5 удаление растворителя и порообразователя осуществляют коагуляцией полимера на поверхности частиц порообразователя в жидкости, хорошо смешивающейся с растворителем полимера, но не растворяющей полимер и по10 рообразователь, с последующей обработкой полученной пленки жидкостью, растворяющей порообразователь.