Фильтрующий материал
Владельцы патента RU 2478005:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (НИФХИ) (RU)
Изобретение относится к области фильтрующих материалов, предназначенных для применения в аналитических лентах непрерывно действующих приборов для отбора аэрозолей с последующим измерением содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии. Предложен двухслойный материал, выполненный в виде ленты, содержащей рабочий слой из полимерных волокон, полученных электроформованием из раствора смеси полимеров, содержащей поливинилиденфторид/политетрафторэтилен и поливинилиденфторид/гексафторпропилен. Волокна рабочего слоя имеют диаметр 0,3-0,5 мкм. Второй слой материала является нетканой полимерной подложкой, выполненной из полиэфирных волокон диаметром 20-30 мкм. Получен материал, который при его использовании для спектроскопии альфа-активных частиц обеспечивает точность анализа за счет высокой эффективности фильтрации частиц с диаметром 0,1-0,4 мкм. Материал обладает высокой тепло-, хемостойкостью. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области получения многослойных нетканых волокнистых материалов, которые используются в области охраны окружающей среды, в частности для использования в приборах раздельного измерения содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии уловленного осадка, а также общей радиоактивности осадка.
Известен фильтрующий материал в виде мембраны из политетрафторэтилена марки Fluoropore FSLW [А.К.Будыка, Н.Б.Борисов «Волокнистые фильтры для контроля загрязнения воздушной среды», - М.: ИздАт, 2008. с.219-221].
Недостатком данного материала является высокое гидродинамическое сопротивление, которое по мере отбора проб интенсивно возрастает, что ограничивает его использование в системах, которыми оборудованы большинство предприятий российской атомной промышленности.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является фильтрующий материал, из перхлорвиниловых волокон в виде трехслойной ленты, используемый для измерения содержания альфа-активных элементов и изотопов методом спектрометрии, в котором верхний прикрывающий слой расположен поверх рабочего и состоит из волокон диаметром 5-7 мкм, рабочий слой состоит из волокон диаметром 0,3-0,5 мкм и слой-подложка состоит из проклеенных между собой волокон диаметром 5-7 мкм [Патент РФ 2188694, 2002 г.].
Недостатком данного материала является низкая эффективность фильтрации по частицам с диаметром 0,1-0,4 мкм и низкая тепло- и хемостойкость.
Технический результат изобретения: повышение эффективности, теплостойкости и достижение удовлетворительного уровня гидродинамического сопротивления.
Технический результат достигается за счет фильтрующего материала, выполненного в виде двухслойной ленты, в которой верхний рабочий слой выполнен из полимерных волокон диаметром 0,3-0,5 мкм, полученных путем электроформования из раствора, содержащего смесь сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена (Ф-42):сополимера винилиденфторида и гексафторпропилена (СКФ-26) при их массовом соотношении 80:20, соответственно, растворенную в смеси этилацетата и N,N'-диметилформамида при их массовом соотношении 50:50, соответственно, а подложка состоит из термоскрепленного нетканого волокнистого материала из полиэфирных волокон диаметром 20-30 мкм.
Предлагаемый фильтрующий материал предназначен для отбора аэрозолей с последующим измерением содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии.
Предпочтительно, поверхностная плотность верхнего рабочего слоя составляет 1-5 г/м2.
Предпочтительно, материал характеризуется сопротивлением потоку воздуха при скорости 1 см/с, равным 30-40 Па, и коэффициентом проскока частиц с диаметром 0,1-0,4 мкм, при скорости фильтрации 100 см/с не более 1%.
Ниже приведены примеры получения предлагаемого фильтрующего материала.
Пример 1.
Фторэластомер СКФ-26 в количестве 20 масс.% растворяют в смеси растворителей этилацетат/N,N'-диметилформамид с соотношением 50/50 масс.%, после в этой же смеси с растворенным фторэластомером растворяют фторопласт Ф-42 в количестве 80 масс.%, а затем из полученного раствора методом электроформования получают и наносят волокнистый материал на подложку из термоскрепленного нетканого волокнистого материала из полиэфирных волокон диаметром 20-30 мкм.
Поверхностная плотность рабочего слоя 1 г/м2.
Коэффициент проскока фильтрующего материала определяют с помощью лазерного спектрометра по концентрации частиц с диаметром 0,1-0,4 мкм при линейной скорости 100±5 см/с, при комнатной температуре и нормальном давлении.
Сопротивление материала потоку воздуха определяют путем измерения перепада давления на входе и выходе постоянного потока воздуха при скорости 1 см/с.
Теплостойкость определяют путем измерения разрывной длины и относительного удлинения полученного волокнистого материала до и после температурного воздействия в 100°С в течение 100 часов. Результаты приведены в таблице 1.
Коэффициент проскока составил 0,6%, сопротивление потоку воздуха 32 Па.
Разрывная нагрузка ленты составила 15 Н.
Пример 2.
Волокнистый материал получают аналогично примеру 1, но с поверхностной плотностью рабочего слоя 3 г/м2.
Коэффициент проскока составил 0,3%, сопротивление потоку воздуха 36 Па.
Разрывная нагрузка ленты составила 15 Н.
Пример 3.
Волокнистый материал получают аналогично примеру 1, но с поверхностной плотностью рабочего слоя 5 г/м2.
Коэффициент проскока составил 0,1%, сопротивление потоку воздуха 39 Па.
Разрывная нагрузка ленты составила 15 Н.
Ленту использовали для выполнения спектроскопии альфа-активных частиц в приборе УДА-1АБ. Получена высокая точность определения и значительно более низкий уровень гидродинамического сопротивления, по сравнению с прототипом, что позволяет созданному материалу быть полностью совместимым с приборами, используемыми в настоящее время для отбора и анализа аэрозолей.
Лента может использоваться при температуре окружающей среды от -20 до +100°С и относительной влажности до 90%.
Теплостойкость волокнистых материалов представлена в таблице.
| Таблица | |||
| Теплостойкость волокнистых материалов | |||
| Пример, № | Температурное воздействие | Разрывная длина, км | Относительное удлинение при разрыве, % |
| 1 | до | 1,8 | 190 |
| после | 1,8 | 180 | |
| 2 | до | 2,0 | 160 |
| после | 2,1 | 160 | |
| 3 | до | 3,4 | 160 |
| после | 3,4 | 160 |
Таким образом, предложенный материал, по сравнению с известными, позволяет значительно повысить коэффициент фильтрующего действия по частицам с диаметром 0,1-0,4 мкм рабочего поверхностного слоя и предназначен для использования в качестве аналитических лент в непрерывно действующих приборах для отбора аэрозолей с последующим измерением содержания альфа-активных изотопов методом спектрометрии.
Фильтрующий материал, предназначенный для улавливания аэрозолей с последующим проведением спектроскопии альфа-активных изотопов, выполненный в виде ленты из полимерных волокон, отличающийся тем, что изготовлен в виде двухслойной ленты, в которой верхний рабочий слой выполнен из полимерных волокон диаметром 0,3-0,5 мкм, полученных путем электроформования из раствора, содержащего смесь сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена (Ф-42) и сополимера винилиденфторида и гексафторпропилена (СКФ-26) при их массовом соотношении 80:20 соответственно, растворенную в смеси этилацетата и N,N'-диметилформамида при их массовом соотношении 50:50 соответственно, а подложка состоит из термоскрепленного нетканого волокнистого материала из полиэфирных волокон диаметром 20-30 мкм.
