Способ получения нанопористых полимерных материалов


 


Владельцы патента RU 2576049:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) (RU)

Изобретение относится к технологии получения нанопористых полимерных материалов с открытыми порами и может быть использовано, например, при создании пористых полимерных мембран, сорбентов, газопроницаемых материалов, матриц для получения нанокомпозитов. Способ включает одноосную вытяжку полимерного изделия вытянутой формы в жидкой среде с последующим ее удалением из объема изделия в условиях удержания изделия в натянутом состоянии в направлении вытяжки. В качестве жидкой среды используют бикомпонентную прямую водную эмульсию типа масло-в-воде на основе растворителей, являющихся по отношению к полимеру физически активными жидкими средами и которые не смешиваются с водой при температуре вытяжки, образуя дисперсную среду, а вода является протяженной фазой, при этом количество эмульгированной жидкой среды в воде должно быть не менее 2 об.%. В качестве полимерного изделия вытянутой формы может быть использован любой объект, выбранный из группы: пленка, волокно, лента, трубка, стержень. Технический результат - упрощение способа получения нанопористых полимерных материалов с открытыми порами, существенно снизить его стоимость за счет сокращения расхода дорогостоящих и экологически опасных реагентов, устранить его пожароопасность и улучшить экологические показатели способа при сохранении высоких значений параметров объемной пористости полученных полимеров. 6 з.п. ф-лы, 12 пр.

 

Изобретение относится к области получения нанопористых полимерных материалов (пленок (Пл), волокон (Вл), лент, трубок, стержней) с открытыми порами, которые могут быть использованы, например, при создании пористых полимерных мембран, сорбентов, газопроницаемых материалов, матриц для получения нанокомпозитов и т.д. При этом термин «нанопористый полимерный материал» используют для описания пористых полимерных материалов с размером пор до 100 нанометров (нм).

Известен способ получения нанопористого полимерного материала с открытыми порами путем вытяжки полимерного изделия на основе аморфно-кристаллического полимера при комнатной температуре (т.н. холодная вытяжка) в присутствии жидких сред, вызывающих набухание полимера, до величины деформации от 10 до 300% от начальной длины (патент США 3426754; 1969; класс 128/156).

Известен способ получения нанопористого полимерного материала с открытыми порами путем предварительной ориентации исходного полимера при вытяжке в среде, вызывающей набухание полимера, с последующей повторной вытяжкой при комнатной температуре в присутствии жидких сред в направлении, перпендикулярном направлению предварительной вытяжки исходного полимера (патент США 4257997; 1981; класс 264/145).

Наиболее близким к заявляемому является известный способ получения нанопористых полимерных материалов с открытыми порами путем одноосной вытяжки полимерного изделия вытянутой формы в среде с последующим ее удалением из объема изделия в условиях удержания образца в натянутом состоянии в направлении вытяжки (патент США 3839516; 1974; класс 264/41) - прототип.

В качестве среды в указанном способе используют горючие легковоспламеняющиеся жидкие органические агенты, такие как алифатические кетоны, алифатические сложные эфиры, галогенированные углеводороды, углеводороды, азотсодержащие соединения, эфиры или смеси двух или более вышеперечисленных компонентов.

Недостатками известного способа являются его сложность, высокая стоимость и пожароопасность, обусловленные использованием дорогостоящих легковоспламеняющихся агентов для вытяжки полимерных изделий, а также особые экологические показатели способа, связанные с использованием больших количеств токсичных и легковоспламеняющихся растворителей для проведения вытяжки полимерных изделий и с необходимостью обязательного проведения стадии рекуперации растворителей после завершения технологического процесса.

Технической задачей изобретения является упрощение известного способа получения нанопористых полимерных материалов с открытыми порами, существенное снижение его стоимости за счет сокращения расхода дорогостоящих и экологически опасных реагентов, устранение его пожароопасности, а также улучшение экологических показателей способа при сохранении высоких значений параметров объемной пористости (W) и проницаемости (G) полученных полимерных материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения нанопористых полимерных материалов с открытыми порами путем одноосной вытяжки полимерного изделия вытянутой формы в физически активной жидкой среде (ФАЖС) с последующим ее удалением из объема изделия в условиях удержания изделия в натянутом состоянии в направлении вытяжки, в качестве полимера используют аморфный стеклообразный или аморфно-кристаллический полимер со степенью кристалличности выше 10%, а в качестве ФАЖС используют водную эмульсию типа масло-в-воде, содержащую воду в качестве протяженной фазы и эмульгированную в воде ФАЖС, не смешивающуюся с водой при температуре вытяжки, в качестве дисперсной фазы, при этом количество эмульгированной в воде ФАЖС должно быть не менее 2 об. %. При этом в качестве полимерного изделия вытянутой формы может быть использован любой объект, выбранный из группы: пленка (Пл), волокно (Вл), лента, трубка, стержень, полое волокно, полая трубка. Выбор таких объектов связан с тем, что именно такие объекты могут быть подвергнуты одноосной вытяжке. При этом при использовании в качестве изделия вытянутой формы ориентированных пленок полимера вытяжку осуществляют в направлении, не совпадающем с направлением ориентации полимера. Нами было экспериментально обнаружено, что при одноосной вытяжке полимерного изделия на основе аморфно-кристаллических полимеров со степенью кристалличности более 10%, а также аморфных стеклообразных полимеров в водной эмульсии типа масло-в-воде на основе ФАЖС, не смешивающейся с водой при температуре вытяжки, такого рода водная эмульсия с содержанием ФАЖС более 2 об. % оказывается активной по отношению к полимерам, что приводит к возникновению у таких полимеров в процессе их деформации открытопористой структуры с порами нанометрического размера.

В качестве полимеров, пригодных для реализации предлагаемого способа, могут быть использованы различные аморфно-кристаллические полимеры со степенью кристалличности более 10%, с температурой стеклования аморфной фазы как выше, так и ниже комнатной температуры или температуры вытяжки, а также аморфные стеклообразные полимеры, при этом полимеры могут быть неориентированными или частично ориентированными, например, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и полиэтилен средней плотности, фторированные полиолефины, полипропилен (ПП), поливиниловый спирт, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полиамиды, полифениленсульфид и т.д. Можно использовать как гомополимеры, так и сополимеры, а также двухкомпонентные и многокомпонентные смеси полимеров. При этом средневесовую молекулярную массу (Mw) исходных полимеров можно варьировать в широких пределах, например от 10000 до нескольких миллионов, а толщину полимерных изделий вытянутой формы от 5 до 1000 микрон, соответственно. Для аморфных полимеров при температуре выше температуры стеклования или для полимеров со степенью кристалличности менее 10% с аморфной фазой в высокоэластическом состоянии, например, для полиэтилена низкой плотности, данный способ не пригоден.

В качестве ФАЖС можно использовать различные несмешивающиеся с водой органические растворители, такие как высшие спирты, высшие кетоны, углеводороды, ароматические углеводороды и т.д., а также их бинарные и многокомпонентные растворы. При этом необходимо, чтобы ФАЖС не смешивалась с водой при температуре вытяжки полимера, т.е. система, состоящая из ФАЖС и водного раствора, оказывалась двухфазной. Использование ФАЖС, смешивающейся в водой, не позволяет достичь целей изобретения. При этом необходимо эмульгировать ФАЖС в воде до образования непрозрачной однородной эмульсии типа масло-в-воде, где вода является протяженной фазой, а ФАЖС дисперсной фазой, что достигается интенсивным перемешиванием двухфазной системы ФАЖС-вода верхнеприводной роторной мешалкой, магнитной мешалкой, обработкой ультразвуком и т.д.

Вытяжку полимерных изделий можно проводить в широком интервале температур, например, от температуры замерзания используемой ФАЖС и воды до температуры их кипения в том случае, если эта температура ниже температуры стеклования аморфного полимера или ниже температуры плавления аморфно-кристаллического полимера.

Вытяжку полимерных изделий можно осуществлять с различными скоростями, например, от 1×10-2 до 1×105 мм/мин. Степень вытяжки можно варьировать в широких пределах, от 2% до разрывного удлинения полимера, причем с увеличением степени деформации полимеров пористость полимеров возрастает, но оптимальный интервал достижения максимальной пористости зависит от природы полимера и ФАЖС, а также от условий проведения вытяжки. При степенях вытяжки менее 2% данный способ не пригоден, поскольку в образце формирования пористости не происходит. При этом геометрические размеры исходного полимерного изделия вытянутой формы могут быть любыми. Аморфно-кристаллические полимеры перед вытяжкой могут быть подвергнуты предварительной температурной обработке или частичной ориентации, осуществляемой с целью совершенствования их структуры.

Удаление ФАЖС из объема полимерного материала после проведения вытяжки необходимо проводить в изометрических условиях, т.е. в условиях удержания полимерного образца в натянутом состоянии в направлении вытяжки, так как в противном случае пористость полученных нанопористых полимерных материалов с открытой пористостью существенно снижается. Сушку полимерного образца можно проводить в течение фиксированных промежутков времени как в вакууме, так и при атмосферном давлении, причем продолжительность этого процесса зависит от температуры процесса, температуры кипения ФАЖС, химической природы полимера и от толщины используемого полимерного изделия. В случае аморфно-кристаллических полимеров после удаления ФАЖС для сохранения открытой пористости образцов в свободном состоянии и для повышения стабильности характеристик во времени полученный нанопористый полимерный материал может быть подвергнут термофиксации при температуре, не превышающей температуру плавления полимера.

Преимущества предложенного способа иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 2 мл н-гептана, который не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к (ПЭВП). н-Гептан не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью верхнеприводной лабораторной мешалки со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где н-гептан является дисперсной фазой, а вода протяженной средой. В качестве полимера используют Пл на основе неориентированного аморфно-кристаллического ПЭВП с Mw=150000, с температурой плавления 120°C, степенью кристалличности 57% и толщиной 25 мкм. При этом образцы с длиной рабочей части 10 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленной Пл помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 5 мм/мин до величины деформации 200%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, Пл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 30 минут, а затем отжигают в термошкафу при 110°C в течение 30 минут. Получают нанопористую Пл молочно-белого цвета с открытыми порами со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 48±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 5,6±0,2 нм. Проницаемость (G) полученной пленки по н-гептану составляет 32 л/(м2ч атм). По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой гептана и нижний слой воды, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 2 (контрольный, по прототипу).

Опыт проводят аналогично примеру 1. Однако вытяжку ПЭВП Пл проводят только в 100 мл н-гептана при 20°C со скоростью 5 мм/мин до величины деформации 200%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии, Пл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 30 минут, а затем отжигают в термошкафу при 110°C в течение 30 минут. Получают нанопористую Пл молочно-белого цвета с открытыми порами со значением параметра пористости, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 48±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 5,6±0,2 нм. Проницаемость полученной пленки по н-гептану составляет 32 л/(м2ч атм).

Пример 3.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 2 мл н-октанола, который не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к ПЭТФ. н-Октанол не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью верхнеприводной лабораторной мешалки со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где н-октанол является дисперсной фазой, а вода протяженной фазой. В качестве полимера используют Вл на основе частично-ориентированного аморфного стеклообразного ПЭТФ с Mw=20000, температурой стеклования 70°C, толщиной 30 мкм в количестве 25-30 штук в комплексной нити. Образцы Вл с длиной растягиваемой рабочей части 15 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленными Вл помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 1 мм/мин до величины деформации 100%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии, ПЭТФ Вл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 25 минут. Получают нанопористые Вл молочно-белого цвета со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 33±0,5 об. %.

По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой н-октанола и нижний слой воды, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 4 (контрольный, в качестве ФАЖС используют чистый н-октанол).

Опыт проводят аналогично примеру 3. Однако вытяжку ПЭТФ Вл проводят только в 100 мл н-октанола. Образцы Вл с длиной растягиваемой рабочей части 15 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленными ПЭТФ Вл помещают в н-октанол и вытягивают в нем при 20°C со скоростью 1 мм/мин до величины деформации 100%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из н-октанола, Вл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 25 минут. Получают нанопористые Вл молочно-белого цвета со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 33±0,5 об.%.

Пример 5.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 2 мл н-декана, который не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к ПЭВП. н-Декан не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью лабораторной магнитной мешалки со скоростью вращения 1000 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где н-декан является дисперсной фазой, а вода - протяженной фазой. В качестве полимера используют Пл на основе ориентированного аморфно-кристаллического ПЭВП с Mw=180000, степенью кристалличности 65%, с температурой плавления 140°C и толщиной 80 мкм. Образцы с длиной рабочей части 10 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства и вытяжку осуществляют в направлении, не совпадающем с направлением ориентации Пл, а именно перпендикулярно направлению ориентации Пл. Растягивающее устройство вместе с закрепленной Пл помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 10-1 мм/мин до величины деформации 100%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, Пл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в вакуумном шкафу в течение 35 минут, а затем отжигают в термошкафу при 110°C в течение 35 минут. Получают нанопористую Пл молочно-белого цвета с открытыми порами со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 17±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 4,1±0,2 нм. По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой н-декана и нижний слой воды, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 6 (контрольный, в качестве ФАЖС используют чистый н-декан).

Опыт проводят аналогично примеру 5. Однако вытяжку ПЭВП Пл проводят только в 100 мл н-декана. Образцы с длиной рабочей части 10 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства и вытяжку осуществляют в направлении, не совпадающем с направлением ориентации ПЭВП Пл, а именно перпендикулярно направлению ориентации ПЭВП Пл. Растягивающее устройство вместе с закрепленной Пл помещают в н-декан и вытягивают в нем при 20°C со скоростью 10-1 мм/мин до величины деформации 100%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, Пл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в вакуумном шкафу в течение 35 минут, а затем отжигают в термошкафу при 110°C в течение 35 минут. Получают нанопористую Пл молочно-белого цвета с открытыми порами со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 17±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 4,1±0,2 нм.

Пример 7.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 3 мл четыреххлористого углерода (тетрахлорметана), который нерастворим в воде и не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к полипропилену (ПП). Четыреххлористый углерод не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью магнитной лабораторной мешалки со скоростью вращения 1000 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где четыреххлористый углерод является дисперсной фазой, а вода - протяженной фазой. В качестве полимера используют ленту на основе неориентированного аморфно-кристаллического ПП шириной 20 мм со степенью кристалличности 45%, Mw=30000, температурой плавления 160°C и толщиной 140 мкм. Образцы с длиной рабочей части 30 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленной ПП лентой помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 15 мм/мин до величины деформации 80%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, ПП ленту в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 45 минут, а затем отжигают в термошкафу при 140°C в течение 40 минут. Получают нанопористую ПП ленту молочно-белого цвета с открытыми порами со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 26±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 3,7±0,2 нм. По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой воды и нижний слой четыреххлористого углерода, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 8 (контрольный, в качестве ФАЖС используют чистый четыреххлористый углерод).

Опыт проводят аналогично примеру 7. Однако вытяжку ПП ленты проводят только в 100 мл четыреххлористого углерода (тетрахлорметана). Образцы ПП ленты с длиной рабочей части 30 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленной ПП лентой помещают в четыреххлористый углерод и вытягивают в нем при 20°C со скоростью 15 мм/мин до величины деформации 80%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из четыреххлористого углерода, ПП ленту в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 45 минут, а затем отжигают в термошкафу при 140°C в течение 40 минут. Получают нанопористую ПП ленту молочно-белого цвета с открытыми порами со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 26±0,5 об.% и со средним диаметром пор, определенным методом жидкостной проницаемости, равным 3,7±0,2 нм.

Пример 9.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 5 мл н-гексана, который не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к ПП. н-Гексан не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью верхнеприводной лабораторной мешалки со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где н-гексан является дисперсной фазой, а вода - протяженной фазой. В качестве полимера используют полое волокно Вл на основе неориентированного аморфно-кристаллического ПП со степенью кристалличности 40%, температурой плавления 170°C. Внешний диаметр полого ПП Вл составляет 50 мкм, внутренний диаметр составлет 25 мкм. Образцы полого Вл с длиной рабочей части 30 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленным полым ПП Вл помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 25 мм/мин до величины деформации 75%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, ПП Вл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 25 минут. Получают нанопористое ПП Вл молочно-белого цвета с пористостью 16±1 об.% и средним диаметром пор, равным 3±0,3 нм. По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой н-гексана и нижний слой воды, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 10 (контрольный, в качестве ФАЖС используют чистый н-гексан).

Опыт проводят аналогично примеру 9. Однако вытяжку полого ПП Вл проводят только в 100 мл н-гексана. Образцы с длиной рабочей части 30 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленным ПП Вл помещают в н-гексан и вытягивают в нем при 20°C со скоростью 25 мм/мин до величины деформации 75%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из н-гексана, Вл в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 25 минут. Получают нанопористое ПП Вл молочно-белого цвета с пористостью 16±1 об.% и средним диаметром пор, равным 3±0,3 нм.

Пример 11.

Для приготовления водной эмульсии к 100 мл воды добавляют 4 мл н-октанола, который не смешивается с водой, но является ФАЖС по отношению к ПЭТФ. н-Октанол не смешивается с водой при температуре вытяжки полимера и образует с ней двухфазную систему с ярко выраженной границей раздела фаз. Раствор интенсивно перемешивают с помощью верхнеприводной лабораторной мешалки со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту до образования однородной опалесцирующей прямой эмульсии типа масло-в-воде, где н-октанол является дисперсной фазой, а вода - протяженной фазой. В качестве полимера используют стержень на основе неориентированного аморфного стеклообразного ПЭТФ с Mw=40000, температурой стеклования 70°C, толщиной 1000 мкм. Образцы ПЭТФ стержня с длиной рабочей части 40 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленным ПЭТФ стержнем помещают в эмульсию и вытягивают в ней при 20°C со скоростью 3 мм/мин до величины деформации 50%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из эмульсии раствора, ПЭТФ стержень в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 30 минут. Получают нанопористый ПЭТФ стержень молочно-белого цвета со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 30±0,5 об.%. По прохождении 45 минут после прекращения перемешивания эмульсия разрушается и происходит ее расслоение на два слоя с ярко выраженной границей - верхний слой н-октанола и нижний слой воды, что значительно облегчает их дальнейшее разделение и рекуперацию.

Пример 12 (контрольный, в качестве ФАЖС используют чистый н-октанол).

Опыт проводят аналогично примеру 11. Однако вытяжку ПЭТФ стержня проводят только в 100 мл н-октанола. Образцы с длиной рабочей части 40 мм закрепляют в зажимы ручного растягивающего устройства. Растягивающее устройство вместе с закрепленным ПЭТФ стержня помещают в н-октанол и вытягивают в нем при 20°C со скоростью 3 мм/мин до величины деформации 50%. После вытяжки растягивающее устройство извлекают из н-октанола, ПЭТФ стержень в натянутом состоянии в зажимах растягивающего устройства сушат при 20°C в струе сжатого воздуха в течение 30 минут. Получают нанопористый ПЭТФ стержень молочно-белого цвета со значением пористости параметра W, рассчитанным по изменению геометрических размеров образца до и после растяжения, равным 30±0,5 об.%.

Таким образом, из примеров видно, что предлагаемый способ действительно позволяет получать нанопористые полимерные материалы с открытыми порами с высокими значениями параметров W и G. При этом он действительно упрощает известный способ, сокращает расходы дорогостоящих и токсичных органических растворителей (до 500%), значительно понижает его пожароопасность и существенно улучшает экологические показатели способа.

1. Способ получения нанопористых полимерных материалов путем проведения вытяжки полимерного изделия вытянутой формы в физически активной жидкой среде, причем в качестве полимера используют аморфный или аморфно-кристаллический, ориентированный, неориентированный или частично ориентированный полимер, отличающийся тем, что вытяжку полимерного изделия проводят в водной эмульсии типа масло-в-воде на основе растворителей, являющихся по отношению к полимеру физически активными жидкими средами и которые не смешиваются с водой при температуре вытяжки полимера, с содержанием физически активной жидкой среды более 2 об.% и, соответственно, содержанием воды до 98 об.%, при этом вытяжку проводят на величину деформации более 2%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют пленку.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют волокно.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют ленту.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют полое волокно.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют стержень.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изделия вытянутой формы используют ориентированные пленки полимера и вытяжку осуществляют в направлении, не совпадающем с направлением ориентации полимера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается средства для обработки нетканого и текстильного материала. Нетканый материал содержит термоскрепляемое волокно, к которому приклеивается средство для обработки волокна.

Изобретение относится к материалам на основе химических волокон, а также к составам связующих на основе высокомолекулярных соединений, применяемых в производстве нетканых материалов.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к области производства и переработке текстильных волокнистых материалов с функциональными свойствами.
Настоящее изобретение относится к способу получения модифицированных полимерных изделий на основе полиэтилентерефталата, которые могут найти применение в текстильной промышленности, строительстве, изделиях специального назначения, медицине, а также в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а более конкретно к химической технологии получения масло-водоотталкивающих свойств текстильного материала из арамидных волокон.
Изобретение относится к двухкомпонентным волокнам типа серцевина-оболочка с улучшенной способностью к биоразложению, к текстильным листам типа нетканых материалов, включающим эти волокна, которые могут быть использованы в изделиях персонального ухода.

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается способа получения целлюлозосодержащих тканей специального назначения. .

Изобретение относится к технологии получения композиции вспомогательного средства для глажения, которое удобно для непосредственной заливки в водяной резервуар парового утюга.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается разработки состава теплостойкого и водостойкого материала с полимерным покрытием. .
Изобретение относится к пористому гелю. Пористый гель содержит следующие компоненты в превращенной форме: (а1) по меньшей мере один полифункциональный изоцианат, (а2) по меньшей мере один полифункциональный ароматический амин, выбранный из группы, включающей 4,4′-диамино-дифенилметан, 2,4′-диаминодифенилметан, 2,2′-диамино-дифенилметан и олигомерный диаминодифенилметан, и (а3) по меньшей мере один полиалкиленполиамин, причем количество компонента (а3) составляет от 0,01 до 5 мас.%, в пересчете на общую массу компонентов (а1), (а2) и (а3).

Изобретение относится к способу получения пористого материала и его применению. Способ получения пористого материала заключается в том, что проводят взаимодействие, (а1) по меньшей мере, одного многофункционального изоцианата, (а2) по меньшей мере, одного многофункционального замещенного ароматического амина, и (а3) воды в присутствии растворителя.
Изобретение относится к области получения органических гелей и органических пен на их основе и может быть использовано при создании мишеней для диагностики плазмы, в производстве катализаторов, сорбентов и носителей.

Изобретение описывает композицию и способ получения мезопористых кремнеземных материалов с хиральной структурой. Согласно способу полимеризуемый неорганический мономер взаимодействует в присутствии нанокристаллической целлюлозы (NCC) с образованием материала неорганического твердого вещества с нанокристаллитами целлюлозы, включенными в хиральную нематическую структуру.

Изобретение касается пористого материала. Описан пористый материал, содержащий следующие компоненты в преобразованной форме: (a1) по меньшей мере один многофункциональный изоцианат и (a2) по меньшей мере один многофункциональный замещенный ароматический амин (a2-s) согласно общей формуле (I), представленной ниже, и необязательно по меньшей мере еще один дополнительный многофункциональный амин, который отличается от аминов (a2-s) согласно общей формуле (I), выбранный из группы, которая состоит из многофункциональных алифатических аминов (a2-a) и многофункциональных ароматических аминов (a2-u), причем R1 и R2 могут быть одинаковы или различны, и их независимо друг от друга выбирают из группы, которую образуют водород и линейные или разветвленные алкильные группы с 1-6 атомами углерода, и причем все заместители Q1-Q5 и Q1'-Q5' одинаковы или различны, и их независимо друг от друга выбирают из группы, которую образуют водород, первичная аминогруппа и линейная или разветвленная алкильная группа с 1-12 атомами углерода, причем алкильная группа может иметь дополнительные функциональные группы, с тем условием, что соединение согласно общей формуле (I) включает в себя по меньшей мере две первичные аминогруппы, причем по меньшей мере одна из Q1, Q3 и Q5 представляет собой первичную аминогруппу, и по меньшей мере одна из Q1', Q3' и Q5' представляет собой первичную аминогруппу, и Q2, Q4, Q2' и Q4' выбирают так, что соединение согласно общей формуле (I) содержит по меньшей мере одну линейную или разветвленную алкильную группу, которая может иметь дополнительные функциональные группы, с 1-12 атомами углерода в α-положении к по меньшей мере одной связанной с ароматическим ядром первичной аминогруппе.
Изобретение относится к изделию, способу получения изделия и применению изделия. Изделие может использоваться в качестве теплоизоляционного материала, а также для звукоизоляции.

Изобретение относится к способу получения сепаратора для электрохимического устройства, который включает в себя стадии нанесения на подложку суспензии, содержащей по меньшей мере целлюлозные волокна и гидрофильный агент порообразования с температурой кипения 180°C или выше; сушки указанной суспензии с получением листового материала на указанной подложке и отделения указанного листового материала от указанной подложки с получением сепаратора, где указанный сепаратор имеет объемное удельное сопротивление 1500 Ом·см или меньше, как определяют с использованием переменного тока с частотой 20 кГц и пропитанного 1-молярным раствором LiPF6 в пропиленкарбонате сепаратора.

Изобретение относится к пеноматериалу на основе эмульсии с высоким содержанием дисперсной фазы. Эмульсионный пеноматериал с высоким содержанием дисперсной фазы получают путем полимеризации эмульсии с высоким содержанием дисперсной фазы, включающей: a) масляную фазу, содержащую: i) мономер; ii) сшивающий агент; iii) эмульгатор; b) водную фазу; c) фотоинициатор; при этом эмульсию, полученную из объединенных водной и масляной фаз, перемещают в зону нагрева, где мономеры полимеризуются и образуют сшивки в соседних основных цепях полимера, после зоны нагрева пеноматериал перемещают в зону ультрафиолетового излучения с получением эмульсионного пеноматериала с высоким содержанием дисперсной фазы, где эмульсионный пеноматериал с высоким содержанием дисперсной фазы содержит менее 400 ppm (млн-1) неполимеризованного мономера.

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии. .

Изобретение относится к пористой мембране, подходящей для применения в области обработки воды, и к способу изготовления такой мембраны. .

Изобретение относится к пластифицированной водорастворимой пленке и изготовленным из нее упаковочным материалам, таким как мешки и пакеты. Водорастворимая пленка содержит, по меньшей мере, 50 мас.%, водорастворимой смолы на основе поливинилового спирта (ПВС-смола), представляющей собой сополимер винилового спирта и винилацетата с вязкостью в диапазоне от приблизительно 13,5 сП до приблизительно 20 сП и степенью гидролиза в диапазоне от приблизительно 84% до приблизительно 92%.
Наверх