Способ получения ионообменного материала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

349186

Союз Советских

Соцмдлкстяческих

Республик

Зависимый от патента ¹

М. Кл. С OSj 1,/34

Заявлено 28.11.1969 (№ 1309774/23-5) Приоритет 29.П.1968, № 141830, Франция

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 661.183.123 (088.8) Опубликовано 23.V111.1972. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 14.IX.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Жан Пьер Кантэн и Мишель Рюо (Франция) Иностранная фирма

«Рон-Пуленкт (Франция) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕН НОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение касается получения ионообменных материалов, состоящих из основы, покрытой ионообменной пленкой. Подобные материалы, в которых в качестве основы используется электрод, могут применяться для деионизации сильнополярных жидкостей, в качестве мембранных электродов и для других целей.

Известен способ получения ионообменных материалов путем нанесения на основу-электрод раствора ионообменной смолы (сополимеры акриловой кислоты, винилпиридинов) с последующим высушиванием до образования нонообменной защHTHQH пленки.

С целью повышения адгезии пленки к поверхности основы, а также повышения эксплуатационных характеристик ионообменных электродов, предлагается способ, по которому ч качестве раствора ионообменной смолы применяют раствор сополимера винилового спирта с мономером, содержащим ионогенную группу, или раствор указанного сополимера, сшитого хлорированным полиоксиэтиленом.

Для получения такого сополимера в качестве мономера, содержащего ионогенную группу, могут быть использованы, в частности, винилфосфоновая, винилсульфоновая, акриловая и метакриловая кислоты и их соли, четвертичные винилпиридиниевые соли и другие мопомеры.

Содержание винилового спирта в сополимере составляет 50 — 99 вес. %, предпочтительно 80 — 96%. Минимальная вязкость сополимера 10 †5 слз/г, предпочтительно

90 — 200 слгз/г (растворитель — диметилсульфоксид, 25 С, концентрация 5 г/г). Сополимеры получают известными способами. Сополимеры могут быть при необходимости структурированы, например, хлорированным поли1О оксиэтиленом. Возможно также применение тройных сополимеров, в которых в качестве третьего сомоно мер а используют мономеры, способствующие повышеншо адгезии сополимера, например малеиновая или кротоновая

15 кислоты.

В качестве основы для нанесения лака из ионообменного сополпмера можно применять металл, графит, стекло, полимеры. Параллель»о или после операции покрытия лаком про20 водят процесс структурирования лака структурируюгцими агентами, например хлорированным полиоксиэтиленом.

Применение ионообменных лаков, имеющих высокую адгезшо к основе, позволяет получать

25 миниатюрные с различной конфигурацией электроды.

Ионообменные лаки можно также использовать для покрытия внутренней поверхности сосудов, предназначенных для хранения деиЗО онизированных жидкостей.

349186

Предмет изобретения

Составитель С. Васяков

Тек род Е, Борисова Корректоп С. Сатагулова

Редактор Л. Ушакова

Заказ 2873/!7 Изд. № 1181 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по дедам изобретений и открытий прп Сонете Министров СССР

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4 5

Сап попа 2

Типография, нр.

Пример 1.

A. Приготовление катионообменного лака а) Сополимеризаиия. В 300 мл днметилсульфоксида растворяют 89 г внннлацетата и 14 г випилсульфопата натрия, имеющего степень чистоты 74,5 /о. Температуру повышают до

60 С и добавляют 0,3 г динитрила азоизомасляной кислоты и выдерживают при перемешивании 20 час при 60 С. Смесь выливают в 1 л изопропилового спирта, отфильтровывают и промывают осадок 3 раза по 500 мл диэтилового эфира. Полимер высушивают при 40"С под вакуумом 100 мм рт. ст. Получают 76 г продукта. б) Омыление. К 400 мл метанольного раствора, содержащего 8,4 г поташа, добавляют при перемешивании в течение 2 час при 50 С

70 г полученного продукта, растворенного в

1200 мл метилового спирта. Перемешивание продолжают 2,5 час, после чего сополимер отфильтровывают и высушивают под вакуумом.

Получают 39 г сополимера. в) Подкисление. Водный раствор, содержащий 15о/о сополимера пропускают через колонку объемом 150 смз, наполненную сульфокатионитом в H+-форме (амберлит 1К-120), 15 раз. Кислотность полученного раствора

1,8 мг экв/г г) Приготовление лака. В полученный водный раствор добавляют 50% метанола, в результате чего получают раствор лака.

Б. Приготовление электрода.

Кусок металла из нержавеющей стали в виде гриба укрепляют на оси, вращающейся горизонтально, погружают в раствор лака на

30 сек, высушивают в камере при вращении в атмосфере азота до тех пор, пока лак не загустеет. Окончательное высушивание проводят в эксикаторе в течение б час под вакуумом

5 мм рт. ст. в присутствии фосфорного ангидрида. Для получения более плотного лака операцию покрытия повторяют несколько раз.

Таким образом, получают ряд электродов, покрытых слоем лака разной толщины — от

10 до 100 мк, Использование полученного электрода в качестве катода для деионизации нитробензола (анод — металлический электрод с паклеешюй анионитовой мембраной) позволяет повысить удельное сопротивление нитробензола с 10 до

10" ом ñët.

Пример 2.

А. Приготовление анионообменного лака. а) Сополимеризаиия. К 1,2 л смеси вода— трет-бутиловый спирт (1: 1 по объему) добавляют 276 мл винилацетата и 31,5 мл 4-винилпиридина. Смесь выдерживают 1 час при 60 С, 5

40 вносят 3 г диннтрнла азоизомасляной кислоты и продолжают нагревать при перемешиваннн в течение 24 час. Затем выливают в 3 л воды, выпаривают трет-бутпловыи спирт на водяной бане, добавля1от 200 мл 10%-ного водного раствора хлористого натрия. Полученный полимер отфильтровывают, промывают 2 л воды, высушивают при 60 С под вакуумом 100 мм рт. ст. Выход 202 г сополимера. б) Омвчление. K 12 г поташа, растворенного в 300 л1л метилового спирта, добавляют постепенно в течение 2,5 час раствор 98 г сополнмера в 1,4 л метилового спирта при температуре 50 С. Перемсшивание продолжают в течение 2,5 час, после чего смесь охлаждают, промывают 1 л метанола, высушивают при

50 С в вакууме 100 мм рт. ст. Получают 87 г сополимера. в) A -Алкилирование. 85 г этого сополимера растворяют в 1 л диметилсульфоксида и добавляют 85 мл йодистого метила. Смесь перемешивают и нагревают при 60 С 20 час, после чего выливают в смесь 6 л метилового спирта и 2 л диэтилового эфира. Осадок отфильтровывают, промывают 4 л указанной смеси, растворяют в 1,5 л воды и осаждают 4 л смеси метанол — эфир. Получают 102 г сополимера, имеющего теоретическую обменную емкость

0,6 мг экв/г сухой смолы. г) Приготовление лака. К раствору 15 г сополимера в 100 мл воды добавляют 20 мл метанола.

Б. Приготовление электрода.

Приготовление электрода проводят по примеру 1 п, Б. Применение полученного электрода в качестве анода для деионизации нитробензола (катод — металлический электрод с наклеенной катионитовой мембраной) позволяет повысить сопротивление нитробензола с

10 до 10" ом.см.

Способ получения ионообменного материала, например ионообменного электрода, нанесением раствора ионообменной смолы на твердую основу, например металл, с последующим высушива:1ием до образования ионообменной пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезии пленки и повышения эксплуатационных характеристик материала, в качестве раствора ионообменной смолы применяют раствор сополимера винилового спирта с мономером, содержащим ионогенную группу, или раствор указанного сополимера, сшитого хлорированным полиоксиэтиленом.