聚表面的聚与硅橡胶的涂敷

聚表面的聚与硅橡胶的涂敷

多孔纤维能够分离纳米纤维的膜是另一种由两类高大材料制成的复合膜。其底丝为以聚砜材质构成的非对称膜(起分离作用),在膜的外表面涂敷一层极薄的硅氧烷,目的是堵塞膜表面上的微孔,以防止进料气的短路。在中空纤维N2/H2分离膜的制备过程中,硅氧烷的涂敷是一道重要工序,涂敷质量的好坏直接影响到中空纤维的最佳渗透系数与分离系数的取得。硅氧烷的涂敷方法一般有多种,根据作者长期工作的经验,以浸渍法较好。其特点是:工艺简便和易于放大。该法的大体操作过程是首先将底丝放入硅氧烷单体含量为3%～8%的聚合溶液中浸渍一定时间,然后取出凉干使溶剂挥发、干燥形成涂层。涂敷技术的关键是如何使涂层尽可能的薄和尽可能将底丝表面上的微孔全部堵死,同时还不增加支撑层的阻力。浸渍法涂敷质量基本令人满意。然而,操作中唯一存在的问题是涂敷的重复性较差。即有时能涂上,有时又涂不上。表面看上去似乎和季节有关(冬天困难),但实际上肯定是由于在某些涂敷技术环节上没有被抓住所致。为了解决此课题,我们进行了探索研究。1涂敷液同聚表面表面不亲和的影响及对策,基聚合反应,它是借助光、热、辐射或引发剂的作用,使单体分子活化成活性游离基,再按游离基型聚合机理进行聚合反应。如上所述,用硅橡胶涂敷的基本目的就是让它将纤维表面上的所有小孔堵住。为达此目的,一方面需使硅氧烷的聚合反应完全进行形成固化层,另一方面更重要的是必须让硅氧烷单体一开始就把众多微孔紧密覆盖。在这里覆盖的一个先决条件无疑是涂敷液必须同聚砜表面高度亲和,只有满足这一要求,才能取得良好的涂敷效果。反之,那些涂敷多次都无法提高分离系数的现象,都是由于聚砜表面同涂敷液之间相斥,从而,造成硅橡胶覆盖不上的结果。初步分析涂敷液同聚砜表面不亲和的原因主要有下列三点:(1)聚砜底丝的表面微孔和支撑层中会有微量的DMAc+水,它们都与汽油不互溶而相斥,对涂敷液向表面微孔吸附带来困难;(2)聚砜底丝表面被污染,粘附了微量的油渍和污物,妨碍了涂敷液对聚砜表面的亲和;(3)高分子聚砜本身是一种比较亲水而偏憎油的惰性塑料,而硅橡胶则相反是憎水亲油的。针对以上原因,采取下述对策:(1)清洗:去掉中空丝表面上的一切污物、油渍及过量水分,使质地高度净化;(2)活化:借助表面活化剂的搭桥作用使聚砜与硅氧烷溶液之间紧密亲和。通过活化涂敷希望达到聚砜—表面活化剂—硅橡胶牢固地结为一体,成为完整的表面涂层。2表面活性剂的筛选如上所述,在本研究中,我们采取的主要措施是“清洗+活化”。(1)清洗:涂敷的前处理。清洗剂主要采用了冷水、无水乙醇、乙醇(95%)和稀盐酸(1mol/L)。具体操作是把中空丝束置于清洗剂中浸泡,清洗过程中改变浸泡时间、浓度和温度,进行了试验。(2)活化:主要处理手段。活化剂是表面活性剂。首先对部分表面活化剂筛选,共采用了SP-80、TO-80、十二烷基苯磺酸钠及OP-1#等。具体操作过程是将上述清洗好的中空丝束置于含不同浓度的表面活性剂的乙醇溶液中浸泡一定时间,然后,取出凉干,涂敷硅氧烷和常规测试。3涂敷效应基因的应用通过以上实验,发现清洗剂以乙醇(无水乙醇或95%乙醇)为好,表面活性剂则以TO-80的效果最佳。表1系在不同条件下所得活化涂敷的效果及其与空白(常规涂敷)的对照。由表1可见,一大批本来涂不上的中空丝,经活化涂敷后绝大部分都取得了令人满意的效果。涂敷奏效的基因是TO-80的表面活化贡献。TO-80是一种含有在水中不解离的羟基—OH和醚键—O—相结合并以它们为亲水基的表面活性剂,属于多元醇型非离子表面活性剂。由于它的HLB值为15,所以,亲水性较强。它具有很高的润湿作用和去污作用,同时赋予相当的乳化能力。特别应当指出的是,采用它以后,有些实验不仅全部涂上而且其分离系数特别高,有的甚至超过70,为以往从未出现过。这说明它使涂敷达到了预期的活化成效。4清洗剂的用量1.通量略跌:这是由于活化层的存在,增加了气体传递的阻力。建议解决的对策:(1)提高底丝的通量,使J>0.1333cm3·s·Pa(2)降低TO-80活化剂的质量分数(<0.1%)和缩短活化时间。2.乙醇溶剂的消耗:试验