Использование аминных и полиэфираминных отвердителей в компаундах для торцевой герметизации половолоконных мембранных модулей

Методом сканирующей электронной микроскопии исследована геометрия и структура половолоконной мембраны, полученной из полисульфона методом сухо-мокрой инверсии фаз. Рассмотрена возможность использования различных аминных отвердителей и бифункционального полиэфирамина в композициях герметизирующих составов. Проведена герметизация полученных половолоконных мембран в модельные мембранные модули эпоксидными герметизирующими составами, которые отличаются отвердителями. По наличию дефектов, возникающих при подаче газов под давлением в месте контакта половолоконная мембрана–эпоксидный состав, оценена практическая применимость этих материалов. Использование полиэфирамина в качестве аминного отвердителя эпоксидных систем не приводит к образованию дефектов в месте контакта половолоконных мембран и эпоксидного состава при подаче давления вплоть до 0.5 атм и позволяет достичь высоких значений селективности по паре газов He/N₂ для получаемых модельных мембранных модулей.

1. Lau H.S., Lau S.K., Soh L.S., Hong S.U., Gok X.Y., Yi S., Yong W.F. State-of-the-art organic-and inorganic-based hollow fiber membranes in liquid and gas applications: Looking back and beyond // Membranes. 2022. V. 12, No 5. Art. 539. https://doi.org/10.3390/membranes12050539.

2. Lau H.S., Yong W.F. Recent progress and prospects of polymeric hollow fiber membranes for gas application, water vapor separation and particulate matter removal // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9, No 47. P. 26454–26497. https://doi.org/10.1039/D1TA07093B.

3. Skog T.G., Johansen S., Hägg M.-B. Method to prepare lab-sized hollow fiber modules for gas separation testing // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53, No 23. P. 9841–9848. https://doi.org/10.1021/ie4041059.

4. Мандрик М.А., Садковский И.А., Антонов С.В. Способ изготовления половолоконного модуля // Патент РФ на изобретение № 2706302. 2019. Бюл. ФИПС № 32.

5. Anzai T., Kido T. Artificial lung and method for manufacturing artificial lung // Patent US 10758658. 2020.

6. Iyer G., Doh C. Blended potting resins and use thereof // Patent US 10981117. 2021.

7. Khakimullin Y.N., Kurkin A.I., Valeev R.R., Petlin I.A. New alternative to liquid thiokol in commercial sealants // Polym. Sci., Ser. D. 2017. V. 10, No 1. P. 1–3. https://doi.org/10.1134/S1995421217010130.

8. Bezrukov N.P., Antonov S.V., Smirnova N.M., Vlasova A.V., Melekhina V.Y., Makarova V.V., Tarasov V.N., Ermakov I.O. Adhesive compositions based on epoxy anhydride systems modified with poly alkenyl succinic anhydrides // Polym. Sci., Ser. D. 2025. V. 18, No 1. P. 6–15. https://doi.org/10.1134/S1995421224701715.

9. Bezrukov N.P., Smirnova N.M., Vlasova A.V., Melekhina V.Y., Makarova V.V., Antonov S.V. Application of polymers containing tertiary amino groups as curing accelerators and modifiers of epoxy-anhydride systems // Polym. Eng. Sci. 2025. V. 65, No 5. P. 2370–2380. https://doi.org/10.1002/pen.27155.

10. Lv J., Zhu C., Qiu H., Zhang J., Gu C., Feng J. Robust icephobic epoxy coating using maleic anhydride as a crosslinking agent // Progr. Org. Coat. 2020. V. 142. Art. 105561. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105561.

11. Kychkin A., Anan’eva E., Kychkin A., Тuisov A. Research of influence carbon nano tubes on elastic-strength properties of epoxy resin // Procedia Struct. Integr. 2020. V. 30. P. 59–63. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.12.036.

12. Fedoseev M.S., Derzhavinskaya L.F., Tsvetkov R.V., Lysenko S.N., Oshchepkova T.E., Borisova I.A. Enhancement of the heat resistance of polymers and composites by curing of epoxy resins with methylendic anhydride under the action of imidazoles // Russ. J. Appl. Chem. 2019. V. 92, No 9. P. 1190–1199. https://doi.org/10.1134/S1070427219090027.

13. Petrova A.P., Isaev A.Y., Smirnov O.I., Emel’yanov A.S. Main components composing domestic epoxy glues (review). Part I // Polym. Sci., Ser. D. 2023. V. 16, No 4. P. 799–809. https://doi.org/10.1134/S1995421223040251.

14. Chen S., Xu Y., Wang Z. Thermal analysis of epoxy resin matrix and carbon fiber epoxy laminate cured by imidazole // J. Therm. Anal. Calorim. 2022. V. 147, No 23. P. 13611–13623. https://doi.org/10.1007/s10973-022-11584-1.

15. Atyasova E.V., Samoilenko V.V., Blaznov A.N., Firsov V.V., Sakoshev Z.G. Optimizing an EDI epoxy binder using the Pareto method // Polym. Sci., Ser. D. 2022. V. 15, No 3. P. 394–399. https://doi.org/10.1134/S1995421222030066.

16. Li J., Aung H.H., Du B. Curing regime-modulating insulation performance of anhydride-cured epoxy resin: A review // Molecules. 2023. V. 28, No 2. Art. 547. https://doi.org/10.3390/molecules28020547.

17. Wang Z., Gnanasekar P., Nair S.S., Yi S., Yan N. Curing behavior and thermomechanical performance of bioepoxy resin synthesized from vanillyl alcohol: Effects of the curing agent // Polymers. 2021. V. 13, No 17. Art. 2891. https://doi.org/10.3390/polym13172891.

18. Osipova V.A., Gorbunova T.I., Barabanov M.A., Mekhaev A.V., Vichuzhanin D.I., Smirnov S.V., Pestov A.V. New epoxy resin polymerization catalysts based on N,N-dimethylaminoalkylamides of perfluoroalkanoic acids // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95, No 1. P. 53–58. https://doi.org/10.1134/S1070427222010074.

19. Ignatenko V.Y., Kostyuk A.V., Kostina J.V., Bakhtin D.S., Makarova V.V., Antonov S.V., Ilyin S.O. Heavy crude oil asphaltenes as a nanofiller for epoxy resin // Polym. Eng. Sci. 2020. V. 60, No 7. P. 1530–1545. https://doi.org/10.1002/pen.25399.

20. Li L., Cai Z. Flame-retardant performance of transparent and tensile-strength-enhanced epoxy resins // Polymers. 2020. V. 12, No 2. Art. 317. https://doi.org/10.3390/polym12020317.

21. Tkachuk A.I., Zagora A.G., Terekhov I.V., Mukhametov R.R. Isophorone diamine – a curing agent for epoxy resins: Production, application, prospects. A review // Polym. Sci., Ser. D. 2020. V. 15, No 2. P. 171–176. https://doi.org/10.1134/S1995421222020289.

22. Mochalova E.N., Galikhanov M.F., Mikryukova Y.K. Electret and strength properties of polymeric materials based on epoxy oligomer and amine curing agents // Russ. J. Appl. Chem. 2019. V. 92, No 11. P. 1492–1498. https://doi.org/10.1134/S1070427219110041.

23. Zhang J., Zhang Z., Huang R., Tan L. Advances in toughening modification methods for epoxy resins: A comprehensive review // Polymers. 2025. V. 17, No 9. Art. 1288. https://doi.org/10.3390/polym17091288.

24. Matveev D., Anokhina T., Raeva A., Borisov I., Grushevenko E., Khashirova S., Volkov A., Bazhenov S., Volkov V., Maksimov A. High-performance porous supports based on hydroxyl-terminated polysulfone and CO2/CO-selective composite membranes // Polymers. 2024. V. 16, No 24. Art. 3453. https://doi.org/10.3390/polym16243453.

25. Matveev D.N., Kutuzov K.A., Vasilevsky V.P. Effect of draw ratio on the morphology of polysulfone hollow fiber membranes // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2, No 6. P. 351–356. https://doi.org/10.1134/S2517751620060074.

26. Aitken C.L., Koros W.J., Paul D.R. Effect of structural symmetry on gas transport properties of polysulfones // Macromolecules. 1992. V. 25, No 13, P. 3424–3434. https://doi.org/10.1021/ma00039a018.