Новый двухстадийный метод получения пористых мембран на основе полифениленсульфида

Предложен новый двухстадийный способ получения пористой мембраны из полифенилен-сульфида (ПФС), заключающийся в получении пленок из ПФС с наполнителем на первом этапе и удалении наполнителя из пленки на втором этапе. В качестве наполнителя впервые изучены полиариленсульфоны, в частности полисульфон (ПСФ), полиэфирсульфон и полифениленсульфон (ПФСФ). Содержание порообразующей добавки составляло 30 % (масс.). Удаление наполнителя из пленок осуществляли методом термолиза в течение 12 ч в N-метил-2-пирролидоне (НМП) при различных температурах (70, 90 и 202 °С). Экспериментально установлены режимы термолиза, обеспечивающие полную экстракцию ПСФ и ПФСФ из пленки ПФС. Пористая структура полученных мембран из ПФС исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии, жидкостной порометрии и анализа газопроницаемости по индивидуальным газам (He, N₂, CO₂). По- лучены образцы пористых мембран из ПФС со средним размером пор 160 нм, соответствующим микрофильтрационному диапазону.

1. Sholl D.S., Lively R.P. Seven chemical separations to change the world // Nature. 2016. V. 532, No 7600. P. 435–437. https://doi.org/10.1038/532435a.

2. Chisca S., Musteata V.-E., Zhang W., Vasylevskyi S., Falca G., Abou-Hamad E., Emwas A.-H., Altunkaya M., Nunes S.P. Polytriazole membranes with ultrathin tunable selective layer for crude oil fractionation // Science. 2022. V. 376, No 6597. P. 1105–1110. https://doi.org/10.1126/science.abm7686.

3. Kutowy O., Guerin P., Tweddle T.A., Woods J. Use of membranes for oil upgrading // Proc. 35th Canadian Chemical Engineering Conf. Ottawa: Can. Soc. Chem. Eng., 1985. V. 1. P. 241.

4. Kutowy O., Tweddle T.A., Hazlett J.D. Method for the molecular filtration of predominantly aliphatic hydrocarbon liquids. Patent US 4814088. 1989.

5. Ramirez-Corredores M.M. The Science and Technology of Unconventional Oils: Finding Refining Opportunities. Cambridge, MA: Acad. Press, 2017. 761 p.

6. Ashtari M., Ashrafizadeh S.N., Bayat M. Asphaltene removal from crude oil by means of ceramic membranes // J. Pet. Sci. Eng. 2012. V. 82–83. P. 44–49. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2012.01.001.

7. Barbier J., Marques J., Caumette G., Merdrignac I., Bouyssiere B., Lobinski R., Lienemann C.-P. Monitoring the behaviour and fate of nickel and vanadium complexes during vacuum residue hydrotreatment and fraction separation // Fuel Process. Technol. 2014. V. 119. P. 185–189. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.11.004.

8. Ching M.-J.T.M., Pomerantz A.E., Andrews A.B., Dryden P., Schroeder R., Mullins O.C., Harrison C. On the nanofiltration of asphaltene solutions, crude oils, and emulsions // Energy Fuels. 2010. V. 24, No 9. P. 5028–5037. https://doi.org/10.1021/ef100645b.

9. Sarrade S., Guizard C., Rios G.M. New applications of supercritical fluids and supercritical fluids processes in separation // Sep. Purif. Technol. 2003. V. 32, Nos 1–3. P. 57–63. https://doi.org/10.1016/S1383-5866(03)00054-6.

10. Маркелов А.В. Обобщение результатов исследований процессов ультрафильтрации для регене- рации отработанных технических масел // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2023. № 3(75). С. 69–76. https://doi.org/10.6060/snt.20237503.0009.

11. Widodo S., Ariono D., Khoiruddin K., Hakim A.N., Wenten I.G. Recent advances in waste lube oils processing technologies // Environ. Prog. Sustainable Energy. 2018. V. 37, No 6. P. 1867–1881. https://doi.org/10.1002/ep.13011.

12. Lu D., Mai Y.-W., Li R.K.Y., Ye L. Impact strength and crystallization behavior of nano-SiOx/poly(phenylene sulfide) (PPS) composites with heat-treated PPS // Macromol. Mater. Eng. 2003. V. 288, No 9. P. 693–698. https://doi.org/10.1002/mame.200300088.

13. Gu J., Du J., Dang J., Geng W., Hu S., Zhang Q. Thermal conductivities, mechanical and thermal properties of graphite nanoplatelets/polyphenylene sulfide composites // RSC Adv. 2014. V. 4, No 42. P. 22101–22105. https://doi.org/10.1039/C4RA01761G.

14. Ma C.-C.M., Lee C.-L., Tai N.-H. Chemical resistance of carbon fiber-reinforced poly(ether ether ketone) and poly(phenylene sulfide) composites // Polym. Compos. 1992. V. 13, No 6. P. 435–440. https://doi.org/10.1002/pc.750130606.

15. Liu J., Qin J., Mo Y., Wang S., Han D., Xiao M., Meng Y. Polyphenylene sulfide separator for high safety lithium-ion batteries // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166, No 8. P. A1644–A1652. https://doi.org/10.1149/2.1041908jes.

16. Brady D.G. The crystallinity of poly(phenylene sulfide) and its effect on polymer properties // J. Appl. Polym. Sci. 1976. V. 20, No 9. P. 2541–2551. https://doi.org/10.1002/app.1976.070200921.

17. Yan P., Peng W., Yang F., Cao Y., Xiang M., Wu T., Fu Q. Investigation on thermal degradation mechanism of poly(phenylene sulfide) // Polym. Degrad. Stab. 2022. V. 197. Art. 109863. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2022.109863.

18. Zhao L., Yu Y., Huang H., Yin X., Peng J., Sun J., Huang L., Tang Y., Wang L. High-performance polyphenylene sulfide composites with ultra-high content of glass fiber fabrics // Composites, Part B. 2019. V. 174. Art. 106790. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.05.001.