Технологічні особливості формування селективно-проникних плівок на основі сумішей поліамід–полівінілпіролідон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет “Львівська політехніка”

УДК 678:544.023

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ СЕЛЕКТИВНО-ПРОНИКНИХ ПЛІВОК НА ОСНОВІ СУМІШЕЙ ПОЛІАМІД-ПОЛІВІНІЛПІРОЛІДОН

05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів

Баран Наталія Миронівна

Львів - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - доктор хімічних наук, професор

Суберляк Олег Володимирович,

Національний університет “Львівська політехніка”,

завідувач кафедри хімічної технології переробки пластмас

Офіційні опоненти - доктор хімічних наук, професор,

заслужений діяч науки і техніки України

Цебренко Марія Василівна,

Київський національний університет технологій та дизайну, професор кафедри технології полімерів і хімічних волокон

кандидат технічних наук, доцент

Баштаник Петро Іванович,

Державний вищий навчальний заклад “Український державний хіміко-технологічний університет”, доцент кафедри технології переробки пластмас та фото- , нано- і поліграфічних матеріалів

Захист відбудеться “ 14 ” травня 2010 року о 16⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.07 у Національному університеті “Львівська політехніка” (79013, м. Львів-13, пл. Св. Юра 3/4, корпус 8, ауд. 339).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (79013, м. Львів, вул. Професорська,1)

Автореферат розісланий “ 1 ” квітня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 35.052.07,

кандидат технічних наук, доцент Б.О. Дзіняк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

полімерний плівка суміш реологічний

Актуальність теми. Успішний розвиток багатьох галузей промисловості пов'язаний з широким використанням мембранних методів очищення і розділення рідин. Ефективне виконання багатьох практичних завдань зумовлює застосування плівок як мембран з різними фізико-хімічними і структурно-хімічними характеристиками в кожному конкретному випадку. Тому створення нових видів фільтрувальних матеріалів на основі полімерних плівок зі спеціальними властивостями є актуальним завданням. Особливої уваги заслуговує використання полімерних матеріалів для виготовлення плівок медичного призначення, зокрема, мембран для діалізу. Характерно, що частка індивідуальних полімерів для синтезу таких матеріалів невелика, оскільки для конкретних призначень вони повинні характеризуватись цілим комплексом спеціальних властивостей, зокрема, поряд з високими селективно-транспортними характеристиками необхідна підвищена міцність, водо- та хімстійкість. Для вирішення цієї проблеми перевагу надають модифікуванню полімерів, зокрема пошуку оптимальних комбінацій традиційних полімерів і одержанню на їх основі високогідрофільних матеріалів.

Сьогодні технологія формування проникних плівок розроблена доволі добре, за винятком області вивчення впливу хімічної структури на їх селективно-транспортні характеристики. Однак, незважаючи на те, що основні принципи і методи формування плівок на основі поліамідів вже встановлені, виготовлення проникних плівок із заданими властивостями і оптимізація багатьох специфічних областей їх застосування є сьогодні актуальними і мають широкі перспективи для подальшого розвитку.

До того ж, розроблення основ технології формування тонких плівок мембранного типу на основі сумішей нового складу - поліаміду (ПА) як полімеру з високою міцністю і полівінілпіролідону (ПВП) з селективною сорбційною здатністю та визначення їх експлуатаційних, зокрема фізико-механічних та селективно-транспортних властивостей, визначає науковий та практичний інтерес досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною науково-дослідної роботи за науковим напрямом кафедри хімічної технології переробки пластмас (ХТПП) Національного університету “Львівська політехніка” і виконувалась у межах держбюджетних тем “Наукові основи одержання гідрофільних полімерних носіїв для систем контрольованого вивільнення речовин” (№ державної реєстрації 0108U000324), а також “Розроблення основ синтезу селективно проникних функціоналізованих гідрофільних полімерних матеріалів” (№ державної реєстрації 0106U000031).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягає у розробленні основ технології формування селективно-проникних, гідрофільних тонких плівок з підвищеними фізико-механічними властивостями на основі сумішей аліфатичних поліамідів і полівінілпіролідону та встановлення впливу складу формувального розчину та умов формування на їх фізико-механічні і селективно-транспортні характеристики у процесах діалізу водних розчинів.

Для досягнення основної мети в дисертації необхідно було виконати такі завдання:

- дослідити міжмолекулярні взаємодії між компонентами полімерних сумішей;

- встановити вплив складу сумішей, методу їх одержання та природи ПА на реологічні властивості розчинів, фізико-механічні, дифузійно-транспортні властивості плівок;

- дослідити закономірності процесу формування структури і властивостей плівок;

- розробити основи технології формування плівкових матеріалів мембранного типу на основі аліфатичного ПА у суміші з ПВП з бажаними фізико-механічними властивостями та проникністю.

Об'єкт дослідження: суміші ПА з ПВП та плівки на їхній основі.

Предмет дослідження: основи технології формування мембранних плівок на основі сумішей ПА і ПВП з розчину мурашиної кислоти з додаванням води.

Методи досліджень. Експериментальні дані одержували, використовуючи стандартні методики та сучасні методи досліджень. Для цього були використані методи диференційної скануючої калориметрії (ДСК), динамічного механо-термічного аналізу (ДМТА), ІЧ-спектроскопії, а також віскозиметричні, селективно-транспортні та фізико-механічні дослідження тощо. Експерименти проводились з використанням лабораторних установок та оброблялися на ПК за допомогою спеціалізованих комп'ютерних програм.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено основи технології формування “сухим методом” з розчину високоміцних, селективно- проникних, гідрофільних мембранних плівок на основі сумішей аліфатичних поліамідів з полівінілпіролідоном і встановлено їх високу ефективність в діалізних процесах розділення водорозчинних субстанцій та визначено раціональні параметри формування плівок і композиційний склад формувального розчину на основі мурашиної кислоти та води.

Встановлено вплив ПВП, співвідношення мурашина кислота - вода та умови приготування полімерної суміші на реологічні властивості розчинів сумішей ПА-6 - ПВП і ПА-66/6 - ПВП; виявлено аномальну зміну в'язкості від співвідношення компонентів, що є наслідком утворення інтерполімерного комплексу ПА - ПВП і сольватаційних ефектів за взаємодії полімерів з розчинювальною сумішшю.

Вперше встановлено вплив співвідношення компонентів полімерної суміші ПА - ПВП і концентрації мурашиної кислоти на фізико-механічні властивості плівкових матеріалів на основі ПА-6 та ПА-66/6 у суміші з ПВП ММ = 12•10³ і на їх селективно-транспортні характеристики. Показано, що плівки зберігають підвищену порівняно з гідрогелями міцність, а коефіцієнт солепроникності зростає зі збільшенням вмісту ПВП, а також після гідротермооброблення плівок за температури 80-95 ^оС протягом 30 хвилин у полімерній суміші, але зменшується за підвищення концентрації мурашиної кислоти у формувальному розчині.

Встановлені вплив молекулярної маси ПВП і умови приготування полімерної суміші для формування плівок і показано, що зі збільшенням ММ ПВП міцність плівок зростає, але істотно зменшується їхня діалізна проникність. Тому раціональним є ПВП з ММ 12•10³, а технологічнішим методом є метод безпосереднього змішування полімерів під час їх розчинення порівняно з методом змішування у в'язкотекучому стані.

Практичне значення результатів роботи. Експериментальними дослідженнями та математичним плануванням встановлений раціональний склад розчинювальної системи мурашина кислота - вода для приготування формувальних розчинів на основі сумішей ПА - ПВП, який знаходиться в межах 83-85 % мас. кислоти.

Визначені технологічні параметри (температура, час) та розроблені стадії формування плівок на основі сумішей ПА - ПВП “сухим методом” під час безпосереднього упарювання розчинника за відповідним температурним режимом (нагрівання від 80 до 120 ^оС протягом 60 хвилин).

Результати досліджень покладено в основу технології формування з розчину високоміцних гідрофільних плівок на основі сумішей аліфатичних поліамідів з полівінілпіролідоном і розроблено принципову технологічну схему та норми технологічного режиму формування плівок мембранного типу з мурашинокислого розчину сумішей ПА - ПВП.

Встановлено, що синтезовані плівки як мембрани на основі сумішей ПА - ПВП за вмісту ПВП більше як 2 % мас. характеризуються підвищеною діалізною проникністю за NaCl і мають високу затримувальну здатність по відношенню до солей важких металів (Cu²⁺, Pb²⁺), тому їх можна рекомендувати, окрім медичної практики, для очищення стічних вод хімічних виробництв.

Випробування синтезованих полівінілпіролідон - поліамідних плівок як мембран на діючому виробництві АТ “Галичфарм” (м. Львів) підтвердили їхню придатність у процесі виробництва ін'єкційних розчинів, зокрема як фільтроелементів на стадії освітлювальної та тонкої фільтрації розчинів ліків.

Особистий внесок дисертанта полягає у самостійному аналізі вітчизняних та зарубіжних літературних джерел, опрацюванні методик експерименту, самостійному виконанні експериментальних досліджень, обробленні та аналізі експериментального матеріалу та у формуванні наукових висновків у співавторстві із науковим керівником, зав. кафедри хімічної технології переробки пластмас, д.х.н., проф. О.В. Суберляком.

Апробація роботи. Основні результати досліджень доповідались і обговорювались на: ІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології (Київ, 2007), Восьмій Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2007), ІІІ Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Хімія і сучасні технології” (Дніпропетровськ, 2007), XI науковій конференції “Львівські хімічні читання - 2007” (Львів, 2007), IV і V науково-технічних конференціях “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості” (Львів, 2007, 2009), XI Українській конференції з високомолекулярних сполук (Дніпропетровськ, 2007), І Міжнародній (ІІІ Всеукраїнській) конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології (Київ, 2008), XV Міжнародній науковій конференції молодих вчених “Ломоносов-2008” (Москва, 2008), VI Відкритій українській конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук “ВМС-2008” (Київ, 2008), Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю “Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів” (Львів, 2008), ХХ Українському семінарі “Мембранні та сорбційні процеси і технології” (Київ, 2009).

Публікації. Основний зміст роботи опубліковано у 21 науковій праці, зокрема у 8 статтях, 12 тезах доповідей наукових конференцій та 1 патенті України на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, загальних висновків та списку використаної літератури. Основний зміст роботи викладено на 138 сторінках друкованого тексту, що містить: 37 рисунків, 22 таблиці, 3 додатки та 236 посилань на використану літературу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету, завдання досліджень, показано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Викладено основні положення, які виносяться на захист дисертації та дані про апробацію і публікацію основних результатів досліджень.

У першому розділі висвітлено огляд літературних джерел про основні напрямки модифікації поліамідних плівок як мембран. Проаналізовано вплив модифікуючих доданків на експлуатаційні та технологічні властивості поліамідних плівок. Наведено аналіз науково-технічної літератури та патентно-інформаційних джерел з питань одержання плівок на основі поліамідів, полівінілпіролідону. Показано перспективність використання поліаміду і полівінілпіролідону для формування плівок з поліпшеними експлуатаційними властивостями. Висвітлено методи формування плівок та встановлено закономірності їх формування з розчину.

У другому розділі наведено основні характеристики вихідних речовин та їх властивості, викладено методики проведених експериментальних досліджень.

Для формування плівок використовували поліамід-6 (“Tarnamid-27”), ПА-66/6 марки АК-60/40 ТУ 6-05-1032-73 і ПВП молекулярної маси (12ч360)·10³, як розчинник використовували мурашину кислоту з відповідним вмістом води.

Модифікування поліаміду проводили змішуванням з ПВП у в'язкотекучому стані в умовах інтенсивного диспергування чи за безпосереднього розчинення полімерів. Змішування у в'язкотекучому стані проводили у шнековому пластикаторі литтєвої машини “Krauss Maffej KM-160CI”. Отримані модифікати після екструдування через литтєве сопло подрібнювали на дробарці. Вміст ПВП у сумішах змінювали в межах 1-10 % мас.

В'язкість розчинів ПА - ПВП у мурашиній кислоті оцінювали за допомогою віскозиметра ВПЖ-2 з діаметром капіляра 0,56 мм та за методом падаючої кульки у віскозиметрі Хеплера.

Визначення ПВП, вимитого з відформованих плівок, та встановлення частки зв'язаного ПВП у структурі полімерної матриці проводили методом фотоколориметрії, який ґрунтується на властивості ПВП утворювати комплекс з йодом виразного жовтого кольору.

Для встановлення сумісності між компонентами морфологічних особливостей сумішей ПА-ПВП проводили дослідження динамічного механо-термічного аналізу (ДМТА) та диференційної скануючої калориметрії (ДСК).

Фізико-механічні властивості одержаних плівок при розриванні проводили на розривній машині “RT-602” з ціною поділки 0,01 кг/мм², а при прориванні - на розривній машині типу “050/RT-6010” з ціною поділки 0,01 кг/мм².

Проникність плівок під час діалізу водних розчинів визначали на основі вимірювання зміни в часі електропровідності розчинів солей за допомогою моста змінного струму “Р577” з використанням платинових електродів.

ІЧ-спектри плівок досліджуваних полімерів знімали на спектрографі “Specord - 80” в діапазоні частот 400-4000 см^-1.

У третьому розділі наведено результати досліджень способу та умов суміщення ПА з ПВП методом змішування полімерних компонентів у в'язкотекучому стані та у розчині.

На підставі досліджень закономірностей змішування розроблено перспективний напрямок фізичної модифікації поліаміду полівінілпіролідоном, який має унікальні властивості, що ґрунтуються на його специфічній хімічній будові та структурі макромолекули.

Відчутних змін як надмолекулярної структури, так і фізико-механічних властивостей ПА зазнає під час змішування його у в'язкотекучому стані уже з малими кількостями ПВП. Встановлено, що на міцність при розтягуванні отриманих сумішей впливає вміст ПВП і його молекулярна маса по-різному, залежно від типу ПА (табл. 1).

З отриманих результатів зрозуміло, що вміст ПВП майже однаково, незалежно від природи поліаміду, впливає на фізико-механічні властивості сумішей ПА - ПВП. У цей самий час необхідно відзначити, що міцнісні показники сумішей на основі ПА-6 є значно вищими порівняно з сумішами на основі ПА-66/6, а значення е_р є меншими. Ця різниця, очевидно, пов'язана зі структурними перетвореннями в ПА сумішах під впливом ПВП, які залежать від природи поліаміду.

Таблиця 1. Міцнісні характеристики сумішей ПА - ПВП (ММ ПВП = 12•10³ )

Вміст ПВП, % мас.	ПА-6 - ПВП	ПА-66/6 - ПВП
	утр, МПа	етр, %	ур, МПа	ер, %	утр, МПа	етр, %	ур, МПа	ер, %
0	56	14	53	40	21	20	28	60
1	58; 67*	15; 5*	45	50	22	22	30	140
2	72*	6*	-	-	-	-	-	-
2,5	59	16	44	70	23	26	31	250
5	57; 72*	15; 5*	43	100	22	25	29	300
10	52	14	43	120	21	25	29	280

* ММ ПВП = 28•10³; у_р - границя міцності при розриванні; у_тр - границя текучості при розтягуванні; е_р - відносне видовження при розриванні; е_тр - відносне видовження за границі текучості (пружна деформація).

Встановлено, що зі збільшенням вмісту ПВП у сумішах на основі ПА-6 відбувається незначне зменшення значення напруження при розриванні (у_р), а в сумішах на основі ПА-66/6 спостерігається екстремальне збільшення міцності (у_р) з максимумом за вмісту ПВП 2,5 % мас. Це, очевидно, пов'язано з тим, що в сумішах ПА-6 - ПВП зі збільшенням вмісту ПВП, внаслідок перерозподілу міжмолекулярних взаємодій під впливом макромолекул ПВП частки кристалічної і аморфної фаз змінюються.

Під час дослідження сумішей на основі ПА-6 - ПВП з ММ ПВП 28•10³ показано (табл. 1), що значення у_тр є вищими, ніж для сумішей на основі ПА-6 - ПВП з ММ ПВП 12•10³, при цьому істотно нижчим є значення е_тр.

За збільшення вмісту ПВП в сумішах та кількості сорбованої вологи модуль пружності зменшується, що найшвидше пов'язано зі зменшенням міжмолекулярних взаємодій між інгредієнтами сумішей внаслідок доведеної методом ДМТА сольватації амідних і карбаматних груп молекулами води. Причому слід відзначити, що зменшення модуля пружності істотніше для сумішей з ПВП вищої молекулярної маси. Оскільки плівки використовуватимуться в набряклому стані, то збереження високої міцності є основним завданням, тому доцільнішим є використання ПВП з ММ = 12•10³. Використання ПВП з вищою ММ утруднює лиття композиції, одержаної змішуванням у в'язкотекучому стані, оскільки з підвищенням температури (вище 230 ^оС) утворюється частково нерозчинний продукт.

Про міжмолекулярні взаємодії та конформацію макромолекул в розчині можна зробити висновок з аналізу в'язкісних характеристик одержаних розчинів.

Як бачимо з рис. 1, введення ПВП низької ММ до складу поліамідної компоненти розчину повинно б викликати поступове зменшення (згідно з правилом адитивності, кр. 2*). Проте характер залежності від вмісту ПВП істотно відрізняється від теоретичного, причому на ці залежності помітно впливають умови отримання розчину і природи поліаміду-матриці.

Під час отримання розчину методом розчинення вихідних компонентів безпосередньо в холодному розчиннику в'язкість поступово зростає із збільшенням вмісту ПВП в суміші, незалежно від природи ПА.

У разі приготування розчину з суміші ПА - ПВП, яка попередньо одержана змішуванням у в'язкотекучому стані за температури 230 ^оС у шнековому пластикаторі, спостерігається деяке зростання в'язкості розчину за вмісту ПВП 1 % мас. порівняно з чистим ПА-6, після чого встановлюється кореляційна з розрахунковою кривою залежність зміни з від ПВП, однак з вищими значеннями в'язкості реального розчину.

Такий характер залежності в'язкості розбавленого розчину від введення у розчин ПА низькомолекулярного ПВП може бути наслідком, передусім, інтенсивної фізичної взаємодії між макромолекулами ПА і ПВП.

Дослідженням впливу концентрації мурашиної кислоти на питому в'язкість розчинів поліамідів встановлено, що за низького вмісту ПВП у полімерній суміші в'язкість розчинів зменшується порівняно з чистим ПА з мінімумом за вмісту ПВП менше 2 % мас. (рис. 2), після чого спостерігається зростання в'язкості розчину.

Це може свідчити про факт сильної взаємодії кислоти як розчинника з поліамідом, внаслідок чого зменшується частка міжмолекулярної взаємодії ПА з ПВП з утворенням комплексу. Вода у цьому випадку діє як розбавлювач розчину і не виступає співрозчинником, послаблюючи, мабуть, сольватацію кислотою макромолекул поліаміду, про що може свідчити утворення сольватованої форми полімеру.

Підтвердженням утворення комплексу між ПА і ПВП слугують дані ІЧ-спектральних досліджень плівок, одержаних з розчинів цих полімерів в мурашиній кислоті з додаванням води.

Як бачимо (табл. 3), у спектрах плівок на основі сумішей ПА-6 - ПВП спостерігаються зміщення і розширення смуг поглинання груп NH, що свідчить про участь цих груп в утворенні водневих зв'язків.

Таблиця 3

ІЧ-спектри плівок на основі сумішей ПА-6 - ПВП (ПА-6-ПВП:НСООН:Н₂О = 7,2:78:14,8 % мас.; вихідна конц. [НСООН] = 84 % мас.)

№ з/п	Склад полімерної суміші, % мас.	Характеристичні смуги, см-1
	ПА-6	ПВП	N-H	- N -|(циклу)
			max	ширина смуги
1.	100	0	3304	3200 3370
2.	98	2	3300	3180 3400	1290
3.	95	5	3296	3165 3420	1290
4.	20	80	3256	3160 3580	1292
5.	0	100			1288

За участі відмічених груп у міжмакромолекулярних взаємодіях відбувається комплексоутворення. До того ж спостерігається морфологія поліаміду після висихання розчину - чистий поліамід утворює виразну -модифікацію (смуга 1266 см^-1 - Амід ІІІ), а з суміші ПА - ПВП утворюється виразніша -модифікація (1270 см^-1).

Реологічні дослідження концентрованих розчинів ПА - ПВП у мурашиній кислоті з домішками води показали, що динамічна в'язкість розчинів відчутно зростає за збільшення концентрації полімерної суміші ПА - ПВП однакового складу (табл. 4). Одночасно потрібно відзначити, що за досліджуваних кількостей ПВП спостерігається зниження в'язкості із збільшенням його кількості. Причому зниження відчутніше для концентрованіших розчинів.

Таблиця 4. Вплив складу розчину на динамічну в'язкість (сПз) сумішей ПА-6 - ПВП у системі: мурашина кислота - вода

№ з/п	Склад полімерної суміші, % мас.	Концентрація ПА-6 - ПВП в розчині, % мас.
	ПА-6	ПВП	5,0	7,2	10,0	15,0
1.	100	0	22,0	46,9	106,4	395
2.	99	1	21,4	45,4	103,3	382
3.	98	2	21,0	44,5	101,0	372
4.	95	5	20,0	41,9	93,3	339
5.	90	10	18,5	37,8/37,3*	83,5/81,5*	290/280*

Вихідна концентрація [НСООН] = 84 % мас.; * через 7 діб.

В'язкість системи визначає витрати енергії на проведення процесу розчинення, гомогенізації і транспортування, а також тривалість процесу фільтрації і видалення повітря з розчину перед формуванням. Крім того, в'язкість є одним з чинників, що зумовлює розтікання і рівномірність розподілу рідкого шару під час формування плівок. Саме тому реологічні властивості розчинів вивчаються і широко використовуються як один з важливих параметрів технологічного процесу виробництва виробів з розчинів полімерів.

Дослідження обґрунтували вибір технологічно прийнятними концентраціями суміші ПА - ПВП в межах 7ч10 % мас. Встановлено також, що в'язкість розчинів навіть з високим вмістом ПВП з часом змінюється не значно, що свідчить про їх стабільність і можливість тривалого зберігання (табл. 4, п. 5).

Отже, встановлено, що малі доданки (2ч10 % мас.) ПВП відчутно впливають на в'язкість розчину ПА-6 і ПА-66/6 у мурашиній кислоті, причому характер впливу залежить від умов змішування полімерних складників розчину. Одночасно доведено, що для приготування формувального розчину технологічним є використання ПВП з ММ = 12•10³.

У четвертому розділі наведено результати досліджень особливостей формування плівок на основі сумішей ПА - ПВП з розчину. Цей метод дає змогу сумістити процес формування плівки з модифікуванням властивостей вихідних полімерів у розчинювальній системі.

Упарювання розчинників з формувальних розчинів проводили за різних температур (від 80 до 120 ^оС), що обмежено температурою упарювання води і кислоти. Під час упарювання розчинника за низьких температур (~50 ^оС) отримані плівки були крихкими і маломіцними. Одночасно встановлено, що значне підвищення температури упарювання розчинника призводить до зростання неоднорідності отриманих плівок і їх різнотовщинності. Встановлено, що для отримання плівок з задовільною механічною міцністю необхідно використовувати ступеневе упарювання розчинника за температури від 80 до 105 ^оС.

Після упарювання розчинника і охолодження до кімнатної температури плівок, їх з метою повного видалення залишків мурашиної кислоти піддавали гідратації протягом 24 год у воді за кімнатної температури.

Властивості отриманих плівок відчутно залежали від складу розчинювальної системи. Для покращання структурних і експлуатаційних характеристик сформованих плівок, а також повного видалення вільного ПВП, який є водорозчинним і може бути додатковим пороутворювачем, здійснювали їх гідротермічну обробку у водяній бані за температури 80-95 ^оС протягом 30 хв.

Розроблено принципову технологічну схему (рис. 3) і норми технологічного режиму формування плівок з розчину “сухим методом”.

Технологія формування плівок включає такі стадії: дозування вихідних компонентів і приготування розчину; фільтрування формувального розчину і деаерування; полив розчину через фільєру на рухому полімерну стрічку; сушіння; відділення плівки від стрічки; промивання і гідротермічна обробка отриманої плівки; дефектоскопія плівки; пакування і намотування отриманої плівки.

Особливістю технологічного конвеєра з рухомою неперервною стрічкою є те, що стрічка виготовлена з низькоадгезивних труднорозчинних полімерних матеріалів, які мають теплостійкість, вищу за 110 ^оС (температура упарювання), - це поліетилентетрафтор або ж ізотактичний поліпропілен.

На основі експериментальних даних було визначено коефіцієнти технологічних втрат на стадіях формування плівок, норми витрат вихідної сировини та складено матеріальний баланс процесу.

У п'ятому розділі наведені дослідження експлуатаційних властивостей плівок на основі сумішей ПА-6 - ПВП.

Досліджено вплив складу формувальної суміші на ступінь фізичного зв'язування ПВП у плівці (табл. 5), а також вплив умов формування, кількості ПВП, концентрації мурашиної кислоти на фізико-механічні характеристики плівок на основі сумішей ПА - ПВП (рис. 4, 5).

Як зрозуміло з одержаних результатів, із збільшенням вмісту ПВП у полімерній суміші знижується ефективність (f) і зростає частка (Р) фізичного зв'язування ПВП.

Таблиця 5. Вплив складу полімерної суміші на основі ПА-6 - ПВП на ефективність (f) та частку (Р) фізичного зв'язування ПВП (ПА-6-ПВП:НСООН:Н₂О = 7,2:78:14,8 % мас., вихідна конц. [НСООН] = 84 % мас.)

№ з/п	Склад полімерної суміші, ПА-6 - ПВП, % мас.	f, %	P, %
	ПА-6	ПВП
1	99	1	98,1 / 99	0,99 / 0,99
2	98	2	92,7 / 95	1,86 / 1,9
3	95	5	79,2 / 94	4,0 / 4,7
4	90	10	54,3 / 87,5	6,0 / 8,86

/ - ММ ПВП = 360•10³.

ПВП більшою мірою зв'язаний за його вмісту в розчині до 2 %. Крім того, ПВП з ММ = 360•10³ закономірно вимивається меншою мірою внаслідок більшої кількості міжмакромолекулярних фізичних вузлів, які утворюють флуктуаційну полімерну сітку.

Досліджено вплив умов формування, кількості ПВП, концентрації мурашиної кислоти на фізико-механічні характеристики плівок на основі сумішей ПА - ПВП.

Встановлено, що міцність і відносне видовження при розриванні зростає зі збільшенням кількості ПВП в розчині, з максимумом за вмісту ПВП 2 % мас., а за вмісту ПВП 10 % мас. міцнісні характеристики дещо зменшуються (рис. 4, а). Проте для плівок на основі сумішей ПА - ПВП з ММ ПВП = 28•10³ міцність при розтягуванні із збільшенням вмісту ПВП зростає, а деформація зменшується з мінімумом за вмісту ПВП 2 % мас. (рис. 4, б).

Для визначення впливу умов проведення термообробки на властивості плівок на основі сумішей ПА-6 - ПВП вибрано кілька температурних режимів її проведення. Зокрема, плівки піддавали нагріванню протягом 30 хвилин у повітряному термостаті за температури 120 ^оС; а також проводили термічну обробку плівок у воді (гідротермообробка) за температур 80 і 95 ^оС. Після здійснення стадії термообробки у вказаних умовах плівки охолоджували зі швидкістю 1 ^оС/хв. Досліджували вплив термообробки на фізико-механічні властивості плівок, одержаних з формувальних розчинів, з різною концентрацією полімерної суміші у них (рис. 5).

Проведеними дослідженнями встановлено, що із збільшенням концентрації полімерної суміші міцність плівок зростає, а деформативна здатність зменшується. У разі проведення гідротермічної обробки за температури 95 ^оС спостерігається зменшення міцності і збільшення деформації при розтягуванні за концентрації полімерної суміші 7,2 % мас. (рис. 5, кр. 2). Одночасно слід відзначити, що міцність за термообробки є більшою, ніж за гідротермообробки в інтервалі концентрації полімерної компоненти до 7,2 % мас. у формувальних розчинах, що є наслідком хімічного структурування полімерів.

Встановлено зростання водопоглинання і швидкості упарювання води за збільшення вмісту ПВП у плівці.

Основне призначення одержаних плівок - використання як мембранних елементів у діалізних процесах розділення розчинів. Тому безперечним було проведення досліджень їх селективно-транспортних характеристик. У роботі досліджено вплив складу полімерної складової, концентрації мурашиної кислоти, умов формування на діалізну солепроникність та проникність органічних речовин, які є модельними під час визначення придатності синтезованих плівок як мембран для гемодіалізу.

Встановлено вплив вмісту ПВП у полімерній суміші з ПА на проникність мембран за NaCl, узагальнені результати зведено в табл. 6.

Таблиця 6. Залежність коефіцієнта діалізної проникності (К) за NaCl мембран від складу сумішей ПА - ПВП (ПА-ПВП:НСООН:Н₂О = 7,2:78:14,8 % мас.; вихідна концентрація [НСООН] = 84 % мас.; = 20±1 мкм; t_{уп .}= 80±2 ^оС)

Полімер - матриця	Склад полімерної суміші ПА - ПВП, % мас.К·105, моль/(м2·с)
	100:0	99:1	98:2	95:5	90:10
ПА-6	3,5	1,3	3,9; 1,6*	4,8	7,2
ПА-66/6	1,9	1,8	3,2	3,5	6,6

* - ММ (ПВП) = 360•10³.

Встановлено, що діалізну проникність мембран можна також збільшити додатковою гідротермічною обробкою (особливо, за температури 95 ^оС) (рис. 6, а), що, мабуть, є причиною додаткового вимивання водорозчинного ПВП, який менш фізично зв'язаний. Проте під час проведення термостабілізації мембран в сухому стані за температури 120 ^оС їх проникність для хлориду натрію дещо зменшується по відношенню до мембран, які не були термооброблені, очевидно, як наслідок “ущільнення” матеріалу внаслідок утворення хімічних поперечних зв'язків.

З метою визначення придатності сформованих плівок як мембран для розділення досліджували їх проникність у процесах діалізу водних розчинів солей різних лужних металів - хлориди літію, натрію і калію. Результати досліджень показано на рис. 6, б.

Дослідження показали, що зі збільшенням розміру катіону та зростанням його сольватаційної здатності діалізна проникність закономірно зменшується, що свідчить про міжмолекулярну дифузію електроліту в об'ємі мембрани.

Проведено дослідження селективно-транспортних характеристик одержаних мембран по відношенню до солей важких металів різної природи, зокрема, CuCl₂ і Рb(NO₃)₂. Дослідженнями встановлено, що запропоновані мембрани характеризуються високою затримувальною здатністю по відношенню до таких солей. Як бачимо з рис. 7, затримка розчиненої у воді солі лише одним шаром мембрани сягає 98 %, при цьому показано, що мембрана має кращу затримувальну здатність по відношенню до йонів Cu²⁺, ніж до йонів Pb²⁺. Це можна пояснити тим, що йони міді (ІІ) більш схильні до сольватації, внаслідок чого утворюються гідратовані йонні комплекси більшого розміру.

Проведено дослідження проникності мембран для карбаміду. Мембрани синтезовані з різним вмістом ПВП (рис. 8).

эПоказано, що плівки на основі сумішей ПА-6 - ПВП є високопроникні для молекул сечовини, причому із збільшенням вмісту ПВП у плівках проникність відчутно зростає.

Оскільки технологічні і експлуатаційні властивості мембранних плівок по-різному залежать від складу мембран, проведено математичне планування експерименту з виведенням рівнянь регресій і побудовою ліній рівних значень властивостей міцності при розриванні (у₁), відносного видовження при розриванні (у₂) та коефіцієнта солепроникності (у₃) мембран залежно від складу (Х₂, Х₃ - концентрації ПВП і ПА-6 відповідно):

Це дасть змогу значно скоротити експериментальний пошук складу розчинів для формування мембран з наперед заданими властивостями.

В умовах Технологічної лабораторії Дослідного центру АТ “Галичфарм” проведено випробування дослідних зразків гідрофільних полівінілпіролідон -поліамідних мембран. Результати досліджень підтверджують, що дослідні гідрофільні мембранні плівки є перспективними у технологічному процесі виробництва ін'єкційних розчинів, зокрема як фільтроелементів на стадії освітлювальної та тонкої фільтрації.

ВИСНОВКИ

1. Вперше розроблено основи технології формування “сухим методом” з розчину високоміцних гідрофільних тонких плівок на основі сумішей аліфатичних поліамідів з полівінілпіролідоном і встановлено їх високу ефективність як мембран в діалізних процесах розділення водорозчинних субстанцій.

2. Визначено технологічні параметри і розроблено стадії формування плівок на основі сумішей ПА - ПВП, встановлено оптимальну концентрацію мурашиної кислоти як розчинника з доданками води в межах 83ч85 % мас. для приготування формувальних розчинів на основі ПА за вмісту ПВП 2ч10 % мас.

3. Вперше встановлено вплив кількості і молекулярної маси ПВП та природи ПА на реологічні властивості розчинів сумішей на основі поліамідів з ПВП і показано, що в'язкість розчину зростає з додаванням ПВП внаслідок міжмолекулярної взаємодії між ПВП і ПА з утворенням інтерполімерного комплексу, причому в'язкість формувальних розчинів залежить від умов їх приготування та концентрації мурашиної кислоти як розчинника.

4. Визначено вплив складу формувальної суміші і умов формування на фізико-механічні властивості одержуваних плівок та вперше встановлено вплив ПВП на міцнісні характеристики плівок, одержаних з розчинів суміші поліамідів з ПВП. Показано, що зі збільшенням вмісту ПВП в сумішах з ПА спостерігається зростання міцності з екстремумом за вмісту ПВП 2ч2,5 % мас. Встановлена можливість підвищення експлуатаційних властивостей відформованих плівок проведенням гідротермічної обробки за температури 80ч95 ^оС протягом 30 хв.

5. Показано, що за технологічністю у процесі приготування полімерної суміші та за механічною міцністю одержаних плівок технологічно вигідніше використання ПВП невисокої молекулярної маси в межах (12±2)•10³ під час безпосереднього розчинення полімерних складників у мурашиній кислоті з додаванням води.

6. Встановлено, що із збільшенням вмісту ПВП та його молекулярної маси в складі полімерної суміші підвищується водопоглинання одержаними плівками на основі сумішей ПА-6 - ПВП. До того ж виявлено, що плівки з великим вмістом ПВП характеризуються найбільшим значенням десорбції води, що може свідчити про збільшення у цьому випадку фізично незв'язаної води, причому для гідротермооброблених плівок водопоглинання дещо зменшується.

7. Вперше встановлено вплив кількості та молекулярної маси ПВП, складу розчину і умов формування мембранних плівок та їх додаткового оброблення, а також вплив природи дифузанту на діалізну проникність мембран на їх основі. Показано, що збільшення вмісту ПВП у плівках на основі сумішей ПА - ПВП приводить до підвищення їх діалізної проникності, до того ж, проникність можна збільшувати додатковою гідротермічною обробкою мембранних плівок за температури 95 ^оС. Доведена придатність одержаних мембран для діалізу водорозчинних низькомолекулярних речовин, а також очищення води від солей важких металів. Методом математичного планування виведено лінії рівних значень за основними характеристиками мембран.

8. Запропоновано принципову технологічну схему та основні стадії технологічного процесу формування гідрофільних тонких плівок з розчину полікапроамід - полівінілпіролідон у мурашиній кислоті. Розроблені норми витрат вихідної сировини, складений матеріальний баланс процесу та проведені випробування дослідних зразків мембранних плівок на АТ „Галичфарм” довели, перспективність їх використання у технологічному процесі виробництва ін'єкційних розчинів, зокрема як фільтроелементів на стадії освітлювальної та тонкої фільтрації.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мельник Ю.Я. Розчинна модифікація поліаміду-6 полівінілпіролідоном і гідрофільні проникні плівки / Ю.Я. Мельник, Н.М. Баран, О.В. Суберляк // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. 2004. № 497. - С. 147-150.

Особистий внесок автора - встановлена можливість формування плівок з розчинів, визначені оптимальні склади формувальних розчинів і умови одержання плівок з високими фізико-механічними та селективно-транспортними властивостями.

2. Баран Н.М. Формування та властивості гідрофільних мембран на основі сумішей ПА-6/ПВП / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. 2005. № 529. - С. 246-250.

Розроблено методику формування мембран з розчину, підтверджена ефективність модифікування поліаміду-6 полівінілпіролідоном.

3. Баран Н.М. Властивості мурашинокислих розчинів сумішей поліамід-6-полівінілпіролідон / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // Вісник НУ “Львівська політехніка” Хімія, технологія речовин та їх застосування. 2006. № 553. - С. 282-285.

Проведено віскозиметричні дослідження розчинів сумішей ПА-6 і ПВП в мурашиній кислоті, оброблено результати досліджень та сформульовано остаточні висновки.

4. Суберляк О.В. Модифіковані полівінілпіролідоном поліамідні мембрани / О.В. Суберляк, Ю.Я. Мельник, Н.М. Баран // Наук. записки НаУКМА “Хімічні науки і технології”. 2006. Т. 55. - С. 19-23.

Особистий внесок полягає у проведенні модифікації поліамідних мембран полівінілпіролідоном, дослідженні характеристики мембран.

5. O. Suberlyak. High-hydrophilic membranes for dialysis and hemodialysis / O. Suberlyak, J. Melnyk, N. Baran // Engineering of Biomaterials. Krakow. - 2007. - № 63-64. - Р. 18-19.

Проведено дослідження мембран у процесах діалізу, оброблення результатів та участь у формулюванні основних висновків.

6. Баран Н.М. Вплив умов термообробки на властивості мембран на основі сумішей ПА-6-ПВП / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - 2007. - № 590. - С. 363-367.

Дисертантом досліджено вплив термічної обробки мембран на їхні механічні та дифузійні властивості.

7. Суберляк О.В. Дослідження взаємодій в системі поліамід -полівінілпіролідон в розчинах / О.В. Суберляк, Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - 2008. - № 609. - С. 356-360.

Автором проведені віскозиметричні дослідження і доведена взаємодія між ПА та ПВП у розчинах, проведено ІЧ-спектроскопічні дослідження плівок і підтверджено утворення комплексів.

8. Suberlyak O.V. Formation of membranes from aliphatic polyamide-polyvinylpyrrolidone blends / O.V. Suberlyak, Yu.Ya. Mel'nik, N.M. Baran // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2009. - V.82, № 10. - Р. 1898-1901.

Досліджено особливості формування діалізних мембран з розчину, визначено оптимальні склади формувальних розчинів і умови одержання мембран з високими фізико-механічними, сорбційними і дифузійними властивостями.

9. Патент 85236 Україна, МПК В 01 D 71/00. Спосіб одержання поліамідних мембран / О.В. Суберляк, Ю.Я. Мельник, Н.М. Баран, заявник і власник патенту Національний університет “Львівська політехніка”. - Заявл. 18.12.2006; опубл. 12.01.2009. Бюл. № 1.

Дисертантом встановлено метод одержання поліамідних мембран з розчину сухим методом та проведено аналіз патентних матеріалів; формула винаходу.

10. Баран Н.М. Міжмолекулярні взаємодії ПА-6 і ПВП в розчинах / Н.М. Баран, О.В. Суберляк // Друга Всеукраїнська Науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 26-28 квітня 2007 р.: тези доповідей. - Київ, 2007. - С. 138.

11. Баран Н.М. Формування модифікованих поліамідних мембран з розчинів / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // “Сучасні проблеми хімії”: восьма всеукраїнська конференція студентів та аспірантів, 21-23 травня. 2007 р.: тези доповідей. - Київ, 2007. - С. 184.

12. Баран Н.М. Мембрани на основі сумішей поліамід-6 - полівінілпіролідон / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // “Хімія і сучасні технології”: третя Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 22-24 травня 2007 р.: тези доповідей. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 80.

13. Баран Н.М. Реологічні властивості розчинів сумішей ПА-6/ПВП / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // “Львівські хімічні читання - 2007”: одинадцята наукова конференція, 30 травня - 1 червня 2007 р. - Львів, 2007. - С. Т26.

14. Баран Н.М. Особливості формування модифікованих поліамідних мембран / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості”: IV науково-технічна конференція, 11-14 вересня 2007 р.: тези доповідей. - Львів, 2007. - С. 260.

15. Суберляк О.В. Закономірності фізичної модифікації поліамідів полівінілпіролідоном та фізико-хімічні властивості тонких плівок / О.В. Суберляк, Ю.Я. Мельник, Н.М. Баран // Одинадцята українська конференція з високомолекулярних сполук, 1-5 жовтня 2007 р.: тези доповідей. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 192.

16. Баран Н. М. Высокогидрофильные поливинилпирролидон-содержащие мембраны с повышенными антитромбогенными свойствами / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник // “Ломоносов - 2008”: международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-11 апреля 2008 г. - Москва, 2008. - С. 108.

17. Баран Н.М. Реологічні та ІЧ-спектроскопічні дослідження сумішей ПА-6/ПВП в мурашинокислих розчинах / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник // Перша Міжнародна (Третя Всеукраїнська) конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, 23 - 25 квітня 2008 р.: тези доповідей. - Київ, 2008. - С. 192.- С. 192.

18. Баран Н.М. Взаємодія поліаміду з полівінілпіролідоном в розчині / Н.М. Баран // Четверта Відкрита конференція молодих вчених з високомолекулярних сполук, 30 вересня - 3 жовтня 2008 р.: тези доповідей. - Київ, 2008. - С. 90.

19. Модифіковані полівінілпіролідоном діалізні мембрани з антитромбогенними властивостями / О.В. Суберляк, Ю.Я. Мельник, Н.М. Баран, В.Й. Скорохода // “Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів”: національна науково-технічна конференція з міжнародною участю, 15-18 жовтня 2008 р.: тези доповідей. - Львів, 2008. - С. 254.

20. Баран Н.М. Вплив молекулярної маси полівінілпіролідону як модифікатора на фізико-механічні і селективно-транспортні характеристики поліамідних діалізих мембран / Н.М. Баран, Ю.Я. Мельник, О.В. Суберляк // “Мембранні і сорбційні процеси і технології”: Укр. наук. семінар, 24-25 лютого 2009р. - Київ, 2009. - С. 24.

21. Баран Н.М. Особливості селективно-транспортних характеристик композиційних поліамідних мембран / Н.М. Баран, О.В. Суберляк, Ю.Я. Мельник // “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості”: п'ята науково-технічна конференція, 9-12 червня 2009 р.: тези доповідей. - Львів, 2009. - С. 238-239.

АНОТАЦІЯ

Баран Н.М. Технологічні особливості формування селективно-проникних плівок на основі сумішей поліамід - полівінілпіролідон. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів. - Національний університет “Львівська політехніка”. Львів, 2010.

У дисертаційній роботі розроблено технологію формування плівок з мурашинокислих розчинів на основі поліамідів (ПА-6, ПА-66/6) в суміші з полівінілпіролідоном з необхідними експлуатаційними, зокрема, фізико-механічними і селективно-транспортними властивостями.

Реологічними дослідженнями встановлений взаємозв'язок в'язкості розчинів і складу ПА - ПВП у мурашиній кислоті з додаванням води. На основі залежностей підтверджена міжмолекулярна взаємодія між ПА і ПВП з утворенням інтерполімерного комплексу та встановлена технологічно прийнятна концентрація розчину суміші ПА - ПВП - 7ч10 % мас. за вмісту ПВП в діапазоні 2ч10 % мас.

Вивчено вплив складу формувальної суміші, умови формування і обробки на фізико-механічні, сорбційні властивості та селективно-транспортні характеристики плівок мембранного типу.

Встановлено залежність проникності плівок від складу суміші полімерів і показано, що пропускна здатність мембран щодо низькомолекулярних модельних та органічних водорозчинних речовин є вищою, ніж мембран з вихідного ПА за вмісту ПВП, більшого, ніж 2 % мас., а також встановлено високу затримувальну здатність для солей важких металів.

Підтверджена придатність сформованих мембран в процесах діалізу, а також під час освітлення препаратів “Корглікон” та “Гентаміцину сульфат”, для очищення води від солей важких металів тощо.

Ключові слова: поліамід, полівінілпіролідон, мурашинокислі розчини, плівки, модифікація, мембрана, затримувальна здатність.

АННОТАЦИЯ

Баран Н.М. Технологические особенности формирования селективно-проницаемых пленок на основе смесей полиамид - поливинилпирролидон. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 - технология полимерных и композиционных материалов. - Национальный университет “Львовская политехника”. Львов, 2010.

В диссертационной работе разработана технология формирования пленок из муравьинокислых растворов на основе полиамидов (ПА-6, ПА-66/6) в смеси с поливинилпирролидоном с необходимыми эксплуатационными, в частности физико-механическими| и селективно-транспортными свойствами.

Изучено влияние количества ПВП на физико-механические свойства термопластов. Показано, что прочность при разрыве смесей на основе ПА-6 несколько уменшается, а для смесей на основе ПА-66/6 наблюдается повышение прочности с максимумом при содержании ПВП 2,5 % масс. Удлинение при разрыве возрастает для всех ПВП-содержащих образцов.

Реологическими исследованиями установлена взаимосвязь вязкости растворов и состава ПА - ПВП в муравьиной кислоте с добавлением воды. На основе зависимостей подтверждено межмолекулярное взаимодействие между ПА и ПВП с образованием интерполимерного комплекса.

Определены условия формирования пленок из растворов, содержащих 7ч10 % масс. полимерной смеси ПА - ПВП в муравьиной кислоте путем непосредственного упаривания при температуре 80ч105 ^оС.

Изучено влияние состава формовочной смеси, условия формирования и последующей обработки на селективно транспортные характеристики, физико-механические и сорбционные свойства пленок мембранного типа. Показано, что с увеличением содержания|содержимого| ПВП в смесях с|с| ПА наблюдается рост прочности с экстремумом при содержании|содержимом| ПВП 2ч2,5 % масс. Установлено, что сорбционную способность и диффузионную проницаемость мембран на основе смесей ПА - ПВП можно направленно регулировать подбором| исходной|выходной| полимерной смеси, а также количеством и составом растворителя, условиями формирования и обработки.

Показано, что для улучшения структурных и эксплуатационных характеристик полученных пленок, а также полного удаления остатков свободного ПВП, необходимо осуществлять их гидротермическую обработку при температуре 80-95 ^оС в течение 30 мин.

Показано, что технологически приемлемыми концентрациями смеси ПА - ПВП в растворах для формирования пленок поливом составляет|сдает| 7ч10 % масс. с оптимальной концентрацией муравьиной кислоти 83ч85 % масс.

Для приготовления формовочного|формовочного| раствора наиболее пригодным является ПВП с|с| ММ = 12•10³, особенно|в особенности|, когда смесь получают методом пластикации в вязкотекучем| состоянии|стане|, которое|какое|, как показали исследования, не всегда является достаточно управляемым.

Экспериментально определено влияние технологических параметров формирования на эксплуатационные свойства пленок. Разработана технологическая схема производства селективно проницаемых| пленок с|с| раствора ПА - ПВП “сухим методом”.

Показана хорошая пропускная способность мембран относительно низкомолекулярных модельных и органических водорастворимых веществ, а также высокая задерживающая способность для солей тяжелых металлов.

Подтверждена пригодность полученных мембран в процессах диализа, а также для очистки воды от солей тяжелых металлов и др.

Испытания синтезированных поливинилпирролидон - полиамидных мембран на действующем производстве АО “Галичфарм” (г. Львов) подтвердили их пригодность в процессе производства инъекционных растворов, в частности как фильтроэлементы на стадии осветления и тонкой фильтрации растворов “Коргликон” и “Гентамицина сульфат”.

Ключевые слова: полиамид, поливинилпирролидон, муравьи-нокислые растворы, пленки, модификация, мембрана, задерживающая способность.

SUMMARY

Baran N.M. Technological features of selective-penetrable films on the base of polyamide - polyvinylpirrolidone blends formation. - Manuscript.

Dissertation for a Candidate degree in Technical Sciences in speciality 05.17.06 - technology of polymer and composition materials. - National University “Lvivska politechnika”. Lviv, 2010.

...