Puntos clave de proceso y control de la membrana microporosa de separación de fases inducida térmica

La separación de fases inducida térmicamente (TIPS) es un método ampliamente utilizado para la producción de membranas de microfiltración. Implica la formación de una mezcla homogénea de polímero y diluyente (generalmente un compuesto de bajo peso molecular), seguida de un proceso de enfriamiento controlado que hace que el polímero y el diluyente se separen en fases. La separación de fases produce una estructura porosa que puede solidificarse aún más por enfriamiento o extracción con solvente para obtener la membrana microporosa deseada.

Las condiciones detalladas del proceso de TIPS incluyen los siguientes pasos:

1.Selección de polímeros: seleccione el polímero adecuado con las propiedades deseadas, como resistencia química, resistencia mecánica y rendimiento de filtración. Los polímeros comunes utilizados en TIPS incluyen polipropileno (PP), politetrafluoroetileno (PTFE), polietileno (PE) y fluoruro de polivinilideno (PVDF).

2. Selección del diluyente: Al seleccionar un diluyente, se debe considerar la compatibilidad entre el polímero y el diluyente. Puede elegir un diluyente que sea compatible con el polímero seleccionado y tenga un punto de fusión o punto de ebullición conocidos, de modo que pueda formar un diluyente uniforme cuando se caliente. Los diluyentes comunes incluyen parafina, naftaleno y ftalato de dibutilo.

Preparación de la mezcla: prepare una mezcla homogénea de polímero y diluyente calentándolos juntos hasta que se disuelvan por completo, ya que la mezcla y el calentamiento adecuados son fundamentales para lograr una mezcla homogénea y evitar defectos en la película final. En la práctica, en nuestra producción real, la mezcla generalmente se calienta a una temperatura por encima del punto de fusión del polímero y el diluyente.

3. Proceso de enfriamiento: la mezcla se enfría para inducir la separación de fases, formando así una estructura porosa. La velocidad de enfriamiento, la temperatura y la duración pueden afectar significativamente el tamaño de los poros, la morfología y la estructura general de la película, y controlar la velocidad de enfriamiento es fundamental para lograr el tamaño y la morfología de los poros deseados. Las velocidades de enfriamiento más lentas generalmente dan como resultado tamaños de poro más grandes, mientras que las velocidades de enfriamiento más rápidas dan como resultado tamaños de poro más pequeños.

4. Curado: una vez que se obtiene la estructura porosa deseada, la membrana se cura mediante enfriamiento adicional o extracción con solvente para eliminar el diluyente. En algunos casos, se pueden agregar no solventes para facilitar el proceso de extracción, y la elección correcta del método de solidificación (enfriamiento o extracción con solvente) y las condiciones pueden garantizar la resistencia mecánica y el rendimiento de filtración de la membrana.

5. Posprocesamiento: en el proceso de aplicación real, cada cliente tiene diferentes requisitos para la membrana. Por lo tanto, la membrana necesita un tratamiento posterior para lograr el efecto requerido. Las medidas que se toman incluyen el recocido o modificación superficial, etc. Procesamientos adicionales para mejorar sus características o desempeño, para cumplir con los estándares requeridos por el cliente.

En resumen, la separación de fases inducida térmicamente es una técnica versátil para producir membranas de filtración microporosas. Las condiciones detalladas del proceso y el control del punto crítico juegan un papel crucial en la determinación de las características finales y el rendimiento de la membrana.

Citación

1.Khulbe, K. C.,Matsuura, T., & Lamarche, G. (Eds.). (2015). Thermally Induced PhaseSeparation in Polymer Membrane Science and Technology. Elsevier.

2.Xu, L., &Ding, J. (2016). Thermally induced phase separation (TIPS) method forfabrication of porous polymer membranes: state of the art and future prospects.Journal of Membrane Science, 514, 596-614.

3.Wang, Y., &Chung, T. S. (2019). Thermally induced phase separation (TIPS) membranes forwater treatment: a review. Journal of Membrane Science, 583, 278-301.

4.Huang, Y., Zheng,X., Chen, Y., & Wang, J. (2019). Recent advances in thermally induced phaseseparation membranes for water treatment. Journal of Materials Chemistry A,7(26), 15731-15749.

5.Shin, D. S., Kim,T. H., Choi, W. J., & Park, H. B. (2020). Recent advances inthermally-induced phase separation (TIPS) for the preparation ofhigh-performance membranes. Journal of Industrial and Engineering Chemistry,82, 166-179.