Полистирол (ПС) представляет собой синтетический полимер, изготовленный из мономера стирола, который является производным нефти. Это линейный углеводородный полимер, молекулярная структура которого состоит из длинноцепочечных стирольных звеньев. Каждое звено стирола имеет следующую химическую структуру:
Полистирол полимеризуется путем образования ковалентной связи между виниловыми атомами углерода одной молекулы стирола и другой молекулы стирола, в результате чего образуются длинные цепочки стирольных звеньев, связанных вместе, где n представляет собой номер в полимерной цепи. Повторяя количество стирольных звеньев, молекулярная структура полистирольных мембран наделяет их высокой степенью пористости для эффективной фильтрации частиц и микроорганизмов.
Кроме того, его гидрофобность делает его идеальным для фильтрации неводных растворов. Гидрофобность полистирольных мембран можно объяснить наличием неполярных углеводородных цепей в основной цепи полимера. Эти углеводородные цепи состоят из атомов углерода и водорода, которые имеют одинаковую электроотрицательность и, следовательно, имеют одинаковые электроны. Это приводит к неполярным структурам, которые не притягиваются к полярным молекулам, таким как вода. В дополнение к углеводородным цепям бензольные кольца полистирольного полимера также способствуют его гидрофобности. Бензольное кольцо состоит из шести атомов углерода и шести атомов водорода, образующих плоскую кольцевую структуру. Электроны в кольце делокализованы, образуя стабильную неполярную структуру, не притягивающуюся к воде.
Свойства полистирольной мембраны
1. Гидрофобность: полистирол гидрофобен, что означает, что он отталкивает воду. Это свойство связано с большой неполярной фенильной группой (C6H5), присутствующей в каждом звене стирола. Эта характеристика делает полистирольные мембраны пригодными для фильтрации неводных растворов или разделения несмешивающихся жидкостей.
2. Химическая стойкость. Полистирол устойчив к широкому спектру химических веществ, включая многие кислоты, щелочи и растворители. Это делает его фильтрующие мембраны полезными в различных химических процессах и аналитических приложениях.
3. Термическая стабильность: Полистирол имеет относительно высокую температуру стеклования (Tg) около 100°C (212°F). Это означает, что он может выдерживать умеренные температуры без значительной деформации или потери механических свойств. Однако он не подходит для применения при очень высоких температурах.
4. Механическая прочность: Полистирольная мембрана обладает хорошей механической прочностью, жесткостью и стабильностью размеров. Это делает их пригодными для применений, где важна механическая стабильность.
5. Простота производства: полистирол легко обрабатывается и может изготавливаться различных форм и размеров, включая тонкие фильтрующие мембраны. Это позволяет производить фильтрующие мембраны, разработанные по индивидуальному заказу, в соответствии с конкретными требованиями.
Промышленность и применение
Мембраны из полистирола используются в различных отраслях промышленности, в том числе:
1. В фармацевтическом производстве и контроле качества полистироловые фильтрующие мембраны могут использоваться для отделения и очистки активных ингредиентов или фильтрации загрязняющих веществ в неводных растворах.
2. Мембраны из полистирола подходят для фильтрации органических растворителей, кислот и щелочей в химической промышленности и исследованиях.
3. В пищевой промышленности и производстве напитков полистироловые фильтрующие мембраны могут использоваться для разделения и очистки масел, ароматизаторов и других неводных компонентов.
4. Мембрана фильтра из полистирола может использоваться для анализа и мониторинга неводных проб окружающей среды, таких как пробы воздуха и почвы.
5. В электронной промышленности полистирольные мембраны можно использовать для фильтрации и очистки химических веществ, используемых при производстве полупроводников и других электронных компонентов.
Одна вещь, о которой мы должны знать, это то, что полистирольные мембраны не подходят для применений, связанных с высокими температурами или сильными окислителями, поскольку они будут ухудшаться или терять свои механические свойства в этих условиях.
Цитата
1."Polystyrenemicrofiltration membranes for water treatment" by S. Chen, Y. Wang, and Y.Huang. Journal of Membrane Science, vol. 285, no. 1-2, 2006, pp. 287-294.
2."Preparationand characterization of polystyrene-based ultrafiltration membranes" by W.Zhang, X. Wang, and H. Liu. Journal of Applied Polymer Science, vol. 130, no.2, 2013, pp. 1093-1101.
3."Polystyrene-basedmicrofiltration membranes for the removal of bacteria and viruses fromwater" by C. Li, Y. Jiang, and J. Li. Journal of Membrane Science, vol.475, 2015, pp. 307-315.
4."Polystyrene-basedultrafiltration membranes for protein separation" by S. Li, G. Zhang, andJ. Zhao. Journal of Membrane Science, vol. 369, no. 1-2, 2011, pp. 352-359.
5."Preparationand characterization of polystyrene-block-poly(ethylene oxide) copolymermembranes for gas separation" by S. Wu, H. Yang, and Y. Qian. Journal ofMembrane Science, vol.312, no. 1-2, 2008, pp. 107-115.
