Процесс и контроль ключевых точек микропористой мембраны с термически индуцированным фазовым разделе

Термически индуцированное разделение фаз (TIPS) — широко используемый метод производства микрофильтрационных мембран. Он включает в себя образование гомогенной смеси полимера и разбавителя (обычно низкомолекулярного соединения) с последующим контролируемым процессом охлаждения, который вызывает фазовое разделение полимера и разбавителя. Разделение фаз дает пористую структуру, которую можно дополнительно затвердеть путем охлаждения или экстракции растворителем для получения желаемой микропористой мембраны.

Подробные условия процесса TIPS включают следующие этапы:

1. Выбор полимера: Выберите подходящий полимер с желаемыми свойствами, такими как химическая стойкость, механическая прочность и эффективность фильтрации. Обычные полимеры, используемые в TIPS, включают полипропилен (ПП), политетрафторэтилен (ПТФЭ), полиэтилен (ПЭ) и поливинилиденфторид (ПВДФ).

2. Выбор разбавителя: при выборе разбавителя необходимо учитывать совместимость полимера и разбавителя. Вы можете выбрать разбавитель, который совместим с выбранным полимером и имеет известную температуру плавления или кипения, чтобы при нагревании он мог образовывать однородный разбавитель. Обычные разбавители включают парафин, нафталин и дибутилфталат.

Приготовление смеси: приготовьте однородную смесь полимера и разбавителя, нагревая их вместе до полного растворения, так как правильное смешивание и нагрев имеют решающее значение для получения однородной смеси и предотвращения дефектов в конечной пленке. обычно нагревают до температуры выше температуры плавления полимера и разбавителя.

3. Процесс охлаждения: смесь охлаждают, чтобы вызвать разделение фаз, тем самым образуя пористую структуру. Скорость, температура и продолжительность охлаждения могут существенно повлиять на размер пор, морфологию и общую структуру пленки, а контроль скорости охлаждения имеет решающее значение для достижения желаемого размера и морфологии пор. Более низкая скорость охлаждения обычно приводит к увеличению размера пор, а более высокая скорость охлаждения приводит к уменьшению размера пор.

4. Отверждение: после получения желаемой пористой структуры мембрану отверждают путем дальнейшего охлаждения или экстракции растворителем для удаления разбавителя. В некоторых случаях для облегчения процесса экстракции могут быть добавлены нерастворители, а правильный выбор метода отверждения (охлаждение или экстракция растворителем) и условий может гарантировать механическую прочность и эффективность фильтрации мембраны.

5. Постобработка: в процессе нанесения у каждого клиента разные требования к мембране. Поэтому для достижения необходимого эффекта мембрану необходимо подвергать последующей обработке. Принимаемые меры включают отжиг или модификацию поверхности и т. д. Дополнительная обработка для улучшения ее характеристик или производительности, чтобы соответствовать стандартам, требуемым заказчиком.

Таким образом, термически индуцированное разделение фаз является универсальным методом производства микропористых фильтрационных мембран. Подробные условия процесса и контроль критических точек играют решающую роль в определении конечных характеристик и характеристик мембраны.

Цитата

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.