โครงสร้างและลักษณะของแผ่นกรองโพลิสไตรีน เหมาะกับอุตสาหกรรมประเภทใด

โพลิสไตรีน (PS) เป็นโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ทำจากโมโนเมอร์สไตรีน ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของปิโตรเลียม เป็นพอลิเมอร์ไฮโดรคาร์บอนเชิงเส้นที่มีโครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยหน่วยสไตรีนสายยาว สไตรีนแต่ละหน่วยมีโครงสร้างทางเคมีดังต่อไปนี้:

พอลิสไตรีนถูกพอลิเมอไรเซชันโดยการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมของคาร์บอนไวนิลิกของโมเลกุลสไตรีนหนึ่งและโมเลกุลของสไตรีนอีกโมเลกุลหนึ่ง จึงสร้างสายโซ่ยาวของหน่วยสไตรีนที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน โดยที่ n แทนจำนวนในสายโซ่โพลีเมอร์ การทำซ้ำจำนวนหน่วยของสไตรีน โครงสร้างโมเลกุลของเยื่อโพลีสไตรีนทำให้มีความพรุนสูงเพื่อการกรองอนุภาคและจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ ความสามารถในการไม่ชอบน้ำทำให้เหมาะสำหรับการกรองสารละลายที่ไม่ใช่น้ำ ความสามารถในการไม่ชอบน้ำของเยื่อโพลิสไตรีนสามารถนำมาประกอบกับการมีอยู่ของโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้วในแกนหลักของโพลิเมอร์ โซ่ไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีใกล้เคียงกัน ดังนั้นจึงใช้อิเล็กตรอนร่วมกันอย่างเท่าเทียมกัน ส่งผลให้เกิดโครงสร้างที่ไม่มีขั้วซึ่งไม่ดึงดูดโมเลกุลที่มีขั้วเช่นน้ำ นอกจากสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนแล้ว วงแหวนเบนซีนในโพลิเมอร์สไตรีนยังมีส่วนช่วยในการไม่ชอบน้ำอีกด้วย วงแหวนเบนซีนประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอมและอะตอมของไฮโดรเจน 6 อะตอมที่จัดอยู่ในโครงสร้างวงแหวนระนาบ อิเล็กตรอนในวงแหวนถูกแยกออกจากกัน สร้างโครงสร้างไม่มีขั้วที่เสถียรซึ่งไม่ดึงดูดน้ำ

คุณสมบัติของโพลีสไตรีนเมมเบรน
1. Hydrophobic: โพลิสไตรีนเป็นสารที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งหมายความว่ามันขับไล่น้ำ คุณสมบัตินี้มีสาเหตุมาจากกลุ่มฟีนิลไม่มีขั้วขนาดใหญ่ (C6H5) ที่มีอยู่ในสไตรีนแต่ละหน่วย คุณลักษณะนี้ทำให้เยื่อโพลีสไตรีนเหมาะสำหรับการกรองสารละลายที่ไม่ใช่น้ำหรือแยกของเหลวที่ผสมกันไม่ได้
2. ทนทานต่อสารเคมี: โพลิสไตรีนมีความทนทานต่อสารเคมีหลากหลายชนิด รวมถึงกรด เบส และตัวทำละลายหลายชนิด ทำให้เยื่อกรองมีประโยชน์ในกระบวนการทางเคมีและการวิเคราะห์ที่หลากหลาย
3. ความเสถียรทางความร้อน: พอลิสไตรีนมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) ค่อนข้างสูงที่ประมาณ 100°C (212°F) ซึ่งหมายความว่าสามารถทนต่ออุณหภูมิปานกลางได้โดยไม่เสียรูปหรือสูญเสียคุณสมบัติเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตามไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูงมาก
4. ความแข็งแรงเชิงกล: เมมเบรนโพลีสไตรีนมีความแข็งแรงเชิงกล ความแข็งแกร่ง และความเสถียรของมิติที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความเสถียรทางกลเป็นสำคัญ
5. ความง่ายในการผลิต: พอลิสไตรีนสามารถแปรรูปและผลิตเป็นรูปร่างและขนาดต่างๆ ได้ง่าย รวมถึงเยื่อกรองแบบบาง สิ่งนี้ทำให้สามารถผลิตเยื่อกรองที่ออกแบบเองเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ

อุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้
เมมเบรนโพลีสไตรีนใช้ในอุตสาหกรรมและการใช้งานที่หลากหลาย ได้แก่ :
1. ในการผลิตยาและการควบคุมคุณภาพ สามารถใช้เยื่อกรองโพลีสไตรีนเพื่อแยกและทำให้ส่วนผสมออกฤทธิ์บริสุทธิ์หรือกรองมลพิษในสารละลายที่ไม่ใช่น้ำได้
2. เมมเบรนโพลีสไตรีนเหมาะสำหรับการกรองตัวทำละลายอินทรีย์ กรดและเบสในกระบวนการทางเคมีและการใช้งานในการวิจัย
3. ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม เยื่อกรองโพลีสไตรีนสามารถใช้สำหรับแยกและทำให้บริสุทธิ์ของน้ำมัน สารแต่งกลิ่น และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ไม่ใช่น้ำ
4. เยื่อกรองโพลีสไตรีนสามารถใช้ในการวิเคราะห์และตรวจสอบตัวอย่างสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีน้ำ เช่น ตัวอย่างอากาศและดิน
5. ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เยื่อโพลีสไตรีนสามารถใช้กรองและชำระสารเคมีที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

สิ่งหนึ่งที่เราต้องระวังคือโพลีสไตรีนเมมเบรนไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูงหรือสารออกซิไดซ์ที่แรง เนื่องจากสารเหล่านี้จะทำให้เสื่อมคุณภาพหรือสูญเสียคุณสมบัติเชิงกลภายใต้สภาวะเหล่านี้

การอ้างอิง

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.