147164. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyszilárdságú homogén ioncserélő membránok előállítására
Megjelent: 1960. július 1. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.164. SZÁM 39. c. OSZTÁLY — SE—865. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Ejárás nagyszilárdságú homogén ioncserélő membránok előállítására Szerves Vegyipari és Műanyagipari Kutató Intézet, Budapest Feltalálók: Dobó János, dr. Mikes János, Somogyi Miklósné és Szántó József vegyészmérnökök, mind a négyen budapesti lakosok A bejelentés napja; 1958. október 18. A találmány ioncserélő membrán-fóliák előállítására irányul, polietilén- és vinilszármazékok ojtásos kopolimerizációs reakciós termékeinek polirneranalóg átalakítása útján, melynek során ammonolízissel vagy kénsavas szulfonálással fóliaalakban nagyszilárdságú vékony membránok állíthatók elő1 . Ismeretes, hogy gamma-sugárzás hatására polietilén fóliára sztirol ojtásos polimerizálással felvihető és így kopolimer fólia keletkezik. Az is ismeretes, hogy az ilyen kopolimer fólia klórszulfonsavval megszulfonállható és a termék ioncserélő tulajdonságokat mutat, Az effajta készítmények mégsem kerültek az érdeklődés előterébe, mert a klórszulfonált fólia rossz mechanikai tulajdonságai kétségessé teszik a használhatóságát. Kísérleteink nem támasztották alá azt az optimista irodalmi véleményt, hogy a klórszulfonált fólia az eredeti polietilén-anyag szilárdsági értékének a felét megtartja, bár ez sem lenne sok, mert az ismeretes klórszulfonálási körülmények teljesen tönkretették az anyagot, a vizes duzzasztás alkalmával ez szétporladt. Kísérleteink célja kettős volt: enyhe polimeranalóg reakciót akartunk találni az ojtásos fóliának ioncserélő membránná való alakítására, amely a mechanikai szilárdságot vizes duzzasztás esetére is érintetlenül (hagyja, továbbá öregedésnek ellenálló fóliát akartunk készíteni. E két feladatot a jelen találmány szerinti eljárással oldottuk meg. Találmányunk értelmében polietilén-sztirol ojtásos kopolimer fóliákat tömény, 80% feletti töménységű kénsavval szulfonálunk, esetleg néhány százalék szabad kéntrioxidot adunk a savba. A kénsavkoncentrációt egészen 115%-ig emelhetjük,, a behatás idejének és a hőfoknak megfelelő csökkentésével. A hőfok a szobahőmérséklettől 110 C°-ig változtatható, a behatás hatásosságát ezüst-katalizátorral fokozhatjuk úgy, hogy az Ag-tartalom 0,1—3,5% között maradjon. Az így előállított kationcserélő membránok igen kis vastagság mellett is nagy szilárdsággal rendelkeznek és: nagy szelektivitást mutatnak. A szilárdság és szelektivitás, de még inkább az öregedésmentes hosszú élettartam találmányunk szerint azzal fokozható, hogy polietilén halogéntartalmú változatait alkalmazzuk az ojtásos reakció polimerkomponenséül. Igen jó eredményeket kaptunk politetrafluor etilénnel. Ennek az ojtásos kopolimerizálására még visszatérünk az alábbiakban. Fentiekből anioncserélő membránok előállítására új utat kellet találnunk, mert ilyen termék előállításának műszaki leírása nem állt az irodalomból rendelkezésünkre. Sikeresen oldottuk meg a feladatot találmányunk szerint a következő úton: klórmetiléterrel Friedel—Crafts reakcióban klórmetil csoportokat vittünk az ojtott polietilén-sztirol kopolimer fóliára. Ez az út előnyöseb'b volt, mint az ugyancsak kipróhált formaldehid-sósav közvetlen klórmetilezés, vagy oldalláncos sztírolszármazék-kopolimer klórozása. A klórmetilezett fóliára primer, szekunder, vagy tercier aminokat kapcsoltunk, kvaternerek bevitele ilyen módon nem célszerű. Az anioncserélő tulajdonságok javítása céljából a primer és szekunder anionokkal előállított tercier és szekunder aminszármazék-fóliákat a szokásos módokon kvaternerizáltuk. Az anioncserélő membránok kommenzurábilis eredményeket adtak a világpiacon található heterogén membránokkal. A termékek mechanikai szilárdságának javítására a reakciós utat enyhítendő, az eddig használt aromás vinilszármazék, sztirol helyett vinil-klóracetáttal végeztük az ojtásos kopolimerizálást. Ez esetben a 'mozgékony halogénatomot tartalmazó kopolimer egyszerű ammonolízise már kész anioncserélő membránt szolgáltat a fentebb vázolt ammonolizáló reakciós utak bármelyike szerint. Az ojtásos kopolimerizálás lefolytatására a polietilént, esetleg halogéntartalmú változatát az, ojtó komponensben, különféle vinilszármazékokban.
