Vol. 55 (2019), Issue 3, p. 58-65

Воздействие СВЧ-излучения на тонкопленочные полимерные мембраны

Фазуллин Д.Д., Маврин Г.В., Шайхиев И.Г.

Abstract

УДК 66.086.2

Для улучшения физико-химических свойств тонкопленочных мембран из нейлона и мембраны из нейлона с поверхностным слоем из полистирола (ПС) – «нейлон-ПС» провели их обработку сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением с частотой 2450 МГц и мощностью 300 Вт в среде воздуха. В результате воздействия СВЧ-излучения выявлено изменение массы мембран в зависимости от времени обработки для мембран из нейлона – до 0,34% и для мембраны «нейлон-ПС» – до 0,67%. Результаты сканирующей электронной микроскопии показали образование на поверхности мембран расплавленных и уплотненных участков. Установлено повышение гидрофильности и удельной производительности мембран в результате обработки СВЧ‑излучением. Выявлено снижение шероховатости поверхностного слоя мембран и изменение в структуре мембраны «нейлон‑ПС» по результатам растровой электронной микроскопии. Изменения в надмолекулярной структуре мембраны «нейлон-ПС» подтверждены результатами ИК-Фурье-спектрометрии: выявлено смещение основания полосы поглощения характерной для колебаний связи С-H фенильной группы ПС. Фенильные группы в макромолекуле полимера препятствуют кристаллизации ПС, смещение основания пика говорит о структурных изменениях в макромолекуле, что приводит к повышению степени кристалличности ПС. Под воздействием СВЧ-излучения в ПС изменяется положение фенильной группы, она располагается, чередуясь по разные стороны основной цепи, что способствует росту числа центров кристаллизации, упорядочению структуры. Повышение интенсивности полос поглощения ИК-спектров после обработки мембраны из нейлона СВЧ-излучением связано с разрушением дефектных областей поверхностного слоя мембраны.

Ключевые слова: мембраны, нейлон, полистирол, поры, смачиваемость, СВЧ-излучение, ИК-Фурье-спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия.

In order to improve physical-chemical properties of thin-film membranes from nylon and nylon membranes with a surface layer of polystyrene (PS) – nylon-PS, the processing of the latter was carried out with microwave radiation (microwave) at a frequency of 2450 MHz and a power of 300 W in air. As a result of exposure to microwave radiation, changes in the mass of the membranes depending on the processing time for nylon membranes – up to 0.34% and for nylon-PS membranes – up to 0.67% were revealed. The results of scanning electron microscopy showed the formation of melted and compacted areas on the membrane surface. An increase in the hydrophilicity and specific performance of membranes as a result of treatment with microwave radiation has been established. A decrease in the roughness of the surface layer of membranes and changes in the structure of the nylon-PS membrane were revealed according to the results of scanning electron microscopy. Changes in the supramolecular structure of the nylon-PS membrane were confirmed by the results of Fourier-transform infrared spectroscopy: a shift of the base of the absorption band to characteristic vibrations of the C-H bond of the phenyl group of polystyrene has been detected. The phenyl groups in the polymer macro-molecule interfere with crystallization of polystyrene and a displacement of the peak base indicates structural changes in the macromolecule, which leads to an increase in the degree of crystallinity of PS. Under the influence of microwave radiation in PS, the orientation of the phenyl group changes: it is located, alternating, on opposite sides of the main chain, which contributes to an increase in the number of crystallization centers, streamlining the structure. An increase in the intensity of the absorption bands of the IR spectra after the treatment of the nylon membrane with microwave radiation is associated with the destruction of the defective regions of the surface layer of the membrane.

Keywords: membranes, nylon, polystyrene, pores, wettability, microwave radiation, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy.

Download full-text PDF. 2418 downloads

Menu

Vol. 55 (2019), Issue 3, p. 58-65

Воздействие СВЧ-излучения на тонкопленочные полимерные мембраны

Abstract