Воздействие электронного пучка на поверхность полимерных мембран

Полимерные мембраны для нанофильтрации жидкостей и газов производятся в основном на основе по- лиэфирсульфоновых полимеров (ПЭС) [5]. Недостатком применения ПЭС является их высокая гидрофобность, что увеличивает гидродинамическое сопротивление при фильтрации воды и загрязнение поверхностей при фильтрации газов. Для оптимизации производительности нанофильтрационных мембран на основе ПЭС необходима модификация их поверхности – введение в приповерхностный слой полярных групп для придания им гидрофильных свойств. Ионизирующее излучение уже давно признано в качестве эффективного метода для синтеза и модификации различных материалов, в том числе полимеров [3]. Так, облучение полиметилметакрилата привело к увеличению коэффициента переноса и снизило обрастание мембран при фильтрации воды [2]. Поверхности полимерных материалов, модифицированных воздействием электронного пучка, увеличивают смачиваемость поверхности и её адгезию [4]. Такие модифицированные полимеры находят применение в медицине, так как становятся биосовместимыми с тканями организма [1].

Облучение полимеров электронным пучком проводились с использованием радиационно-химического реактора, созданным на основе малогабаритного генератора наносекундных импульсов напряжения амплитудой 200 кВ, длительностью 2 нс и частотой повторения 4 Гц. Образцы полимеров были подвергнуты облучению электронным пучком с энергией 90 кэВ в воздушной среде в течение 5 минут.

В качестве объектов исследования были выбраны промышленные образцы полимеров полиэфирсульфоновых полимеров, различающихся видом наполнителя и структурой. Для сравнения были отобраны полимеры других классов.

Воздействию электронного пучка повергались следующие образцы: полиарилэфирсульфоновые образцы марки S1, S2, S3, E2, E4; полиметилметакрилат марки М7; эпоксидная смола марки 381.

В ИК-спектре облученных образцов наиболее интенсивные полосы поглощения полярных групп (1654, 1738, 3355 см-1) проявляются в полимерах Е4, S1. Более слабые полосы в полимерах S2 и S3. Полностью отсутствуют полосы поглощения полярных групп в полимерах Е2, М7. 381. Наличие полярных групп напрямую связано со смачиваемостью полимеров. Так, смачиваемость полимеров, содержащих максимальное количество полярных групп (Е4, S1) составляет 7,8 и 8,3% масс., соответственно. Полимеры с меньшим содержанием полярных групп (S2, S2) сорбируют воду в пределах 4-5% масс. Полимеры под воздействием электронного пучка, не претерпевшие модификацию поверхности (Е2, М7. 381) и не имеющие полярных групп сорбируют воду в пределах 0,8-1,2% масс, как и все исходные полимеры.

Полученные результаты показывают, что облучение полимерных материалов импульсным электронным пучком средних энергий в воздушной среде приводит к модификации поверхности полимера. В зависимости от структуры полимера количество образующихся полярных групп может быть высоким, средним и отсутствием таких групп. Смачиваемость поверхности полимера пропорциональна количеству полярных групп на его поверхности.