Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. Вып. 1

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

УДК 66.071.6

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИОННОЙ ОБРАБОТКИ

НА ПЛЕНКИ ЛАВСАНА С КОНТРОЛИРУЕМЫМ ТРАВЛЕНИЕМ ТРЕКОВ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АСИММЕТРИЧНЫХ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ МЕМБРАН

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Москва

E-mail: dasha@ips.ac.ru

Поступила в Редакцию 28 августа 2018 г.

После доработки 9 ноября 2018 г.

Принята к публикации 9 ноября 2018 г.

Представлены результаты изучения структуры и газотранспортных свойств полимерных мем-

бран, полученных на основе коммерческих пленок из Лавсана™ путем облучения полимерной пленки

ионами Ar с последующим травлением в растворе NaOH. Проведенный анализ структуры полимера

методом дифференциальной сканирующей калориметрии показал, что облучение матрицы Лавса-

на™ ионами Ar c энергией 2.4 МэВ/нуклон и флюенсом 6·10⁷ отв./см² приводит к снижению степени

кристалличности на 20-30%. Получены данные по проницаемости новых мембран для He, H₂, O₂, Ar,

N₂, CH₄, CO₂ и смеси H₂/CH₄. Найдено, что применение УФ сенсибилизации позволяет увеличить в

4 раза проницаемость исследуемых газов через мембрану на основе Лавсана™ относительно пленок,

протравленных без предварительного УФ облучения. Показано, что состав газовой смеси H₂/CH₄ не

влияет на разделительные свойства исследуемых мембран и фактор разделения смеси совпадает с

идеальной селективностью газов.

Ключевые слова: полимерные мембраны, Лавсан^тм, полиэтилентерефталат, газоразделение.

DOI: 10.1134/S004446181901016X

Модификация полимеров и полимерных мем-

зация полимера, плазмомодификация поверхности

бран позволяет расширить границы их применения

мембраны, галогенирование и др. [4, 5].

в мембранной технологии, в том числе в различных

Одним из наиболее доступных промышленно про-

процессах газоразделения. В настоящее время суще-

изводимых полимеров является полиэтилентерефта-

ствует целый ряд методов модификации, позволяю-

лат (ПЭТ), а изделия из него, в частности различные

щих улучшить транспортные и разделительные ха-

полимерные пленки на его основе, находят самое ши-

рактеристики полимеров и полимерных пленок, при

рокое применение, в том числе в процессах очистки и

этом наибольший интерес вызывают возможности

разделения компонентов различных смесей. Большой

модификации коммерчески доступных полимеров.

интерес к этому полимеру с точки зрения газоразде-

К современным методам модификации относятся

ления связан с его высокой селективностью по парам

как физические, так и химические методы обработ-

He/CH₄, H₂/CH₄, CO₂/CH₄ [6], однако промышленно

ки, например, получение композитных мембран со

производимые полимерные пленки ПЭТ демонстри-

смешанными матрицами [1-3], нагрев полимера до

руют очень низкий уровень газопроницаемости, что

определенной температуры, сшивка и сополимери-

затрудняет их прямое использование в газоразде-

117

118

Сырцова Д. А., Тепляков В. В.

лительных модулях. Получение композиционных

а величина пробега достигает 15-50 мкм, что позво-

мембран с тонким непористым селективным слоем

ляет получать ТМ толщиной 5-50 мкм с различными

на основе этого полимера могло бы повысить произ-

диаметрами пор, форма которых близка к цилиндри-

водительность, однако использование традиционных

ческой [21-23]. Помимо облучения принципиально

растворных технологий для получения мембран в

важным этапом технологии получения ТМ является

случае данного полимера затруднительно.

травление облученной полимерной матрицы [13, 23,

Одной из новых возможностей создания асимме-

24]. В настоящее время разработаны методики трав-

тричных мембран с тонким селективным слоем для

ления пор с размерами 10^-3-10 мкм [21, 24]. Важное

таких полимеров, как ПЭТ, является использование

значение имеет также возможность сенсибилизации

технологий получения трековых пористых мембран

треков — облучение ультрафиолетовым (УФ) излуче-

(ТМ), традиционно применяемых для нано-, ультра-

нием в кислородсодержащей атмосфере [16, 25-30]

и микрофильтрации [7]. Успешное применение этих

как этап подготовки облученной пленки к травлению.

методов, позволившее совместить непористый селек-

Данный метод особенно удобен для таких полимеров,

тивный слой и пористую структуру, возникающую

как ПЭТ, так как при воздействии излучения с длиной

в процессе травления треков, продемонстрировано

волны более 310 нм процесс фотоокисления идет

ранее на примере поли(4-метилпентена-1) (ПМП) в

только в треках, не затрагивая полимер в объеме.

работе [8], где было достигнуто заметное увеличе-

Проведенные ранее исследования показали, что

ние газопроницаемости по сравнению с исходной

параметры процесса получения трековых мембран

полимерной пленкой. Важно отметить, что при воз-

оказывают влияние не только на макро-, но и на хи-

растании проницаемости удалось сохранить высо-

мическую структуру полимера, в частности поли-

кие факторы разделения и механическую прочность,

мерных пленок на основе ПЭТ [31-33], что может

характерные для исходных гомогенных полимерных

существенным образом влиять на транспортные и

образцов.

газоразделительные свойства полимерных мембран,

При выборе полимерного материала для последу-

при этом вклад каждого этапа модификации для

ющей его обработки с использованием технологий

таких высокопроницаемых полимеров, как ПМП,

получения трековых мембран следует учитывать, что

и низкопроницаемых, как ПЭТ, может существен-

это возможно только для полимеров, взаимодейству-

ным образом различаться. В связи с этим в работе

ющих с тяжелыми заряженными частицами, треки

проводилось экспериментальное исследование вли-

которых могут быть селективно протравлены, в том

яния параметров модификации, применяемых для

числе для полиэтилентерефталата, полипропилена,

получения трековых мембран, на газоразделитель-

полиимидов, ПМП и др. [8-10]. Хотя образование

ные и транспортные свойства полимерных пленок из

травимых треков обнаружено во многих материа-

Лавсана™, промышленно производимых на основе

лах [11-13], в настоящее время в промышленных

ПЭТ.

масштабах производятся только трековые мембраны

из ПЭТ и поликарбоната (ПК), а также опытно-экс-

Экспериментальная часть

периментальные мембраны из полипропилена (ПП)

и поливинилиденфторида (ПВДФ). Использование

Для получения асимметричных мембран исполь-

данных полимеров для производства ТМ объясняет-

зовали полимерную пленку из Лавсана™ на основе

ся в значительной степени наличием относительно

ПЭТ, производимую методом экструзии ПАО «Вла-

простых методик травления пор в данных полимерах

димирский химический завод» (Россия). Толщина

[14, 15]. Одним их мировых научных центров, где

пленки составляла 12 мкм. Структурная формула

успешно получают трековые микрофильтрационные

мономерного звена ПЭТ приведена ниже:

мембраны на основе ПЭТ и, в частности, Лавсана™,

является Лаборатория ядерных реакций Объединен-

ного института ядерных исследований (ЛЯР ОИЯИ)

(Дубна, Россия) [7]. В настоящее время проводятся

работы по геометрической и химической модифи-

кации этих мембран [2, 13, 16-23]. Для облучения

полимерных пленок, в том числе ПЭТ, широко ис-

Для изучения газотранспортных характеристик

пользуются ускоренные высокоэнергетичные тяже-

мембран использовали следующие газы: метан

лые многозарядные ионы, например Ar, Xe или Kr [9,

(99.5% чистоты), углекислый газ (99.99% чистоты),

24]. Энергия этих частиц составляет 1-5 МэВ/нуклон,

кислород (99.7% чистоты), азот (99.6% чистоты),

Воздействие высокоэнергетической ионной обработки на пленки лавсана с контролируемым травлением треков...

119

гелий (99.995% чистоты), аргон (99.993% чистоты),

водород (99.99% чистоты), а также газовые смеси

состава СН₄/Н₂ (Н₂ — 21% и Н₂ — 85 об%).

Полимерные пленки облучали ионами Ar c

энергией 2.4 МэВ/нуклон и плотностью облучения

6∙10⁷ отв./см² на циклотроне ЛЯР ОИЯИ. Время об-

лучения варьировали от 0 до 600 с. Облученные поли-

мерные пленки из Лавсана™ были протравлены 3 н

раствором NaOH при Т = 70°С до среднего диаметра

пор 0.4 мкм с сохранением непористого селективного

слоя (рис. 1). Перед травлением ряд образцов под-

вергали дополнительной обработке УФ облучением

(стадия сенсибилизации) в течение 3 ч.

Анализ методом сканирующей электронной ми-

кроскопии (СЭМ) проводился с помощью сканирую-

щего электронного микроскопа JSM-80 (JEOL).

Температуры стеклования, температуры плавле-

ния и кристаллизации образцов определяли мето-

Рис. 1. Фотография частично протравленной мембраны

дом дифференциальной сканирующей калориметрии

из Лавсана™, полученная методом сканирующей элек-

(ДСК) на калориметре Мettler ТА-4000 в атмосфере

тронной микроскопии.

Ar. Погрешность эксперимента составляла ±0.5°,

ΔН_пл ± 2 Дж·г^-1. Скорость нагревания и охлаждения

составляла 20 град·мин^-1.

Схема экспериментальной установки для опреде-

Проницаемость индивидуальных газов и газовых

ления параметров газопроницаемости представлена

смесей определяли дифференциальным методом с

на рис. 2.

газохроматографическим окончанием [34]. В качестве

Для измерения проницаемости газа исследуемую

газа-носителя использовались гелий и аргон, перепад

мембрану с помощью уплотнений герметично закре-

парциального давления газа на мембране составлял

пляли в мембранной ячейке, находящейся в термоста-

1 атм, температура мембранной ячейки — 21-23°С.

те. Мембрана разделяла объем мембранной ячейки

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для определения газотранспортных параметров мембран.

АЦП — аналого-цифровой преобразователь, ИГП — измеритель газового потока, МЯ — мемранная ячейка, ПП — пе-

реключатель потоков, РД — регулятор давления, РП — регулятор потока, ГХ — газовый хроматограф, М — манометр,

ПК — персональный компьютер, Т — термостат.

120

Сырцова Д. А., Тепляков В. В.

на две части: резервуар и приемник. Перед началом

Идеальная селективность для пары газов i, j опре-

эксперимента газ-носитель (He или Ar) подавался и в

делялась как

резервуар, и в приемник для измерения фонового сиг-

Qⁱ .

(3)

нала. Для последующего измерения проницаемости

Q_j

газа через мембрану поток газа-носителя в резервуаре

с помощью переключателя потоков заменяли на поток

Фактор разделения для двухкомпонентной смеси

газа-пенетранта. По достижении стационарного со-

определяли как

стояния газовая смесь, состоящая из газа-носителя и

(4)

пермеата, прошедшего через мембрану, из приемника

подавалась на газовый хроматограф. Используемая

экспериментальная установка позволяет проводить

где сiн, сiк, cjн, cjк — начальная и конечная концен-

исследования как в режиме с применением газа-носи-

трации i-того и j-того компонентов смеси соответ-

теля, так и с вакуумной откачкой под мембраной, что

ственно.

дает возможность контролировать влияние обратной

диффузии газа-носителя на параметры газопереноса

Обсуждение результатов

исследуемого газа. Потоки газа-носителя и пермеата

Анализ структуры полимера методом диффе-

в работе подбирали таким образом, чтобы добиться

ренциальной сканирующей калориметрии. Для ис-

максимально низкой концентрации газа-носителя

следования влияния облучения полимерных пленок

над мембраной и низкой концентрации исследуемого

Лавсана™ ионами Ar²⁺ методом ДСК были выбраны

газа под мембраной. Преобразование аналогового

образцы, облученные в течение 600 с. В табл. 1 пред-

сигнала с детектора по теплопроводности газового

ставлены полученные температуры фазовых перехо-

хроматографа в цифровой сигнал и регистрация по-

дов образцов.

лученных данных проводились с помощью комплекса

Из данных табл. 1 видно, что Т_ст и Т_пл для ис-

ЭКОХРОМ.

ходного Лавсана™ лежат в диапазоне значений,

Проницаемость газа через мембрану Q определяли

представленных для чистого ПЭТ [35, 36]. Найдено,

как

что облучение пленок приводит к незначительному

(1)

понижению Т_ст при сохранении Т_кр и Т_пл. Пониже-

ние Т_ст может быть связано с изменением степени

кристалличности γ в результате разрыва полимер-

где J_i = c_iJ — поток пенетранта через мембрану, с —

ных цепей при образовании латентных треков. Этот

мольная фракция пентранта в потоке газа-носителя,

эффект отмечен в работе [12] для чистого ПЭТ. Для

A — рабочая площадь мембраны (м²), Δp_i — разность

исследования влияния облучения на аморфизацию

парциальных давлений газа по обе стороны мембра-

Лавсана™ на основе данных ДСК проведена оценка

ны (Па), J — поток газа-носителя (м³·с^-1).

степени кристалличности исходного и облученных

Коэффициент проницаемости газа в полимерной

образцов (табл. 2).

пленке P определяли по формуле

Из данных табл. 2 видно, что облучение пленки в

течение 600 с действительно приводит к уменьшению

P = Ql,

(2)

степени кристалличности на 20-30% по сравнению

где l — толщина пленки или непористого селектив-

с исходным образцом. Отметим, что при изучении

ного слоя (мкм).

влияния облучения на структуру Лавсана™ не стоит

Таблица 1

Результаты исследований методом дифференциальной сканирующей калориметрии пленок

из Лавсана™

Температура стеклования Т_ст

Температура кристаллизации Т_кр

Температура плавления Т_пл

Время облучения, с

°С

83.6

138.4

256.3

600

81.7

138.3

253.8

Воздействие высокоэнергетической ионной обработки на пленки лавсана с контролируемым травлением треков...

121

Таблица 2

Теплоты плавления ПЭТ и Лавсана™

Полимер

∆Н_пл, Дж·г^-1, при Т = 356 K [37]

γ_кр = ∆Нплi/∆H_пл100%∙100%

ПЭТ, 100% кристаллическая фаза

11.9

100

Исходный Лавсан™

11.3

Лавсан™ (t_обл = 600 с)

8.2

исключать и влияние присутствующих в коммерче-

Лавсана™, а также влиянием процесса экструзии на

ской пленке наполнителей.

структуру образцов.

Газоразделительные характеристики мембраны.

Влияние времени облучения на газоразделитель-

Проницаемость газов через пленки чистого ПЭТ была

ные характеристики Лавсана™. Результаты анализа

исследована ранее в работе [6], однако транспортные

ДСК показывают, что облучение модифицируемых

свойства коммерческих пленок могут в значительной

в работе пленок Лавсана™ приводит к изменению

степени отличаться от значений для полимеров, на

их полимерной структуры, в частности к снижению

основе которых получены промышленные образцы.

степени кристалличности, что в свою очередь может

Сравнительные данные по проницаемости и идеаль-

привести к изменению газотранспортных и селектив-

ной селективности исследуемых газов через исход-

ных свойств исследуемых образцов. В работе изучено

ную пленку Лавсана™ представлены в табл. 3, 4.

влияние времени облучения на газопроницаемость

Из данных табл. 3, 4 видно, что коэффициенты

и идеальную селективность мембран. Результаты

проницаемости и селективности для всех исследу-

представлены в табл. 5.

емых газов значительно отличаются от значений,

Полученные данные свидетельствуют о том, что

представленных для чистого ПЭТ. Это может быть

облучение приводит к увеличению коэффициентов

связано с введением кремнийорганических доба-

проницаемости для всех газов при значительном сни-

вок в матрицу полимера при производстве пленок из

жении уровня селективности. Этот эффект можно

объяснить изменением доступного свободного объе-

Таблица 3

Проницаемость газов через непористые полимерные пленки из ПЭТ и Лавсана™

Коэффициент проницаемости P, Баррер*

Полимерная пленка

Не

Н₂

N₂

O₂

СН₄

CO₂

ПЭТ [38]

3.15

0.029

—

0.014

0.059

0.0093

0.302

Лавсан™

8.20

2.82

5.60

0.48

1.4

0.1

1.50

* Баррер = 10^-10 см³ (н. у.)·см·см^-2·с^-1 (см рт. ст.)^-1.

Таблица 4

Идеальная селективность газов для полимерных пленок из ПЭТ и Лавсана™

Идеальная селективность α

Полимерная пленка

Н₂/СН₄

Не/СН₄

О₂/N₂

CO₂/CH₄

ПЭТ [38]

—

338

4.2

Лавсан™ (эксперимен-

2.9

тальные значения)

122

Сырцова Д. А., Тепляков В. В.

Таблица 5

Влияние времени облучения полимерных пленок на основе Лавсана™ на проницаемость газов

(t_обл = 600 с)

Проницаемость Q·10¹², моль·с^-1·м^-2·Па^-1

Идеальная селективность α

Время облучения, с

Не

СН₄

Н₂/СН₄

Не/СН₄

3.5

5.1

0.06

4.5

5.0

0.26

17.1

18.8

300

4.9

5.03

0.30

15.3

15.8

600

5.1

5.2

0.90

5.6

5.7

ма полимера для молекул газа в результате увеличе-

лучения) удалось получить полимерные мембраны,

ния вклада аморфной фазы по сравнению с исходным

состоящие из двух пористых слоев травленого поли-

образцом, что согласуется с данными, полученными

мера и непористого слоя между ними (рис. 1), анало-

с помощью метода ДСК. В то же время в работах

гично мембранам на основе ПМП, рассмотренным в

[39, 40] показано, что свободный объем также может

[8]. Кроме того, исследовано влияние предваритель-

изменяться в результате образованием COOH-групп

ного этапа травления, УФ сенсибилизации на фор-

в ПЭТ и их сшивания, а также разрыва полимерных

мирование тонкого слоя. В работе получены данные

цепей с увеличением разрушения полимера в дефект-

по газопроницаемости новых мембран. Результаты

ных зонах в процессе облучения.

представлены в табл. 6.

Влияние травления на газопроницаемость по-

Полученные значения проницаемости исследуе-

лимерных пленок на основе Лавсана™. Этап трав-

мых газов показывают, что, как и ожидалось, трав-

ления полимерных пленок с латентными треками,

ление приводит к увеличению потока газа через

образованными в результате облучения, имеет су-

мембрану по сравнению с исходным и облученными

щественное значение в процессе формирования по-

образцами (табл. 6, рис. 3) за счет образования по-

ровой структуры ТМ. В работе использован метод

ристой структуры и уменьшения толщины непори-

травления, основанный на технологии, применяемой

стого слоя. Отмечено, что мембрана, полученная с

для коммерческих ТМ из Лавсана™. Отметим, что

использованием стадии сенсибилизации, обладает

процесс травления, который обычно используется для

повышенной проницаемостью по сравнению с образ-

формирования структуры пор, может представлять

цом, полученным без УФ облучения, что объясняется

определенную сложность для решения задачи сохра-

большей глубиной травления за то же время. Преи-

нения бездефектного селективного слоя. В настоящей

мущественное травление после УФ стадии может

работе в результате двухстороннего травления исход-

быть связано с тем, что УФ облучение в кислородной

ных облученных пленок Лавсана™ (для травления

атмосфере облегчает травление скрытых треков [30-

отбирались образцы с максимальным временем об-

32] за счет фотоокисления. Важно отметить, что оба

Таблица 6

Проницаемость газов через пленки Лавсана™ после травления (t_обл = 600 с)

Проницаемость Q·10¹², моль·с^-1·м^-2·Па^-1

Идеальная селективность α

Образец

Не

CO₂

Н₂

N₂

O₂

СН₄

H₂/CH₄

Н₂/CO₂

He/Ar

Облученная пленка

5.2

1.8

5.1

0.3

0.9

5.6

2.8

5.5

Облученная пленка +

6.5

2.2

6.3

0.5

1.6

1.1

1.0

6.9

2.9

5.7

+ травление

Облученная пленка +

1.6

5.5

4.9

4.2

5.2

2.3

5.9

+ УФ + травление

Воздействие высокоэнергетической ионной обработки на пленки лавсана с контролируемым травлением треков...

123

цов с применением стадии сенсибилизации. Близкие

значения толщины селективного слоя, полученные в

обоих случаях, подтверждают сохранение бездефек-

тности селективного слоя мембран. В первом случае

средняя толщина селективного слоя, рассчитанная

на основании данных для всех исследуемых газов,

составила 10.0 мкм, во втором — 2.3 мкм.

Влияние состава пенетранта на транспортные

характеристики мембран. Одним из важнейших па-

раметров газоразделительной мембраны является ее

разделяющая способность. Изучение транспортных

характеристик и идеальной селективности чистых

Рис. 3. Относительная проницаемость газов через мем-

газов является важным этапом для оценки раздели-

браны на основе Лавсана™ после обработки.

тельных возможностей мембраны или полимерной

пленки. В ряде случаев, например для многих пори-

способа травления, приводя к росту проницаемости

стых мембран, селективность разделения компонен-

газов, позволяют сохранить уровень селективности

тов смеси газов или фактор разделения может быть

новых асимметричных мембран (табл. 6) относитель-

значительно ниже идеальной селективности вплоть

но облученных пленок.

до отсутствия разделения. Поэтому в данной работе

На основе экспериментальных данных по прони-

проведено дополнительное исследование возможного

цаемости исследуемых газов для исходного и моди-

разделения газовых смесей для новых мембран на

фицированного образцов проведен расчет толщины

примере смеси Н₂/СН₄, а также изучено влияние со-

полученного селективного слоя мембраны, протрав-

става газовой смеси на проницаемость компонентов.

ленной по традиционной технологии, и мембраны,

Полученные результаты представлены в табл. 7.

протравленной с применением стадии предваритель-

Из данных табл. 7 видно, что для смесей с кон-

ной УФ сенсибилизации. Полученные значения на-

центрацией Н₂ 21 и 85 об% проницаемость обоих

ходились для разных газов в интервале 9.6-10.8 мкм

компонентов смеси и коэффициент разделения для

для пленки, протравленной без УФ облучения, и в

облученных пленок Лавсана™ остаются близкими к

интервале 2.0-2.4 мкм — для протравленных образ-

проницаемости индивидуальных газов и идеальной

Таблица 7

Транспортные и газоразделительные характеристики мембран на основе Лавсана™

Проницаемость Q·10¹², моль·с^-1·м^-2·Па^-1

Идеальная селективность/фактор разделения

Газ/смесь газов

α (Н₂/СН₄)

Н₂

СН₄

Облученная пленка

Чистый компонент

5.06

0.9

5.6

Смесь, 21 об% Н₂

4.9

0.87

5.6

Облученная и протравленная пленка

Чистый компонент

6.5

1.1

5.9

Смесь, 21 об% Н₂

6.2

1.2

5.2

Смесь, 85 об% Н₂

6.3

1.2

5.3

Облученная и протравленная пленка со стадией сенсибилизации

Чистый компонент

4.9

5.2

Смесь, 21 об% Н₂

4.8

5.0

Смесь, 85 об% Н₂

4.5

5.6

124

Сырцова Д. А., Тепляков В. В.

селективности соответственно. Следует отметить,

С. А. Купцову за проведение анализа образцов ме-

что, несмотря на то, что уровень селективности полу-

тодом ДСК. Работа проведена в рамках госзадания.

ченных мембран ниже значений для исходных пленок,

для ряда многостадийных процессов газоразделения

Список литературы

повышенная проницаемость мембраны с достаточ-

[1] Tahir Z., Ilyas A., Li X., Bilad M. R., Vankele-

ным уровнем селективности является преимуще-

com I. F. J., Khan A. L. //J. Appl. Polym. Sci. 2018.

ственным фактором относительно высокой селек-

N 135. P. 45952-45960.

тивности при низкой производительности мембраны.

[2] Машенцева А. А., Здоровец М. В. // Мембраны и

мембран. технологии. 2017. T. 7. № 5. C. 337-343

[Mashentseva A. A., Zdorovets M. V. //Petrol. Chem.

Выводы

2017. V. 57. N 11. P. 954-960].

В работе представлены результаты успешного

[3] Dzyazko Y. S., Rozhdestvenskaya L. M., Zmiev-

применения технологий, используемых в настоящее

skii Yu. G., Vilenskii A. I., Myronchuk V., Kornien-

время для производства трековых мембран, с целью

ko L. V., Vasilyuk S. V., Tsyba N. N. // Nanoscale Res.

получения новой асимметричной мембраны на ос-

Lett. 2015. N 10. Р. 64.

нове коммерческих пленок Лавсана™ с непористым

[4] Hua Yuan, Bing Yu, Hailin Cong, Qiaohong Peng,

бездефектным газоразделительным слоем. Изучение

Ruixia Yang, Shujing Yang, Zhen Yang, Yongli Luo,

Tao Xu, Hongbo Zhang, Zhun Li //Rev. Adv. Mater.

газотранспортных свойств мембран, облученных ио-

Sci. 2016. N 44. P. 207-220.

нами аргона, показывает, что проницаемость матри-

[5] Banerjee S. Handbook of Specialty Fluorinated

цы возрастает, а ее селективность уменьшается за

Polymers: Preparation, Properties, and Application.

счет изменения химической структуры пленки, в том

Elsevier Inc., 2015. 329 p.

числе за счет изменения степени кристалличности.

[6] Michaels A. S., Vieth W. R., Barrie J. A. // J. Appl.

Результаты исследования разделения газовых смесей

Phys. 1963. N 34. P. 13-18.

H₂/CH₄ подтверждают, что используемые методы

[7] Березкин В. В., Нечаев А. Н., Фомичев С. В., Мчед-

обработки полимерной пленки, применяемые в рабо-

лишвили Б. В., Житарюк Н. И. // Коллоид. журн.

те, действительно позволяют получать асимметрич-

1991. Т. 53. № 2. С. 339-342.

ные мембраны из коммерческих пленок Лавсана™

[8] Сырцова Д. А., Кочнев Ю. К., Тепляков В. В., Ade-

с сохранением тонкого бездефектного газораздели-

niyi O. R., Petrik L., Нечаев А. Н, Апель П. Ю. // Мем-

тельного слоя. В работе также продемонстрировано

браны и мембран. технологии. 2016. Т. 6. № 1. C. 17-

40 [Syrtsova D. A., Teplyakov V. V., Kochnev Yu. K.,

существенное влияние этапа УФ сенсибилизации,

Nechaev A. N., Apel P. Yu., Adeniyi O. R., Petrik L. //

проводимой перед традиционным травлением облу-

Petrol. Chem. 2016. V. 56. N 4. P. 294-302].

ченной матрицы, на возможность дополнительного

[9] Price P. В., Walker R. M. //J. Appl. Phys. 1962. V. 33.

снижения толщины селективного слоя и повышения

N 3. P. 407-3412.

производительности мембраны в результате модифи-

[10] Pat. U.S. 20060000798A1 (publ. 2006). Method of

кации. Таким образом, несмотря на то, что получен-

creating pores in a thin sheet of polyimide.

ные в работе асимметричные мембраны Лавсана™

[11] Виленский А. И., Толстихина А. Л. // Изв. АН. Сер.

обладают меньшей селективностью, чем исходный

хим. 1999. № 6. C. 1111.

Лавсан™, экспериментальные результаты демон-

[12] Рабек Я. Экспериментальные методы в химии по-

стрируют возможность эффективного применения

лимеров. T. 2. М.: Мир, 2000. 225 с.

традиционных методов получения трековых мембран

[13] Apel P. // Radiation Measurements. 2001. N 34.

для модификации полимерных коммерческих пленок

P. 559-566.

и разработки новых газоразделительных мембран на

[14] Черкасов А. Н. // Мембраны и мембран. техноло-

гии. 2002. № 14. С. 3-17.

основе имеющихся коммерческих полимеров, устой-

[15] Cornelius T. W., Apel P. Yu., Schiedt B., Trautmann C.,

чивых к органическим растворителям [например,

Toimil-Molares M. E., Karim S., Neumann R. //

чистых полиэтилентерефталата, пленок поли(4-ме-

Nuclear Instruments and Methods in Phys. Res. B:

тилпентена-1) и др.].

Beam Interactions with Materials and Atoms. 2007.

Авторы выражают благодарность коллегам из Ла-

N 265. P. 553-557.

боратории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова Объ-

[16] Friebe A. Ulbricht M. // Langmuir. 2007. N 23.

единенного института ядерных исследований за мо-

P. 10316-10322.

дификацию образцов и предоставленные фотографии

[17] Шатаева Л. К., Ряднова И. Ю., Нечаев А. Н., Сер-

образцов, полученные методом СЭМ, Г. Г. Каграма-

геев А. В., Чихачева И. П., Мчедлишвили Б. В. //

нову и С. О. Сыромятниковой за участие в работе,

Коллоид. журн. 2000. Т. 62. № 1. С. 126-132.

Воздействие высокоэнергетической ионной обработки на пленки лавсана с контролируемым травлением треков...

125

[18]

Нечаев А. Н., Березкин В. В., Виленский А. И., Жда-

[30] Vilensky A. I., Zagorski D. L., Kabanov V. Y. Mchedli-

нов Г. С., Карпухина Л. Г., Кудояров М. Ф., Ми-

shvili B. V. // Radiat. Meas. 2003. V. 36. N 1-6.

терев А. М., Митрофанова Н. В., Пронин В. А.,

P. 131-135.

Цыганова Т. В., Мчедлишвили Б. В. // Сер. Крити-

[31] Calcagno L., Compagnini G., Foti G. // Nuclear

ческие технологии. Мембраны. 2000. № 6. С. 17-

Instruments and Methods in Phys. Res. B: Beam

25.

Interactions with Materials and Atoms. 1992. V. 65.

[19]

Shtanko N. I., Kabanov V. Ya., Apel P. Yu., Yoshida M.,

N 1-4. P. 413-422.

Vilenskii A. I. // J. Membrane Sci. 2000. V. 179.

[32] Kudo H., Sudo S., Oka T., Hama Y., Oshima A., Wa-

P. 155-161.

shio M., Murakami T. // Radiat. Phys. Chem. 2009.

[20]

Кравец Л. И., Дмитриев С. Н., Слепцов В. В. Элин-

V. 78. N 12. P. 1067-1070.

сон B. M., Потрясай В. В., Орелович O. Л. // Химия

[33] Biswas A., Lotha S., Fink D., Singh J. P., Avasthi D. K.,

высоких энергий. 2000. Т. 34. № 2. С. 158-163.

Yadav B. K., Bose S. K., Khating D. T., Avasthi A. M.

[21]

Gamerith C., Gajda M., Ortner A., Acero E. H.,

//Nuclear Instruments and Methods in Phys. Res. B:

Guebitz G. M., Ulbricht M. // Biotechnology. 2017.

Beam Interactions with Materials and Atoms. 1999.

V. 25. N 39 (Pt A). P. 42-50.

N 159. P. 40-51.

[22]

Apel P. Yu., Ovchinnikov V. V. // Radiat. Eff. Defects

[34] Efmova E. A., Syrtsova D. A., Teplyakov V. V. // Sepa-

Solids. 1993. N 126. P. 217-220.

ration Purification Technol. 2017. N 179. P. 467-474.

[23]

Kuznetsov V. I., Kuznetsov L. V., Shestako V. D. //

[35] Groeninckx G., Berghmans H., Overbergh N.,

Radiat. Meas. 1995. V. 25. N 1-4. P. 735-738.

Smets G. // J. Polym. Sci. B: Polym. Phys. 1974. N 12.

[24]

Kaniukov E. Yu., Shumskaya E., Yakimchuk D. V.,

P. 303-316.

Kozlovskiy A. L., Ibragimova M. A. M., Zdorovets

[36] Alves N., Mano João F., Balaguer E., Dueñas Jm.,

V. // J. Contemporary Phys. (Armenian Academy of

Gómez Ribelles J. L. // Polymer. 2002. N 43. P. 4111-

Sciences). 2017. V. 52. N 2. P. 155-160.

4122.

[25]

Kuznetsov V. I., Didyk A. Yu., Apel P. Yu. // Nucl. Track

[37] Вундерлих Б. Физика макромолекул. Т. 3. М.: Мир,

Radiat. Meas. 1991. V. 19. N 1-4. P. 919-924.

1984. C. 624.

[26]

Kravets L. I., Dmitriev S. N., Apel P. Yu. // Radiat.

[38] Michaels A. S., Vieth W. R., Barrie J. A. // J. Appl.

Meas. 1995. V. 25. N 1-4. P. 729-732.

Phys. 1963. N 34. P. 13-16.

[27]

Molokanova L. G., Kochnev Yu. K., Nechaev A. N.,

[39] Kondyurin A., Bilek M. // Ion Beam Treatment of

Chukova S. N., Apel P. Yu. // High Energy Chem. 2017.

Polymers: Application Aspects from Medicine to

V. 51. N 3. P. 182-188.

Space. Elsevier, 2015. 255 p.

[28]

Belkova A. A., Sergeeva A. I., Apel P. Y., Beklemi-

[40] Zhiyong Zhu, Changlong Liu, Youmei Sun, Jie

shev M. K. //J. Membr. Sci. 2009. V. 330. N 1-2.

Liu, Yuhua Tang, Yunfan Jin, Junli Du // Nuclear

P. 145-155.

Instruments and Methods in Phys. Res. B: Beam

[29]

Agarwal C., Kalsi P. C. // Radiat. Phys. Chem. 2010.

Interactions with Materials and Atoms. 2002. V. 191.

V. 79. N 8. 844-847.

N 1-4. P. 723-727.