بررسی اثر شرایط ساخت غشاهای پلی یورتانی بر روی خواص جداسازی گاز

پلی¬یورتان¬ها مانند سایر کوپلیمرهای بلوکی دستخوش جدایش فازی می¬شوند و ریخت¬شناسی ایجاد می¬کنند که در آن دو منطقه¬ی سخت و نرم ایجاد می¬شود. ریزحوزه¬های نرم به عنوان مناطق عبورپذیر و ریزحوزه¬های سخت به عنوان مناطق مقاوم در مقابل عبورپذیری عمل می¬کنند، بنابراین ریخت¬شناسی این پلیمرها می¬تواند در عبورپذیری گازها از غشا موثر باشد. در این پژوهش اثر تغییر در شرایط ساخت غشا بر ریخت-شناسی و عبورپذیری غشاهای پلی¬یورتانی مورد بررسی قرار گرفت. دو نمونه پلی¬یورتان بر پایه¬ی ایزوفوفرون دی¬ایزوسیانات/بوتان¬دی¬ال/پلی-تترامتیلن¬گلایکل (ipdi/bdo/ptmg) با درصد قطعات سخت 30 و50 به روش پیش پلیمر و به صورت توده¬ای سنتز شد. برای ساخت غشا از روش ریخته¬گری حلال استفاده شد و از دی¬متیل¬فرم¬آمید (dmf) به عنوان حلال برای انحلال نمونه¬ها استفاده گردید. سه دمای مختلف 60، 80، و 100 درجه¬ی سانتیگراد برای تبخیر حلال¬ از نمونه¬ها در نظر گرفته شد. عبورپذیری گازهای n_2، o_2، و ?ch?_4 از درون نمونه¬های تهیه شده با روش حجم ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی ریخت¬شناسی نمونه¬ها از پراش اشعه¬ی ایکس در زاویه¬ی کم (saxs) استفاده گردید و برای بررسی پیوند هیدروژنی از طیف¬سنجی مادون قرمز (atr-ftir) استفاده گردید. نتایج نشان می¬دهند که برای نمونه¬های تهیه شده از پلی¬یورتان با 30 درصد قطعه¬ی سخت افزایش دمای ریخته¬گری منجر به کاهش در میزان جدایش فازی و عبورپذیری در نمونه¬های تهیه شده می¬گردد. این پدیده به دلیل افزایش اختلاط دو فاز نرم و سخت اتفاق می¬افتد. همچنین افزایش دمای ریخته¬گری باعث افزایش سرعت خروج حلال و کاهش زمان لازم برای جدایش فازی می¬گردد. برای نمونه¬های تهیه شده از پلی¬یورتان با50 درصد قطعه¬ی سخت افزایش در دمای ریخته¬گری منجر به افزایش میزان جدایش فازی می¬شود اما عبورپذیری از یک ماکزیمم عبور می¬کند. افزایش دمای ریخته¬گری باعث افزایش تحرک قطعات سخت و نرم می¬شود و منجر می¬شود که دو قطعه راحت¬تر بتوانند در دو فاز مجزا قرار گیرند، در نتیجه جدایش فازی افزایش می¬یابد. همچنین با افزایش دما فرصت جدایش فازی برای سامانه کاهش می-یابد و باعث می¬شود تا دو فاز درگیری بیشتری یا یکدیگر داشته باشند. کاهش تحرک کلی نمونه¬های تهیه شده در دمای ? 100 نسبت به ? 80 را در تابش پس¬زمینه¬ی نمودارهای saxs نیز می¬توان مشاهده نمود. نتایج طیف سنجی مادون قرمز برای نمونه¬های ریخته¬گری شده در دماهای مختلف و با درصد قطعه¬ی سخت متفاوت، تغییر محسوسی را در پیوند هیدروژنی نشان نمی¬دهند. این پدیده می¬تواند به دلیل عدم تغییر محسوس در پیوند هیدروژنی با تغییرات ریخت¬شناسی صورت گرفته باشد.