Измерение половолоконных мембран с помощью порометров Porolux

НОЯ072018

Исследование половолоконных мембран с помощью газо-жидкостной порометрии сталкивается с различными экспериментальными проблемами. Волокна часто являются чувствительными, и подвергаются растяжению, деформации и даже разрыву.

POROLUX 1000 устраняет эти проблемы с помощью специально сконструированного держателя образца для половолоконных мембран (SHHF) (рис. 1), который позволяет легко присоединить мембраны по одному из двух способов ― в зависимости от направления газового потока  ― либо «изнутри наружу», либо «снаружи внутрь». Данная конструкция позволяет легко присоединить и тестировать образцы мембран, имеющих различный внутренний и внешний диаметр.

Рис.1 Обзор держателя образца для половолоконных мембран

Исследования пористой структуры для половолоконных мембран: подход «снаружи внутрь»

Конец мембраны должен быть запечатан клеем (например, эпоксидным, акриловый) так, чтобы испытательный газ проникал в мембрану с одного конца и мог пройти через стенки только через полости. Это суть подхода «снаружи внутрь». Открытый конец мембраны запечатывается внутри отверстия нижнего соединителя, с резьбовой частью наверх так, чтобы мембрана была над резьбой (см. рис. 2). Клей используется, чтобы не допустить выход газа через зазор между мембраной и нижним соединителем. Рекомендуется дать клею высохнуть за ночь перед смачиванием образца для порометрических измерений. Время высыхания клея зависит от его состава (советуем следовать инструкциям производителя клея).

Рис.2 Приклеенная мембрана для измерений «снаружи внутрь»

После того как клей засох, следующим шагом является смачивание образца его погружением в смачивающую жидкость. Затем, нижняя часть держателя образца вкручивается в верхнюю часть держателя образца, так, чтобы мембрана оставалась ВНУТРИ держателя образца. Всю конструкцию присоединить к прибору POROLUX и после установки оптимальных параметров измерения, можно продолжить измерение. Прикрепленный к POROLUX держатель образца будет выглядеть так, как показано на рис. 3.

Рис.3 Держатель образца, присоединенный к POROLUX^TM для измерений «снаружи внутрь»

Исследования пористой структуры для половолоконных мембран: подход «изнутри наружу»

Опять один конец мембраны (нижний) должен быть запечатан клеем так, чтобы газ мог выйти через стенки мембраны. На верхней части мембраны клей должен быть добавлен вокруг держателя образца, чтобы приклеить мембрану, оставляя входное отверстие мембраны открытым (клей не должен препятствовать входу газа через мембрану). Эта процедура должна быть выполнена таким образом, чтобы не было никаких зазоров между держателем образца и мембраной, так чтобы газ не выходил по бокам (см. рис. 4). Рекомендуется дать клею высохнуть за ночь перед смачиванием образца для порометрических измерений.

Рис. 4 и 5: Склеивание мембраны для измерений «снаружи внутрь»

Верхняя часть держателя образца присоединяется к нижней резьбовой частью наверх, и мембрана ОСТАЕТСЯ висеть ВНИЗУ, СНАРУЖИ образца. Прикрепленный к POROLUX держатель образца будет выглядеть так, как показано на рис. 6.

Независимо от направления потока, иногда необходимо склеить несколько волокон вместе для достижения измеримого расхода (рис. 7). В этих случаях полученное распределение пор по размерам будет представлять собой среднее распределение пор по размерам отдельных волокон.

Рис. 7 Несколько мембран, склеенных вместе

Пример: полимерные половолоконные мембраны коммерческого назначения

Газо-жидкостные измерения коммерческих полимерных мембран из полых волокон были проведены с помощью прибора POROLUX 1000, основанного на методе сканирования давления (возрастающее давление и результирующий расход газа постоянно измеряются в ходе испытания). Максимальное полученное давление прибора 7 бар (100 пси), которое позволяет проводить измерения пор в диапазоне от 0.091 μm до 500 μm. Используемой смачивающей жидкостью был Порофил, и образцы измерялись до конечного давления 1.8 бар со скоростью повышения давления 3.3 мбар/с. Направление потока было «изнутри наружу», и первая точка пузырька (FBP) рассчитывалась для давления, при котором наблюдался первый измеряемый поток. Результирующие сухая и мокрая кривые для трех повторений (три измерения трех разных кусочков мембран одного и того же образца) показаны ниже. Исходя из этих кривых, можно получить информацию о первой точке пузырька, среднем размере пор (MFP), а так же о самом маленьком размере пор (SP).

Табл. 1  FBP , MFP,  SP для измерений «изнутри наружу» полимерных половолоконных мембран с помощью POROLUX^TM1000.

Рис. 8 Мокрая, сухая и полусухая кривые для измерений «изнутри наружу» полимерных половолоконных мембран с помощью POROLUX^TM 1000.

Газовый поток через образец используется для расчета распределения потока по отношению к расходу, как показано ниже.

Рис. 9 Кривая распределения потока измерений по принципу «изнутри наружу» для полимерных половолоконных мембран, выполненных на POROLUX 1000

Подробные характеристики порометра капиллярного потока POROLUX 1000