Gas Transport Properties of Vinylidene Fluoride-Tetrafluoroethylene Copolymers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of the content of tetrafluoroethylene (TFE) groups on the gas transport properties of vinylidene fluoride (VDF) and tetrafluoroethylene copolymers has been studied. Experimental values of the permeability coefficients P and diffusion coefficients D for gases H2, He, N2, O2, CO2, as well as lower hydrocarbons CH4, C2H4 and C2H6 were measured and their solubility coefficients S were calculated. The values of the solubility coefficients of CO2 and C2H4 were found to deviate from the linear correlation of lg S on the Lennard-Jones potential. An explanation of this effect was proposed based on facilitated transport models. It was demonstrated that an increase in the content of TFE groups leads to a significant increase in the permeability coefficients of the penetrants studied mainly due to an increase in their diffusion coefficients. So, the permeability coefficient of helium and hydrogen increases approximately in 2.5 times, for carbon dioxide in 3 times, for argon, oxygen, methane and ethylene in 3.5 times, and for nitrogen and ethane in 4.4 times, respectively. These gas separation parameters in combination with good film-forming properties and commercial availability allows us to consider the studied VDF-TFE copolymers as promising materials for the fabrication of composite gas separation membranes.

About the authors

A. Yu. Alentiev

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

R. Yu. Nikiforov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

I. S. Levin

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

D. A. Tsarev

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

V. E. Ryzhikh

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

D. A. Syrtsova

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

N. A. Belov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of Russian Academy of Sciences

Email: alentiev@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskii Prospect, 29

References

  1. Михайлин Ю.А. // Термоустойчивые Полимеры и Полимерные Материалы; Профессия: Санкт-Петербург, 2006.
  2. Каргин В.А., Кабанов В.А. // Энциклопедия полимеров; Энциклопедии. Словари. Справочники; Советская энциклопедия: Москва, 1972. V. 1.
  3. Каргин В.А., Кабанов В.А. // Энциклопедия полимеров; Энциклопедии. Словари. Справочники; Советская энциклопедия: Москва, 1977. V. 3.
  4. Мулдер М. // Введение в мембранную технологию. Мир: Москва, 1999.
  5. McKeen L. // Permeability Properties of Plastics and Elastomers, Fourth Edition.; Elsevier William Andrew: Amsterdam; Boston, 2017.
  6. Логинов Б.А., Виллемсон А.Л., Бузник В.М. // Российские фторполимеры: история, технологии, перспективы; [б. и.]: Москва, 2013.
  7. ГaлoПoлимep https://halopolymer.ru/(accessed 2023-06-30).
  8. Фтopoплacт-2M https://halopolymer.ru/upload/ iblock/0b7/kmxymyfdld8b5ckokp0hn02jh3igpd8f.pdf (accessed 2023-06-30).
  9. Фтopoплacт-42 https://halopolymer.ru/upload/ iblock/874/jknjk53syfhehg9i28lgnsprvbigip4f.pdf (accessed 2023-06-30).
  10. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. № 5. P. 1126–1128.
  11. Ruland W. // Acta Cryst. 1961. V. 14. № 11. P. 1180–1185.
  12. Yampolskii Yu., Belov N., Alentiev A. // J. Membrane Science. 2020. V. 598. P. 117779.
  13. Wu A.X., Drayton J.A., Smith Z.P. // AIChE J. 2019. V. 65. № 12. P. e16700.
  14. Alentiev A.Y., Ryzhikh V.E., Syrtsova D.A., Belov N.A. // Uspekhi Khimii. 2023. V. 92. № 6. P. RCR5083.
  15. Teplyakov V.V., Durgaryan S.G. // Vysokomolekularnye Soedineniya A. 1984. V. 26. № 7. P. 1498–1505.
  16. Teplyakov V., Meares P. // Gas Separation & Purification. 1990. V. 4. № 2. P. 66–74.
  17. Erdni-Goryaev E.M., Alentiev A.Yu., Bondarenko G.N., Yaroslavtsev A.B., Safronova E.Yu., Yampolskii Yu.P. // Pet. Chem. 2015. V. 55. № 9. P. 693–702.
  18. Алентьев А.Ю. // Бутлеров. сооб. 2016. Т. 48. № 12. C. 60–64.
  19. Alentiev D.A., Nikiforov R.Yu., Rudakova M.A., Zarezin D.P., Topchiy M.A., Asachenko A.F., Alentiev A.Yu., Bolshchikov B.D., Belov N.A., Finkelshtein E.Sh., Bermeshev M.V. // J. Membrane Science. 2022. V. 648. P. 120340.
  20. Abraham M.H., Gola J.M.R., Cometto-Muniz J.E., Cain W.S. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2000. V. 2. № 10. P. 2067–2070.
  21. Grate J.W., Abraham M.H. // Sensors and Actuators B: Chemical. 1991. V. 3. № 2. P. 85–111.
  22. Abraham M.H., Whiting G.S., Doherty R.M., Shuely W.J. // J. Chromatography A. 1991. V. 587. № 2. P. 213–228.
  23. Strickland S., Ocon L., Zhang A., Wang S., Eddula S., Liu G., Tirumala P., Huang J., Dai J., Jiang C., Acree W.E., Abraham M.H. // Physics and Chemistry of Liquids. 2021. V. 59. № 2. P. 181–195.
  24. Wilson A., Tian A., Dabadge N., Acree W.E., Varfolomeev M.A., Rakipov I.T., Arkhipova S.M., Abraham M.H. // Struct Chem. 2013. V. 24. № 6. P. 1841–1853.
  25. ACD/Percepta ABSOLV Database.
  26. Kochervinskii V.V. // Polym. Sci. Ser. C. 2008. V. 50. № 1. P. 93–121.
  27. Ruan L., Yao X., Chang Y., Zhou L., Qin G., Zhang X. // Polymers. 2018. V. 10. № 3. P. 228.
  28. Han Y., Ho W.S.W. // J. Membrane Science. 2021. V. 628. P. 119244.
  29. Liu J., Zhang S., Jiang D., Doherty C.M., Hill A.J., Cheng C., Park H.B., Lin H. // Joule. 2019. V. 3. № 8. P. 1881–1894.
  30. Kang Y.S., Kim J.H., Won J., Kim H.S. // Solid-State Facilitated Transport Membranes for Separation of Olefins/Paraffins and Oxygen/Nitrogen. In Materials Science of Membranes for Gas and Vapor Separation; Yampolskii Y., Pinnau I., Freeman B., Eds.; John Wiley & Sons, Ltd: Chichester, UK, 2006. P. 391–410.
  31. Rea R., De Angelis M., Baschetti M. // Membranes. 2019. V. 9. № 2. P. 26.
  32. Petropoulos J.H. // Mechanisms and Theories For Sorption and Diffusion of Gases in Polymers. In Polymeric Gas Separation Membranes; Paul D.R., Yampolskii Yu.P., Eds.; CRC Press: Boca Raton, 1994. P. 17–82.
  33. Alentiev A.Yu., Yampolskii Yu.P., Shantarovich V.P., Nemser S.M., Platé N.A. // J. Membrane Science. 1997. V. 126. № 1. P. 123–132.
  34. Bondar V.I., Freeman B.D., Yampolskii Yu.P. // Macromolecules. 1999. V. 32. № 19. P. 6163–6171.
  35. Belov N., Nikiforov R., Polunin E., Pogodina Yu., Zavarzin I., Shantarovich V., Yampolskii Yu. // J. Membrane Science. 2018. V. 565. P. 112–118.
  36. Belov N.A., Zharov A.A., Shashkin A.V., Shaikh M.Q., Raetzke K., Yampolskii Yu.P. // J. Membrane Science. 2011. V. 383. № 1–2. P. 70–77.
  37. Nikiforov R., Belov N., Zharov A., Konovalova I., Shklyaruk B., Yampolskii Yu. // J. Membrane Science. 2017. V. 540. P. 129–135.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (6KB)
3.

Download (76KB)
4.

Download (44KB)
5.

Download (97KB)

Copyright (c) 2023 А.Ю. Алентьев, Р.Ю. Никифоров, И.С. Левин, Д.А. Царев, В.Е. Рыжих, Д.А. Сырцова, Н.А. Белов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».