利用半透膜干燥材料和/或将它们保持干燥的方法技术

本发明专利技术涉及一种干燥具有溶剂的湿度敏感物质的方法，主要包括，从环境气氛中分离出所述物质，其中所述溶剂通过将所述物质密封在封套中而出现，该封套有利地具有一个与所述物质非粘附性的壁区域，其中所述封套基本上由一种对该湿化溶剂蒸气（除了处于液态的所述溶剂）可选择性渗透的聚合物膜组成。本发明专利技术方法也可用于对干燥物质进行防潮处理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提取分离技术，尤其包括将产品带到和/或保持在根据其给定湿化溶剂的含量而给定的干燥状态中的干燥技术。本专利技术尤其要向药物、化学、化妆品和农业食品工业提供用于固体/液体或液体/液体分离的新型膜技术，以替代业已存在的用于浓缩产品、用于干燥产品和用于保持产品干燥的装置。为了在其优选文本中定义和描述本专利技术，为了清楚起见，通常更为有用地关注具体的干燥场合，也就是说，一种涉及提取造成所要避免的所谓湿态的溶剂的方法。通过汽提所存在的水(与任何结构水无关)而用于干燥产品的最不昂贵和最常规的工业方法是受到加热和/或施加真空的容器，如炉(可能带搅拌)，例如转鼓式干燥器或叶片干燥器。也可使用其它更昂贵的装置，如能够升华水的冷冻干燥体系或真空微波体系以干燥产品。在产品具有低熔点的情况下，工业上一般使用能够使它们在流化床上干燥的装置。但所有这些装置可能长期过载，这意味着，所要干燥的产品必须在该装置之外保留一定时间，在此过程中，并非微量的溶剂散发到环境中。此外，这些装置通常需要许多用于保养、清洁和检查它们的工具。尽管干燥步骤与其之前的操作相比在可行性、成本和延时方面造成许多问题，但该步骤在产品制造结束时是重要的，因为干燥形式是产品运输和销售的主要形式。另外，为了最有效地满足工业需求，本专利技术的主题是一种干燥易受溶剂湿化的材料的方法，其优点尤其在于，无需供给能量、特别是化石能量就能够使用，并能够用于实验室和工业生产场所。这种干燥方法的特征在于主要包括，通过将所述材料密封在有利地具有不与所述材料粘附的壁部分的封套中而从其中存在所述溶剂的周围气氛中分离出所述材料，其中所述封套基本上由一种聚合物材料制成的膜组成，该聚合物材料通过所述膜两侧之间的差示渗透压，利用所述溶剂的气体分子在所述聚合物材料内的迁移，在处于液态的所述溶剂的存在下，对湿化所述材料的溶剂的所要去除的蒸气进行可选择性渗透，所述迁移因分子内空位在聚合物材料中的迁移性而引起。因此实践中，本专利技术方法使用了一种称作整体性的半透膜，因为它是连续、全无穿孔和非多孔的，但设计成能通过个体化分子，例如处于气态的分子，不同于未汽化液体的非差化分子。这些膜优选为与本专利技术同一天递交的国际专利申请中所述的种类，该申请要求与法国专利申请99/10850(专利技术人相同)有关的相同日期的优先权。按照后者的内容，本专利技术方法因此优选包括涉及用于形成半透膜的聚合物组合物的各种二级特征。尤其是，有利地连续且没有穿孔或孔隙率的这种膜优选由共聚物制成，该共聚物由向所述膜提供机械强度的硬嵌段、和通过空位的移动而在所述溶剂的气体分子的情况下向所述膜提供选择渗透性并具有对所述溶剂分子的优先亲和性的基于弹性体低聚物的软嵌段形成。以上指出，该半透膜不粘附于所要干燥的材料，这并不总是意味着必须在它们的相应表面之间保持宽的间隙。一般来说，在处于固态、块或粉末形式的材料之间存在足够的自然间隙，因此该膜，即使糊状或液态的材料也可通过本专利技术方法进行处理。本专利技术所指的易于受溶剂湿化的材料对应于包含必须去除以得到干燥和纯材料的溶剂的材料，或已经干燥但如果不离开其中存在这种敏感性溶剂的周围环境则容易吸湿的材料。应该指出，湿化溶剂无需为含水的，因此所讨论的湿度可能因非水的任何溶剂引起。以下根据湿材料解释本专利技术干燥方法的用途，如此称谓是因为这些材料能够被一种必须汽提掉的溶剂所湿化。该溶剂假设为水，但该方法可在没有任何显著改进并利用相同膜的情况下应用于任何溶剂，即使是不含水的但极性的溶剂。这是因为，这种溶剂象水蒸气分子那样足够地受益于具有同类物理化学亲和性的那部分聚合物材料。现在，这种亲和性通过涉及范德华力的极性键而实现，这在亲水化合物中是熟知的。本专利技术的干燥方法基于一种类似于渗透的现象。它利用以下事实渗透型过压在包含湿材料的封套内部产生，所述过压因所要去除的湿化溶剂的分压增加而引起。在这些条件下，热力学定律要求该封套壁两侧的蒸气压平衡。按照本专利技术，并因为封套在内环境和外环境之间的这种压力平衡，干燥通过溶剂在封套内的所要干燥材料上的蒸发，并随后通过湿化溶剂蒸气穿过该封套壁的扩散和转移而逐渐进行。对于液态溶液形式的产品，密封膜干燥是指，溶剂的部分蒸发也发生在该膜接触所述溶剂的内面的附近不远处，而且由于该溶剂大量存在，总的干燥速率明显提高。湿化溶剂的气体分子显然通过单向迁移而扩散穿过膜的厚度，也就是说，它们仅由膜的内部迁移至外部，直到已建立热力学平衡。显然，保存在封套中的材料所含的溶剂的蒸发也假设，要从材料去除的所述溶剂在外部温度、压力和相对湿度条件下具有并非微小的饱和蒸气压。随着溶剂继续蒸发和所述溶剂的气体分子扩散穿过该封套，该材料耗尽液态溶剂并因此干燥。渗透型过压在封套内一直保持，只要该材料处于湿态。干燥在达到热力学平衡，即所要去除的溶剂的分压在膜两侧相等时停止。在热力学观点上，所要去除的溶剂的活度随着过压而下降并随后一旦建立压力平衡就保持恒定，所述活度定义为等于所述溶剂蒸气在所要干燥产品上的分压与纯溶剂在相同温度下的蒸气分压的比率。按照上述，密封在封套中的湿材料的干燥因此明显受两种热力学现象的支配，这两者的作用结合在一起，即，一方面，在离开湿材料的壁部分的附近，至少在它处于固态时，溶剂有利地蒸发并因此从所要干燥的产品中去除，而另一方面，溶剂蒸气在膜内扩散，使得它迁移穿过其厚度。根据所述现象，如果溶剂在封套中的蒸发速率比扩散穿过膜厚度的速率更迅速，则发生干燥。但扩散速率最好不要太慢，这样干燥具有效率。毋庸置疑，所要穿过的膜的厚度越小，气体分子扩散越快。因此在这种情况下存在一种通过调节封套膜层的厚度来控制湿材料干燥速率的方法。由前述专利申请还显然看出，用于干燥的半透膜优选是透明的，或至少半透明的，且对可见光，或更一般对阳光的透过性在本专利技术的大多数实践场合中特别有利，按照本专利技术的二级特征，即，将具有半透膜的壁在户外暴露于这些射线。一般根据该观点，本专利技术规定，干燥穿过半透膜发生，该半透膜至少在其活性部分中对波长尤其为10纳米至0.1米的电磁波，换句话说从紫外线至微波的射线透明。通过限制已从中穿过的外部射线，这样可在膜的内侧加热包含所要干燥材料的气氛。这是因为，如果活性膜密封并暴露于射线源，该容器内的温度因出现射线限制现象而升高，类似于通常所称的温室效应。入射电磁射线在穿过膜时散失其能量的一部分，其光谱因此改变。在膜的内部，可能存在能够在其它方向上穿过该膜并因此再发射到外部的射线、以及仅能从膜反射并仍然受限在内部的射线。如此受限的射线造成在该膜所密封的气氛中温度明显升高。此外，该膜本身变暖。按照本专利技术，有利地向膜的组合物中加入能够在用于膜时通过加入各种分子来提高这种限制作用的成分。即，按照构成本专利技术主题的膜的一个优选实施方案，通过加入有利地在包含它的聚合物组合物中占2-20％重量的小尺寸(例如为约1纳米)硅石颗粒，膜内的温度升高以及因此扩散穿过该膜的干燥速率可通过增加溶剂的分压而明显增加。(硅石使用本领域熟练技术人员已知的常规方法加入聚合物中。)在这些情况下，本专利技术提供了一种利用可容易得到且无污染的阳光自然能而非任何能量、尤其是化石能量进行干燥的便宜方式。射线限制作用的一个附加优点与膜的内部温度的增加有关，只要这样能够增加大分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干燥易受溶剂湿化的材料和／或将所述材料保持为干燥态的方法，特征在于主要包括，通过将所述材料密封在基本上由聚合物材料所制半透膜组成的封套中而从其中存在所述溶剂的周围气氛中分离出所述材料，其中所述聚合物材料通过所述膜两侧之间的差示渗透压，利用所述溶剂的气体分子在所述聚合物材料内的迁移，在处于液态的所述溶剂的存在下，对湿化所述材料的溶剂的蒸气进行可选择性渗透，所述迁移因分子内空位在聚合物材料中的迁移性而引起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P杜豪特，I迪斯查姆普斯胡拉克，E维迪奇，
申请(专利权)人：比奥特尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]