组合物、高分子多孔质膜和亲水化剂的制作方法_4

文档序号:9583205阅读:来源:国知局
,相对于偏二氣乙締系树脂、共聚物(A)、溶剂和非溶剂的合计,非溶剂优 选为0.1质量%~10质量%。更优选为0. 5质量%~8质量%。
[0165] 通过将含氣聚合物浓度调整为适当的范围,能够将组合物的粘度调整为适当的范 围。若组合物的粘度未在适当的范围,则可能无法成型为高分子多孔质膜。
[0166] 组合物可W为常溫,也可W被加热。例如优选为10°C~75°C。
[0167] 在非溶剂诱导相分离法中,作为上述溶剂,可W使用在热诱导相分离法中例示出 的溶剂。上述溶剂可W为不良溶剂,也可W为良溶剂,优选为良溶剂。
[016引作为上述非溶剂,可W使用在热诱导相分离法中例示出的非溶剂。
[0169] 作为可用作上述凝固浴的凝固液体,优选使用含有非溶剂的液体进行固化,也可 W含有不良溶剂、良溶剂。作为上述非溶剂,可W使用在热诱导相分离法中例示出的非溶 剂。例如可适当地使用水。
[0170] 在制造本发明的高分子多孔质膜的情况下,可W将上述热诱导相分离法与非溶剂 诱导相分离法合用。
[0171] 在非溶剂诱导相分离法和热诱导相分离法中,将偏二氣乙締系树脂和共聚物(A) 溶解在溶剂中,将所得到的组合物从模口吐出后进行固化,从而能够得到多孔质膜。作为上 述模口,可使用例如狭缝模头、双套管式共挤出模头(二重管式口金)、Ξ套管式共挤出模 头重管式口金)等。
[0172] 在使高分子多孔质膜的形状为中空纤维膜的情况下,作为上述模口,优选使用中 空纤维膜纺丝用的双套管式共挤出模头、Ξ套管式共挤出模头等。
[0173] 在使用双套管式共挤出模头的情况下,可W从双套管式共挤出模头的外侧管吐出 组合物、从内侧管吐出离子交换水等中空部形成流体,同时在凝固浴或冷却浴中进行固化, 由此形成中空纤维膜。
[0174] 在中空部形成流体中通常可使用气体或者液体。在热诱导相分离法中,可优选采 用与冷却液体同样的含有浓度为60%~100%的不良溶剂或者良溶剂的液体,也可W使用 非溶剂或者含有不良溶剂或良溶剂的非溶剂。在非溶剂诱导相分离法中,作为上述中空部 形成流体,优选使用上述的非溶剂,例如优选离子交换水等水。此外,上述的非溶剂也可W 含有不良溶剂、良溶剂。
[0Π5] 在使用热诱导相分离法的情况下,作为上述中空部形成流体,优选使用上述的溶 剂,例如优选甘油Ξ乙酸醋等不良溶剂。另外,在使用热诱导相分离法的情况下,也可W使 用氮气。
[0176] 通过改变中空部形成流体与冷却液体或凝固液体的组成,还可W形成具有二种结 构的中空纤维膜。中空部形成流体可W冷却供给,在仅利用冷却浴的冷却力就足够对中空 纤维膜进行固化的情况下,中空部形成流体也可W不冷却就进行供给。
[0177] Ξ套管式共挤出模头适于使用2种树脂溶液的情况。例如,可从Ξ套管式共挤出 模头的外侧管与中间管吐出2种组合物,从内侧管吐出中空部形成液体,同时在凝固浴或 冷却浴中进行固化,由此来制成中空纤维膜。此外,可从Ξ套管式共挤出模头的外侧管吐出 组合物、从中间管吐出由偏二氣乙締系树脂和共聚物(A)W外的树脂构成的树脂溶液、从 内侧管吐出中空部形成流体,同时在凝固浴或冷却浴中进行固化,由此来制成中空纤维膜。 [017引作为偏二氣乙締系树脂和共聚物(A)W外的树脂,可W举出上述树脂。其中优选 上述的热塑性树脂,更优选丙締酸类树脂。
[0179] 如上所述,在由使用了双套管式共挤出模头或Ξ套管式共挤出模头的制造方法进 行中空纤维膜的制造的情况下,可使凝固液体量或冷却液体量少于制造平膜的情况,从运 方面考虑,该方法为优选的。
[0180] 本发明的高分子多孔质膜的形状为中空纤维膜的情况下,在利用上述方法得到的 中空纤维膜的外表面或内表面可W进一步形成含氣聚合物层或由偏二氣乙締系树脂和共 聚物(A)W外的树脂构成的树脂层。
[0181] 含氣聚合物层或树脂层可通过在中空纤维膜的外表面或内表面涂布组合物或树 脂溶液来形成。作为在中空纤维膜的外表面涂布组合物或树脂溶液的方法,优选使用将中 空纤维膜浸溃在组合物或树脂溶液中、或向中空纤维膜滴加组合物或树脂溶液的方法等。 作为在中空纤维膜的内表面涂布组合物或树脂溶液的方法,优选使用将组合物或树脂溶液 注入到中空纤维膜内部的方法等。
[0182] 作为对组合物或树脂溶液的涂布量进行控制的方法,除了对组合物或树脂溶液的 涂布量本身进行控制的方法外,还优选使用下述方法:将多孔质膜浸溃在组合物或树脂溶 液中,或在多孔质膜上涂布组合物或树脂溶液后刮下组合物或树脂溶液的一部分、或用气 刀吹走的方法;调整涂布时的浓度的方法。
[0183] 在将本发明高分子多孔质膜的形状制成平膜的情况下,也可通过诱注组合物、浸 溃在冷却浴或凝固浴中来制造。此外,还可通过使用狭缝模口将组合物吐出到冷却浴或凝 固浴中来制造。
[0184] 在本发明的高分子多孔质膜为含有多孔质基材的复合膜的情况下,还可通过下述 方法得到本发明的高分子多孔质膜:将多孔质基材浸溃在组合物中的方法;在多孔质基材 的至少单面涂布组合物的方法;等等。
[0185] 利用上述制造方法能够得到具有优异透水性的高分子多孔质膜,在透水性能不充 分的情况下,可进一步对于经上述制造方法得到的多孔质膜进行拉伸,制成本发明的高分 子多孔质膜。
[0186] 作为对本发明高分子多孔质膜的孔径进行控制的方法,例如可向组合物中加入用 于控制孔径的添加剂,在利用偏二氣乙締系树脂和共聚物(A)形成多孔质结构时、或者在 形成多孔质结构后使添加剂溶出,由此来控制高分子多孔质膜的孔径。此外,添加剂也可留 在多孔质膜内。
[0187] 在非溶剂诱导相分离法和热诱导相分离法的任一方法中,组合物均可含有添加 剂。在形成多孔质结构后使添加剂溶出,由此可对高分子多孔质膜的孔径进行控制。添加 剂也可根据需要留在多孔质膜内。
[0188] 作为添加剂,可W举出有机化合物和无机化合物。作为有机化合物,优选可溶解 在、或均匀分散在构成组合物的溶剂中的物质。进一步地,在使用非溶剂诱导相分离法的情 况下,优选可溶解在凝固液体所含有的非溶剂中的物质;在使用热诱导相分离法的情况下, 优选可溶解在冷却液体所含有的溶剂中的物质。
[0189] 例如,作为有机化合物,可W举出聚乙締基化咯烧酬、聚乙二醇、聚乙締醇、聚亚乙 基亚胺、聚丙締酸、葡聚糖等水溶性聚合物、Tween40(聚氧乙締山梨糖醇酢单栋桐酸醋)等 表面活性剂、甘油、糖类等。
[0190] 作为无机化合物,优选使用水溶性化合物。例如可W举出氯化巧、氯化裡、硫酸领 等。
[0191] 也可W不使用添加剂而根据凝固液中的非溶剂的种类、浓度和溫度来控制相分离 速度,从而对表面的平均孔径进行控制。通常,若相分离速度快则表面的平均孔径减小;若 相分离速度慢则该孔径增大。此外,向组合物中添加非溶剂对于相分离速度控制也是有效 的。
[0192] 从亲水化的方面、相分离控制的方面、或提高机械强度的方面出发,组合物可W进 一步含有聚乙締基化咯烧酬、聚甲基丙締酸甲醋树脂、蒙脱上、Si〇2、Ti〇2、CaC〇3、聚四氣乙 締等添加剂。
[0193] 从提高透水性的方面出发,本发明的高分子多孔质膜可利用碱进行处理。碱例如 为化0H水溶液、K0H水溶液、氨水、胺溶液等。它们可化含有乙醇、甲醇等醇或有机溶剂。特 别优选碱含有醇,但并不限于运些。
[0194] 本发明的高分子多孔质膜适合用作饮料水制造、净水处理、废水处理等水处理中 所用的微孔过滤膜或超滤膜。本发明的高分子多孔质膜的透过性高、耐化学药品性优异,因 而优选为水处理用的高分子多孔质膜。
[0195] 此外,本发明的高分子多孔质膜还适用于医疗领域、食品领域、电池领域等中。
[0196] 在医疗领域中可W使用本发明的高分子多孔质膜作为血液净化用膜,血液净化用 膜的目的是净化血液,特别是基于为了代替肾功能的血液透析、血液过滤、血液过滤透析等 体外循环来除去血中陈旧废物。
[0197] 在食品领域中,出于分离除去发酵中所用的酵母、进行液体浓缩的目的,可W使用 本发明的高分子多孔质膜。
[0198] 在电池领域中,可将本发明的高分子多孔质膜用作电池用隔膜或高分子固体电解 质的基材,该电池用隔膜可使电解液能够透过,但电池反应中生成的生成物无法透过。
[0199] 本发明还设及一种由偏二氣乙締系树脂构成的多孔质膜的亲水化剂,其特征在 于,该亲水化剂由具有乙締醇单元和含氣单体单元的共聚物(A)构成。
[0200] 本发明的亲水化剂可W按照相对于偏二氣乙締系树脂为1质量%~30质量%的 方式添加,从而形成组合物。更优选的下限为5质量%、进一步优选的下限为10质量%、更 优选的上限为25质量%。
[0201] 通过上述方法,可W由所得到的组合物制作高分子多孔质膜。优选的共聚物(A) 的种类、组成、交替率等、优选的偏二氣乙締系树脂的种类、组成等如上所述。
[0202] 实施例
[0203] 接下来,举出实施例对本发明进行说明,但本发明并不仅限定于所述实施例。
[0204] 实施例的各数值通过W下的方法进行测定。另外,在W下的实施例中,在下述测定 条件下进行基于XPS狂射线光电子能谱法)、NMR(核磁共振法)的测定。
[0205][基于XPS狂射线光电子能谱法)的表面移动性]
[0206] 将本发明的组合物成型为多孔质膜状,利用XPS狂射线光电子能谱法)通过下述 方法测定了所得到的成型物的表面。
[0207] 测定中使用ESCA3400 (SHIMADZU社制造)。射线源使用1巧α射线(1253.6eV), 在测定区域直径为约3mm、检出深度为约7nm(光电子出射角90° )的条件下进行测定。 [020引需要说明的是,为了去除制膜中使用的DMAC等试剂的影响,利用下述方法进行了 评价。
[0209] 作为参比,制作仅由偏二氣乙締系树脂构成的多孔质膜,将利用对所得到的 成型物的表面测得的0原子的个数、N原子的个数分别设为化、化,定义为校正系数α= 化/化。
[0210] 接着,制作本发明的由偏二氣乙締系树脂和共聚物(Α)构成的多孔质膜,将利用 ΧΙ^对所得到的成型物的表面测得的0原子的个数、Ν原子的个数、F原子的个数分别设为 Οχ、化、Fx。使用由参比的结果计算出的校正系数,通过下式进行0原子的个数的校正。
[0211] 0h = 0x-aX化
[0212] 使用该校正后的化的值,计算L= 0/F。通过下式由0/F计算出共聚物(A)的组 成。
[0213] 将偏二氣乙締系树脂的含氣率设为FVF(wt%)、将共聚物(A)的含氣率设为 AF(wt% )、将共聚物(A)的含氧率设为A0(wt% )时,
[0214]共聚物(A)的组成(Aesca) =L·FVF/(A〇-L· (AF-FV巧)
[0引引 其中,L= (0hX15. 999V(FxX18. 998)。
[0216] 表面移动性的评价基准如下。
[0217][评价基准]
[021引通过元素分析计算出膜整体的偏二氣乙締系树脂和共聚物(A)的组成比。 (Agenso)
[0219]由表面移动性=(Aesca-Agenso)/AgensoX100
[0220] 求出的表面移动性为10%W上的情况下,表面移动性为Ο;为5%W上且小于 10%的情况下,表面移动性为Δ;小于5%的情况下,表面移动性为X。
[0221] [基于NMR(核磁共振法)的含氣聚合物的组成和交替率的测定]
[022引在iH-NMR(核磁共振法)测定中使用了JNM-EX270CJE化社制造:270MHz)。溶剂 使用了気代丙酬。
[0223][渗透润湿张力]
[0224] 将水和乙醇改变比例而进行混合,准备了表面张力不同的水溶液。乙醇浓度和表 面张力的关系参考了化学工学便览(丸善株式会社、修订第5版)的记载。在溫度25Γ、相 对湿度50 %的气氛中,在膜形状为中空纤维的情况下,使剪裁成长度5mm的试样静静地浮 于该水溶液中,在膜形状为平膜的的情况下,使剪裁成5mm见方的试样静静地浮于该水溶 液中,将多孔质膜在1分钟W内能够从水面向下下沉100mmW上的水溶液的表面张力的最 大值作为该多孔质膜的渗透润湿张力(下文中也称为表面润湿张力)。
[0225] [润湿性]
[0226] 准备水70%、乙醇30 %的混合液(表面张力:25.OmN/m),在溫度25 °C、相对湿度 50 %的气氛中,在膜形状为中空纤维的情况下,使剪裁成长度5mm的试样静静地浮于该水 溶液中,在膜形状为平膜的的情况下,使剪裁成5mm见方的试样静静地浮于该水溶液中,将 多孔质膜在1分钟W内能够从水面向下下沉100mmW上的情况记为〇,将完全不下沉的情 况记为X,将中间的状态记为Δ。
[0227] [纯水透过系数]
[0228] 纯水透过系数如下求得:在溫度25°C下,将离子交换水利用氮加压至0.OlMPaW 上,利用所制作的中空纤维膜进行过滤,由此来求得该纯水透过系数。
[0229] 纯水透过系数虹Vm2/s/Pa]=(透过水量)/(膜面积)/(透过时间)/(评价压 力)
[0230] [微粒阻挡率]
[0231] 对于微粒阻挡率,将粒径受到控制的聚苯乙締乳液微粒(lOOnm)利用离子交换水 稀释至10化pm左右,将稀释后的分散溶液作为评价原液进行过滤,按下式来求得。
[0232] 微粒阻挡率[%] = ((评价原液吸光度)-(透过液吸光度))/(评价原液吸光 度)X100
[0233] [最大点断裂强度]
[0234] 对于最大点断裂强度,在夹头间距离25mm
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