聚芳醚的制备方法及在膜制备中的使用_4

文档序号:9793389阅读:来源:国知局
维中包含 的有机液体的冲洗浴(rinsing bath)表面之前,通常可完成沉淀,最终固定纤维结构。当发 生沉淀时,第一步骤可为使纤维状结构的内表面凝结,W便可形成作为大于30,000至60, 000道尔顿(或者该范围之间的任何大小)的分子的屏障形式的密集多微孔层。随着与该屏 障的距离增加,用纺丝组合物内包含的溶液稀释沉淀溶液增多,W致于沉淀性沿朝外方向 变得不强。该结果可为沿径向朝外方向形成粗孔海绵状结构,其可用作径向内膜的支承层。
[0095] 当发生沉淀时,如果使用的第二亲水聚合物大部分由纺丝组合物溶解,则小部分 可保留在凝结纤维中并且无法从中提取。第二聚合物的溶解可促进孔的形成。如果使用的 预定量的第二亲水聚合物由纺丝组合物溶解,并且残余物保留在凝结纤维内,则可产生有 用效果。如果使用第二亲水聚合物,约60至约95%的第二聚合物可由纺丝组合物溶解,W致 于仅约40至约5重量%的所用第二聚合物可留在其中。例如,如果第二聚合物为PVP,添加的 PVP的约80 %至约85%、或约83 %被洗涂。其中小于30重量%的初始使用的第二亲水聚合物 留在纤维中,纤维中完成的聚合物可包含约90至约99%、或约95至约98重量%的聚芳酸聚 合物,剩余可为第二亲水聚合物。
[0096] 如上所述,在沉淀操作期间如果使用的第二亲水聚合物如PVP可由纺丝聚合物溶 解,并且W溶解状态留在沉淀溶液中,其可影响沉淀条件,运是因为第二亲水聚合物的溶剂 性质可对沉淀溶液的整体特性具有影响。如果使用的第二亲水聚合物与沉淀溶液的溶剂组 分一起包括在沉淀反应的控制中。牵伸比(化af t rat i 0)可为例如,约1.5至2.5、或约2.0、 或其它值。作为一种选择,沉淀性纤维(precip;Uative fiber)的累送速度可慢于引起纤维 的牵引的喷丝头的牵引速度(化aw rate),其减小纤维的直径。该牵引或拉引可任选地用于 形成纤维。
[0097] 另一纺丝参数为冲洗浴与喷丝头的表面之间的距离,运是因为该距离W给定的向 下移动的速度即挤出速度来控制沉淀时间。然而,沉淀高度是受限的,运是因为纤维重量代 表一定限制,如果过量尚未沉淀将引起纤维结构在其自身重量下断裂。该距离可取决于纤 维的粘度、重量和沉淀速度。喷丝头和沉淀槽之间的距离可设为例如不大于约一米的距离。 沉淀之后,凝结纤维可在通常包含水的浴内冲洗,并且其中中空纤维保持长达约30分钟,如 约10至20分钟,W洗涂溶解的有机组分,并固定纤维的微孔结构。之后,纤维可穿过热干燥 区。生产的中空纤维可在内表面上具有薄的径向内部阻挡层(barrier layer),其与外部开 孔的支承层相邻。例如,对于透析膜,第二亲水聚合物包含在纺丝溶液中,制造的内表面纤 维可包括多微孔阻挡层,其具有的孔径为例如约1至约2纳米或其它值。超滤膜/微滤膜可具 有更高的孔径。在该内部阻挡层的外部与其相邻的可为泡沫状支承结构。
[0098] 中空纤维可纹理化W改进其交换性质(exchange properties)。之后,如此生产的 纤维可W常规方式操作,例如,缠绕至线筒、将纤维切为期望长度、和/或W常规方式将切下 的纤维用于透析器的制造。
[0099] 包含聚芳酸产物和溶剂的反应器溶液可被挤出或铸膜W形成片状。使用本发明的 反应器溶液铸膜薄膜或片所适用的方法和装置包括例如在如美国专利No. 3,691,068中描 述的那些。包含聚芳酸产物和溶剂的反应器溶液还可在基材表面(例如,织物或非织物)上 适当涂布和固化来作为连续或不连续的涂层或膜。
[0100] 生产的膜的透水性(water permeability)可通过测定超滤系数化UF)来评价。KUF 定义为跨膜每毫米化压力梯度每小时跨膜传输的流体的毫升数。生产的中空纤维膜可具有 的透水性(单位面积KUF)为例如,约30至约600ml/hr · mm Hg · m2、或约100至约30〇1111/11'· mm Hg · m2、或约150至约250ml/虹· mm化· m2、或其它值。超滤系数可W本文的实施例部分 描述的方式来测量。
[0101 ] 本发明的中空纤维的钢清除(sodium clearance)可为例如,约200至约300、或约 250至约275、或约260至约280、或约265至约275、或其它值。钢清除可W本文的实施例部分 描述的方式来测量。
[0102] 此外本发明的中空纤维可具有例如约3%至约10重量%、或约5%至约9重量%、或 约6%至约8重量%、或其它值的吸水率或水分吸收容量(moisture uptake capacity)。吸 水率容量可由下述方式确定。在室溫(25°C)下使水蒸气饱和的空气通过安装有中空纤维并 在干燥条件下的透析器。关于此点,在压力下将空气引入至水浴中并在水蒸气饱和之后涌 入透析器。一旦达到稳定状态,则能够测量吸水率容量。
[0103]此外,本发明的膜可具有优良的分离边界(separation bounda巧)。筛分系数例如 可测量为,对于维生素 Bi2为1.0,对于菊粉(inul in)约为0.99,对于肌红蛋白为0.5和0.6,对 于人体白蛋白在0.005W下,或其它值。由此可见由本发明生产的中空纤维在分离性质(例 如,筛分系数)方面可接近、至少部分接近于天然的肾功能。
[0104]通过仅用于说明本发明的下述实施例进一步使本发明明晰。除非另有说明,本文 中使用的所有量、百分数、和比等W重量计。
[010引实施例
[0106] 下述实施例中,分子量、超滤系数、钢清除和泡点W下述方式来测定。
[0107] 分子量通过使用二氯甲烧作为洗脱液和聚苯乙締作为校准用标准的凝胶渗透色 谱法来测定。纺丝体(spin-mass)的溶液粘度在哈克粘度计VT550中测量。在化tacM TM- 1000桌面沈Μ上获得沈Μ图片。在来自MTS Systems Corporation,USA的拉力试验机上测量 中空纤维的机械性质。
[0108] W血/hr/mm化计的超滤系数由通过测量当在152.6mm化的平均压力下自下而上 地累送水经过腔侧时关闭底部开口、从顶部透析液开口收集的滤液而计算的。平均压力被 认为是由入口压力(3.85psig)和出口压力(2.05psig)计算的平均值。
[0109] 通过在W500mL/分钟的速度将纯水从上至下供给至纤维的外部的同时,W300血/ 分钟的速度将包含154mmol/L的氯化钢的水溶液从上至下供给至腔侧(并且两个路线均没 有循环)来测量钢清除。平衡之后,收集来自含纳路线的入口和出口的样品,并由火焰光度 计测量钢W提供钢清除。
[0110] 通过在W恒定流速将水供给至腔侧的同时,将空气压力施加至纤维的外侧来试验 泡点。如果在空气侧维持较高压力,W及如果纤维或灌封(potting)是有缺陷的,则空气可 流过纤维的腔侧,并且可从透析器的顶部端盖(top end-cap)出现而被看到。如果在15至 2化si的跨膜压力下至少3分钟未观察到空气泄漏,则透析器被验证通过泡点试验。
[0111] 实施例1:
[0112] 带有反应头的化两件套玻璃圆柱形反应器通过在中颈(center neck)的真空密闭 轴承(vacuum-tight bearing)安装有顶部高转矩揽拌器。使用适合高粘度溶液的叶轮。右 颈与塞子(stopper)连接而左颈与6英寸分馈柱、具备蒸汽溫度计和水冷式冷凝器(water- cooled condenser) 的迪安 - 斯塔克分水器 (Dean-Stark trap) 连接。前颈与热电偶溫度计 连接。将反应器放在其溫度由溫度控制器来控制的3升油浴中。准备氮气入口管W确保通过 电加热器来加热氮气。
[0113] 右颈上的塞子用长颈漏斗来代替,通过长颈漏斗将251.60克双酪-A、316.48克4, 4'-二氯二苯讽(DCDPS)、161.46克碳酸钟、和550克DMAC装入反应器。双酪-A获得自Bayer Material Science,DCDPS获得自Ve;rtellus Specialty Materials,UK,和碳酸钟获得自 Armand Products Company。装入完成后,将右颈与氮气入口连接。将反应器浸至设定为加 热至152°C的化油浴中。此时,将反应器头安装加热罩化eating-mantle)并用加热带包裹迪 安-斯塔克分水器臂W使冷凝回反应器最小化。
[0114] 开始通过电加热器加热使高纯度氮气鼓泡至反应混合物并且持续至反应结束。将 反应溫度维持在152°C,反应的副产物水与一些DMAC-起馈出至迪安-斯塔克分水器。调整 氮气气流W提供每小时约5至20毫升的馈出物并将蒸气溫度保持在100°CW上。将分水器中 的馈出物从系统中移除并由卡尔费舍尔滴定法化arl-Fisher tihation)分析水。为了维 持整个聚合过程中浓度相同,当每小时将馈出物从分水器移除时,将新鲜的DMAC添加至反 应器中直至与被移除的馈出物相同的程度。总的说来,在聚合的过程期间,约200至300克馈 出物被移除并且包含约88%至92%的预期的水。在反应的过程期间还将相同量的新鲜DMAC 添加至反应器。反应期间顶部揽拌器的转矩或反应器溶液的凝胶渗透色谱示出分子量的增 长。取决于聚合时采用的叶轮的类型,在20小时或更长时间达到期望的分子量。当达到期望 的分子量时,降低油浴并添力日250克冰冷的DMACW降低反应溫度。接着添加溶解在20克DMAC 的5.0克冰醋酸W终止聚合。趁热将反应器内容物倾入4升爱伦美氏烧瓶化rlenmeyer flask)。通过用1131克DMAC彻底洗涂反应器并将洗涂液添加至爱伦美氏烧瓶来回收反应器 中剩余的聚合物。通过顶部的揽拌器使爱伦美氏烧瓶中的内容物均相化。在氮气压力下通 过2.0微米烧结的金属过滤片滤出反应的副产物氯化钟W提供约20.0%固体的澄清聚合物 溶液。最终的GPC分析示出为:Μη 22,757、Mw 76,232、和环状二聚物1.01%。适合于膜应用 的商购聚讽测试为:Μη 22,228、Mw 78,121、和环状二聚物1.08%。
[0115] 实施例2:
[0116] 如实施例1搭建没有分馈柱的1L两件套玻璃反应器。通过右颈和长颈漏斗的使用, 将160.12克双酪-A、201.41克4,4'-二氯二苯讽、102.76克碳酸钟、和350克NMP装入反应器。 装入完成后,将右颈与氮气入口连接。将反应器浸至设定为加热至190°C的化油浴中。此时, 将反应器头安装加热罩并用加热带包裹迪安-斯塔克分水器臂W使冷凝回反应器最小化。
[0117] 开始通过电加热器加热使高纯度氮气鼓泡至反应混合物并且持续至反应结束。将 反应溫度维持在190°C,反应的副产物水与一些NMP-起馈出至迪安-斯塔克分水器。调整氮 气气流W提供每小时约5至10毫升的馈出物,并将蒸气溫度保持在100°CW上。将分水器中 的馈出物从系统中移除并由卡尔费舍尔滴定法分析水。为了维持整个聚合过程中浓度相 同,当每小时将馈出物从分水器移除时,将新鲜的NMP添加至反应器中直至与被移除的馈出 物相同的程度。总的说来,在聚合的过程期间,约50克馈出物被移除并且包含约88%至92% 的预期的水。在反应的过程期间还将相同量的新鲜NMP添加至反应器。反应期间顶部揽拌器 的转矩或反应器溶液的凝胶渗透色谱示出分子量的增长。取决于聚合时采用的叶轮的类 型,在4.5小时或更长时间达到期望的分子量。当达到期望的分子量时,降低油浴并添加200 克冰冷的NMPW降低反应溫度。接着添加溶解在20克DMAC的5.0克冰醋酸W终止聚合。趁热 将反应器内容物倾入4升爱伦美氏烧瓶。通过用667克NMP彻底洗涂反应器并将洗涂液添加 至爱伦美氏烧瓶来回收反应器中剩余的聚合物。通过顶部的揽拌器使内容物均相化。在氮 气压力下通过2.0微米烧结的金属过滤片滤出反应的副产物氯化钟W提供约20.0%固体的 澄清聚合物溶液。最终的GPC分析示出为:Μη 22,593、Mw 76,836、和环状二聚物1.01 %。适 合于膜
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