复合半透膜的制作方法_3

文档序号:9509358阅读:来源:国知局
%以下。
[0085] 此处,所谓孔隙率,是指基材的每单位体积的孔隙的比例,其可以如下得到:用纯 水含浸具有给定的表观体积的基材,从含浸纯水的基材的重量中减去干燥基材的重量,用 所得的值除以基材的表观体积,将所得的值用百分率(%)表示。
[0086] 另外,基材的每单位面积的重量A和多孔质支承体的位于基材内部的部分的每单 位面积的重量B之和(A+B)优选为10g/m2以上,较优选为30g/m2。另外,和(A+B)优选为 100g/m2 以下。
[0087] 该和(A+B)可以如下得到:从支承膜上剥离存在于基材上的多孔质支承体,然后 测定基材和残留于基材中的多孔质支承体的复合物(相当于"复合基材")的重量,除以复 合基材的面积。换言之,该和可被称为复合基材的基重(basis weight)。复合基材的内部 残存多孔质支承体的一部分。通过使复合基材的基重为l〇g/m2以上,能够得到高剥离强度。 另外,通过使复合基材的基重为l〇〇g/m2以下,能够将流动阻力抑制在低水平。
[0088] 重量B相对于重量A之比B/A优选满足0. 15彡B/A彡1。通过使比B/A为0. 15 以上,基材和多孔质支承体复合化,能够得到高的剥离强度。另外,通过使比B/A为1以下, 能够将流动阻力抑制在低水平。
[0089] 另外,较优选的是,基材的重量A和基材内部的多孔质支承体的重量B满足上述各 自的优选数值范围,且满足上述关系式。
[0090] 只要复合基材内多孔质支承体的含浸部分的厚度为基材厚度的60%以上,则不 仅能够得到高剥离强度,还能够在用其制造剥离膜元件时减少复合半透膜沉入通道部件 (channelmember)中。另外,如果多孔质支承体的含浸部分的厚度为基材厚度的99%以上, 则在背侧也形成皮层,成为透水性降低的原因。因此,通过使多孔质支承体的含浸部分的厚 度为基材厚度的99以下,则能够兼顾强度和透水性。需要说明的是,含浸部分的厚度的控 制受基材孔隙率影响,同时也受多孔质支承体的形成中使用的树脂溶液的粘度影响。树脂 溶液的粘度可以通过调节涂布时的溶液温度或树脂溶液的浓度来进行控制。通常在使树脂 溶液的温度为〇~50°C的范围内进行涂布较好。
[0091] 另外,树脂溶液的浓度可以根据树脂种类等的不同而进行变更,但优选在5重 量%~35重量%的范围,更优选在10重量%~25重量%的范围。只要其浓度在该范围内, 则含有树脂的有机溶剂溶液充分含浸至基材的纤维间,树脂的溶液不会析出。结果,利用锚 定作用,多孔质支承体与基材牢固地接合。需要说明的是,树脂溶液的温度范围可以根据所 用的高分子溶液的粘度等进行调节。
[0092]另外,关于基材和多孔质的总孔隙率,在分别满足上述的各自的优选数值范围的 同时,优选总孔隙率为10%以上60%以下。
[0093] 通过以上说明的构成,能够使多孔质支承体4中含浸于基材中的部分的厚度(以 符号41表示的部分的厚度)、及多孔质支承体和基材的复合物中的基材3与多孔质支承体 41的定量关系得以优化。由此,能够提高基材3与多孔质支承体41的剥离强度,结果,即使 运行压力波动也能抑制性能的降低。
[0094] 支承膜2的厚度影响复合半透膜的强度及将复合半透膜制成膜元件时的填充密 度。为了得到充分的机械强度及填充密度,支承膜2的厚度优选在30~300μm的范围内, 更优选在50~250μm的范围内。
[0095] 另外,存在于基材上的多孔质支承体的厚度优选为基材厚度的1%以上80%以 下,更优选为5%以上50%以下。
[0096] 基材的厚度优选在10~200μm的范围内,更优选在40~150μm的范围内。
[0097] 基材和多孔质支承体的粘结性根据所使用的基材的材质等的不同而不同,但在 进行剥离试验(25°C的温度条件下,10mm/min)时的剥离强度为0.5N/25mm以上,优选为 1. 0N/25mm以上。剥离强度的上限不能被规定,因为根据情况的不同有时剥离强度超过了多 孔质支承体的破坏强度,但是能够在不破坏多孔质支承体的情况下进行剥离的上限通常小 于 7. 5N/25mm〇
[0098] 形成多孔质支承体的成膜原液(即树脂溶液)与使成膜原液凝固的非溶剂的接触 优选在多孔质支承体面上均匀且连续地进行。具体而言,例如可以举出在含有非溶剂的凝 固浴中浸渍将成膜原液涂敷于基材而成的多孔质支承体的方法。
[0099] 另外,作为涂敷方法,例如可以举出使用旋涂机、线棒涂布机、流涂机、模具式涂布 机(diecoater)、辑涂机、喷雾器(sprayer)等涂布装置将成膜原液涂敷于基材上的方法。
[0100] (1-2)分离功能层
[0101] 分离功能层是在复合半透膜中担负着分离溶质的功能的层。分离功能层的组成及 厚度等构成可以结合复合半透膜的使用目的而设定。
[0102] (聚酰胺制分离功能层)
[0103] 如上所述,现有的膜经使用后有时性能下降。针对于此,本发明人进行了深入研 究,结果发现,在设置于多孔质支承体上的交联聚酰胺分离功能层中,半透膜的每单位面积 的分离功能层的重量优选为50mg/m2以上250mg/m2以下,更优选为80mg/m2以上200mg/m2 以下。如果为上述范围,则能够抑制复合半透膜的性能降低。考虑这是因为,由于分离功能 层中的突起变高,所以复合半透膜中的分离功能层对由冲击、摩擦等带来的物理外力的耐 久性提尚。
[0104] 分离功能层的平均重量是通过下述方法得到的值。首先,切割复合半透膜,得到 50cmX100cm的切片。对于该切片,将基材从多孔质支承体剥离,由此得到多孔质支承体和 设置于其上的分离功能层的复合物。将所得的复合物投入二氯甲烷中并进行搅拌。由此,仅 多孔质支承体被溶解。使用PTFE制膜过滤器(ADVANTEC制,商品名T300A090C,孔径3μm) 将所得的混合物进行减压过滤,则分离功能层残留在过滤器上。将回收的分离功能层再次 投入二氯甲烷中,重复进行5次利用上述步骤进行的精制,由此能够仅回收分离功能层。将 回收的分离功能层在真空烘箱中干燥24小时,然后进行重量测定,由此能够求出分离功能 层的平均重量(mg/m2)。
[0105] 分离功能层例如可以含有聚酰胺作为主成分。构成分离功能层的聚酰胺可以通过 多官能胺与多官能酰卤化物的界面聚合而形成。此处,优选多官能胺或多官能酰卤化物的 至少一方含有3官能以上的化合物。
[0106] 此处,所谓多官能胺是指一分子中具有2个以上的伯氨基和/或仲氨基、且其氨基 中的至少1个为伯氨基的胺。例如可以举出2个氨基以邻位、间位、对位中的任一种位置关 系与苯环键合而成的苯二胺和苯二甲胺、1,3, 5-三氨基苯、1,2,4-三氨基苯、3, 5-二氨基 苯甲酸、3-氨基苄胺、4-氨基苄胺等芳香族多官能胺、乙二胺、丙二胺等脂肪族胺、1,2-二 氨基环己烷、1,4_二氨基环己烷、4-氨基哌啶、4-氨基乙基哌嗪等脂环式多官能胺等。其 中,如果考虑膜的分离选择性、透过性、耐热性,则优选一分子中具有2~4个伯氨基和/或 仲氨基的芳香族多官能胺。作为这样的多官能芳香族胺,优选使用间苯二胺、对苯二胺、1, 3,5_三氨基苯。其中,从获得容易性、操作容易性的方面考虑,较优选使用间苯二胺(以下, 称为m-PDA)。这些多官能胺可以单独使用,也可以并用2种以上。并用2种以上的情况下, 既可以将上述胺彼此组合,也可以将上述胺与一分子中具有至少2个仲氨基的胺组合。作 为一分子中具有至少2个仲氨基的胺,例如可以举出哌嗪、1,3-双哌啶基丙烷等。
[0107]多官能酰卤化物是指一分子中具有至少2个卤代羰基的酰卤化物。例如,作为3官 能酰卤化物,可以举出均苯三甲酰氯、1,3,5-环己烷三甲酰氯、1,2,4-环丁烷三甲酰氯等。 作为2官能酰卤化物,可以举出联苯二甲酰氯、偶氮苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲 酰氯、萘二甲酰氯等芳香族2官能酰卤化物;己二酰氯、癸二酰氯等脂肪族2官能酰卤化物; 环戊烷二甲酰氯、环己烷二甲酰氯、四氢呋喃二甲酰氯等脂环式2官能酰卤化物。从与多官 能胺的反应性考虑,优选多官能酰卤化物为多官能酰氯化物。此外,从膜的分离选择性、耐 热性考虑,更优选多官能酰氯化物为一分子中具有2~4个氯代羰基的多官能芳香族酰氯 化物。其中,从获得的容易性、操作容易的观点出发,进一步优选使用均苯三甲酰氯。这些 多官能酰卤化物既可以单独使用,也可以同时使用2种以上。
[0108] (有机-无机混合物分离功能层)
[0109] 另外,分离功能层可以具有含Si元素等的有机-无机混合物结构。具有有机-无 机混合物结构的分离功能层例如可以含有以下化合物(A)、(B):
[0110] (A)具有烯键式不饱和基团的反应性基团及可水解基团直接键合于硅原子上而得 的硅化合物;以及
[0111] (B)具有烯键式不饱和基团的、上述化合物(A)以外的化合物。具体而言,分离功 能层可以含有化合物(A)的可水解基团的缩合物及化合物(A)及/或(B)的烯键式不饱和 基团的聚合物。即,分离功能层可以含有至少一种选自以下的聚合物:
[0112] ?仅化合物(A)缩合及/或聚合而形成的聚合物;
[0113] ?仅化合物(B)聚合而形成的聚合物;以及
[0114] ?化合物⑷和化合物⑶的共聚物。
[0115] 需要说明的是,聚合物包含缩合物。另外,化合物(A)和化合物(B)的共聚物中, 化合物(A)可以通过可水解基团缩合。
[0116] 混合物结构可以通过已知的方法形成。混合物结构的形成方法的例子之一如下所 示。将含有化合物(A)及化合物(B)的反应液涂布在多孔质支承体上。除去多余的反应液 后,为了使水解性基团缩合,可以进行加热处理。作为化合物(A)及化合物(B)的烯键式不 饱和基团的聚合方法,可以进行热处理、电磁波照射、电子束照射、等离子体照射。出于加快 聚合速度的目的,可以在形成分离功能层时添加聚合引发剂、聚合促进剂等。
[0117] 需要说明的是,对于任意分离功能层而言,均可以在使用前利用例如含醇水溶液、 碱水溶液来对膜的表面进行亲水化。
[0118] 2.复合半透膜的制造方法
[0119] 接下来,对上述复合半透膜的制造方法进行说明。制造方法包含支承膜的形成工 序及分离功能层的形成工序。需要说明的是,本发明的复合半透膜不受本说明书中记载的 制造方法及各层的形成方法的限制。
[0120] (2-1)支承膜的形成工序
[0121] 支承膜的形成工序可以包括:在基材上涂布热塑性树脂(其为多孔质支承体的成 分)的溶液的工序、及将涂布有上述溶液的上述基材浸渍在凝固浴(其具有比热塑性树脂 的良溶剂更低的热塑性树脂溶解度)中从
当前第3页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1