复合结构制造技术

一种复合结构，包括：载体；活性层，包覆载体；树枝状分子，通过共价键接枝到活性层；以及多个抗污基团，各自通过共价键接枝到树枝状分子的多个末端。上述树枝状分子的末端具有胺基、羟基或硫醇基。

Composite structure

A composite structure comprises a carrier, an active layer, a coating carrier, a dendrimer, grafted to the active layer by covalent bonding, and a plurality of antifouling groups, each grafted to a plurality of terminals of the dendrimer by covalent bonding. The end of the dendrimer has amine, hydroxyl or mercaptan groups.

【技术实现步骤摘要】
复合结构
本专利技术涉及抗污的复合结构，具体涉及采用树枝状分子提高抗污分子的接枝率。
技术介绍
抗污水处理膜、免清洗隐形眼镜、抗垢渔具、长寿命水下机具、防藤壶成长的船舶涂漆等产品，是未来产品加值化、低能耗、及资源永续利用相当重要的一环。举例来说，箱网养殖用的渔网，长时间浸泡在海水中，网目容易成长海洋生物，使渔网变重，阻塞造成海水无法交换，导致高密度养殖下，其水中氧气交换量不足，且网目上的贝类会割伤鱼类，造成细菌感染，导致鱼类死亡。因此，抗污的机能性处理，在水下制具的应用是非常重要的。化学改性方法主要是将抗污分子接枝或涂布在产品表面，使其产品表面对污染物的亲水性或水合能力或空间位阻的能力增加，来达到抗污的效果。利用表面化学改性的方法制作抗污材料在这些产品上常遇到两大问题：(1)直接将抗污分子接枝在需要进行抗污处理的产品上时，产品表面可供进行抗污材料改质的接枝点有限，导致接枝后的抗污材料覆盖率明显不足，使得抗污能力大受影响。(2)将抗污材料直接涂布在产品表面，可提升覆盖率，但其与产品的黏着力不佳，容易被水流冲走而剥落，且部分产品应用会有涂布层过厚，水阻太大，效能下降的问题。综上所述，目前亟需新的方法将抗污分子大量接枝在产品表面，以提升产品的抗污能力。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的复合结构，包括：载体；活性层，包覆载体；树枝状分子，通过共价键接枝到活性层；以及多个抗污基团，各自通过共价键接枝到树枝状分子的多个末端。附图说明图1为本专利技术实施例中复合结构的示意图；【附图元件说明】11-载体；13-活性层；15-树枝状分子；17-抗污基团。具体实施方式本专利技术一实施例提供的复合结构如图1所示，其包括载体11；活性层13，包覆载体11；树枝状分子15，通过共价键接枝到活性层13；以及多个抗污基团17，各自通过共价键接枝到树枝状分子15的多个末端。在图1所示的实施例中，树枝状分子15的末端为胺基，其与活性层13的表面的酰氯基反应以形成酰胺键。可以理解的是，图1中的键结仅用以举例，其可依树枝状分子15的末端的官能基与活性层13其表面上的基团而改变，并不限于图1所示的酰胺键。此外，图1中的树枝状分子15仅具有5个末端胺基，但树枝状分子15可具有数十个胺基，视结构而定。在本专利技术的一些实施例中，载体11包括有机纤维或无机纤维的无纺布或再通过相转换工艺或电纺工艺所得的复合滤膜。在本专利技术的一些实施例中，上述复合滤膜的孔洞尺寸介于5nm至5μm之间。若孔洞尺寸过大，在制作活性层13会造成破孔导致膜无过滤功能。若孔洞尺寸过小，则滤膜的水阻过大，渗透水量过低。在本专利技术的一些实施例中，有机纤维包括聚纤维素酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚醚酮、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚亚酰胺、氯化聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯或苯乙烯-丙烯腈共聚物。在本专利技术的一些实施例中，无机纤维包括碳纤维、玻璃纤维或金属纤维。当载体11为上述纤维形成的网状层时，复合结构可作为滤膜以滤除水中盐类。在本专利技术的一些实施例中，活性层13由(a)多元醇、多元硫醇、多元胺或上述的组合与(b)多酰卤基化合物、酸酐化合物、多羧酸基化合物、多烯基化合物、多炔基化合物、多卤化合物或多环氧基化合物反应而成。在本专利技术的一些实施例中，可将载体11浸泡至(a)多元醇、多元硫醇、多元胺或上述的组合的水相溶液中，使载体11中的纤维表面附着(a)化合物。在本专利技术的一些实施例中，含有(a)化合物的水相溶液中，(a)化合物的浓度介于0.05wt％至5wt％之间。若(a)化合物的浓度过低，则界面交联层太薄，结构刚性较差且脱盐效率不足。若(a)化合物的浓度过高，则界面交联层太厚，膜材水阻大，产水量低。接着将载体11浸泡至(b)多酰卤基化合物、酸酐化合物、多羧酸基化合物、多烯基化合物、多炔基化合物、多卤化合物或多环氧基化合物的有机相溶液中，使(a)化合物与(b)化合物在水相/有机相的界面产生界面交联反应。在本专利技术的一些实施例中，含有(b)化合物的有机相溶液中，(b)化合物的浓度介于0.01wt％至1wt％之间。若(b)化合物的浓度过低，则界面交联层太薄，结构刚性较差且脱盐效率不足。若(b)化合物的浓度过高，则界面交联层太厚，膜材水阳大，产水量低。在本专利技术的一些实施例中，(a)化合物可采用哌嗪(具有两个胺基)，而(b)化合物可采用1，3，5-苯三甲酰氯(具有三个酰氯基)。在图1中，活性层13覆盖载体11的表面。但在载体11为纤维组成的网状物如滤材时，活性层13包覆载体11中的纤维表面。换言的，活性层13包覆载体11其与活性层13接触的部份。活性层的作用之一为阻挡水中离子，达到除盐作用；另一作用是形成活性位置，使树枝状抗污分子可接着于滤膜表面。上述(a)化合物与(b)化合物的反应残留部份酰卤基、酸酐基、羧酸基、烯基、炔基、卤基或环氧基，以与树枝状分子15其末端的胺基、羟基或硫醇基反应形成共价键。在本专利技术的一些实施例中，树枝状分子15包括聚乙烯亚胺、末端改质有羟基的聚乙烯亚胺、末端改质有硫醇基的聚乙烯亚胺、聚酯、末端改质有羟基的聚酯、末端改质有硫醇基的聚酯、聚酰胺-胺、末端改质有羟基的聚酰胺-胺、末端改质有硫醇基的聚酰胺-胺或末端具有胺基、羟基或硫醇基的其他合适树枝状分子。在本专利技术的一些实施例中，树枝状分子15的重均分子量介于100Da至100kDa之间。若树枝状分子的重均分子量过高，则溶解度不佳，无法进行修饰反应。若树枝状分子的重均分子量过低，则滤膜水通道阻塞，造成产水通量降低。在本专利技术的一些实施例中，抗污基团17包括磺酸甜菜碱、羧基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、聚乙二醇、2-羟基乙基、聚乙烯醇或其他合适的抗污基团。上述抗污基团17的结构可参考PolymerJournal(2014)46，436-443。在本专利技术的一些实施例中，抗污基团17接枝到树枝状分子15末端的方法如下。首先采用抗污分子，其抗污基团键结至反应基团如丙烯酸酯基、乙烯基、环氧基、卤素、羟基或硫醇基。接着将抗污分子与树枝状分子混合反应，使树枝状分子末端的胺基、羟基或硫醇基与抗污分子的反应基团进行加成反应(丙烯酸酯基、乙烯基或环氧基)、取代反应(卤素)、脱水反应(羟基)或脱硫醇反应(硫醇)。在本专利技术的一些实施例中，抗污基团的重均分子量介于50Da至2000Da之间。若抗污基团的分子量过大，则反应产物容易形成团聚现象，改质效果不佳。若抗污基团的分子量过小，则反应产物抗污效果不佳。在本专利技术的一些实施例中，抗污分子可为[3.(甲基丙烯酰胺基)丙基]二甲基(3.硫代丙基)氢氧化铵或[2.(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，上述两者的抗污基团属于磺酸甜菜碱基。在本专利技术的一些实施例中，可先取抗污分子与树枝状分子15反应后，再使树枝状分子15残留的胺基、羟基或硫醇基与活性层13的酰卤基、酸酐基、羧酸基、烯基、炔基、卤基或环氧基进行反应。在此实施例中，树枝状分子的末端官能基与抗污分子的摩尔比介于1∶0.1至1∶0.8之间。若抗污分子的比例过低，则最后形成的复合结构表面的抗污基团不足。若抗污分子的比例过高，则树枝状分子的所有末端官能基将改质为抗污基团，而无多余官能基与活性层13的酰卤基、酸酐基、羧酸基、烯基、炔基、卤基或环氧基进行反应。在此实施例中，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合结构，包括：一载体；一活性层，包覆所述载体；一树枝状分子，通过共价键接枝到所述活性层；以及多个抗污基团，各自通过共价键接枝到所述树枝状分子的多个末端。

【技术特征摘要】
2017.12.25 TW 106145516;2017.03.08 US 62/468,5251.一种复合结构，包括：一载体；一活性层，包覆所述载体；一树枝状分子，通过共价键接枝到所述活性层；以及多个抗污基团，各自通过共价键接枝到所述树枝状分子的多个末端。2.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述载体包括有机纤维或无机纤维的无纺布。3.根据权利要求2所述的复合结构，其中，所述有机纤维包括聚纤维素酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚醚酮、聚酯、聚亚酰胺、氯化聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯或苯乙烯-丙烯腈共聚物。4.根据权利要求2所述的复合结构，其中，所述无机纤维包括碳纤维、玻璃纤维或金属纤维。5.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述树枝状分子的末端具有胺基、羟基或硫醇基。6.根据权利要求5所述的复合结构，其中，所述活性层由(a)多元醇、多元硫醇、多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仁佑，吴家乐，高丰生，黄静萍，陈意君，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71