包含硅酸盐的多孔聚合物膜制造技术

本发明专利技术涉及一种多孔膜、一种用于制造所述多孔膜的方法以及所述多孔膜作为用于液相和/或气相、尤其是基于水的相的过滤膜的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含硅酸盐的多孔聚合物膜本申请要求于2015年12月23日提交的欧洲申请号EP15307124.6的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。
本专利技术涉及一种多孔膜、一种用于制造所述多孔膜的方法以及所述多孔膜作为用于液相和/或气相、尤其是基于水的相的过滤膜的用途。
技术介绍
由于其良好的机械强度和热稳定性，芳香族聚合物广泛用于制备微滤膜和超滤膜。多孔膜的关键特性是其控制穿过膜自身的化学物种的渗透速率的能力。在许多不同应用像分离应用(水和气体)或药物递送应用中利用这种特征。适合用作微滤和超滤膜的聚合物膜典型地在“筛”机制下控制渗透，因为液体或气体的通过主要受对流通量的支配。此类聚合物膜主要通过相转化方法生成，这些方法可以产生具有非常大分数的空隙(孔隙率)的物品。典型地通过流延将含有聚合物、适合的溶剂和/或共溶剂以及任选地一种或多种添加剂的均匀的聚合物溶液加工成薄膜，并且然后通过所谓的非溶剂诱导相分离(NIPS)方法通过使其与非溶剂介质接触而沉淀。该非溶剂介质通常是水或水和表面活性剂、醇和/或该溶剂自身的混合物。还可以通过所谓的热诱导相分离(TIPS)方法通过降低聚合物溶液的温度来获得沉淀。可替代地，该沉淀可以通过所谓的蒸气诱导相分离(VIPS)方法通过在非常高的水蒸气含量下使经由流延来加工的薄膜与空气接触来诱导。尽管如此，可以通过所谓的蒸发诱导相分离(EIPS)方法通过从经由流延来加工的薄膜蒸发掉溶剂来诱导沉淀。然而，提供表现出改进的水渗透性和改进的(生物)沾污耐受性、同时维持良好的机械特性以便适用于各种液相和/或气相的过滤的多孔膜仍然是关键的。
技术实现思路
现在已令人意外地发现本专利技术的多孔膜有利地表现出改进的生物沾污耐受性和改进的机械特性，以便适于用作各种液相和/或气相、尤其是基于水的相的过滤膜。另外，已发现本专利技术的多孔膜有利地表现出良好的水通量特性以便适于用作基于水的相的过滤膜。在第一实例中，本专利技术涉及一种多孔膜，该多孔膜包含由组合物[组合物(C)]组成的至少一个层，该组合物包含：-至少一种芳香族聚合物[聚合物(A)]，以及-至少一种硅酸盐化合物[化合物(S)]。在第二实例中，本专利技术涉及一种用于制造多孔膜的方法，所述方法包括：(i)提供组合物[组合物(C)]，该组合物包含：-至少一种芳香族聚合物[聚合物(A)]，以及-至少一种硅酸盐化合物[化合物(S)]；(ii)加工在步骤(i)中提供的该组合物(C)，从而提供薄膜；以及(iii)加工在步骤(ii)中提供的该薄膜，从而提供多孔膜。本专利技术的多孔膜是有利地通过本专利技术的方法可获得的。术语“膜”在此以其通常的含义使用，即它是指离散的、总体上薄的界面，该界面节制了与它接触的化学物种的渗透，所述膜含有有限尺寸的孔。含有遍及其厚度均匀分布的孔的膜通常被称为对称(或各向同性)的膜；含有遍及其厚度非均匀分布的孔的膜通常被称为不对称(或各向异性)的膜。通过本专利技术的方法可获得的多孔膜可以是对称膜亦或不对称膜。通过本专利技术的方法可获得的不对称的多孔膜典型地由含有遍及其厚度非均匀分布的孔的一个或多个层组成。通过本专利技术的方法可获得的不对称的多孔膜典型地包含以下外层，该外层含有的孔具有的平均孔径比一个或多个内层中的孔的平均孔径更小。本专利技术的多孔膜典型地具有至少0.001μm、至少0.005μm、至少0.01μm并且最多50μm的平均孔径。用于确定本专利技术的多孔膜中平均孔径的适合的技术描述于例如由PORTER,MarkC.编辑的HandbookofIndustrialMembraneTechnology.[工业膜技术手册]Noyes出版社1990年，第70-78页。本专利技术的多孔膜典型地具有基于该膜的总体积的按体积计包括在5％与90％之间、优选地在10％与85％之间、更优选地在50％与80％之间的重量孔隙率。出于本专利技术的目的，术语“重量孔隙率”旨在表示空隙相对于多孔膜的总体积的分数。用于确定本专利技术的多孔膜中重量孔隙率的适合的技术描述于例如SMOLDERS,K.,等人TerminologyforMembraneDistillation[膜蒸馏术语].Desalination[脱盐].1989年,第72卷,第249-262页。在根据本专利技术的用于制造多孔膜的方法的步骤(i)中，该组合物(C)典型地通过任何常规技术制造。在根据本专利技术的用于制造多孔膜的方法的步骤(ii)中，可以使用常规技术用于加工组合物(C)，从而提供薄膜。术语“薄膜”在此被用于是指在本专利技术方法的步骤(ii)中加工组合物(C)之后所获得的该组合物(C)的层。术语“薄膜”在此以其通常的含义使用，即它是指离散的、总体上薄的致密层。取决于膜的最终形式，当要求平坦的膜时，该薄膜可以是平坦的，或者当要求管状的或中空纤维膜时，该薄膜在形状上是管状的。根据本专利技术的第一实施例，在液相中进行用于制造多孔膜的方法。根据本专利技术的该第一实施例的方法典型地包括：(i)提供液体组合物[液体组合物(C)]，该液体组合物包含：-至少一种芳香族聚合物[聚合物(A)]，-至少一种硅酸盐化合物[化合物(S)]，以及-包含至少一种有机溶剂的液体介质[介质(L)]；(ii)加工在步骤(i)中提供的该液体组合物(C)，从而提供薄膜；以及(iii)使在步骤(ii)中提供的该薄膜沉淀，从而提供多孔膜。该液体组合物(C)有利地是均匀溶液，该均匀溶液包含：-至少一种芳香族聚合物[聚合物(A)]，-至少一种硅酸盐化合物[化合物(S)]，以及-包含至少一种有机溶剂的液体介质[介质(L)]。术语“溶剂”在此是以其通常的含义使用，即，它指示能够溶解另一种物质(溶质)以形成在分子水平上均匀分散的混合物的物质。在聚合物溶质的情况下，惯例是指在生成的混合物是透明的并且在该系统中没有可见的相分离时，聚合物在溶剂中的溶液。发生相分离的点，通常称为“浊点”，被认为是由于形成聚合物凝聚物，溶液变得混浊或模糊的那个点。该介质(L)典型地包含选自下组的至少一种有机溶剂，该组由以下各项组成：-脂肪烃，包括更具体地，石蜡诸如，具体地戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷或环己烷，以及萘和芳烃并且更具体地芳烃诸如，具体地苯、甲苯、二甲苯、异丙苯，由烷基苯的混合物构成的石油馏份；-脂族或芳香族卤代烃，包括更具体地全氯代烃，诸如具体地四氯乙烯、六氯乙烷；-部分氯代烃，诸如二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、五氯乙烷、三氯乙烯、1-氯丁烷、1,2-二氯丁烷、一氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2,4-三氯苯或不同氯苯的混合物；-脂族、脂环族或芳香族醚氧化物，更具体地，二乙基氧化物、二丙基氧化物、二异丙基氧化物、二丁基氧化物、甲基叔丁基醚、二戊基氧化物、二异戊基氧化物、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁基醚苄基氧化物；二氧六环、四氢呋喃(THF)；-乙二醇醚，诸如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单苯醚、乙二醇单苄醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单正丁醚；-乙二醇醚酯，诸如乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯；-醇，包括多元醇，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔膜，其包含由组合物(C)组成的至少一个层，该组合物包含：‑至少一种芳香族聚合物即聚合物(A)，以及‑至少一种硅酸盐化合物即化合物(S)，该化合物(S)选自由电气石、阳起石、蛇纹石、白云母和高岭土组成的组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 EP 15307124.61.一种多孔膜，其包含由组合物(C)组成的至少一个层，该组合物包含：-至少一种芳香族聚合物即聚合物(A)，以及-至少一种硅酸盐化合物即化合物(S)，该化合物(S)选自由电气石、阳起石、蛇纹石、白云母和高岭土组成的组。2.根据权利要求1所述的多孔膜，其中，该聚合物(A)选自由聚(醚砜)聚合物即聚合物(PESU)组成的组，其中所述聚合物(PESU)的按摩尔计大于50％的重复单元(RSP-1)是具有下式的重复单元(RPESU)：其中，每个R’，彼此相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸酯、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸酯、胺和季铵，并且每个j’，彼此相同或不同并且在每次出现时，独立地是零或是从0至4的整数。3.根据权利要求1或2所述的多孔膜，其中，该组合物(C)以基于该至少一种聚合物(A)的总重量按重量计从0.1％至10％、优选地从1％至8％、更优选地从1％至6％的量包含至少一种化合物(S)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的多孔膜，其中，该组合物(C)进一步包含一种或多种选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：氧化钛、氧化镁、氧化铝、氧化钾、氧化锆；和/或一种或多种选自下组的硫酸盐，该组由以下各项组成：硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶；和/或一种或多种选自下组的碳酸盐，该组由以下各项组成：碳酸钙和碳酸钠。5.根据权利要求1至4中任一项所述的多孔膜，所述多孔膜进一步包含至少一个基材层。6.根据权利要求1至5中任一项所述的多孔膜，所述多孔膜包含：-至少一个基材层，-由选自下组的聚合物制成的至少一个顶部层，该组由以下各项组成：聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚苯并咪唑、乙酸纤维素和聚烯烃，以及-在所述至少一个基材层与所述至少一个顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：E迪尼科洛，P卡帕尼利，P马沙尔，S洛格特，T巴斯托斯，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物意大利有限公司，罗地亚经营管理公司，罗狄亚聚酰胺特殊品有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT