膜及其制造方法技术

包括基质和聚合膜的聚合膜体系，其中基质包括在其中的多个间隙，及聚合膜包括覆盖载体间隙的聚合膜组分，聚合膜组分比基质更薄。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜。具体地说，本专利技术涉及膜，包括但不限制于薄膜及制造该膜的方法。大量不同的材料已被用于制造膜。通常微孔膜分为两个主要的组由物理形成的那些膜和由化学形成的那些膜。也可以通过在溶液中仔细控制聚合物的溶解度从而控制性地形成膜。通过扩散诱导相分离技术(DIPS)或者温度诱导相分离技术(TIPS)可制造那些物理形成的膜。物理形成的膜用于许多的应用包括水净化、透析和蛋白质分离。但是，制造具有控制孔径的膜的可靠的技术通常是复杂昂贵的，而且在实验室中不容易重复。通过一系列的化学反应形成三维聚合物网络从而制造化学形成的膜。薄膜的聚合物网络通常机械强度不高，因而通常要负载以制造有用的产品。载体或基质通常由相对惰性、具有良好的湿强度且不易结合蛋白质或其他分子的材料制造。以前使用的基质例子包括玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和编织尼纶。最近，需要开发具有如下特征的膜·控制的孔径·可提供快速的分离·具有良好的机械强度·没有可溶杂质·无缺陷·耐水目前用于制造合适膜的方法可制造相对厚的膜，易于产生大量的缺陷。尽管这些膜具有良好的机械强度，但它们的厚度导致一些缺点。首先，它们比薄膜具有更慢的分离周期。其次，它们需要更多的处理(例如更多的洗涤)以除去来自膜的可溶性物质。在含水体系的情况下，要除去水溶性物质。当它们与被分离的物种发生反应，导致不纯的产品和可能的毒性时，极其希望除去那些水溶性物质例如残留的单体。在有机体系的情况下，要除去有机可溶的物质。通常在两块玻璃板之间通过浇铸成膜聚合物从而在基质上形成负载膜。通过该方法形成的膜特征是它们具有光泽/薄的外表。这种光泽的外表是由于膜在基质(见附图说明图1(a))上具有连续的聚合层。即，得到的膜比基质更厚。根据这种传统的方法为制造更薄的膜，要使用更薄的基质。在无纺织基质情况下，当基质变得更薄时，在基质中小纤维之间的距离增加。在一定的距离时，聚合层不再能够完全填充到基质小纤维之间的间隙中。这将导致在连续聚合层中形成孔，从而产生缺陷和非功能膜。在无纺织基质的情况下，当基质变得更薄时，基质的纤维直径减少，由此减少了在凝胶中的持有能力。本专利技术的专利技术人惊奇地发现通过用聚合物，优选交联的(见图1(b))填充基质中的间隙或空间从而得到功能膜，而在通常的膜的情况下，在基质上基本上不形成连续恒定厚度的聚合层。与通过上述常规方法制造的膜光泽外表相对照，这样的膜，由于它们独特的结构，在其至少一面为暗淡的或无光泽的外表。在基质的间隙中形成膜的优点在于膜的厚度不由载体的厚度控制。因此，覆盖间隙的每一个膜组分的厚度可以减少这样它们可以有效地低于基质的表面。因此，膜是这样设计的，尽管使用足够厚的基质以提供特定的应用所需要的机械强度，也可得到薄膜。更薄的膜的优点在于可以获得更迅速的分离周期。而且，更薄的膜需要更少的处理以除去来自膜的可溶性杂质。本专利技术的第一方面的聚合膜可以是交联的或非交联的聚合膜。优选，聚合膜是交联的聚合膜。优选制造膜的膜组分厚度为约0.01mm～0.5mm。本专利技术第一方面的聚合膜体系对于薄膜具有特别(不是惟一的)的应用。优选在这种情况下，制造膜的膜组分的厚度为约0.01mm～0.5mm，更优选为约0.05mm～0.2mm。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供根据本专利技术第一方面的聚合体系，其中聚合膜是厚度小于约0.2mm的超薄膜。本专利技术的聚合膜体系的聚合膜可由任何通常使用的用于制备膜的交联的或非交联的聚合物形成。优选膜为亲水性膜。膜可以是任何的成胶聚合物。膜可以是电泳凝胶。合适的例子包括但不限制于聚丙烯酰胺凝胶(PAG)，聚甲基丙烯酸羟乙基酯(polyHEMA)与二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)交联。基质优选由相对惰性的、具有良好湿强度及基本上不与分离物质(例如蛋白质)结合的惰性材料形成。基质中有多个间隙。优选间隙的大小不大于基质的厚度。基质是纺织的或非纺织的材料或纺织品。基质的形式为片、网或任何其它合适的形式。基质优选从任何的通常作为膜载体的材料形成。合适的作为基质的非限制性实施例包括但不限制于聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼纶和玻璃纤维、纤维素、纤维素衍生物或任何其他合适的基质。优选的基质在含水溶剂体系时为亲水性。在有机溶剂体系的情况下，基质优选具有类似所使用溶剂的亲水性。合适的亲水性基质材料的实施例为聚乙烯醇。聚乙烯醇纸已发现是一种合适的基质。可以得到几种不同重量和厚度的纸作为基质而不需要预处理。合适的基质实施例为Papylon，商标名为PVAI纸(SanshoCorporation，The 2ndKitahama Building 1-29，Kitaham-Higashi，Chuoh-Ku，Osaka，Japan，Ph06 6941 7895)。Papylon不仅具有优异的湿和干强度而且具有非常规则的平面结构。已发现两种性能最好的材料为BFN No 2，其重量为24.5g/m2，厚度为0.092mm和BFN No 3，其重量为36.3g/m2，厚度为0.130mm。BFN No 2的性能足够充分用于进行下述的大多数试验。应理解该材料的其他形式和衍生物同样可以用于本专利技术。合适的基质实施例还有热结合的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。由于其疏水性，PET需要一些预处理通过使用含水的单体溶液使表面更好地润湿。表面可以用非离子表面活性剂进行预处理，使PET更加亲水而不给体系引入任何的带电荷的基团。另外表面活性剂可以加入到使用的溶液中以形成膜这样可以进行原位处理。但优选对于每一种制造情况下不必要进行基质的预处理。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面聚合膜体系的生产方法，其中具有多个间隙的基质与与至少一种成膜单体和至少一种交联剂接触，使至少一种单体聚合。本专利技术第三方面的方法包括处理步骤以除去或减少任何可溶物质的量例如残留的单体。处理可以是一个或多个洗涤步骤。在一些情况下，包括膜形成后使存在的反应性物质惰性化的步骤是有利的。如上所述，本专利技术的聚合膜体系是这样的，可以得到非常薄的膜。在形成非常薄的膜的情况下(例如厚度小于约0.2mm的超薄膜)，少至需要一次洗涤就可以使残留的可溶解物质达到检测不到的水平。优选洗涤过程自动进行直到检测不到可溶物质。任选地通过在线检测系统经反馈回路由计算机控制和驱动上述过程。应理解通过化学处理或反应也可除去不希望的可溶性物质。残留物质包括单体可以由任何适当的公认的方法(见Reviews inEnvironmental Health，9(4)，1991，215-228)包括高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)和各种溴化方法进行测定。在本专利技术方法中使用的基质可经脱氧处理，之后与单体接触。膜体系可通过间歇式方法或连续的方法制造。在间歇式方法中，将单体施加到例如片形式的基质上，及单体聚合。通过将基质浸入到单体溶液中从而施加单体。优选地，将基质以控制的速度浸入单体溶液中以保证单体溶液的均匀涂布。通过任何适合于所使用单体的方法可以完成单体的聚合。通过方法例如光、氧化还原、热方法或其它能够产生自由基的方法可以引发聚合。在光聚合的情况下，用单体和光引发剂涂布基质被辐射预定的时间从而聚合。对于热聚合的情况下，用单体和任选地引发剂涂布基质(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括基质和聚合膜的聚合膜体系，其中基质包括在其中的多个间隙，及聚合膜包括覆盖载体间隙的聚合膜组分，聚合膜组分比基质更薄。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维亨利所罗门，格雷格乔，马库斯朱利安考尔菲尔德，肖恩艾奇逊，
申请(专利权)人：格拉迪普有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]