复合聚酰胺膜制造技术

制造复合聚酰胺膜的方法，所述方法包括以下步骤：向多孔载体的表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体，并且界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层，其中所述方法包括如下步骤中的至少一个：i)在包含被至少一个羧酸官能团或其盐和单个胺反应性官能团取代的芳族部分的其它单体存在下进行界面聚合；和/或ii)向所述薄膜聚酰胺层施加这样的单体。本发明专利技术描述了许多其他的实施方式，包括这样的膜的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合聚酰胺膜
本专利技术涉及复合膜及其制造和使用方法
技术介绍
复合聚酰胺膜用于各种流体分离。一种常见类别的膜包括涂有“薄膜”聚酰胺层的多孔载体。所述薄膜层可以通过多官能胺(例如间苯二胺)和多官能酰卤(例如均苯三甲酰氯)单体之间的界面缩聚反应而形成，所述单体由不混溶溶液顺序涂布在载体上，参见例如Cadotte的US4277344。为了改善膜性能，涂层溶液之一或二者中可以添加各种成分。例如，Cadotte的US4259183描述了使用二和三官能酰卤单体，例如间苯二酰氯或对苯二酰氯与均苯三甲酰氯的组合。Mickols的US6878278描述了向酰卤涂层溶液添加广泛范围的络合剂，包括各种含磷物质。US2011/0049055描述了添加来源于磺酰(sulfonyl)、亚磺酰、亚硫酰(sulfenyl)、磺酰(sulfuryl)、磷酰、膦酰、氧膦基、硫代磷酰、硫代膦酰和碳酰卤化物的部分。US6521130描述了在聚合之前，向一种或这两种单体涂层溶液添加羧酸(例如脂族和芳族羧酸)或羧酸酯。类似地，US6024873、US5989426、US5843351和US5576057描述了向涂层溶液之一添加选择的溶解度参数为8至14(cal/cm3)1/2的醇、醚、酮、酯、卤代烃、含氮化合物和含硫化合物。US2009/0107922描述了向一种或这两种涂层溶液添加各种“链封端试剂”，例如1，3-丙磺酸内酯、苯甲酰氯、1，2-双(溴乙酰氧基)乙烷等等。US4606943和US6406626描述了利用多官能胺和多官能酰卤与多官能酸酐卤化物(例如偏苯三酸酐酰氯)一起形成薄膜聚酰胺。US2009/0272692、US2010/0062156、US2011/0005997、WO2009/129354、WO2010/120326和WO2010/120327描述了使用各种多官能酰卤和它们相应的部分水解相应物。Cadotte的US4812270描述了用磷酸对所述膜进行后处理。US5582725描述了用酰卤例如苯甲酰氯进行类似的后处理。专利技术概述本专利技术包括制造复合聚酰胺膜的方法，所述方法包括以下步骤：向多孔载体表面施加多官能胺和酰卤单体，和所述单体界面聚合形成薄膜聚酰胺层。所述方法还包括以下步骤中的至少一个：i)在包含被至少一个羧酸官能团或其盐和单个胺反应性官能团取代的芳族部分的单体存在下进行界面聚合；和/或ii)向所述薄膜聚酰胺层施加这样的单体。本专利技术包括许多其他的实施方式。专利技术详述本专利技术不具体限于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。例如，本专利技术适用于可在各种应用包括正向渗透(FO)、逆渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)流体分离中使用的平片、管状和中空纤维聚酰胺膜。然而，本专利技术对设计用于RO和NF分离的膜特别有用。RO复合膜对几乎所有的溶解盐相对不可渗透，并通常阻隔超过约95％的单价离子盐，例如氯化钠。RO复合膜还通常阻隔超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜比RO复合膜更可渗透，并通常阻隔小于约95％的单价离子盐，同时取决于二价离子的种类，阻隔超过约50％(并经常超过90％)的二价离子盐。NF复合膜还通常阻隔纳米范围的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。复合聚酰胺膜的实例包括FilmTecCorporationFT-30TM型膜，即平片复合膜，其包括无纺背衬网(例如PET纱)的底层(背面)、通常厚度约25-125μm的多孔载体中间层、和包含厚度通常小于约1微米例如从0.01微米至1微米但更通常从大约0.01至0.1μm的薄膜聚酰胺层的顶层(正面)。所述多孔载体通常是聚合材料，其孔径大小足以允许渗透物基本不受限制地通过，然而并非大得足以妨碍在其上形成的薄膜聚酰胺层的桥接。例如，所述载体的孔径优选从约0.001至0.5μm。多孔载体的非限制性实例包括由下列材料制成的多孔载体：聚砜，聚醚砜，聚酰亚胺，聚酰胺，聚醚酰亚胺，聚丙烯腈，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚乙烯，聚丙烯，和各种卤代聚合物例如聚偏氟乙烯。对于RO和NF应用而言，所述多孔载体提供了强度，但由于它比较高的孔隙率，提供的抗流体流动性很小。由于它比较薄，所述聚酰胺层根据它在多孔载体上的涂层覆盖量或负载量经常被描述为例如约2至5000mg聚酰胺/平方米多孔载体表面积，并更优选约50至500mg/m2。如US4277344和US6878278所述，优选通过多官能胺单体和多官能酰卤单体之间在多孔载体表面上进行界面缩聚反应，来制备聚酰胺层。更具体地，可以通过多官能胺单体与多官能酰卤单体(其中每个术语意图是指利用单个物质或多个物质两者)在多孔载体的至少一个表面上进行界面聚合，来制备所述聚酰胺膜层。在本文中使用时，术语“聚酰胺”是指沿着分子链存在酰胺键(-C(O)NH-)的聚合物。所述多官能胺和多官能酰卤单体最通常通过溶液涂布步骤的方式施加于多孔载体，其中所述多官能胺单体通常从水基或极性溶液涂布，而多官能酰卤从有机基或非极性溶液涂布。虽然涂布步骤不需要按照特定的次序，但优选多官能胺单体首先涂布在多孔载体上，然后是多官能酰卤。可以通过喷涂、薄膜涂布、辊涂或通过使用浸渍槽以及其它涂布技术完成涂布。多余的溶液可以通过气刀、干燥器、烘箱等等从所述载体上除去。所述多官能胺单体包含至少两个伯或仲氨基，并且可以是芳族的(例如间苯二胺、对苯二胺、1，3，5-三氨基苯、1，3，4-三氨基苯、3，5-二氨基苯甲酸、2，4-二氨基甲苯、2，4-二氨基茴香醚、和二甲苯二胺)或脂族的(例如乙二胺、丙二胺和三(2-二氨基乙基)胺)。优选的多官能胺单体的实例包括具有两个或三个氨基的伯胺，例如间苯二胺，和具有两个氨基的脂族仲胺，例如哌嗪。一种优选的多官能胺是间苯二胺(mPD)。多官能胺单体可以以极性溶液施加于多孔载体。所述极性溶液可以含有约0.1至约20重量％并更优选约0.5至约6重量％的多官能胺单体。一旦涂布在多孔载体上，可以任选除去多余的溶液。所述多官能酰卤单体包含至少两个酰卤基团并优选从有机基或非极性溶剂涂布，但是所述多官能酰卤可以从气相递送(例如，对于具有充分的蒸气压的多官能酰卤)。所述多官能酰卤没有特别的限制，可以使用芳族或脂环族的多官能酰卤及其组合。芳族多官能酰卤的非限制性实例包括：均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、联苯二羧酰氯和萘二羧酰氯。脂环族多官能酰卤的非限制性实例包括：环丙烷三羧酰氯，环丁烷四羧酰氯，环戊烷三羧酰氯，环戊烷四羧酰氯，环己烷三羧酰氯，四氢呋喃四羧酰氯，环戊烷二羧酰氯，环丁烷二羧酰氯，环己烷二羧酰氯，和四氢呋喃二羧酰氯。一种优选的多官能酰卤是均苯三甲酰氯(TMC)。多官能酰卤在非极性溶剂中溶解的范围可以为约0.01至10重量％、优选0.05至3重量％，并可以作为连续涂层操作的一部分进行递送。适合的溶剂是能够溶解多官能酰卤并与水不混溶的溶剂，例如己烷、环己烷、庚烷和卤代烃，例如FREON系列。优选的溶剂包括对臭氧层很少形成威胁并在经历常规加工时闪点和可燃性方面足够安全不需要采取特殊防范的溶剂。优选的溶剂是可得自ExxonChemicalCompany的ISOPARTM。非极性溶液可以包括其他材料，包括其中个体添加剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.24 US 61/435,4811.制造包含多孔载体和薄膜聚酰胺层的复合聚酰胺膜的方法，其中所述方法包括以下步骤：向多孔载体的表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体，并且界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层，其中所述方法特征在于包括如下步骤中的至少一个：i)在不同于前述多官能胺和酰卤单体并包含被至少一个羧酸官能团或其盐和单个胺反应性官能团取代的芳族部分的其它单体存在下进行界面聚合，并且其中所述其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·琼斯，J·D·库伯，M·保罗，邱晓华，S·罗森堡，A·罗伊，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
国别省市：