[发明专利]改进的薄膜

说明书

本发明涉及一种薄膜，可用于过滤和反渗透，并且结污的趋势降低了。

薄膜用于相分离技术，诸如过滤、超滤、反渗透等，用来回收固体。薄膜可由聚合物材料制成，特别的一类聚合物是聚砜类，诸如聚醚砜类。

聚砜类已被广泛使用是因为它们的化学稳定性和良好的物理性质。聚砜是一类在主链上含芳核和砜基的高分子量聚合物的通用名称。

一般的砜是双酚A和二氯二苯基砜的缩聚产物。聚醚砜类、聚苯基砜类和聚芳醚砜类也被广泛使用。然而，聚砜类有疏水的表面，在使用聚砜类薄膜时会结污，特别是在用于过滤含有诸如蛋白质物质的有机物质的液体时。这种结污的结果是在薄膜的表面形成为一层，阻塞薄膜微孔并导致薄膜性能变坏。

已知对疏水薄膜的表面进行处理，形成一种更亲水的表面，并且在US4618553中公开了一种方法。在国际PCT申请WO90/14149中公开了另一种处理薄膜使其更亲水的方法。

但是，以前公开的改进疏水薄膜以产生更亲水表面的方法相对复杂并且昂贵。

EP0407665A1公开了一种聚醚和一种聚砜的混合物，以及制备这类混合物的方法，即将两种成分溶于正-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺，通过用水的转相过程共沉淀聚合物混合物。

作为前体薄膜公开的这些混合物通过该前体薄膜上的羟基与生物活性化合物的反应生成一亲合薄膜。但这种前体薄膜有标称分子量分级值(Nominal molecular weight cut off)为20000～60000的微孔尺寸。标称分子量分级值是对微孔尺寸非常小的滤器的微孔尺寸的度量标准，用ASTM Method Designation E1343-90方法测量。除了在低于100埃(所谓反渗透和毫微过滤的范围)应用以外，这些薄膜由于其小的孔尺寸而不适合作为过滤薄膜应用。另外，这些薄膜没有恒定的亲水性，并且聚醚共聚物持续地从薄膜浸出。前体薄膜混合物没有被干燥，而是在湿的条件下与生物活性化合物反应。这些混合物的干燥会导致薄膜结构的破坏并限制它们的使用。

还发现它们在操作压力下(15磅/平方英寸)反密压阻力低，这导致使用时分子量分级值的降低。

这些被认为是它们与具有在EP0407665A1中公开的改进的表面的不同而未被使用的原因。

我们现提供具有较大微孔尺寸的聚醚/聚砜混合物，可使它们能用于过滤过程，并提供制备这种薄膜的方法。

根据本发明，提供了一种薄膜，含有聚砜和环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的混合物，它的微孔尺寸的分子量分级值大于60000。

优选本发明的薄膜微孔尺寸的分子量分级值大于250000，最高为1微米(1μ)。

聚砜可以是任何的聚砜，可以被制成膜、薄膜、中空纤维的形式或其它常用的形状，优选的聚砜类是聚醚砜类。

在US4230463中描述了聚砜类。具有含芳烃基的部分的聚砜类一般具有好的热稳定性。聚砜类和聚醚砜类以商业名称Union Carbide的UDEL、P-1700和P-3500、3M Company by ICI plc.的ASTREL 360 Plastic以及作为Ultrason——诸如Polysulphone Ultrason S和PolysulphoneUltrason E——出售。

聚砜对环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的摩尔比优选为1∶10至2∶1，更优选为1∶5至1∶1。

本发明的薄膜优选的结构是环氧乙烷/环氧丙烷共聚物分子向薄膜表面浓缩，这样更亲水性的共聚物分子使材料表面更亲水，而几乎没有或没有损害薄膜的性能。

一部分环氧乙烷/环氧丙烷共聚物分子基本上与聚砜聚合物相容混，一部分(更亲水的部分)溶混程度可小些。通过环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的改变可使最终组合物的性能变化。

环氧乙烷/环氧丙烷共聚物优选的环氧乙烷对环氧丙烷基团的比例应使共聚物基本可溶于水，同时与在溶剂中聚砜的溶液相容。

可使用的适合的共聚物的重均分子量优选2000～20000。在环氧乙烷/环氧丙烷共聚物中的环氧乙烷对环氧丙烷基团的摩尔比优选为1∶10至9∶10。

可通过将两个聚合物成分溶于溶剂并用转相过程对混合物进行共沉淀制备该类混合物。用于聚合物的溶剂对于聚合物应是惰性的，并且对两种聚合物都溶解，例如n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺及相似化合物。