JP2019130481A - Hydrophilic porous membrane manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、親水性多孔質膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a hydrophilic porous membrane.
ポリスルホンやポリオレフィン等の各種ポリマーを材料とする多孔質膜は水浄化や血液処理などにおいて濾過膜として使用されている。これらの材料は一般的に疎水性であり水に濡れにくいため、用途に応じて親水化処理して用いられる。 Porous membranes made of various polymers such as polysulfone and polyolefin are used as filtration membranes in water purification and blood treatment. Since these materials are generally hydrophobic and difficult to wet with water, they are used after being hydrophilized depending on the application.
例えば、特許文献1には、ポリスルホン多孔質膜に親水性付与物質を貧溶媒を用いて析出させて付着保持することにより、親水性を付与する方法が開示されている。また、特許文献2には、ポリビニルアルコールのような親水性の有機重合体を用いてポリスルホン多孔質膜に親水性を付与する方法について開示されている。具体的には多孔質膜に、ポリビニルアルコールのような親水性の有機重合体を含む溶液を塗布し、その後加熱乾燥させ、多孔質膜の細孔表面に親水性の有機重合体を付着保持させる方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for imparting hydrophilicity by precipitating a hydrophilicity-imparting substance on a polysulfone porous membrane using a poor solvent, and attaching and holding the substance. Patent Document 2 discloses a method for imparting hydrophilicity to a polysulfone porous membrane using a hydrophilic organic polymer such as polyvinyl alcohol. Specifically, a solution containing a hydrophilic organic polymer such as polyvinyl alcohol is applied to the porous membrane, and then heated and dried to adhere and hold the hydrophilic organic polymer on the pore surfaces of the porous membrane. A method is disclosed.
一方、特許文献3には、ポリオレフィン多孔質膜の少なくとも一部の細孔表面に多官能(メタ)アクリレートの1種以上からなるモノマー(A)と炭素数5〜20の炭化水素残基を有する単官能(メタ)アクリレートの1種以上からなるモノマー(B)との架橋共重合体が保持され、更にその上に親水性重合体が保持されてなる耐熱性親水化多孔質膜が開示されている。特許文献3においては、ポリオレフィン多孔質膜を上記モノマーを含む溶液中に浸漬したあと、溶媒を揮発除去し、その後モノマーを重合することにより架橋共重合体を形成し、さらに同様の手順で親水性重合体を形成している。 On the other hand, Patent Document 3 has a monomer (A) composed of one or more polyfunctional (meth) acrylates and a hydrocarbon residue having 5 to 20 carbon atoms on the surface of at least some of the pores of the polyolefin porous membrane. Disclosed is a heat-resistant hydrophilized porous membrane in which a cross-linked copolymer with a monomer (B) composed of one or more types of monofunctional (meth) acrylate is retained, and further a hydrophilic polymer is retained thereon. Yes. In Patent Document 3, after immersing a polyolefin porous membrane in a solution containing the above monomer, the solvent is volatilized and removed, and then the monomer is polymerized to form a cross-linked copolymer. A polymer is formed.
特許文献1または2に記載の方法で得られる親水化ポリスルホン多孔質膜においては、親水性の有機重合体の付着保持力が低いため、膜の洗浄などによって親水性が低下しやすいという問題がある。
特許文献3においては多孔質膜に浸透させた組成物から架橋共重合体を形成する親水化処理により、耐熱性と親水性とが同時に実現されている。しかし、長期使用が可能な濾過膜として利用するためには、さらなる改良の余地がある。
本発明は、高い親水性を有しており、かつ目詰まりが生じにくい親水性多孔質膜の製造方法を提供することを課題とする。
The hydrophilized polysulfone porous membrane obtained by the method described in Patent Document 1 or 2 has a problem that the hydrophilicity tends to decrease due to washing of the membrane or the like because the adhesion holding power of the hydrophilic organic polymer is low. .
In Patent Document 3, heat resistance and hydrophilicity are realized at the same time by a hydrophilization treatment in which a crosslinked copolymer is formed from a composition permeated into a porous membrane. However, there is room for further improvement in order to use as a filtration membrane that can be used for a long time.
An object of the present invention is to provide a method for producing a hydrophilic porous membrane that has high hydrophilicity and is less likely to be clogged.
本発明者らは上記課題の解決のため、多孔質膜表面や膜内の孔の表面の親水化をこれらの表面での親水性モノマーの重合により行うときの手順について、鋭意検討を重ねて、上記課題の解決に至った。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have repeatedly studied earnestly about the procedure when the hydrophilicity of the porous membrane surface and the surface of the pores in the membrane is carried out by polymerization of hydrophilic monomers on these surfaces, The above problems have been solved.
すなわち、本発明は以下の<1>〜<16>を提供するものである。
<1>親水性多孔質膜の製造方法であって、
上記親水性多孔質膜は多孔質膜と上記多孔質膜の外面の少なくとも一部を被覆する親水化コーティングとを含み、
上記製造方法は、
上記多孔質膜に、上記親水化コーティング形成用の親水化液を浸透させること、および
上記親水化液を浸透させた後の上記多孔質膜を硬化反応に付すこと
を含み、
上記親水化液は重合性モノマーおよび極性有機溶媒と水との混合溶媒を含み、
上記混合溶媒の総質量に対して上記極性有機溶媒の総質量が10質量%未満または60質量%超であり、
上記硬化反応が、上記多孔質膜において上記親水化液が厚み方向全体に浸透している部位であって質量が上記親水化液を浸透させる前の質量の3〜16倍となっている上記部位に光照射することにより行われる上記製造方法。
That is, the present invention provides the following <1> to <16>.
<1> A method for producing a hydrophilic porous membrane,
The hydrophilic porous membrane includes a porous membrane and a hydrophilic coating that covers at least a part of the outer surface of the porous membrane,
The above manufacturing method is
Impregnating the porous membrane with the hydrophilizing liquid for forming the hydrophilizing coating, and subjecting the porous membrane after permeating the hydrophilizing liquid to a curing reaction,
The hydrophilizing liquid contains a polymerizable monomer and a mixed solvent of a polar organic solvent and water,
The total mass of the polar organic solvent is less than 10% by mass or more than 60% by mass with respect to the total mass of the mixed solvent,
In the porous film, the curing reaction is a site where the hydrophilic liquid penetrates in the entire thickness direction, and the mass is 3 to 16 times the mass before the hydrophilic liquid is penetrated. The said manufacturing method performed by irradiating with light.
<2>上記浸透が上記多孔質膜を上記親水化液に浸漬することにより行われる<1>に記載の製造方法。
<3>上記浸漬後に上記多孔質膜が上記親水化液から引き上げられる<2>に記載の製造方法。
<4>上記親水化液の浸透後かつ上記硬化反応前に上記多孔質膜を乾燥して上記混合溶媒の一部を揮発させることを含む<1>〜<3>のいずれかに記載の製造方法。
<5>上記光照射が紫外線照射である<1>〜<4>のいずれかに記載の製造方法。
<6>上記極性有機溶媒が水と混和する有機溶媒である<1>〜<5>のいずれかに記載の製造方法。
<7>上記極性有機溶媒が少なくとも1種類の炭素数5以下のアルコールを含む<6>に記載の製造方法。
<8>上記重合性モノマーがアクリル系モノマーである<1>〜<7>のいずれかに記載の製造方法。
<9>上記アクリル系モノマーが3官能以上6官能以下のモノマーである<8>に記載の製造方法。
<10>上記アクリル系モノマーのClogP値が2.0以下である<9>に記載の製造方法。
<2> The production method according to <1>, wherein the permeation is performed by immersing the porous membrane in the hydrophilic liquid.
<3> The production method according to <2>, wherein the porous membrane is pulled up from the hydrophilized liquid after the immersion.
<4> The production according to any one of <1> to <3>, comprising drying the porous membrane after the permeation of the hydrophilizing liquid and before the curing reaction to volatilize a part of the mixed solvent. Method.
<5> The production method according to any one of <1> to <4>, wherein the light irradiation is ultraviolet irradiation.
<6> The production method according to any one of <1> to <5>, wherein the polar organic solvent is an organic solvent miscible with water.
<7> The production method according to <6>, wherein the polar organic solvent contains at least one alcohol having 5 or less carbon atoms.
<8> The production method according to any one of <1> to <7>, wherein the polymerizable monomer is an acrylic monomer.
<9> The production method according to <8>, wherein the acrylic monomer is a trifunctional to hexafunctional monomer.
<10> The method according to <9>, wherein the acrylic monomer has a ClogP value of 2.0 or less.
<11>上記アクリル系モノマーが(メタ)アクリルアミドである<9>または<10>に記載の製造方法。
<12>上記親水化液が1官能以上2官能以下のアクリル系モノマーを含む<9>〜<11>のいずれかに記載の製造方法。
<13>上記親水化液における3官能以上6官能以下の上記アクリル系モノマーと1官能以上2官能以下の上記アクリル系モノマーとの質量比が、20:80〜80:20である<12>に記載の製造方法。
<14>1官能以上2官能以下の上記アクリル系モノマーが(メタ)アクリルアミドである<12>または<13>に記載の製造方法。
<15>上記多孔質膜がポリスルホンを含む<1>〜<14>のいずれかに記載の製造方法。
<16>上記多孔質膜が孔径分布を有する<1>〜<15>のいずれかに記載の製造方法。
<11> The production method according to <9> or <10>, wherein the acrylic monomer is (meth) acrylamide.
<12> The production method according to any one of <9> to <11>, wherein the hydrophilizing liquid includes an acrylic monomer having 1 to 2 functional groups.
<13> The mass ratio of the trifunctional to hexafunctional acrylic monomer and the monofunctional to bifunctional acrylic monomer in the hydrophilization liquid is 20:80 to 80:20 in <12>. The manufacturing method as described.
<14> The production method according to <12> or <13>, wherein the acrylic monomer having a functionality of 1 to 2 is (meth) acrylamide.
<15> The production method according to any one of <1> to <14>, wherein the porous membrane contains polysulfone.
<16> The production method according to any one of <1> to <15>, wherein the porous membrane has a pore size distribution.
本発明により、新規な親水性多孔質膜の製造方法が提供される。本発明の製造方法により、高い親水性を有しており、かつ目詰まりが生じにくい親水性多孔質膜を製造することができる。 The present invention provides a novel method for producing a hydrophilic porous membrane. By the production method of the present invention, it is possible to produce a hydrophilic porous membrane having high hydrophilicity and hardly causing clogging.
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、「(メタ)アクリロイル基」はアクリロイル基(H2C=CH−C(=O)−)およびメタクリロイル基(H2C=C(CH3)−C(=O)−)のいずれか一方または双方を表す。「アクリル系モノマー」としては、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。本明細書において、「(メタ)アクリルアミド」はアクリルアミドおよびメタクリルアミドのいずれか一方または双方を表す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present specification, “to” is used in the sense of including the numerical values described before and after it as lower and upper limits.
In this specification, “(meth) acryloyl group” means acryloyl group (H 2 C═CH—C (═O) —) and methacryloyl group (H 2 C═C (CH 3 ) —C (═O) —). Represents one or both of the above. Examples of the “acrylic monomer” include (meth) acrylate and (meth) acrylamide. In the present specification, “(meth) acrylamide” represents one or both of acrylamide and methacrylamide.
<親水性多孔質膜>
本明細書において、親水性多孔質膜は基材となる多孔質膜に親水化処理を施した膜を意味する。
親水性多孔質膜は、複数の細孔を有する膜である。孔は例えば膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)撮影画像または透過型電子顕微鏡(TEM)撮影画像で確認することができる。
<Hydrophilic porous membrane>
In this specification, the hydrophilic porous membrane means a membrane obtained by subjecting a porous membrane serving as a base material to a hydrophilic treatment.
A hydrophilic porous membrane is a membrane having a plurality of pores. The hole can be confirmed by, for example, a scanning electron microscope (SEM) image or a transmission electron microscope (TEM) image of the film cross section.
本発明の親水性多孔質膜は、多孔質膜と、この多孔質膜の外面の少なくとも一部を被覆する親水化コーティングとを含む。本明細書において、多孔質膜の外面とは、多孔質膜の膜表面(膜のおもて面または裏面)および多孔質膜内部の各細孔に面している多孔質膜の面(本明細書において「細孔の表面」ということがある)を意味する。本発明の親水性多孔質膜においては、多孔質膜の少なくとも一方の膜表面および多孔質膜内部の複数の細孔の少なくとも一部の細孔に面している多孔質膜の面が親水化コーティングにより被覆されていることが好ましく、多孔質膜の外面の実質的に全てが親水化コーティングにより被覆されていることがより好ましい。 The hydrophilic porous membrane of the present invention includes a porous membrane and a hydrophilic coating that covers at least a part of the outer surface of the porous membrane. In this specification, the outer surface of the porous membrane refers to the surface of the porous membrane (the front surface or the back surface of the membrane) and the surface of the porous membrane facing each pore inside the porous membrane (this book In the specification, it is sometimes referred to as “the surface of the pore”. In the hydrophilic porous membrane of the present invention, the surface of at least one of the porous membranes and the surface of the porous membrane facing at least some of the plurality of pores inside the porous membrane are hydrophilized It is preferable that it is covered with a coating, and it is more preferable that substantially all of the outer surface of the porous membrane is covered with a hydrophilic coating.
多孔質膜の1つの膜表面が被覆されているというときは、その膜表面の実質的に全面が被覆されていることが好ましい。多孔質膜は、いずれか一方の膜表面が被覆されていても、両膜表面が被覆されていてもよいが、両膜表面が被覆されていることが好ましい。 When the surface of one of the porous membranes is covered, it is preferable that substantially the entire surface of the membrane is covered. The porous membrane may be coated on either one of the membrane surfaces or on both membrane surfaces, but it is preferable that both membrane surfaces are coated.
本発明の親水性多孔質膜において、内部で被覆されている細孔が、多孔質膜内部の複数の細孔の一部であるとき、その一部は、例えば、多孔質膜のいずれか一方の膜表面の近傍であればよい。そのときの膜表面は被覆されている膜表面であることが好ましい。 本発明の一態様として、多孔質膜内部の複数の細孔の全ての細孔に面している多孔質膜の面が被覆されていることが好ましい。 In the hydrophilic porous membrane of the present invention, when the pores covered inside are a part of a plurality of pores inside the porous membrane, the part is, for example, any one of the porous membranes As long as it is in the vicinity of the film surface. The film surface at that time is preferably a coated film surface. As one aspect of the present invention, it is preferable that the surface of the porous membrane facing all the pores of the plurality of pores inside the porous membrane is covered.
親水化コーティングによる被覆は、親水性多孔質膜の保存時や使用時に容易に剥離しない程度になされていればよい。被覆は、親水化コーティング中の化合物と多孔質膜の外面の残基との共有結合によってなされていてもよいが、後述の硬化物のネットワークが形成されることにより、親水化コーティングが膜表面または細孔に保持された状態であることが好ましい。
親水化コーティングは、基材である多孔質膜に対して、必要な濡れ性や透水性を考慮した任意の質量でなされていればよいが、基材である多孔質膜の質量に対して0.25〜20質量%程度であればよく、0.5〜15質量%程度であることが好ましい。
The coating with the hydrophilic coating may be performed to such an extent that the hydrophilic porous membrane is not easily peeled off during storage or use. The coating may be carried out by covalent bonding between the compound in the hydrophilic coating and the residue on the outer surface of the porous membrane, but the hydrophilic coating is formed on the membrane surface or by forming a cured product network described later. It is preferably in a state held in the pores.
The hydrophilic coating only needs to be applied to the porous film as the base material in an arbitrary mass in consideration of necessary wettability and water permeability. About 25 to 20% by mass, and preferably about 0.5 to 15% by mass.
<親水性多孔質膜の製造方法>
本発明において、親水性多孔質膜は基材である多孔質膜に親水化コーティングを形成する親水化処理を行うことにより製造される。
親水化コーティングは、重合性モノマーおよび溶媒を含む親水化液を多孔質膜に浸透させ、その後、親水化液を浸透させた多孔質膜を硬化反応に付すことにより、形成する。親水化コーティングが形成された多孔質膜に、さらに洗浄処理等を行ってもよい。
以下、本発明の製造方法に用いられる各材料および本発明の製造方法における各工程について説明する。
<Method for producing hydrophilic porous membrane>
In the present invention, the hydrophilic porous membrane is produced by performing a hydrophilization treatment that forms a hydrophilic coating on the porous membrane as a substrate.
The hydrophilic coating is formed by infiltrating a hydrophilic film containing a polymerizable monomer and a solvent into the porous film, and then subjecting the porous film infiltrated with the hydrophilized liquid to a curing reaction. You may perform a washing process etc. further to the porous membrane in which the hydrophilic coating was formed.
Hereinafter, each process used in the manufacturing method of this invention and each material used for the manufacturing method of this invention is demonstrated.
[多孔質膜]
(多孔質膜の構造)
多孔質膜は複数の細孔を有する膜をいう。細孔は例えば膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)撮影画像または透過型電子顕微鏡(TEM)撮影画像で確認することができる。
[Porous membrane]
(Porous membrane structure)
A porous membrane refers to a membrane having a plurality of pores. The pores can be confirmed by, for example, a scanning electron microscope (SEM) image or a transmission electron microscope (TEM) image of the film cross section.
多孔質膜の細孔の孔径は、0.01μm〜10μmであればよく、0.01μm〜5μmであることがより好ましく、0.01μm〜2μmであることがさらに好ましい。孔径は電子顕微鏡によって得られた膜断面の写真から測定すればよい。多孔質膜はミクロトーム等により切断し、断面が観察できる薄膜の切片として、多孔質膜断面の写真を得ることができる。
なお、親水性多孔質膜の細孔の孔径は、親水化処理の結果、基材の多孔質膜の孔径より小さくなっていてもよいが、通常、多孔質膜の孔径と同じであると近似できる。
The pore diameter of the pores of the porous membrane may be 0.01 μm to 10 μm, more preferably 0.01 μm to 5 μm, and still more preferably 0.01 μm to 2 μm. What is necessary is just to measure a hole diameter from the photograph of the film | membrane cross section obtained by the electron microscope. The porous membrane is cut with a microtome or the like, and a photograph of the cross section of the porous membrane can be obtained as a slice of a thin film whose cross section can be observed.
The pore size of the pores of the hydrophilic porous membrane may be smaller than the pore size of the porous membrane of the base material as a result of the hydrophilization treatment, but usually approximated to be the same as the pore size of the porous membrane. it can.
多孔質膜の構造は、厚み方向に孔径分布を持つ非対称構造、厚み方向に孔径分布を持たない均質構造のいずれでもよい。親水性多孔質膜も同様である。非対称構造の例としては、一方の膜表面から他方の膜表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している構造、孔径が最小となる層状の緻密部位を内部に有し、この緻密部位から多孔質膜の少なくとも一方の膜表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している構造などが挙げられる。 The structure of the porous membrane may be either an asymmetric structure having a pore size distribution in the thickness direction or a homogeneous structure having no pore size distribution in the thickness direction. The same applies to the hydrophilic porous membrane. Examples of asymmetric structures include a structure in which the pore diameter continuously increases in the thickness direction from one membrane surface to the other membrane surface, and has a layered dense portion in which the pore diameter is minimized. Examples include a structure in which the pore diameter continuously increases in the thickness direction from the portion toward the surface of at least one of the porous membranes.
多孔質膜の厚みは、特に限定されないが、膜強度、取扱性、および濾過性能の観点から、10μm〜1000μmであればよく、10μm〜500μmであることが好ましく、30μm〜300μmであることがより好ましい。
なお、親水性多孔質膜の厚みは、親水化処理の結果、基材の多孔質膜の厚みより大きくなっていてもよいが、通常、多孔質膜の厚みとほぼ同じとなる。
The thickness of the porous membrane is not particularly limited, but may be 10 μm to 1000 μm from the viewpoint of membrane strength, handleability, and filtration performance, preferably 10 μm to 500 μm, and more preferably 30 μm to 300 μm. preferable.
In addition, although the thickness of the hydrophilic porous film may be larger than the thickness of the porous film of the base material as a result of the hydrophilization treatment, it is usually almost the same as the thickness of the porous film.
(多孔質膜の組成)
多孔質膜はポリマーを含む。多孔質膜は本質的にポリマーから構成されていることが好ましい。ポリマーは数平均分子量(Mn)が1,000〜10,000,000であるものが好ましく、5,000〜1,000,000であるものがより好ましい。
(Porous membrane composition)
The porous membrane includes a polymer. The porous membrane is preferably composed essentially of a polymer. The polymer preferably has a number average molecular weight (Mn) of 1,000 to 10,000,000, more preferably 5,000 to 1,000,000.
ポリマーの例としては、熱可塑性または熱硬化性のポリマーが挙げられる。ポリマーの具体的な例としては、ポリスルホン、スルホン化ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、スルホン化ポリエーテルスルホン、セルロースアシレート、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマーのケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、オルガノシロキサン−ポリカーボネートコポリマー、ポリエステルカーボネート、オルガノポリシロキサン、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、6,6−ナイロン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を挙げることができる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、強度、弾性等の観点から、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーやポリマーブレンド、ポリマーアロイとしてもよい。
これらのうち、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、PVDF、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、6,6−ナイロン、セルロースアシレートが好ましく、ポリスルホンがより好ましい。
Examples of the polymer include a thermoplastic or thermosetting polymer. Specific examples of the polymer include polysulfone, sulfonated polysulfone, polyethersulfone (PES), sulfonated polyethersulfone, cellulose acylate, nitrocellulose, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, ethylene- Saponified vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, polycarbonate, organosiloxane-polycarbonate copolymer, polyester carbonate, organopolysiloxane, polyphenylene oxide, polyamide, polyimide, polyamideimide, polybenzimidazole, ethylene vinyl alcohol copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, polyfluoroethylene, polyethylene Terephthalate, polyamide, polyimide, 6,6-nylon, polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like. These may be homopolymers, copolymers, polymer blends, or polymer alloys from the viewpoints of solubility, optical physical properties, electrical physical properties, strength, elasticity, and the like.
Of these, polysulfone, polyethersulfone, PVDF, sulfonated polysulfone, sulfonated polyethersulfone, 6,6-nylon, and cellulose acylate are preferable, and polysulfone is more preferable.
多孔質膜はポリマー以外の他の成分を添加剤として含んでいてもよい。
上記添加剤としては、食塩、塩化リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム等の有機酸の金属塩、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン等の高分子、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の高分子電解質、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルメチルタウリン酸ナトリウム等のイオン系界面活性剤等を挙げることができる。添加剤は多孔質構造のための膨潤剤として作用していてもよい。
The porous membrane may contain components other than the polymer as additives.
Examples of the additives include metal salts of inorganic acids such as sodium chloride, lithium chloride, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium sulfate and zinc chloride, metal salts of organic acids such as sodium acetate and sodium formate, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone and the like. Examples include molecules, polymer electrolytes such as sodium polystyrene sulfonate and polyvinylbenzyltrimethylammonium chloride, and ionic surfactants such as sodium dioctylsulfosuccinate and sodium alkylmethyl taurate. The additive may act as a swelling agent for the porous structure.
多孔質膜は単一の層として1つの組成物から形成された膜であることが好ましく、複数層の積層構造ではないことが好ましい。
多孔質膜の製造方法については、特開平4−349927号公報、特公平4−68966号公報、特開平04−351645号公報、特開2010−235808号公報等を参照することができる。
多孔質膜としては市販品を使用してもよい。例えば、スミライトFS−1300(住友ベークライト社製)、マイクロPES 1FPH(メンブラーナ社製)、Durapore(メルクミリポア(Merkmillipore)社製)、PSEUH20(ポリスルホン膜、富士フイルム株式会社製)、15406(PES膜、Sartorius社製)等が挙げられる。
The porous film is preferably a film formed from one composition as a single layer, and preferably not a multi-layer laminated structure.
Regarding the method for producing the porous membrane, reference can be made to JP-A-4-349927, JP-B-4-68966, JP-A-4-351645, JP-A-2010-235808, and the like.
A commercially available product may be used as the porous membrane. For example, Sumilite FS-1300 (manufactured by Sumitomo Bakelite), Micro PES 1FPH (manufactured by Membrana), Durapore (manufactured by Merck Millipore), PSEUH20 (polysulfone membrane, manufactured by Fuji Film Co., Ltd.), 15406 (PES membrane, Sartorius) and the like.
[親水化液]
親水化液は、重合性モノマーおよび極性有機溶媒と水との混合溶媒を含む。本発明において、混合溶媒の総質量に対して極性有機溶媒の総質量は10質量%未満または60質量%超である。
親水化液は、重合性モノマーおよび極性有機溶媒と水との混合溶媒に加えて、重合開始剤などの他の成分を含んでいてもよい。
[Hydrophilic liquid]
The hydrophilizing liquid contains a polymerizable monomer and a mixed solvent of a polar organic solvent and water. In the present invention, the total mass of the polar organic solvent is less than 10 mass% or more than 60 mass% with respect to the total mass of the mixed solvent.
The hydrophilization liquid may contain other components such as a polymerization initiator in addition to the polymerizable monomer and the mixed solvent of the polar organic solvent and water.
(重合性モノマー)
重合性モノマーは、重合性を有する官能基を有する分子量2500程度以下の化合物である。重合性モノマーの例としては、例えば、アクリル系モノマー、スチレン系モノマー、エポキシ基を有するモノマーまたはオキセタン基を有するモノマー等が挙げられ、アクリル系モノマーが好ましい。「アクリル系モノマー」は、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーを意味する。
アクリル系モノマーとしては、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。重合性モノマーは、(メタ)アクリルアミドであることがより好ましい。
(Polymerizable monomer)
The polymerizable monomer is a compound having a polymerizable functional group and a molecular weight of about 2500 or less. Examples of the polymerizable monomer include acrylic monomers, styrene monomers, monomers having an epoxy group or monomers having an oxetane group, and acrylic monomers are preferred. “Acrylic monomer” means a monomer having a (meth) acryloyl group.
Examples of the acrylic monomer include (meth) acrylate and (meth) acrylamide. The polymerizable monomer is more preferably (meth) acrylamide.
重合性モノマーは多官能であることが好ましく、2官能以上6官能以下であることがより好ましく、3官能以上4官能以下であることがさらに好ましい。
親水化液は、重合性モノマーとして、2種以上のモノマーを含んでいてもよい。2種以上のモノマーの組み合わせとしては、3官能以上6官能以下の重合性モノマーと2官能の重合性モノマーとの組み合わせが好ましい例として挙げられる。
The polymerizable monomer is preferably polyfunctional, more preferably 2 or more and 6 or less, and still more preferably 3 or more and 4 or less.
The hydrophilization liquid may contain 2 or more types of monomers as a polymerizable monomer. A preferred example of a combination of two or more monomers is a combination of a trifunctional or higher and hexafunctional polymerizable monomer and a bifunctional polymerizable monomer.
親水化液は、重合性モノマーとして、本明細書において「第1のアクリル系モノマー」として説明する所定のアクリル系モノマーを含むことが好ましい。
第1のアクリル系モノマーは、3官能以上6官能以下であって、ClogP値は2.0以下であるアクリル系モノマーである。
第1のアクリル系モノマーは3官能以上4官能以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、アクリル系モノマーの官能数は(メタ)アクリロイル基の数を示す。
It is preferable that the hydrophilization liquid contains a predetermined acrylic monomer described as a “first acrylic monomer” in the present specification as a polymerizable monomer.
The first acrylic monomer is an acrylic monomer having a trifunctional or higher and hexafunctional or lower and a ClogP value of 2.0 or lower.
The first acrylic monomer is preferably trifunctional or higher and tetrafunctional or lower.
In addition, in this specification, the functional number of an acrylic monomer shows the number of (meth) acryloyl groups.
ClogP値とは、1−オクタノールと水への分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogP値は親水性指標となる。ClogP値の計算には、公知の方法やソフトウェアのいずれを用いてもよいが、本発明においては、特に断らない限り、Cambridge soft社の ChemBioDraw Ultra 13.0に組み込まれたClogPプログラムを用いることとする。第1のアクリル系モノマーのClogP値は、2.0以下であるが、1.0以下であることがより好ましく、0.0以下であることがさらに好ましい。下限値は−6.0であることが好ましく、−2.0であることがより好ましく、−1.0であることがさらに好ましい。第1のアクリル系モノマーのClogP値は、例えば、−6.0以上2.0以下であることが好ましく、−2.0以上1.0以下であることがより好ましく、−1.0以上0.0以下であることがさらに好ましい。 The ClogP value is a value obtained by calculating the common logarithm logP of the distribution coefficient P between 1-octanol and water. The ClogP value is a hydrophilicity index. Any known method or software may be used to calculate the ClogP value. In the present invention, unless otherwise specified, a ClogP program incorporated in ChemBioDraw Ultra 13.0 of Cambridge software is used. To do. The ClogP value of the first acrylic monomer is 2.0 or less, more preferably 1.0 or less, and further preferably 0.0 or less. The lower limit is preferably −6.0, more preferably −2.0, and even more preferably −1.0. The ClogP value of the first acrylic monomer is, for example, preferably from -6.0 to 2.0, more preferably from -2.0 to 1.0, and from -1.0 to 0 More preferably, it is 0.0 or less.
第1のアクリル系モノマーの好ましい例を以下に示すが、第1のアクリル系モノマーは以下の例に限定されるものではない。なお、括弧内の値は各モノマーのClogP値である。 Although the preferable example of a 1st acrylic monomer is shown below, a 1st acrylic monomer is not limited to the following examples. The value in parentheses is the ClogP value of each monomer.
FAM−401およびFAM−301は製品名である。FAM−401およびFAM−301は富士フイルム株式会社より入手可能である。ATM−35Eは製品名である。ATM−35Eは新中村化学工業株式会社より入手可能である。 FAM-401 and FAM-301 are product names. FAM-401 and FAM-301 are available from FUJIFILM Corporation. ATM-35E is a product name. ATM-35E is available from Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
第1のアクリル系モノマーを含む親水化液は、さらに、第2のアクリル系モノマーを含むことが好ましい。第2のアクリル系モノマーは1官能以上2官能以下のアクリル系モノマーである。
第2のアクリル系モノマーのClogP値は、特に限定されないが、−6.0以上2.0以下であることが好ましく、−2.0以上1.0以下であることがより好ましく、−1.0以上0.0以下であることがさらに好ましい。
It is preferable that the hydrophilizing liquid containing the first acrylic monomer further contains a second acrylic monomer. The second acrylic monomer is an acrylic monomer having 1 to 2 functional groups.
The ClogP value of the second acrylic monomer is not particularly limited, but is preferably −6.0 or more and 2.0 or less, more preferably −2.0 or more and 1.0 or less, and −1. More preferably, it is 0 or more and 0.0 or less.
第2のアクリル系モノマーの好ましい例を以下に示すが、第2のアクリル系モノマーは以下の例に限定されるものではない。なお、括弧内の値は各モノマーのClogP値である。 Although the preferable example of a 2nd acrylic monomer is shown below, a 2nd acrylic monomer is not limited to the following examples. The value in parentheses is the ClogP value of each monomer.
FAM−201およびFAM−101は製品名である。FAM−201およびFAM−101は富士フイルム株式会社より入手可能である。N,N−メチレンビスアクリルアミドは、例えば、東京化成工業株式会社より入手可能である。 FAM-201 and FAM-101 are product names. FAM-201 and FAM-101 are available from FUJIFILM Corporation. N, N-methylenebisacrylamide is available from, for example, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
親水化液における第1のアクリル系モノマーと第2のアクリル系モノマーとの質量比は、20:80〜80:20であることが好ましく、30:70〜70:30であることがより好ましい。 The mass ratio of the first acrylic monomer to the second acrylic monomer in the hydrophilization liquid is preferably 20:80 to 80:20, and more preferably 30:70 to 70:30.
親水化液における、重合性ポリマーの総質量は、親水化液全質量に対して、0.05〜10質量%であることが望ましい。0.05質量%以上とすることにより、膜に十分に親水成分を定着させることができる。また10質量%以下とすることにより、定着する親水成分が多すぎて孔に目詰まりを起こし透水性が劣化することを防止できる。 The total mass of the polymerizable polymer in the hydrophilic liquid is preferably 0.05 to 10% by mass with respect to the total mass of the hydrophilic liquid. By setting it as 0.05 mass% or more, a hydrophilic component can fully be fixed to a film | membrane. Moreover, by setting it as 10 mass% or less, it can prevent that there are too many hydrophilic components to fix | fix, and a hole will be clogged and water permeability will deteriorate.
(重合開始剤)
親水化液は重合開始剤を含んでいることが好ましい。重合開始剤は、特に限定されないが、水と極性有機溶媒の混合溶媒に可溶なものが好ましい。また、300nm以上の波長に吸収を持つものが好ましい。重合開始剤の好ましい例としては、FAI−101L(富士フイルム株式会社製)、Irg2959(BASF社製)、TPO−L(BASF社製)、L0290(東京化成工業株式会社製)、H1361(東京化成工業株式会社製)、A2735(東京化成工業株式会社製)、A3012(東京化成工業株式会社製)、QuantacureQTX(Tront Research Chemicals社製)、QuantacureABQ(Tront Research Chemicals社製)等が挙げられる。
(Polymerization initiator)
The hydrophilizing liquid preferably contains a polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited, but is preferably soluble in a mixed solvent of water and a polar organic solvent. Moreover, what has absorption in the wavelength of 300 nm or more is preferable. Preferable examples of the polymerization initiator include FAI-101L (manufactured by FUJIFILM Corporation), Irg2959 (manufactured by BASF), TPO-L (manufactured by BASF), L0290 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and H1361 (Tokyo Chemical Industry). Kogyo Co., Ltd.), A2735 (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), A3012 (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), QuantureQTX (manufactured by Tront Research Chemicals), Quanture ABQ (manufactured by Tont Research Chemicals), and the like.
重合開始剤の添加量は親水化液全質量に対して、0.01〜0.5質量%であることが望ましい。0.01質量%以上とすることにより重合を開始させることができ、また、0.5質量%以下とすることにより、乾燥過程で重合開始剤が析出し目詰まりすることを防止できる。 The addition amount of the polymerization initiator is desirably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total mass of the hydrophilizing liquid. By setting the content to 0.01% by mass or more, the polymerization can be started, and by setting the content to 0.5% by mass or less, the polymerization initiator can be prevented from being precipitated and clogged during the drying process.
(溶媒)
溶媒としては極性有機溶媒と水との混合溶媒が用いられる。
水と極性有機溶媒の混合溶媒において、極性有機溶媒は、混合溶媒の総質量に対して、10質量%未満または60質量%超である。極性有機溶媒は、混合溶媒の総質量に対して、0質量%以上10質量%未満または60質量%超100質量%以下であればよい。また、好ましい範囲は0質量%以上10質量%未満である。本発明者らは、この範囲とすることにより、目詰まりが生じにくい親水性多孔質膜を製造することができることを見出した。多孔質膜の膜表面(例えば、硬化反応において紫外線照射される表面)に近いほど重合度が高く、膜内部ほど重合度の低い構成となって、膜内部での目詰まりが生じにくくなったためと推定される。
(solvent)
As the solvent, a mixed solvent of a polar organic solvent and water is used.
In the mixed solvent of water and the polar organic solvent, the polar organic solvent is less than 10% by mass or more than 60% by mass with respect to the total mass of the mixed solvent. The polar organic solvent should just be 0 mass% or more and less than 10 mass% or more than 60 mass% and 100 mass% or less with respect to the total mass of a mixed solvent. Moreover, a preferable range is 0 mass% or more and less than 10 mass%. The inventors of the present invention have found that a hydrophilic porous membrane that is less prone to clogging can be produced by using this range. Because the degree of polymerization is higher as the surface of the porous film is closer to the surface (for example, the surface irradiated with ultraviolet rays in the curing reaction), and the degree of polymerization is lower as the inside of the film becomes less clogged inside the film. Presumed.
極性有機溶媒は水と混和する性質を持つ有機溶媒であればよい。極性有機溶媒は少なくとも1種類以上の低級アルコールを含むことが好ましく、低級アルコールからなることがより好ましい。低級アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の炭素数が5以下のアルコールが挙げられる。低級アルコールとしては、特にメタノール、エタノール、イソプロパノールが好ましく、エタノールがさらに好ましい。 The polar organic solvent may be an organic solvent having a property of being miscible with water. The polar organic solvent preferably contains at least one or more lower alcohols, and more preferably consists of lower alcohols. Examples of the lower alcohol include alcohols having 5 or less carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. As the lower alcohol, methanol, ethanol and isopropanol are particularly preferable, and ethanol is more preferable.
[浸透]
多孔質膜への親水化液の浸透方法は、特に限定されないが、例えば、浸漬法、塗布法、転写法、噴霧法等が挙げられる。多孔質膜内部まで親水化液を効率よく浸透させるために浸漬法や塗布法が好ましく、浸漬法がより好ましい。浸透は、少なくとも後述する光照射に付される部位において、多孔質膜の厚み方向全体に親水化液が浸透するように行う。
浸漬法においては、親水化液中に多孔質膜を浸漬することにより親水化液を多孔質膜に含浸させる。浸漬後は親水化液から、多孔質膜を引き上げることによって余分な親水化液を除去すればよい。
浸漬は加圧下で行ってもよい。加圧により多孔質膜の各細孔内に効率よく親水化液を注入することができる。
[Penetration]
The method for penetrating the hydrophilic liquid into the porous membrane is not particularly limited, and examples thereof include a dipping method, a coating method, a transfer method, and a spray method. In order to efficiently permeate the hydrophilized liquid into the porous membrane, a dipping method or a coating method is preferable, and a dipping method is more preferable. The permeation is performed so that the hydrophilization liquid permeates the entire thickness direction of the porous membrane at least at a portion subjected to light irradiation described later.
In the dipping method, the porous film is impregnated with the hydrophilizing liquid by immersing the porous film in the hydrophilizing liquid. What is necessary is just to remove an excess hydrophilization liquid by raising a porous membrane from a hydrophilization liquid after immersion.
Immersion may be performed under pressure. The hydrophilization liquid can be efficiently injected into each pore of the porous membrane by pressurization.
浸漬処理あるいは圧入処理する場合の浸漬時間または圧入時間は特に限定されないが一般的には0.5秒〜30分間程度であればよく、0.5秒〜10分間程度が好ましい。溶媒等の選択により、浸漬時間の短縮を図ることができる。
多孔質膜の親水化液中への浸漬時間や親水化液中のモノマー濃度を適宜選択することによってモノマーの付着量を適宜調節することができる。
The dipping time or press-fitting time in the dipping treatment or press-fitting treatment is not particularly limited, but is generally about 0.5 seconds to 30 minutes, and preferably about 0.5 seconds to 10 minutes. The immersion time can be shortened by selecting a solvent or the like.
By appropriately selecting the immersion time of the porous membrane in the hydrophilization liquid and the monomer concentration in the hydrophilization liquid, it is possible to appropriately adjust the monomer adhesion amount.
[乾燥]
多孔質膜への親水化液の浸透後、硬化反応の前には、多孔質膜を乾燥させてもよい。乾燥により親水化液中の溶媒の少なくとも一部が揮発除去されることによって、多孔質膜の細孔をふさぐことがなくなり、多孔質膜の細孔表面の全体にわたって組成物を均一に付着させ易くなる。乾燥は半乾燥であればよい。本明細書において、半乾燥は揮発しうる溶媒が残留する程度に溶媒を揮発除去させることを意味する。
乾燥の手段としては、加温、風、減圧、等が挙げられ、特に限定されないが、製造工程の簡便性から風乾燥、加温乾燥が好ましく、風乾燥がより好ましい。乾燥は、単に放置することにより達成されていてもよい。
[Dry]
The porous membrane may be dried after the permeation of the hydrophilizing liquid into the porous membrane and before the curing reaction. By drying and removing at least a part of the solvent in the hydrophilized liquid by drying, the pores of the porous membrane are not blocked, and the composition can easily adhere uniformly over the entire pore surface of the porous membrane. Become. Drying may be semi-dry. In the present specification, semi-drying means that the solvent is volatilized and removed to the extent that the solvent that can volatilize remains.
Examples of drying means include heating, wind, reduced pressure, and the like, and are not particularly limited. However, air drying and warm drying are preferable and air drying is more preferable because of the simplicity of the manufacturing process. Drying may be achieved simply by leaving it to stand.
[硬化反応]
硬化反応は、モノマーの重合により達成される。重合は光重合であればよく、紫外線による光重合が好ましい。
[Curing reaction]
The curing reaction is achieved by monomer polymerization. The polymerization may be photopolymerization, and photopolymerization with ultraviolet rays is preferred.
光重合のための光照射で用いられる光源としては、重合開始剤が反応する波長の光を発する光源を任意に選択することができる。例えば、ハロゲンキセノンランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、殺菌ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)光源ランプなどを用いることができる。光照射は多孔質膜の少なくとも一方の面から行えばよいが、両面から行うことが好ましい。両膜表面で硬化反応が進み、より親水性の高い膜が得られるからである。また、孔径分布を有する多孔質膜を基材として硬化反応を行うときは、より孔径の小さい膜表面から光照射を行うことが好ましい。 As the light source used in the light irradiation for photopolymerization, a light source that emits light having a wavelength with which the polymerization initiator reacts can be arbitrarily selected. For example, a halogen xenon lamp, a metal halide lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a sterilization lamp, a xenon lamp, an LED (Light Emitting Diode) light source lamp, or the like can be used. The light irradiation may be performed from at least one surface of the porous film, but is preferably performed from both surfaces. This is because the curing reaction proceeds on the surfaces of both films and a more hydrophilic film can be obtained. Further, when the curing reaction is carried out using a porous film having a pore size distribution as a base material, it is preferable to perform light irradiation from the membrane surface having a smaller pore size.
光照射時の雰囲気は、空気または不活性ガス置換雰囲気であることが好ましく、酸素濃度1%以下になるまで空気を窒素置換した雰囲気であることがより好ましい。
光照射として紫外線照射を行うときの照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2が好ましく、50mJ/cm2〜1500mJ/cm2がより好ましい。照度は10mW/cm2〜2000mW/cm2であることが好ましく、20mW/cm2〜1500mW/cm2であることがより好ましく、40mW/cm2〜1000mW/cm2であることがさらに好ましい。
The atmosphere at the time of light irradiation is preferably air or an inert gas replacement atmosphere, and more preferably an atmosphere in which air is replaced with nitrogen until the oxygen concentration becomes 1% or less.
Irradiation energy when irradiated with ultraviolet rays as the light irradiation is preferably 20mJ / cm 2 ~50J / cm 2 , 50mJ / cm 2 ~1500mJ / cm 2 is more preferable. The illuminance is preferably 10mW / cm 2 ~2000mW / cm 2 , more preferably 20mW / cm 2 ~1500mW / cm 2 , further preferably 40mW / cm 2 ~1000mW / cm 2 .
組成物の硬化反応によって、重合と同時に架橋も生じ、多孔質膜の外面の少なくとも一部に架橋重合体のネットワークが形成される。親水化コーティングにおける架橋重合体の重合度(架橋しているものを含む)は特に限定されない。 Due to the curing reaction of the composition, crosslinking occurs simultaneously with polymerization, and a network of crosslinked polymers is formed on at least a part of the outer surface of the porous membrane. The degree of polymerization of the cross-linked polymer in the hydrophilic coating (including those that are cross-linked) is not particularly limited.
本発明の製造方法において、硬化反応は、多孔質膜が半乾燥であるときに開始される。具体的には、多孔質膜に親水化液を浸透したあと、多孔質膜が親水化液を保持していることにより、多孔質膜の質量が親水化液を浸透させる前の多孔質膜の質量より一定量以上大きくなっているときに硬化反応を開始する。本発明者らは、特に、多孔質膜において、親水化液が厚み方向全体に浸透している部位であって質量が親水化液を浸透させる前の質量の3〜16倍となっている部位に光照射する硬化反応により、より透水性が高く、また濡れ性が高い親水性多孔質膜が得られることを見出した。取扱性の観点から、上記質量は、3〜12倍であることが好ましく、3〜8倍であることがより好ましい。 In the production method of the present invention, the curing reaction is initiated when the porous membrane is semi-dry. Specifically, after the hydrophilic film has permeated the porous film, the porous film retains the hydrophilic liquid so that the mass of the porous film before the hydrophilic film has permeated the hydrophilic film is reduced. The curing reaction starts when the mass is larger than a certain amount. In particular, in the porous membrane, the present inventors are sites where the hydrophilizing liquid penetrates in the entire thickness direction, and the mass is 3 to 16 times the mass before the hydrophilizing liquid is permeated. It was found that a hydrophilic porous film having higher water permeability and higher wettability can be obtained by a curing reaction in which light is irradiated. From the viewpoint of handleability, the mass is preferably 3 to 12 times, and more preferably 3 to 8 times.
光照射される上記部位は、製造条件に応じて適宜設定することができ、多孔質膜全面積に対して、一部であってもよいが、全体であってもよい。異なる部位で、上記の質量の条件を満たす複数回の光照射を行うことにより多孔質膜全面積が硬化反応に付されていてもよい。例えば、ロールツーロールで親水性多孔質膜を製造する場合などにおいて、ロール状の多孔質膜のMD(マシンダイレクション)方向の一定の距離の範囲のTD(トランスバースダイレクション)方向全体を上記部位とし、MD方向で順次光照射されてもよい。この場合、上述の浸透工程および乾燥工程ならびに後述の洗浄工程もMD方向で順次行うことができる。または、一度の光照射が可能な面積の多孔質膜(ロール状ではないシート式のもの)の全体が上記部位として光照射されていてもよい。 The part to be irradiated with light can be appropriately set according to production conditions, and may be a part or the whole of the entire area of the porous membrane. The entire area of the porous membrane may be subjected to the curing reaction by performing multiple times of light irradiation satisfying the above-mentioned mass conditions at different sites. For example, when a hydrophilic porous membrane is produced by roll-to-roll, the entire region in the TD (transverse direction) direction within a certain distance range in the MD (machine direction) direction of the roll-like porous membrane is defined as the above-mentioned site. The light may be sequentially irradiated in the MD direction. In this case, the permeation process and the drying process described above and the cleaning process described later can also be sequentially performed in the MD direction. Alternatively, the entire porous film (sheet type not in a roll shape) having an area that can be irradiated with light once may be irradiated with light as the portion.
多孔質膜がロール状である場合においては、特定部位の質量の比較が困難であることも考えられる。このような場合は、例えば、使用する多孔質膜から一部をサンプリングし、使用する親水化液を浸透後に上記の質量となる半乾燥条件を予め確認すればよい。確認された半乾燥条件で半乾燥後の部位に光照射を行なうことにより、上記の質量の条件を満たす光照射を行うことができる。 When the porous membrane is in the form of a roll, it may be difficult to compare the masses of specific parts. In such a case, for example, a part of the porous membrane to be used may be sampled, and the semi-drying conditions for obtaining the above-mentioned mass after permeation of the used hydrophilizing solution may be confirmed in advance. By irradiating the part after semi-drying with the confirmed semi-dry condition, the light irradiation satisfying the above-mentioned mass condition can be performed.
同じ部位に光照射を複数回行う場合は、少なくとも最初の光照射を同部位が上記の質量の範囲であるときに開始すればよい。いずれの光照射のときも同部位が上記の質量の範囲であることが好ましい。
多孔質膜に親水化液を浸透したとき(例えば、浸漬後引き上げたとき)にすでに多孔質膜の質量が親水化液を浸透させる前の多孔質膜の総質量の3〜16倍となっている場合は、溶媒をさらに揮発除去させることなく硬化反応に付すことができる。16倍を超えている場合は、親水化液を浸透させる前の多孔質膜の総質量の3〜16倍となるまで半乾燥させて硬化反応に付すことができる。
When light irradiation is performed a plurality of times on the same part, at least the first light irradiation may be started when the part is in the above mass range. In any light irradiation, it is preferable that the same part is in the above mass range.
When the hydrophilized liquid penetrates into the porous membrane (for example, when it is pulled up after immersion), the mass of the porous membrane is already 3 to 16 times the total mass of the porous membrane before the hydrophilized liquid is permeated. If it is, it can be subjected to a curing reaction without further removing the solvent by volatilization. When it exceeds 16 times, it can be semi-dried until it becomes 3 to 16 times the total mass of the porous membrane before infiltrating the hydrophilizing liquid and subjected to a curing reaction.
[洗浄]
硬化反応により架橋重合体のネットワークが形成された後は、洗浄溶媒を用いた洗浄を行うことが好ましい。未反応のモノマーや過剰な架橋重合体などを除去することができるからである。また、洗浄により、原料の多孔質膜に含まれる不要な成分も除去することができる。洗浄方法は特に限定されないが、浸漬あるいは圧入法で親水性多孔質膜の膜表面および細孔表面に洗浄溶媒を浸透させ、その後、除去すればよい。洗浄溶媒としては、親水化液の溶媒として例示した溶媒を例示することができる。2回以上洗浄溶媒の浸透および除去を行ってもよい。このとき2回以上の洗浄において洗浄溶媒は同じであってもよく、異なっていてもよいが、異なっていることが好ましい。洗浄の最後に用いられる洗浄溶媒は水であることが好ましい。特に水に浸漬することが好ましい。アルコールなど有機溶媒成分を除くためである。
[Washing]
After the crosslinked polymer network is formed by the curing reaction, it is preferable to perform washing using a washing solvent. This is because unreacted monomers and excess cross-linked polymer can be removed. In addition, unnecessary components contained in the raw material porous membrane can be removed by washing. The cleaning method is not particularly limited, but the cleaning solvent may be permeated into the membrane surface and the pore surface of the hydrophilic porous membrane by dipping or press-fitting, and then removed. Examples of the cleaning solvent include the solvents exemplified as the solvent for the hydrophilizing liquid. The washing solvent may be permeated and removed two or more times. At this time, the washing solvent may be the same or different in two or more washings, but is preferably different. The washing solvent used at the end of washing is preferably water. It is particularly preferable to immerse in water. This is to remove organic solvent components such as alcohol.
<親水性多孔質膜の用途>
本発明の親水性多孔質膜は、用途に応じた形状に加工して、種々の用途に用いることができる。親水性多孔質膜の形状としては、平膜状、管状、中空糸状、プリーツ状、繊維状、球状粒子状、破砕粒子状、塊状連続体状などが挙げられる。多孔質膜の親水化処理前に用途に応じた形状に加工してもよく、多孔質膜の親水化処理後に用途に応じた形状に加工してもよい。
<Uses of hydrophilic porous membrane>
The hydrophilic porous membrane of the present invention can be processed into a shape according to the application and used for various applications. Examples of the shape of the hydrophilic porous membrane include a flat membrane shape, a tubular shape, a hollow fiber shape, a pleated shape, a fiber shape, a spherical particle shape, a crushed particle shape, and a massive continuous body shape. It may be processed into a shape according to the application before the hydrophilic treatment of the porous membrane, or may be processed into a shape according to the application after the hydrophilic treatment of the porous membrane.
親水性多孔質膜は、各種用途に用いられる装置において容易に取り外し可能であるカートリッジに装着されてもよい。カートリッジにおいて親水性多孔質膜は濾過膜として機能しうる形態で保持されていることが好ましい。親水性多孔質膜を保持したカートリッジは、公知の多孔質膜カートリッジと同様に製造することができ、例えば、WO2005/037413号、特開2012−045524号公報を参照することができる。 The hydrophilic porous membrane may be attached to a cartridge that can be easily removed in an apparatus used for various applications. In the cartridge, the hydrophilic porous membrane is preferably held in a form that can function as a filtration membrane. The cartridge holding the hydrophilic porous membrane can be produced in the same manner as a known porous membrane cartridge, and for example, refer to WO2005 / 037413 and JP2012-045524A.
本発明の親水性多孔質膜は濾過膜として各種用途で使用することができる。濾過膜は、種々の高分子、微生物、酵母、微粒子を含有あるいは懸濁する液体の分離、精製、回収、濃縮などに適用され、特に濾過を必要とする微細な微粒子を含有する液体からその微粒子を分離する必要のある場合に適用することができる。例えば、微粒子を含有する各種の懸濁液、発酵液あるいは培養液などの他、顔料の懸濁液などから微粒子を分離するときに濾過膜を使用することができる。本発明の親水性多孔質膜は、具体的には、製薬工業における薬剤の製造、食品工業におけるビールなどのアルコール飲料製造、電子工業分野での微細な加工、精製水の製造などにおいて必要となる精密濾過膜として使用することがでる。 The hydrophilic porous membrane of the present invention can be used in various applications as a filtration membrane. Filtration membranes are applied to the separation, purification, recovery, concentration, etc. of liquids containing or suspending various polymers, microorganisms, yeasts, and fine particles, especially from liquids containing fine fine particles that require filtration. It can be applied when it is necessary to separate. For example, a filtration membrane can be used when separating fine particles from various suspensions containing fine particles, a fermentation broth, a culture solution, or the like, or a pigment suspension. Specifically, the hydrophilic porous membrane of the present invention is required for the production of drugs in the pharmaceutical industry, the production of alcoholic beverages such as beer in the food industry, the fine processing in the electronics industry, the production of purified water, and the like. It can be used as a microfiltration membrane.
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
<実施例および比較例の親水性多孔質膜の作製>
[親水化液の調製]
表1に記載の重合性モノマー(親水化液で0.38質量%となる量)と混合溶媒とを混合し、30分間撹拌した。その後、重合開始剤(Irg2959、BASF社製)を0.12質量%となるように混合し、30分間撹拌して、親水化液とした。
<Production of hydrophilic porous membranes of Examples and Comparative Examples>
[Preparation of hydrophilization solution]
The polymerizable monomer shown in Table 1 (amount to be 0.38% by mass in the hydrophilization solution) and a mixed solvent were mixed and stirred for 30 minutes. Thereafter, a polymerization initiator (Irg2959, manufactured by BASF) was mixed so as to be 0.12% by mass and stirred for 30 minutes to obtain a hydrophilized liquid.
[浸透およびUV照射]
多孔質膜としては表1に記載のとおり、ポリスルホン膜またはポリフッ化ビニリデン膜を使用した。
ポリスルホン膜としては富士フイルム株式会社製のPSEUH20を用いた。このポリスルホン膜は、孔径0.2μm、厚み130μmの非対称構造を有する。実施例において、孔径の大きい膜表面側を1次面、孔径の小さい膜表面側を2次面とする。
ポリフッ化ビニリデン膜としてはメルクミリポア社製のDurapore0.22を用いた。このPVDF膜は、孔径0.22μm、厚み125μmの対称構造を有する。
[Penetration and UV irradiation]
As the porous membrane, as shown in Table 1, a polysulfone membrane or a polyvinylidene fluoride membrane was used.
As a polysulfone membrane, PSEUH20 manufactured by FUJIFILM Corporation was used. This polysulfone membrane has an asymmetric structure with a pore diameter of 0.2 μm and a thickness of 130 μm. In the examples, the membrane surface side with a large pore diameter is the primary surface, and the membrane surface side with the small pore diameter is the secondary surface.
As the polyvinylidene fluoride film, Durapore 0.22 manufactured by Merck Millipore was used. This PVDF membrane has a symmetrical structure with a pore diameter of 0.22 μm and a thickness of 125 μm.
上記多孔質膜全体を親水化液に2分間浸漬し、多孔質膜を引き上げた。多孔質膜を吊り下げて25℃において0.8m/秒の風速の風を当てて多孔質膜を0〜10分半乾燥させた。半乾燥後の膜質量が、上記浸漬前の膜質量に対し表1に記載の質量となった時点で、多孔質膜にUVを照射した。UV照射は両膜表面から行い、一方の面(ポリスルホン膜の例では1次面)においてUV照射を行った後直ぐに他方の面(ポリスルホン膜の例では2次面)においてUV照射を行った。いずれのUV照射も、高圧水銀ランプ(Fusion社製、lighthammer10)によって200mW/cm2、100mJ/cm2で行った。 The whole porous membrane was immersed in a hydrophilizing solution for 2 minutes, and the porous membrane was pulled up. The porous membrane was suspended, and the porous membrane was dried for 0 to 10 minutes by applying a wind of 0.8 m / sec at 25 ° C. When the film mass after semi-drying became the mass described in Table 1 with respect to the film mass before immersion, the porous film was irradiated with UV. UV irradiation was performed from both membrane surfaces, and UV irradiation was performed on the other surface (secondary surface in the example of the polysulfone film) immediately after UV irradiation on one surface (primary surface in the example of the polysulfone film). All UV irradiations were performed at 200 mW / cm 2 and 100 mJ / cm 2 using a high pressure mercury lamp (Fusion, lighthammer 10).
[洗浄および乾燥]
UV照射後の親水性多孔質膜を、IPA75%水溶液(IPA(イソプロピルアルコール)と純水を質量比3:1で混合したIPA75%水溶液)を70℃に加温したものに10分間浸漬した後、常温の純水に3分間浸漬し、常温で乾燥させた。親水性多孔質膜はさらに、エタノールと純水を質量比3:7で混合した常温のエタノール30%水溶液に30分間浸漬した後、純水に5分間浸漬し、最後に70℃99%の温湿度環境下で26時間乾燥させた。
洗浄後の親水性多孔質膜を以下の評価に用いた。なお、洗浄耐性については、上記洗浄工程前後の親水性多孔質膜を用いて評価した。
[Washing and drying]
After immersing the hydrophilic porous membrane after UV irradiation in an IPA 75% aqueous solution (IPA 75% aqueous solution in which IPA (isopropyl alcohol) and pure water are mixed at a mass ratio of 3: 1) heated to 70 ° C. for 10 minutes. Then, it was immersed in pure water at room temperature for 3 minutes and dried at room temperature. The hydrophilic porous membrane is further immersed in a 30% aqueous ethanol solution of ethanol and pure water mixed at a mass ratio of 3: 7 for 30 minutes, then immersed in pure water for 5 minutes, and finally at a temperature of 70 ° C. and 99%. It was made to dry for 26 hours in a humidity environment.
The hydrophilic porous membrane after washing was used for the following evaluation. In addition, about washing | cleaning tolerance, it evaluated using the hydrophilic porous membrane before and behind the said washing | cleaning process.
<実施例・比較例の親水性多孔質膜の評価>
[透水性]
親水性多孔質膜を47mm直径の円形に切りぬき、容器(メルクミリポア社製、ステンレスプレッシャーフィルターホルダーXX4004700)の底部にセットした。容器上部から水を導入し、親水性多孔質膜に100kpaの圧力がかかるまで昇圧した。この状態で多孔質膜を透過する水の水流量により、透水性を評価した。水を採取し始めてから30秒間に出た水の質量より、単位面積当たりの水流量[ml/cm2/min]を求め、以下の評価基準で評価した。結果を表1に示す。
1:15ml/cm2/min未満
2:15ml/cm2/min以上25ml/cm2/min未満
3:25ml/cm2/min以上35ml/cm2/min未満
4:35ml/cm2/min以上50ml/cm2/min未満
5:50ml/cm2/min以上
<Evaluation of hydrophilic porous membranes of Examples and Comparative Examples>
[Water permeability]
The hydrophilic porous membrane was cut into a 47 mm diameter circle, and set at the bottom of a container (manufactured by Merck Millipore, stainless pressure filter holder XX4004700). Water was introduced from the upper part of the container, and the pressure was increased until a pressure of 100 kpa was applied to the hydrophilic porous membrane. In this state, the water permeability was evaluated by the water flow rate of the water that permeates the porous membrane. A water flow rate [ml / cm 2 / min] per unit area was determined from the mass of water that was discharged for 30 seconds after starting to collect water, and evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
1: Less than 15 ml / cm 2 / min 2: 15 ml / cm 2 / min or more and less than 25 ml / cm 2 / min 3: 25 ml / cm 2 / min or more and less than 35 ml / cm 2 / min 4: 35 ml / cm 2 / min or more Less than 50 ml / cm 2 / min 5: 50 ml / cm 2 / min or more
[コーヒー吸い上げ]
コーヒー吸い上げ試験は以下の手順で行った。親水性多孔質膜の一端を、インスタントコーヒー(ゴールドブレンド、ネスレ社)を1.6質量%の濃度となるように溶かした水溶液中に10分間浸漬した。浸漬後、常温で乾燥し、コーヒーに浸した液面の位置から親水性多孔質膜がコーヒーによって着色されている部分の高さを測定した。1次面および2次面について、それぞれ測定し、以下の評価基準で評価した。結果を表1に示す。
1:1次面/2次面いずれか低い方の高さが3cm未満
2:1次面/2次面いずれか低い方の高さが3cm以上4.5cm未満
3:1次面/2次面いずれか低い方の高さが4.5cm以上5.5未満
4:1次面/2次面いずれか低い方の高さが5.5cm以上6.5未満
5:1次面/2次面いずれか低い方の高さが6.5cm以上
[Coffee soup]
The coffee wicking test was conducted according to the following procedure. One end of the hydrophilic porous membrane was immersed for 10 minutes in an aqueous solution in which instant coffee (Gold Blend, Nestle) was dissolved to a concentration of 1.6% by mass. After soaking, the height of the portion where the hydrophilic porous membrane was colored with coffee was measured from the position of the liquid surface dried at room temperature and soaked in coffee. The primary surface and the secondary surface were measured and evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
1: 1 primary surface / secondary surface, whichever is lower is less than 3 cm. 2: 1: primary surface / secondary surface, whichever is lower, 3 cm or more and less than 4.5 cm. 3: 1 primary surface / secondary. The lower surface has a height of 4.5 cm or more and less than 5.5 4: 1 primary surface / secondary surface, whichever is the lower surface is 5.5 cm or more and less than 6.5 5: 1 primary surface / secondary The height of the lower of the surfaces is 6.5 cm or more
[洗浄耐性]
洗浄耐性として、洗浄前後でのコーヒー吸い上げ高さ変化を評価した。コーヒー吸い上げ高さとしては1次面または2次面のいずれか低い方の高さで比較した。洗浄前の吸い上げ高さをQb、洗浄後の量吸い上げ高さをQaとして、P=Qa/Qbを計算し、下記のような評価基準で洗浄耐性を評価した。結果を表1に示す。
1:0.5未満
2:0.5以上0.8未満
3:0.8以上0.9未満
4:0.9以上0.95未満
5:0.95以上1.0未満
[Wash resistance]
As the washing resistance, the change in the coffee sucking height before and after washing was evaluated. The coffee sucking height was compared with the lower of the primary surface and the secondary surface. P = Qa / Qb was calculated by setting Qb as the suction height before cleaning and Qa as the amount suction height after cleaning, and the cleaning resistance was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
1: Less than 0.5 2: 0.5 or more but less than 0.8 3: 0.8 or more but less than 0.9 4: 0.9 or more but less than 0.95 5: 0.95 or more but less than 1.0
用いたモノマーのClogPは以下のとおりである。
FAM−401 (−0.1926)
FAM−301 (−0.194)
FAM−201 (−0.403)
FAM−101 (−5.161)
N,N−メチレンビスアクリルアミド (−0.9426)
ペンタエリスリトールテトラアクリレート(3.49)
The ClogP of the monomer used is as follows.
FAM-401 (-0.1926)
FAM-301 (-0.194)
FAM-201 (-0.403)
FAM-101 (-5.161)
N, N-methylenebisacrylamide (-0.9426)
Pentaerythritol tetraacrylate (3.49)
Claims (16)
前記親水性多孔質膜は多孔質膜と前記多孔質膜の外面の少なくとも一部を被覆する親水化コーティングとを含み、
前記製造方法は、
前記多孔質膜に、前記親水化コーティング形成用の親水化液を浸透させること、および
前記親水化液を浸透させた後の前記多孔質膜を硬化反応に付すこと
を含み、
前記親水化液は重合性モノマーおよび極性有機溶媒と水との混合溶媒を含み、
前記混合溶媒の総質量に対して前記極性有機溶媒の総質量が10質量%未満または60質量%超であり、
前記硬化反応が、前記多孔質膜において前記親水化液が厚み方向全体に浸透している部位であって質量が前記親水化液を浸透させる前の質量の3〜16倍となっている前記部位に光照射することにより行われる前記製造方法。 A method for producing a hydrophilic porous membrane, comprising:
The hydrophilic porous membrane includes a porous membrane and a hydrophilic coating that covers at least a part of the outer surface of the porous membrane,
The manufacturing method includes:
Impregnating the porous membrane with the hydrophilizing liquid for forming the hydrophilizing coating, and subjecting the porous membrane after permeating the hydrophilizing liquid to a curing reaction,
The hydrophilizing liquid contains a polymerizable monomer and a mixed solvent of a polar organic solvent and water,
The total mass of the polar organic solvent is less than 10% by mass or more than 60% by mass with respect to the total mass of the mixed solvent;
The part where the curing reaction is a part of the porous membrane in which the hydrophilization liquid penetrates in the entire thickness direction, and the mass is 3 to 16 times the mass before the hydrophilization liquid is infiltrated The said manufacturing method performed by irradiating with light.
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JP2018015068A JP2019130481A (en) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Hydrophilic porous membrane manufacturing method |
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WO2023231317A1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 | 沃顿科技股份有限公司 | Nanofiltration membrane preparation method and nanofiltration membrane prepared thereby |
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