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JP2024138302A - Composite Filter Material - Google Patents

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JP2024138302A JP2024102687A JP2024102687A JP2024138302A JP 2024138302 A JP2024138302 A JP 2024138302A JP 2024102687 A JP2024102687 A JP 2024102687A JP 2024102687 A JP2024102687 A JP 2024102687A JP 2024138302 A JP2024138302 A JP 2024138302A
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トニー ユイ,
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トンチュー ウー,
ジェームス ハムズィク,
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Abstract

【課題】液体から様々な不純物を除去するのに有用な複合膜を提供する。【解決手段】ある態様において、複合膜は、その上にコーティングされたポリアミドを有する疎水性ポリマーを含み、他の態様において、このような複合膜は、その上にコーティングされたある種のアクリルポリマーを有する。複合膜は、産業及び生命科学過程において遭遇するような液体中の様々な不純物の除去において有用である。【選択図】図2A composite membrane useful for removing various impurities from liquids is provided. In one embodiment, the composite membrane includes a hydrophobic polymer having a polyamide coated thereon, and in another embodiment, such composite membrane has certain acrylic polymers coated thereon. The composite membranes are useful in removing various impurities in liquids such as those encountered in industrial and life science processes.Selected Figure 2

Description

本開示は、ポリアミド重合体を含む層でコーティングされた多孔質重合体フィルターを含む複合フィルター材又は膜に関する。 The present disclosure relates to a composite filter material or membrane that includes a porous polymeric filter coated with a layer that includes a polyamide polymer.

フィルター製品は、有用な流体の流れから望ましくない物質を除去するために使用される、現代産業のなくてはならないツールである。フィルターを使用して処理される有用な流体には、水、液体工業用溶媒及び加工処理用流体、(例えば、半導体製造において)製造又は加工処理のために使用される工業用気体、並びに医療又は医薬用途を有する液体が含まれる。流体から除去される望ましくない物質には、粒子、微生物及び溶解した化学種などの不純物及び夾雑物が含まれる。フィルター用途の具体例としては、半導体及びマイクロ電子デバイス製造のための液体材料との使用が挙げられる。 Filter products are essential tools in modern industry used to remove undesirable materials from useful fluid streams. Useful fluids that are treated using filters include water, liquid industrial solvents and process fluids, industrial gases used for manufacturing or processing (e.g., in semiconductor manufacturing), and liquids with medical or pharmaceutical applications. Undesirable materials removed from fluids include impurities and contaminants such as particles, microorganisms, and dissolved chemical species. Specific examples of filter applications include use with liquid materials for semiconductor and microelectronic device manufacturing.

濾過機能を実行するために、フィルターは、フィルター膜を通過する流体から望ましくない物質を除去する役割を果たすフィルター膜を含む。フィルター膜は、必要に応じて、(例えば、螺旋状に)巻いた、平坦、ひだ付き又は円板形状であり得る平坦なシートの形態であり得る。あるいは、フィルター膜は中空糸の形態であり得る。フィルター膜は、濾過されている流体が濾過入口を通って入り、濾過出口を通過する前にフィルター膜を通過する必要があるように、ハウジング内に含有されるか、又はさもなければ支持され得る。 To perform the filtration function, the filter includes a filter membrane, which serves to remove undesirable materials from the fluid passing through it. The filter membrane may be in the form of a flat sheet, which may be wound (e.g., spirally), flat, pleated, or disk-shaped, as desired. Alternatively, the filter membrane may be in the form of hollow fibers. The filter membrane may be contained or otherwise supported within a housing such that the fluid being filtered enters through a filtration inlet and must pass through the filter membrane before passing through a filtration outlet.

フィルター膜は、フィルターの用途、すなわちフィルターによって行われる濾過の種類に基づいて選択することができる平均細孔サイズを有する多孔質構造から構築することができる。典型的な細孔サイズは、約0.001ミクロン~約10ミクロンなど、ミクロン又はサブミクロンの範囲である。約0.001~約0.05ミクロンの平均細孔サイズを有する膜は、限外フィルター膜として分類されることがある。約0.05と10ミクロンの間の細孔サイズを有する膜は、微細孔膜と呼ばれることもある。 Filter membranes can be constructed from porous structures with average pore sizes that can be selected based on the application of the filter, i.e., the type of filtration performed by the filter. Typical pore sizes are in the micron or submicron range, such as from about 0.001 microns to about 10 microns. Membranes with average pore sizes of about 0.001 to about 0.05 microns are sometimes classified as ultrafilter membranes. Membranes with pore sizes between about 0.05 and 10 microns are sometimes referred to as microporous membranes.

ミクロン又はサブミクロン範囲の細孔サイズを有するフィルター膜は、ふるい機構若しくは非ふるい機構のいずれか、又はその両方によって流体の流れから望ましくない物質を除去するのに有効であり得る。ふるい機構は、フィルター膜の表面で粒子を機械的に保持することによって液体の流れから粒子を除去する濾過の様式であり、フィルター膜は粒子の移動に機械的に干渉し、粒子をフィルター内に保持するように作用して、フィルターを通る粒子の流れを機械的に妨げる。典型的には、粒子は、フィルターの細孔よりも大きいものであり得る。「非ふるい」濾過機構は、フィルター膜が、フィルター膜を通る流体の流れの中に含有される懸濁した粒子又は溶解した物質を、専ら機械的ではない方法で保持する濾過の様式であり、例えば、専ら機械的ではない方法としては、粒子状物質又は溶解した不純物をフィルター表面に静電的に付着させ、フィルター表面に保持し、流体の流れから除去する静電的な機構が挙げられ、粒子は溶解していてもよく、又はフィルター材の細孔より小さい粒径を有する固体であってもよい。 Filter membranes with pore sizes in the micron or submicron range can be effective in removing undesirable materials from a fluid stream by either sieving or non-sieving mechanisms, or both. Sieving mechanisms are a mode of filtration that removes particles from a liquid stream by mechanically retaining them on the surface of the filter membrane, which acts to mechanically interfere with the movement of the particles and retain them within the filter, mechanically impeding the flow of the particles through the filter. Typically, the particles can be larger than the pores of the filter. "Non-sieving" filtration mechanisms are modes of filtration in which the filter membrane retains suspended particles or dissolved materials contained in the fluid stream passing through the filter membrane in a non-exclusively mechanical manner, such as electrostatic mechanisms that electrostatically attach and retain particulate matter or dissolved impurities to the filter surface and remove them from the fluid stream, where the particles may be dissolved or solid with a particle size smaller than the pores of the filter material.

溶解したアニオン又はカチオンなどのイオン性物質を溶液から除去することは、極めて低い濃度のイオン性夾雑物及び粒子がマイクロプロセッサ及びメモリデバイスの品質及び性能に悪影響を及ぼし得るマイクロエレクトロニクス産業などの多くの産業において重要である。低レベルの金属イオン夾雑物を有するポジ型及びネガ型フォトレジストを作製する能力、又は低い10億分の1若しくは1兆分の1レベルの金属イオン夾雑物を有するウェハ洗浄のためのマラゴニ(Maragoni)乾燥において使用されるイソプロピルアルコールを送達する能力は非常に望ましく、半導体製造における汚染防止の必要性のほんの2つの例である。コロイドの化学的性質及び溶液のpHに応じて正又は負に荷電することがあり得るコロイド粒子も処理液を汚染することがあり得、除去する必要がある。溶解したイオン性物質を引き付けるポリマー材料で作られた微細孔フィルター膜によって、非ふるい濾過機構によって溶解したイオン性材料を除去することができる。このような微細孔膜の例は、超高分子量ポリエチレン(「UPE」)、ポリテトラフルオロエチレンなどのような化学的に不活性な低表面エネルギーポリマーから作製される。ナイロンを、高い透過性を示すフィルター膜へと形成することができるために、及びナイロンの優れたふるい及び非ふるい濾過挙動のために、具体的には、ナイロンフィルター膜が半導体加工産業における様々な異なる濾過用途において使用されている。 Removal of ionic materials, such as dissolved anions or cations, from solutions is important in many industries, such as the microelectronics industry, where extremely low concentrations of ionic contaminants and particles can adversely affect the quality and performance of microprocessors and memory devices. The ability to make positive and negative photoresists with low levels of metal ion contaminants, or to deliver isopropyl alcohol used in Maragoni drying for wafer cleaning with low parts per billion or parts per trillion levels of metal ion contaminants, is highly desirable and are just two examples of the need for contamination prevention in semiconductor manufacturing. Colloidal particles, which can be positively or negatively charged depending on the chemistry of the colloid and the pH of the solution, can also contaminate processing fluids and need to be removed. Microporous filter membranes made of polymeric materials that attract dissolved ionic materials can remove the dissolved ionic materials by a non-sieving filtration mechanism. Examples of such microporous membranes are made from chemically inert low surface energy polymers such as ultra-high molecular weight polyethylene ("UPE"), polytetrafluoroethylene, and the like. Due to the ability of nylon to be formed into highly permeable filter membranes and due to the excellent sieving and non-sieving filtration behavior of nylon, specifically, nylon filter membranes are used in a variety of different filtration applications in the semiconductor processing industry.

マイクロ電子デバイス加工の分野は、マイクロ電子デバイスの性能(例えば、速度及び信頼性)の並行した着実な改善を持続させるために、加工材料及び方法の着実な改善を必要とする。液体材料を濾過するための方法及びシステムを含む製造過程のすべての側面にマイクロ電子デバイス製造を改善する機会が存在する。 The field of microelectronic device processing requires steady improvements in processing materials and methods to sustain parallel steady improvements in microelectronic device performance (e.g., speed and reliability). Opportunities exist to improve microelectronic device manufacturing in all aspects of the manufacturing process, including methods and systems for filtering liquid materials.

マイクロ電子デバイス加工においては、処理溶媒、洗浄剤及びその他の加工溶液として、広範囲の異なる種類の液体材料が使用される。大半ではないにしても、これらの材料の多くは、極めて高いレベルの純度で使用される。一例として、マイクロ電子デバイスのフォトリソグラフィー加工において使用される液体材料(例えば、溶媒)は、極めて高い純度のものでなければならない。マイクロ電子デバイス加工において使用される液体の具体例としては、スピンオングラス(SOG)技術、裏面反射防止コーティング(BARC)法、及びフォトリソグラフィーのための処理溶液が挙げられる。これらの液体材料のいくつかは酸性である。マイクロ電子デバイス加工において使用するためにこれらの液体材料を高レベルの純度で提供するために、濾過システムは、液体から様々な夾雑物及び不純物を除去するのに高度に効果的でなければならず、濾過されている液体材料(例えば、酸性材料)の存在下において安定でなければならない(すなわち、夾雑物を分解又は導入しない)。 In microelectronic device processing, a wide variety of different liquid materials are used as process solvents, cleaning agents, and other processing solutions. Many, if not most, of these materials are used at extremely high levels of purity. As an example, the liquid materials (e.g., solvents) used in photolithographic processing of microelectronic devices must be of extremely high purity. Specific examples of liquids used in microelectronic device processing include spin-on-glass (SOG) technology, back surface antireflective coating (BARC) methods, and processing solutions for photolithography. Some of these liquid materials are acidic. In order to provide these liquid materials at a high level of purity for use in microelectronic device processing, the filtration system must be highly effective at removing various contaminants and impurities from the liquid and must be stable (i.e., do not decompose or introduce contaminants) in the presence of the liquid material (e.g., acidic material) being filtered.

一態様において、複合多孔質フィルター膜は、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
(i)約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;
(ii)14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間
を有する。
In one embodiment, the composite porous filter membrane comprises:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
(i) a surface energy greater than about 30 dynes/cm;
(ii) having an isopropanol flow rate time, measured at 14.2 psi, of about 150 to about 20,000 seconds/500 mL.

本発明者らは、多孔質疎水性重合体フィルター材の表面上に形成されたポリアミドコーティングは多孔質コーティングであり、それによってポリアミドコーティング表面に実質的により大きな表面積を与えると考えている。本明細書に記載されるポリアミドのギ酸溶液をガラス板上に配置し、溶媒をエバポレートさせると、このようにして形成された膜は不透明であり、したがって非多孔質膜ではなく多孔質膜が疎水性表面上に形成されることを示す。したがって、この特徴は、改善された非ふるい濾過性能を提供すると考えられる。 The inventors believe that the polyamide coating formed on the surface of the porous hydrophobic polymeric filter material is a porous coating, thereby providing a substantially greater surface area to the polyamide coating surface. When a formic acid solution of the polyamide described herein is placed on a glass plate and the solvent is allowed to evaporate, the film so formed is opaque, thus indicating that a porous film, rather than a non-porous film, is formed on the hydrophobic surface. This feature is therefore believed to provide improved non-sieving filtration performance.

第2の態様において、複合多孔質フィルター膜は、第1のコーティングとしてポリアミドコーティングがその上にコーティングされた多孔質疎水性重合体フィルター膜を備え、前記ポリアミドはギ酸中に可溶性であり、それによってポリアミドでコーティングされた膜を提供し、前記膜は、光開始剤の存在下での(i)少なくとも1つの架橋剤と(ii)少なくとも1つの単量体のフリーラジカル反応生成物である第2のコーティングをその上に有する。 In a second aspect, a composite porous filter membrane comprises a porous hydrophobic polymeric filter membrane having a polyamide coating thereon as a first coating, the polyamide being soluble in formic acid, thereby providing a polyamide-coated membrane, the membrane having a second coating thereon that is the free radical reaction product of (i) at least one crosslinker and (ii) at least one monomer in the presence of a photoinitiator.

別の態様において、液体から不純物を除去するための方法であって、液体を本明細書に記載されている複合膜と接触させることを含む、方法が本明細書に開示されている。 In another aspect, disclosed herein is a method for removing impurities from a liquid, the method comprising contacting the liquid with a composite membrane described herein.

本開示は、添付の図面に関連して様々な例示的な実施形態の以下の説明を考慮してより完全に理解され得る。 The present disclosure may be more fully understood in consideration of the following description of various exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

図1(概略的であり、必ずしも原寸に比例しない)は、本明細書に記載されるフィルター製品の一例を示す。FIG. 1 (schematic and not necessarily to scale) illustrates one example of a filter product as described herein. 図2は、ポリアミドでコーティングされた多孔質フィルター膜の簡略図であり、その上にポリアミドがコーティングされたベース膜(疎水性重合体フィルター膜)を示す。以下に述べるように、ポリアミドコーティングは、図示されているようにベース膜上に必ずしも連続的なコーティングを形成しない。2 is a simplified diagram of a polyamide coated porous filter membrane, showing a base membrane (a hydrophobic polymeric filter membrane) onto which the polyamide is coated. As will be described below, the polyamide coating does not necessarily form a continuous coating on the base membrane as shown. 図3は、20℃でのメタノールと水の混合物の表面張力の図示である。表面張力(20℃でのnM/m)が、水中のメタノール質量(%)に対してプロットされている。3 is a graphical representation of the surface tension of mixtures of methanol and water at 20° C. Surface tension (nM/m at 20° C.) is plotted against the mass (%) of methanol in water.

本開示は、様々な変更及び代替形態を受け入れることができるが、それらの詳細は、例として図面に示されており、詳しく記載されるであろう。しかしながら、その意図は本開示の態様を記載された特定の例示的な実施形態に限定することではないことを理解されたい。それとは反対に、その意図は、本開示の精神及び範囲内に入るすべての修正、均等物及び代替物を網羅することである。 While the present disclosure is susceptible to various modifications and alternative forms, details of which have been shown by way of example in the drawings and will be described in detail. It should be understood, however, that the intention is not to limit aspects of the disclosure to the specific exemplary embodiments described. On the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present disclosure.

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、内容が明らかに反対の意味を指示しない限り、複数の指示対象を含む。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「又は」という用語は、一般に、その内容が明らかに反対の意味を指示しない限り、「及び/又は」を含む意味で使用される。 As used in this specification and the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the content clearly dictates to the contrary. As used in this specification and the appended claims, the term "or" is generally used in its sense including "and/or" unless the content clearly dictates to the contrary.

「約」という用語は、一般に、記された値と等価である(例えば、同じ機能又は結果を有する)と考えられる数の範囲を指す。多くの事例で、「約」という用語は、最も近い有効数字に丸められた数字を含み得る。 The term "about" generally refers to a range of numbers that are considered equivalent to a stated value (e.g., having the same function or result). In many instances, the term "about" may include numbers that are rounded to the nearest significant figure.

端点を使用して表される数値範囲は、その範囲内に包含されるすべての数を含む(例えば、1~5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及び5を含む。)。 Numerical ranges expressed using endpoints include all numbers subsumed within that range (e.g., 1 to 5 includes 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, and 5).

上記のように、第1の態様において、複合多孔質フィルター膜は、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
i.約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;及び
ii.14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間
を有する。
As described above, in a first aspect, the composite porous filter membrane comprises:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
i. a surface energy of greater than about 30 dynes/cm; and ii. an isopropanol flow rate time of about 150 to about 20,000 seconds/500 mL, measured at 14.2 psi.

ある実施形態において、表面エネルギーは、約30~約100ダイン/cm、約30~約85ダイン/cm又は約30~約65ダイン/cmである。 In some embodiments, the surface energy is about 30 to about 100 dynes/cm, about 30 to about 85 dynes/cm, or about 30 to about 65 dynes/cm.

ある実施形態において、前記膜は、約22℃の温度でHFE7200を使用して測定された場合に、約20~200psiのバブルポイントを有し、並びに/又は前記膜は、約1と約10μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約10μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する。ある実施形態において、膜は、約8~約10μg/cmのポンソーS色素に結合能を有し、他の実施形態において、膜は、約9.2μg/cmのポンソーS色素結合能を有する。 In some embodiments, the membrane has a bubble point of about 20-200 psi when measured using an HFE 7200 at a temperature of about 22° C. and/or the membrane has a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 10 μg/cm 2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 10 μg/cm 2. In some embodiments, the membrane has a Ponceau S dye binding capacity of about 8 to about 10 μg/cm 2 , and in other embodiments, the membrane has a Ponceau S dye binding capacity of about 9.2 μg/cm 2 .

ある実施形態において、イソプロパノールの流量時間は、約6,000~約10,000秒/500mL、他の実施形態において、約8,000秒/500mLである。 In some embodiments, the flow rate of isopropanol is about 6,000 to about 10,000 seconds/500 mL, and in other embodiments, about 8,000 seconds/500 mL.

上記のように、本明細書に記載される複合膜は、様々な流体から不純物を除去するための濾過材として有用である。第1及び第2の態様のある実施形態において、疎水性フィルター材又は膜に適用されたポリアミドコーティングは、疎水性フィルター材又は膜を完全には覆わず又は封入せず、むしろ下部の多孔質疎水性膜上に半連続的又は部分的なコーティングを形成する。同様に、フリーラジカル重合がポリアミドでコーティングされた膜の存在下で行われる第2の態様では、得られた硬化又は架橋されたポリマーコーティングは、ある実施形態において、膜の表面を完全には覆わず又は封入せず、同じく、ポリアミドでコーティングされた多孔質疎水性膜構造上に半連続的又は部分的なコーティングを形成する。 As noted above, the composite membranes described herein are useful as filtration media for removing impurities from a variety of fluids. In certain embodiments of the first and second aspects, the polyamide coating applied to the hydrophobic filter media or membrane does not completely cover or encapsulate the hydrophobic filter media or membrane, but rather forms a semi-continuous or partial coating on the underlying porous hydrophobic membrane. Similarly, in the second aspect, where free radical polymerization is carried out in the presence of a polyamide-coated membrane, the resulting cured or crosslinked polymer coating, in certain embodiments, does not completely cover or encapsulate the membrane surface, but also forms a semi-continuous or partial coating on the polyamide-coated porous hydrophobic membrane structure.

ある態様において、下部の疎水性多孔質ポリマーフィルター材料は、ポリマー材料、異なるポリマー材料の混合物、又はポリマー材料及び非ポリマー材料から形成される。フィルターを形成するポリマー材料は、所望の程度の完全性を有するフィルター構造を提供するために、一緒に架橋させることができる。 In some embodiments, the lower hydrophobic porous polymeric filter material is formed from a polymeric material, a mixture of different polymeric materials, or polymeric and non-polymeric materials. The polymeric materials forming the filter can be crosslinked together to provide a filter structure with a desired degree of integrity.

本開示の下部の多孔質フィルター膜を形成するために使用することができるポリマー材料は、ある実施形態においては約40ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する疎水性ポリマーである。いくつかの実施形態において、フィルター疎水性ポリマー膜は、ポリオレフィン又はハロゲン化ポリマーを含む。例示的なポリオレフィンとしては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリブテン(PB)、ポリイソブチレン(PIB)、並びにエチレン、プロピレン及びブチレンのうちの2つ以上の共重合体が挙げられる。さらなる特定の実施形態では、フィルター材料は、超高分子量ポリエチレン(UPE)を含む。UPE膜などのUPEフィルター材料は、典型的には、約1×10ダルトン(Da)を超える、例えば約1×10~9×10Da、又は1.5×10~9×10Daの範囲の分子量(粘度平均分子量)を有する樹脂から形成される。ポリエチレンなどのポリオレフィン重合体間の架橋は、熱又は架橋化学物質、例えば過酸化物(例えば、ジクミルペルオキシド又はジ-tert-ブチルペルオキシド)、シラン(例えば、トリメトキシビニルシラン)又はアゾエステル化合物(例えば、2,2’-アゾ-ビス(2-アセトキシ-プロパン)の使用によって促進することができる。例示的なハロゲン化ポリマーには、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ素化エチレンポリマー(FEP)、ポリヘキサフルオロプロピレン及びポリビニリデンフルオリド(PVDF)が含まれる。 The polymeric materials that can be used to form the lower porous filter membrane of the present disclosure are hydrophobic polymers that in some embodiments have a surface energy of less than about 40 dynes/cm. In some embodiments, the filter hydrophobic polymer membrane comprises a polyolefin or a halogenated polymer. Exemplary polyolefins include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polybutene (PB), polyisobutylene (PIB), and copolymers of two or more of ethylene, propylene, and butylene. In more specific embodiments, the filter material comprises ultra-high molecular weight polyethylene (UPE). UPE filter materials, such as UPE membranes, are typically formed from resins having a molecular weight (viscosity average molecular weight) greater than about 1×10 6 Daltons (Da), for example in the range of about 1×10 6 to 9×10 6 Da, or 1.5×10 6 to 9×10 6 Da. Crosslinking between polyolefin polymers such as polyethylene can be promoted by the use of heat or crosslinking chemicals such as peroxides (e.g., dicumyl peroxide or di-tert-butyl peroxide), silanes (e.g., trimethoxyvinylsilane) or azoester compounds (e.g., 2,2'-azo-bis(2-acetoxy-propane). Exemplary halogenated polymers include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), fluorinated ethylene polymer (FEP), polyhexafluoropropylene, and polyvinylidene fluoride (PVDF).

他の態様において、フィルター材料としては、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホンポリアミド、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリアミドイミド、セルロース、セルロースエステル、ポリカーボネート又はこれらの組み合わせから選択されるポリマーが挙げられる。 In other embodiments, the filter material includes a polymer selected from polyimide, polysulfone, polyethersulfone, polyarylsulfone polyamide, polyacrylate, polyester, polyamideimide, cellulose, cellulose ester, polycarbonate, or combinations thereof.

別の実施形態では、下部の疎水性多孔質フィルター膜は、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド、ポリアリールスルホンなどから調製されたものなどの市販の疎水性膜から選択することができる。 In another embodiment, the lower hydrophobic porous filter membrane can be selected from commercially available hydrophobic membranes such as those prepared from ultra-high molecular weight polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride, polyarylsulfone, etc.

超高分子量ポリエチレンから構成されるものなどの多孔質疎水性フィルター膜から出発する複合膜は、例えば、ギ酸中のポリアミド重合体の溶液で処理される。膜がコーティングされると、膜は、水を含む水溶液を含有する混合容器に移される。次いで、得られた膜は、水性及び低級アルコールの洗浄容器を通過させることを含む1つ以上の洗浄工程に供される。乾燥すると、この過程は第1の局面の複合膜を与える。一実施形態において、洗浄工程は、水を含む2つの連続容器と、水の2つの連続容器の間に低級、例えばC~Cアルコールを含む容器とを含む。 The composite membrane, starting with a porous hydrophobic filter membrane such as one composed of ultra-high molecular weight polyethylene, is treated with a solution of polyamide polymer in formic acid, for example. Once the membrane is coated, it is transferred to a mixing vessel containing an aqueous solution including water. The resulting membrane is then subjected to one or more washing steps including passing through washing vessels of aqueous and lower alcohols. Once dried, this process provides the composite membrane of the first aspect. In one embodiment, the washing steps include two successive vessels containing water and a vessel containing a lower, e.g., C1 - C4 alcohol, between the two successive vessels of water.

あるいは、上で言及された第2の態様において、超高分子量ポリエチレンから構成されるものなどの多孔質疎水性フィルター膜から出発する複合膜は、例えば、ギ酸中のポリアミド重合体の溶液で処理される。膜がコーティングされると、膜は、以下で「単量体溶液」と呼ばれる、(i)少なくとも1つの架橋剤、(ii)少なくとも1つの単量体、及び(iii)少なくとも1つの光開始剤を含む水溶液を含有する混合容器に移される。次いで、このようにコーティングされた膜は、(i)少なくとも1つの架橋剤及び(ii)少なくとも1つの単量体と、ポリアミドコーティングの表面においてフリーラジカル重合を開始するためにUV光に供され得る。次いで、得られた膜は、水性及び低級アルコールの洗浄容器を通過させることを含む1つ以上の洗浄工程に供される。乾燥すると、この過程は第2の態様の複合膜を与える。 Alternatively, in the second embodiment mentioned above, a composite membrane starting from a porous hydrophobic filter membrane, such as one composed of ultra-high molecular weight polyethylene, is treated with a solution of polyamide polymer, for example in formic acid. Once the membrane is coated, it is transferred to a mixing vessel containing an aqueous solution comprising (i) at least one crosslinking agent, (ii) at least one monomer, and (iii) at least one photoinitiator, hereinafter referred to as "monomer solution". The membrane thus coated can then be subjected to UV light to initiate free radical polymerization at the surface of the polyamide coating with (i) at least one crosslinking agent and (ii) at least one monomer. The resulting membrane is then subjected to one or more washing steps, including passing through aqueous and lower alcohol washing vessels. Once dried, this process gives the composite membrane of the second embodiment.

ある実施形態において、この第2の態様の複合膜は、以下の特性:
(i)14.2psiで測定された、約150~20,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間;
(ii)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~200psiのバブルポイントを有し;並びに
(iii)約1と30μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と30μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有し、
を有する。
In certain embodiments, the composite membrane of this second aspect has the following properties:
(i) an isopropanol flow rate time of about 150-20,000 seconds/500 mL measured at 14.2 psi;
(ii) having a bubble point of about 20-200 psi when measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.; and (iii) having a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and 30 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and 30 μg/ cm2 .
has.

ある実施形態において、表面エネルギーは、30ダイン/cm超、約30~100ダイン/cm、又は約30~85ダイン/cm又は約30~65ダイン/cmである。 In some embodiments, the surface energy is greater than 30 dynes/cm, about 30-100 dynes/cm, or about 30-85 dynes/cm, or about 30-65 dynes/cm.

上記で言及される一般に「ナイロン」としても知られているポリアミド重合体は、典型的には、ポリマー骨格中に繰り返しアミド基を含む共重合体及び三元重合体を含むと理解される。一般に、ナイロン及びポリアミド樹脂には、ジアミンとジカルボン酸の共重合体、又はラクタムとアミノ酸とのホモポリマーが含まれる。ある実施形態において、本明細書に記載されるフィルター膜の製造において使用するためのナイロンは、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体(ナイロン6、6)、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体(ナイロン610)、ポリカプロラクタムのホモポリマー(ナイロン6)及びテトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体(ナイロン46)を含む。ナイロンポリマーは、約15,000~約42,000(数平均分子量)の範囲内で分子量に関して及び他の特性においてかなり異なる幅広い等級で入手可能である。すべてのこのようなポリアミドは、本明細書で企図されるように、ギ酸に可溶性であるが、一般に水溶液には不溶型である。このようなポリアミドは、ギ酸中の希薄溶液として利用される。一実施形態において、ポリアミドは、ギ酸中で約1~4重量%の濃度で利用される。 The polyamide polymers referred to above, also commonly known as "nylons", are typically understood to include copolymers and terpolymers that contain repeating amide groups in the polymer backbone. In general, nylon and polyamide resins include copolymers of diamines and dicarboxylic acids, or homopolymers of lactams and amino acids. In certain embodiments, nylons for use in the manufacture of the filter membranes described herein include copolymers of hexamethylenediamine and adipic acid (nylon 6,6), copolymers of hexamethylenediamine and sebacic acid (nylon 610), homopolymers of polycaprolactam (nylon 6), and copolymers of tetramethylenediamine and adipic acid (nylon 46). Nylon polymers are available in a wide range of grades that vary considerably in terms of molecular weight and in other properties, ranging from about 15,000 to about 42,000 (number average molecular weight). All such polyamides, as contemplated herein, are soluble in formic acid, but are generally insoluble in aqueous solutions. Such polyamides are utilized as dilute solutions in formic acid. In one embodiment, the polyamide is utilized at a concentration of about 1-4% by weight in formic acid.

上記の架橋剤は、任意にアミド官能性を有する、非荷電二官能性(すなわち、2つの炭素-炭素二重結合を有する)ビニル、アクリル又はメタクリル単量体種である。このような架橋剤の非限定的な例には、メチレンビス(アクリルアミド)、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアメタクリレート、ジビニルスルホン、ジビニルベンゼン、1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン98%及びエチレングリコールジビニルエーテルが含まれる。 The above crosslinkers are uncharged difunctional (i.e., having two carbon-carbon double bonds) vinyl, acrylic or methacrylic monomeric species, optionally with amide functionality. Non-limiting examples of such crosslinkers include methylene bis(acrylamide), tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, divinyl sulfone, divinylbenzene, 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione 98%, and ethylene glycol divinyl ether.

本明細書で言及される単量体は、荷電した又は非荷電のビニル、アクリル又はメタクリルの単量体種である。 The monomers referred to herein are charged or uncharged vinyl, acrylic or methacrylic monomer species.

本開示の態様において使用することができる正の電荷を有する単量体の非限定的な例としては、個別での又は以下の2つ以上の組み合わせでの、2-(ジメチルアミノ)エチルヒドロクロリドアクリレート、[2-(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリレートヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリレートヒドロクロリド、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートヒドロクロリド、[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリド溶液、[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリルアミドヒドロクロリド、N-(2-アミノエチル)メタクリルアミドヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリルアミドヒドロクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、アリルアミンヒドロクロリド、ビニルイミダゾリウムヒドロクロリド、ビニルピリジニウムヒドロクロリド及びビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを挙げることができるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、正の電荷を有する単量体は、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(APTAC)を含む。上に列挙された正電荷を有するいくつかの単量体は、第4級アンモニウム基を含み、天然に荷電しているのに対して、第1級、第2級及び第3級アミンを含むなどの他の正電荷を有する単量体は、酸での処理によって電荷を生成するように調整されることを理解されたい。天然に又は処理によって正に荷電することができる単量体は、多孔質膜上にコーティングを形成するために、重合させ、架橋剤で架橋させることができる。 Non-limiting examples of positively charged monomers that can be used in embodiments of the present disclosure include, individually or in combination of two or more of the following, 2-(dimethylamino)ethyl hydrochloride acrylate, [2-(acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, N-(3-aminopropyl)methacrylate hydrochloride, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate hydrochloride, [3-(methacryloylamino)propyl]trimethylammonium chloride solution, [2-(meth Examples of monomers that may be used include, but are not limited to, acrylamidopropyl trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylamide hydrochloride, N-(2-aminoethyl) methacrylamide hydrochloride, N-(3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, diallyldimethylammonium chloride, allylamine hydrochloride, vinylimidazolium hydrochloride, vinylpyridinium hydrochloride, and vinylbenzyltrimethylammonium chloride. In certain embodiments, the positively charged monomer comprises acrylamidopropyl trimethylammonium chloride (APTAC). It should be understood that some of the positively charged monomers listed above contain quaternary ammonium groups and are naturally charged, whereas other positively charged monomers, such as those containing primary, secondary, and tertiary amines, are adjusted to generate a charge by treatment with an acid. Monomers that can be positively charged, either naturally or by treatment, can be polymerized and crosslinked with a crosslinking agent to form a coating on the porous membrane.

使用することができる負電荷を有する単量体の例としては、個別での又は以下の2つ以上の組み合わせでの、2-エチルアクリル酸、アクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩、2-プロピルアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、メタクリル酸、2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナトリウム塩、モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチルマレエート、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-メタクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルスルホン酸及びビニルホスホン酸を挙げることができるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、負電荷を有する単量体は、スルホン酸部分を含む。上に列挙された負電荷を有するいくつかの単量体は、強酸基を含み、天然に荷電しているのに対して、弱酸を含む他の負電荷を有する単量体は、塩基での処理によって電荷を生成するように調整されることを理解されたい。天然に又は処理によって負に荷電する単量体は、有機溶媒中で負に荷電する多孔質膜上にコーティングを形成するために、重合させ、架橋剤で架橋させることができる。 Examples of negatively charged monomers that can be used include, but are not limited to, 2-ethylacrylic acid, acrylic acid, 2-carboxyethyl acrylate, 3-sulfopropyl acrylate potassium salt, 2-propylacrylic acid, 2-(trifluoromethyl)acrylic acid, methacrylic acid, 2-methyl-2-propene-1-sulfonic acid sodium salt, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-methacrylamidophenylboronic acid, vinylsulfonic acid, and vinylphosphonic acid, either individually or in combination of two or more of the following. In certain embodiments, the negatively charged monomer comprises a sulfonic acid moiety. It should be understood that some of the negatively charged monomers listed above contain strong acid groups and are naturally charged, while other negatively charged monomers, including weak acids, are adjusted to generate a charge by treatment with a base. Monomers that are naturally or processed negatively charged can be polymerized and crosslinked with a crosslinking agent to form a coating on a porous membrane that is negatively charged in an organic solvent.

使用することができる中性の単量体の例としては、アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アクリルアミド、N-(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N-(3-メトキシプロピル)アクリルアミド、7-[4-(トリフルオロメチル)クマリン]アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、2-(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、アクリル酸エチル、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、4-アセトキシフェネチルアクリレート、ベンジルアクリレート、1-ビニル-2-ピロリジノン、酢酸ビニル、エチルビニルエーテル、ビニル4-tert-ブチルベンゾエート及びフェニルビニルスルホンを挙げることができるが、これらに限定されない。 Examples of neutral monomers that can be used include, but are not limited to, acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-(hydroxyethyl)acrylamide, diacetone acrylamide, N-[tris(hydroxymethyl)methyl]acrylamide, N-(isobutoxymethyl)acrylamide, N-(3-methoxypropyl)acrylamide, 7-[4-(trifluoromethyl)coumarin]acrylamide, N-isopropylacrylamide, 2-(dimethylamino)ethyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate, ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, butyl acrylate, ethylene glycol methyl ether acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 4-acetoxyphenethyl acrylate, benzyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidinone, vinyl acetate, ethyl vinyl ether, vinyl 4-tert-butylbenzoate, and phenyl vinyl sulfone.

光開始剤は、一態様において、I型光開始剤として認識されるものから選択される。理論に拘束されることを望むものではないが、I型光開始剤は、照射されると単分子結合開裂を受けてフリーラジカルを生じる。適切な開始剤の例としては、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウムなどの様々な過硫酸塩、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、Irgacure2959の商標で販売されている(2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノン)、並びに過酸化ベンゾイルが挙げられる。 The photoinitiator, in one embodiment, is selected from those recognized as Type I photoinitiators. Without wishing to be bound by theory, Type I photoinitiators undergo unimolecular bond cleavage to generate free radicals upon irradiation. Examples of suitable initiators include various persulfates such as sodium and potassium persulfate, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, sold under the trademark Irgacure 2959 (2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone), and benzoyl peroxide.

単量体溶液中の光開始剤の量は、架橋剤と単量体の間での所望のフリーラジカル反応に影響を及ぼすのに十分に高い任意の量(すなわち、濃度)であり得る。単量体溶液中の光開始剤の有用な量の例は、最大1重量パーセント、例えば0.1若しくは0.5から4.5重量パーセント、又は1若しくは2から3若しくは4重量パーセントの範囲であり得る。 The amount of photoinitiator in the monomer solution can be any amount (i.e., concentration) high enough to affect the desired free radical reaction between the crosslinker and the monomer. Examples of useful amounts of photoinitiator in the monomer solution can range up to 1 weight percent, for example, from 0.1 or 0.5 to 4.5 weight percent, or from 1 or 2 to 3 or 4 weight percent.

単量体溶液に対して使用される溶媒の種類は、単量体溶液が有用な量の単量体を溶解し、親水性ポリマーの表面に送達することを可能にするのに有効な任意のものであり得る。単量体溶液のための好ましい溶媒は、水又は有機溶媒を添加した水である。溶媒は、有機溶媒、水、又はその両方を含むことができる。有機溶媒の例としては、アルコール、特に低級アルコール(例えば、C~Cアルコール)が挙げられ、イソプロパノール、メタノール及びヘキシレングリコールが有用な例である。特定の過程、単量体溶液及び単量体に対して使用される特定の溶媒は、単量体溶液中の単量体の種類及び量、親水性ポリマーの種類並びにその他の要因などの要因に基づくことができる。水及び有機溶媒の両方を含有する溶媒において、有機溶媒は、任意の量で、例えば、90、75、50、40、30、20又は10%重量未満の量で含まれ得る。一例として、有用な溶媒組成物は、水中に1~10重量%のヘキシレングリコールを含有し得る。一態様において、水は脱イオン水である。 The type of solvent used for the monomer solution can be any that is effective to allow the monomer solution to dissolve and deliver a useful amount of monomer to the surface of the hydrophilic polymer. A preferred solvent for the monomer solution is water or water with the addition of an organic solvent. The solvent can include an organic solvent, water, or both. Examples of organic solvents include alcohols, especially lower alcohols (e.g., C1 - C6 alcohols), with isopropanol, methanol, and hexylene glycol being useful examples. The particular solvent used for a particular process, monomer solution, and monomer can be based on factors such as the type and amount of monomer in the monomer solution, the type of hydrophilic polymer, and other factors. In a solvent that contains both water and an organic solvent, the organic solvent can be included in any amount, for example, less than 90, 75, 50, 40, 30, 20, or 10% by weight. As an example, a useful solvent composition can contain 1-10% by weight hexylene glycol in water. In one embodiment, the water is deionized water.

単量体溶液中の単量体の量は、ある態様において、溶液の重量に基づいて約0.5~5重量%である。単量体溶液中の架橋剤の量は、ある実施形態において、単量体溶液の総重量に基づいて、約0.25~3.0重量%である。ある態様において、利用される単量体及び架橋剤の相対量は、(ポリアミドでコーティングされた疎水性膜への)そのような最終的な架橋された又はフリーラジカル重合されたコーティングの相対的被覆率とともに、全体的な、すなわち得られる膜が約30~85ダイン/cmの表面エネルギーを有するような量である。 The amount of monomer in the monomer solution is, in one embodiment, about 0.5-5 wt. % based on the weight of the solution. The amount of crosslinker in the monomer solution is, in one embodiment, about 0.25-3.0 wt. % based on the total weight of the monomer solution. In one embodiment, the relative amounts of monomer and crosslinker utilized, along with the relative coverage of such final crosslinked or free radical polymerized coating (on the polyamide coated hydrophobic membrane), are such that the overall, i.e., resulting membrane, has a surface energy of about 30-85 dynes/cm.

単量体溶液が、ポリアミドでコーティングされた下部の多孔質疎水性膜上に効果的に曝露又はコーティングされた後、得られた膜は、典型的にはスペクトルの紫外線部分内の電磁放射線に曝露されるか、又は単量体の反応性部分を架橋剤と反応させ、化学的に(共有結合的に)架橋剤に結合させる化学反応を光開始剤に開始させるのに有効な別のエネルギー源に曝露される。 After the monomer solution has been effectively exposed or coated onto the polyamide-coated underlying porous hydrophobic membrane, the resulting membrane is exposed to electromagnetic radiation, typically in the ultraviolet portion of the spectrum, or another energy source effective to cause the photoinitiator to initiate a chemical reaction that causes the reactive moieties of the monomer to react with the crosslinker and become chemically (covalently) bonded to the crosslinker.

本明細書に記載される方法及び物品の様々な例において、本明細書に記載される複合膜は、多孔質フィルター膜に含まれ得る。本明細書で使用される場合、「多孔質フィルター膜」は、膜の一方の表面から膜の反対側の表面まで伸びる多孔質(例えば、微細孔質)の相互接続通路を含有する多孔質固体である。通路は、一般に、濾過されている液体が通らなければならない曲がりくねったトンネル又は経路を提供する。この液体中に含有される、細孔よりも大きい任意の粒子は、これらの粒子を含有する流体が微多孔膜を通過するにつれて、微細孔膜への進入が阻止されるか、又は微細孔膜の細孔内に捕捉される(すなわち、ふるい型濾過機構によって除去される)。細孔よりも小さい粒子も、細孔構造上に捕捉又は吸収され、例えば、非ふるい濾過機構によって除去され得る。液体及び場合によっては低下した量の粒子又は溶解した材料が微細孔膜を通過する。 In various examples of the methods and articles described herein, the composite membranes described herein can be included in a porous filter membrane. As used herein, a "porous filter membrane" is a porous solid that contains porous (e.g., microporous) interconnected passages that extend from one surface of the membrane to the opposite surface of the membrane. The passages generally provide a tortuous tunnel or path through which the liquid being filtered must pass. Any particles contained in the liquid that are larger than the pores are prevented from entering the microporous membrane or are trapped within the pores of the microporous membrane (i.e., removed by a sieving-type filtration mechanism) as the fluid containing these particles passes through the microporous membrane. Particles smaller than the pores can also be trapped or absorbed onto the pore structure and removed, for example, by a non-sieving filtration mechanism. The liquid and possibly a reduced amount of particles or dissolved materials pass through the microporous membrane.

本明細書に記載される例示的な多孔質重合体フィルター膜(その上の表面をコーティングする工程の前又は後のいずれかと考えられる)は、細孔サイズ、バブルポイント及び多孔度を含む物理的特徴によって特徴付けることができる。 The exemplary porous polymeric filter membranes described herein (considered either before or after a surface coating step thereon) can be characterized by physical characteristics including pore size, bubble point, and porosity.

多孔質重合体フィルター膜は、例えば、本明細書に記載されるように、微細孔フィルター膜又は限外フィルター膜と考えられることもあるサイズ(平均細孔サイズ)の細孔を含む、フィルター膜がフィルター膜として機能するのに有効であることを可能にする任意の細孔サイズを有し得る。有用な又は好ましい多孔質膜の例は、約0.001ミクロン~約1又は2ミクロン、例えば0.01~0.8ミクロンの範囲の平均細孔サイズを有することができ、細孔サイズは、除去されるべき不純物の粒子サイズ又は種類、圧力及び圧力降下の要件、並びにフィルターによって処理されている液体の粘度要件を含む1つ以上の要因に基づいて選択される。限外フィルター膜は、0.001ミクロン~約0.05ミクロンの範囲の平均細孔サイズを有することができる。細孔サイズは、多孔質材料の平均細孔サイズとして報告されることが多く、これは、水銀多孔度測定(MP)、走査電子顕微鏡法(SEM)、液体置換(LLDP)又は原子間力顕微鏡法(AFM)などの公知の技術によって測定することができる。 Porous polymeric filter membranes may have any pore size that allows the filter membrane to be effective in functioning as a filter membrane, including pores of a size (average pore size) that may be considered, for example, a microporous filter membrane or an ultrafilter membrane, as described herein. Examples of useful or preferred porous membranes may have an average pore size ranging from about 0.001 microns to about 1 or 2 microns, e.g., 0.01 to 0.8 microns, with the pore size being selected based on one or more factors including the particle size or type of impurity to be removed, the pressure and pressure drop requirements, and the viscosity requirements of the liquid being processed by the filter. Ultrafilter membranes may have an average pore size ranging from 0.001 microns to about 0.05 microns. Pore size is often reported as the average pore size of the porous material, which may be measured by known techniques such as mercury porosimetry (MP), scanning electron microscopy (SEM), liquid displacement (LLDP) or atomic force microscopy (AFM).

バブルポイントも、多孔質膜の公知の特徴である。バブルポイント試験法により、既知の表面張力を有する液体中に多孔質重合体フィルター膜の試料を浸漬し、既知の表面張力を有する液体で湿潤させ、試料の1つの側にガス圧がかけられる。ガス圧を徐々に増加させる。気体が試料を通って流れる最小の圧力は、バブルポイントと呼ばれる。多孔質材料のバブルポイントを決定するために、多孔質材料の試料を、摂氏20~25度(例えば、摂氏22度)の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200(3Mから入手可能)中に浸漬し、エトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200で湿潤させる。圧縮空気を使用することによって試料の一方の側に気体の圧力を加え、気体の圧力を徐々に増加させる。気体が試料を通って流れる最小の圧力は、バブルポイントと呼ばれる。上述の手順を用いて測定される、本明細書に従って有用な又は好ましい多孔質重合体フィルター膜の有用なバブルポイントの例は、5~200psiの範囲、例えば、20~200psiの範囲であり得る。 Bubble point is also a known characteristic of porous membranes. With the bubble point test method, a sample of a porous polymeric filter membrane is immersed in a liquid having a known surface tension, wetted with a liquid having a known surface tension, and gas pressure is applied to one side of the sample. The gas pressure is gradually increased. The minimum pressure at which gas will flow through the sample is called the bubble point. To determine the bubble point of a porous material, a sample of the porous material is immersed in ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 (available from 3M) at a temperature of 20-25 degrees Celsius (e.g., 22 degrees Celsius) and wetted with ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200. Gas pressure is applied to one side of the sample by using compressed air, and the gas pressure is gradually increased. The minimum pressure at which gas will flow through the sample is called the bubble point. Examples of useful bubble points for the porous polymeric filter membranes useful or preferred according to the present specification, as measured using the above procedure, can be in the range of 5 to 200 psi, for example, in the range of 20 to 200 psi.

記載されている多孔質ポリマーフィルター層は、多孔質ポリマーフィルター層が本明細書に記載されるように効果的であることを可能にする任意の多孔度を有し得る。例示的な多孔質ポリマーフィルター層は、比較的高い多孔度、例えば少なくとも60、70又は80%の多孔度を有することができる。本明細書で使用される場合、及び多孔質体の技術分野では、多孔質体の「多孔度」(空隙率と呼ばれることもある)は、多孔質体の総体積のパーセントとしての多孔質体内の空隙(すなわち、「空の」)空間の尺度であり、多孔質体の総体積に対する多孔質体の空隙の体積の割合として計算される。0%の多孔度を有する多孔質体は完全に固体である。 The described porous polymeric filter layers can have any porosity that allows the porous polymeric filter layers to be effective as described herein. Exemplary porous polymeric filter layers can have a relatively high porosity, for example, at least 60, 70 or 80% porosity. As used herein, and in the art of porous bodies, the "porosity" of a porous body (sometimes called porosity) is a measure of the void (i.e., "empty") space within the porous body as a percentage of the total volume of the porous body, calculated as the ratio of the volume of the voids in the porous body to the total volume of the porous body. A porous body with a porosity of 0% is completely solid.

記載されている多孔質重合体フィルター膜は、任意の有用な厚さ、例えば5から100ミクロン、例えば10又は20から50又は80ミクロンの範囲の厚さを有するシート又は中空糸の形態であり得る。 The described porous polymeric filter membranes can be in the form of sheets or hollow fibers having any useful thickness, for example, a thickness ranging from 5 to 100 microns, for example, from 10 or 20 to 50 or 80 microns.

記載されるフィルター膜は、望ましくない物質(例えば、夾雑物又は不純物)を液体から除去して、工業過程の材料として使用することができる高純度液体を生成するために液体を濾過するのに有用であり得る。フィルター膜は、ふるい機構又は非ふるい機構のいずれかによって、好ましくは組み合わされた非ふるい機構及びふるい機構の両方によって、コーティングされたフィルター膜を通って流される液体から溶解又は懸濁した夾雑物又は不純物を除去するのに有用であり得る。下部の多孔質疎水性フィルター膜自体(本明細書に記載される複合疎水性フィルター膜への変換前)が、効果的なふるい及び非ふるい濾過特性、並びに所望の流れ特性を示し得る。本明細書に記載される複合フィルター膜は、出発物質として利用される下部の疎水性重合体膜と比較して、少なくとも同等のふるい濾過特性、有用な又は同等の(過度に減少しない)流動特性、及び改善された(例えば、実質的に改善された)非ふるい濾過特性を示すことができる。 The described filter membranes may be useful for filtering liquids to remove undesirable materials (e.g., contaminants or impurities) from the liquid to produce a high purity liquid that can be used as an industrial process material. The filter membranes may be useful for removing dissolved or suspended contaminants or impurities from a liquid flowing through the coated filter membrane, either by sieving or non-sieving mechanisms, and preferably by both combined non-sieving and sieving mechanisms. The lower porous hydrophobic filter membrane itself (before conversion to a composite hydrophobic filter membrane described herein) may exhibit effective sieving and non-sieving filtration properties, as well as desirable flow properties. The composite filter membranes described herein may exhibit at least equivalent sieving filtration properties, useful or equivalent (not unduly reduced) flow properties, and improved (e.g., substantially improved) non-sieving filtration properties, as compared to the lower hydrophobic polymeric membrane utilized as the starting material.

本明細書のフィルター膜は、入力として高純度液体材料を必要とする任意の種類の工業又は生命科学過程において有用であり得る。このような過程の非限定的な例は、マイクロ電子デバイス又は半導体デバイスを作製する過程を含み、その具体例は、半導体フォトリソグラフィーのために使用される液体処理材料(例えば、溶媒又は溶媒含有液体)を濾過する方法である。マイクロ電子デバイス又は半導体デバイスを作製するために使用される処理液又は溶媒中に存在する夾雑物の例には、液体中に溶解した金属イオン、液体中に懸濁した固体粒子状物質、及び液体中に存在するゲル化又は凝固した材料(例えば、フォトリソグラフィー中に生成される)が含まれ得る。 The filter membranes herein may be useful in any type of industrial or life science process that requires high purity liquid materials as input. Non-limiting examples of such processes include processes for making microelectronic or semiconductor devices, a specific example of which is a method for filtering liquid processing materials (e.g., solvents or solvent-containing liquids) used for semiconductor photolithography. Examples of contaminants present in processing liquids or solvents used to make microelectronic or semiconductor devices may include metal ions dissolved in the liquid, solid particulate matter suspended in the liquid, and gelled or solidified materials present in the liquid (e.g., produced during photolithography).

記載されているフィルター膜の特定の例は、例えば、半導体フォトリソグラフィーの方法において使用される液体溶媒又は他の処理液を濾過するために、半導体又はマイクロ電子製造用途において使用される又は有用である液体化学物質を精製するために使用することができる。記載されているフィルター膜を使用して濾過することができる溶媒のいくつかの特定の非限定的な例としては、n-ブチルアセテート(nBA)、イソプロピルアルコール(IPA)、2-エトキシエチルアセテート(2EEA)、キシレン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチルイソブチルカルビノール(MIBC)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、酢酸イソアミル、ウンデカン、プロピレングリコールメチルエーテル(PGME)及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、並びにプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)及びPGMEA(7:3)の混合溶液が挙げられる。記載される例示的なフィルター膜は、水、アミン又はその両方を含有する溶媒、例えば、NHOH、水酸化テトラメチルアンモニア(TMAH)などの塩基及び水性塩基並びに任意に水を含有し得る同等の溶液から金属を除去するのに有効であり得る。いくつかの実施形態において、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)又はNHOHから選択される溶媒を含む液体は、本明細書に記載される膜を有するフィルターを通され、溶媒から金属を除去する。いくつかの態様において、溶媒を含有する液体から金属を除去するために、溶媒を含有する液体を膜に通すことは、溶媒を含有する液体中の金属の濃度が低下されることをもたらす。 Specific examples of the described filter membranes can be used to purify liquid chemicals used or useful in semiconductor or microelectronic manufacturing applications, for example, to filter liquid solvents or other process fluids used in semiconductor photolithography processes. Some specific non-limiting examples of solvents that can be filtered using the described filter membranes include n-butyl acetate (nBA), isopropyl alcohol (IPA), 2-ethoxyethyl acetate (2EEA), xylene, cyclohexanone, ethyl lactate, methyl isobutyl carbinol (MIBC), methyl isobutyl ketone (MIBK), isoamyl acetate, undecane, propylene glycol methyl ether (PGME) and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and a mixture of propylene glycol monomethyl ether (PGME) and PGMEA (7:3). The exemplary filter membranes described may be effective in removing metals from solvents containing water, amines, or both, such as bases and aqueous bases, such as NH 4 OH, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and equivalent solutions that may optionally contain water. In some embodiments, a liquid containing a solvent selected from tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or NH 4 OH is passed through a filter having a membrane described herein to remove metals from the solvent. In some aspects, passing the solvent-containing liquid through the membrane to remove metals from the solvent-containing liquid results in a reduction in the concentration of metals in the solvent-containing liquid.

本明細書に記載される複合フィルター膜はまた、フィルター膜の色素結合能力に関して特徴付けることができる。具体的には、荷電した色素を濾過膜の表面に結合させることができる。濾過膜に結合させることができる色素の量は、色素の吸収周波数における膜の測定された吸収読み取り値の差に基づいて、分光法によって定量的に測定することができる。色素結合能力は、負に荷電した色素の使用によって、また、正に荷電した色素の使用によっても評価することができる。 The composite filter membranes described herein can also be characterized with respect to the dye-binding capacity of the filter membrane. Specifically, a charged dye can be bound to the surface of the filter membrane. The amount of dye that can be bound to the filter membrane can be quantitatively measured by spectroscopy based on the difference in the measured absorption readings of the membrane at the absorption frequency of the dye. Dye-binding capacity can be assessed by the use of negatively charged dyes and also by the use of positively charged dyes.

第1の態様の複合フィルター膜は、ある実施形態においては、フィルター膜の平方センチメートル当たり少なくとも1マイクログラム(μg/cm)、例えば1超又は10μg/cmのメチレンブルー色素に対する色素結合能力を有し得、これに代えて又はこれに加えて、記載されているコーティングされたフィルター膜は、約1~10μg/cm、例えば、1超~10又は約5μg/cmであるポンソーS色素に対する色素結合能及び1と10μg/cmの間のメチレンブルー色素(MB DBC)結合能を有し得る。 The composite filter membrane of the first aspect may in certain embodiments have a dye binding capacity for methylene blue dye of at least 1 microgram per square centimeter of filter membrane (μg/cm 2 ), e.g., greater than 1 or 10 μg/cm 2 ; alternatively or in addition, the coated filter membranes described may have a dye binding capacity for Ponceau S dye that is about 1-10 μg/cm 2 , e.g., greater than 1-10 or about 5 μg/cm 2 , and a methylene blue dye (MB DBC) binding capacity between 1 and 10 μg/cm 2 .

第2の態様の複合フィルター膜は、ある実施形態においては、フィルター膜の平方センチメートル当たり少なくとも1マイクログラム(μg/cm)、例えば1、10、100又は500μg/cmを超えるメチレンブルー色素に対する色素結合能力を有し得、これに代えて又はこれに加えて、記載されているコーティングされたフィルター膜は、少なくとも1μg/cm、例えば、1、10、100又は500μg/cmを超えるポンソーS色素に対する色素結合能力を有し得る。 The composite filter membrane of the second aspect may, in certain embodiments, have a dye-binding capacity for methylene blue dye of at least 1 microgram per square centimeter (μg/ cm2 ) of filter membrane, e.g., greater than 1, 10, 100 or 500 μg/ cm2 ; alternatively or in addition, the coated filter membranes described may have a dye-binding capacity for Ponceau S dye of at least 1 μg/ cm2 , e.g., greater than 1, 10, 100 or 500 μg/ cm2 .

さらに、記載されるようなフィルター膜は、フィルター膜を通る液体の流れの流量又は流束によって特徴付けることができる。流量は、フィルター膜がフィルター膜を通る流体の流れを濾過するのに効率的かつ効果的であることを可能にするのに十分に高くなければならない。流量、又は別の考え方をすれば、フィルター膜を通る液体の流れに対する抵抗は、流量又は流量時間に関して測定することができる。本明細書に記載されるフィルター膜は、好ましくは比較的高いバブルポイントと組み合わせて、比較的低い流量時間及び優れた濾過性能(例えば、粒子保持率、色素結合能力、又はその両方によって測定される場合)を有することができる。有用な又は好ましいイソプロパノール流量時間の例は、約20,000秒/500mL未満、例えば約4,000又は2,000秒/500mL未満であり得る。 Additionally, filter membranes as described can be characterized by the flow rate or flux of liquid flow through the filter membrane. The flow rate must be high enough to allow the filter membrane to be efficient and effective in filtering the flow of fluid through the filter membrane. Flow rate, or alternatively considered, resistance to liquid flow through the filter membrane, can be measured in terms of flow rate or flow time. The filter membranes described herein can have relatively low flow times and excellent filtration performance (e.g., as measured by particle retention, dye binding capacity, or both), preferably in combination with a relatively high bubble point. Examples of useful or preferred isopropanol flow times can be less than about 20,000 seconds/500 mL, such as less than about 4,000 or 2,000 seconds/500 mL.

本明細書で報告される膜イソプロパノール(IPA)流量時間は、500mlのイソプロピルアルコール(IPA)流体が14.2psi及び摂氏21度の温度で13.8cmの有効表面積を有する膜を通過するのに要する時間を測定することによって決定される。 The membrane isopropanol (IPA) flux times reported herein are determined by measuring the time it takes for 500 ml of isopropyl alcohol (IPA) fluid to pass through a membrane with an effective surface area of 13.8 cm2 at 14.2 psi and a temperature of 21 degrees Celsius.

ある態様において、本明細書に記載される複合膜は、ポリアミドコーティング及び共に反応される架橋剤/単量体コーティングを含有しない同じフィルター膜の流量時間と概ね等しいか又はそれより長くすることができる。換言すれば、下部の多孔質疎水性フィルター膜から複合膜を作製することは、フィルター膜の流動特性に対して実質的な悪影響を及ぼさず、さらに、フィルター膜の濾過機能、特に、細孔サイズに応じて、例えば、色素結合能力、粒子保持率又はその両方によって測定される、膜の非ふるい濾過機能をなお改善し得る。 In some embodiments, the composite membranes described herein can have flow times that are approximately equal to or greater than those of the same filter membrane that does not contain the polyamide coating and the co-reacted crosslinker/monomer coating. In other words, creating a composite membrane from an underlying porous hydrophobic filter membrane does not have a substantial adverse effect on the flow characteristics of the filter membrane, and may still improve the filtration function of the filter membrane, particularly the non-sieving filtration function of the membrane, as measured, for example, by dye binding capacity, particle retention, or both, depending on the pore size.

記載されているフィルター膜は、濾過システムにおいて使用される多層フィルターアセンブリ又はフィルターカートリッジなどのより大きなフィルター構造内に包含されることができる。フィルター膜が液体化学物質からある量の不純物又は夾雑物を除去するように、フィルター膜を液体化学物質の流路に曝露させて液体化学物質の流れの少なくとも一部がフィルター膜を通過するようにさせるために、濾過システムは、例えば多層フィルターアセンブリの一部として又はフィルターカートリッジの一部として、フィルター膜をフィルターハウジング内に配置する。多層フィルターアセンブリ又はフィルターカートリッジの構造は、フィルター入口から複合膜(フィルター層を含む)を通って及びフィルター出口を通って流体を流れさせ、それによってフィルターを通過するときに複合フィルター膜を通過させるためにフィルターアセンブリ又はフィルターカートリッジ内に複合フィルター膜を支持する様々な追加の材料及び構造の1つ又は複数を含み得る。フィルターアセンブリ又はフィルターカートリッジによって支持されたフィルター膜は、任意の有用な形状、例えば、特に、ひだ付き円筒、円筒状パッド、1つ又は複数のひだなし(平坦な)円筒状シート、ひだ付きシートとすることができる。 The described filter membranes can be included within a larger filter structure, such as a multi-layer filter assembly or filter cartridge, used in a filtration system. The filtration system places the filter membrane in a filter housing, for example as part of a multi-layer filter assembly or as part of a filter cartridge, to expose the filter membrane to the flow path of the liquid chemical so that at least a portion of the liquid chemical flow passes through the filter membrane, such that the filter membrane removes a certain amount of impurities or contaminants from the liquid chemical. The structure of the multi-layer filter assembly or filter cartridge can include one or more of a variety of additional materials and structures that support the composite filter membrane within the filter assembly or filter cartridge to allow fluid to flow from the filter inlet through the composite membrane (including the filter layer) and through the filter outlet, thereby passing through the composite filter membrane as it passes through the filter. The filter membrane supported by the filter assembly or filter cartridge can be of any useful shape, such as a pleated cylinder, a cylindrical pad, one or more non-pleated (flat) cylindrical sheets, pleated sheets, among others.

ひだ付き円筒の形態のフィルター膜を含むフィルター構造の一例は、以下の構成部分:コーティングされたひだ付き円筒状フィルター膜の内側開口部において、コーティングされたひだ付き円筒状フィルター膜を支持する剛性又は半剛性コア;フィルター膜の外側において、コーティングされたひだ付き円筒状フィルター膜の外側を支持又は取り囲む剛性又は半剛性ケージ;コーティングされたひだ付き円筒状フィルター膜の2つの対向する端部のそれぞれに位置する任意選択のエンドピース又は「パック」;入口及び出口を含むフィルターハウジングを含むように作製することができ、これらのいずれもがフィルター構造中に含まれ得るが、必要とされない場合があり得る。フィルターハウジングは、任意の有用な所望されるサイズ、形状及び材料のものであり得、好ましくは適切なポリマー材料から作製することができる。 An example of a filter structure including a filter membrane in the form of a pleated cylinder can be made to include the following components: a rigid or semi-rigid core that supports the coated pleated cylindrical filter membrane at the inner opening of the coated pleated cylindrical filter membrane; a rigid or semi-rigid cage that supports or surrounds the outside of the coated pleated cylindrical filter membrane at the outside of the filter membrane; optional end pieces or "packs" located at each of the two opposing ends of the coated pleated cylindrical filter membrane; a filter housing that includes an inlet and an outlet, any of which may be included in the filter structure but may not be required. The filter housing can be of any useful desired size, shape and material, and can preferably be made from a suitable polymeric material.

詳細な説明及び図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、例示的な実施形態を示しており、本明細書に記載される実施形態の範囲を限定することを意図していない。図示された例示的な態様は、例示としてのみ意図されている。反対のことが明確に述べられていない限り、任意の例示的な態様の選択された特徴は、追加の態様に組み込まれ得る。 The detailed description and drawings, which are not necessarily to scale, depict exemplary embodiments and are not intended to limit the scope of the embodiments described herein. The exemplary aspects shown are intended as examples only. Selected features of any exemplary aspect may be incorporated in additional aspects unless expressly stated to the contrary.

一例として、図1は、他の任意選択の構成要素とともにひだ付き円筒状構成要素10及びエンドピース22から生成されるフィルター構成要素30を示す。円筒状構成要素10は、本明細書に記載されているように、フィルター膜12を含み、ひだが付いている。エンドピース22は、円筒状フィルター構成要素10の一端に取り付けられる(例えば、「詰められる」)。エンドピース22は、好ましくは溶融加工可能なポリマー材料で作ることができる。ひだ付き円筒状構成要素10の内側開口部24にはコア(図示せず)を配置することができ、ひだ付き円筒状構成要素10の外側周囲にはケージ(図示せず)を配置することができる。ひだ付き円筒状構成要素30の第2の端部に、第2のエンドピース(図示せず)を取り付ける(「詰める」)ことができる。次いで、2つの対向する詰め込まれた端部及び任意選択のコア及びケージを有する得られたひだ付き円筒状構成要素30は、入口と出口を含み、入口に入る流体の全量が出口においてフィルターから出る前に必ず濾過膜12を通過しなければならないように構成されたフィルターハウジング内に配置することができる。 1 shows a filter component 30 produced from a pleated cylindrical component 10 and an end piece 22 along with other optional components. The cylindrical component 10 includes a filter membrane 12 and is pleated as described herein. The end piece 22 is attached (e.g., "stuffed") to one end of the cylindrical filter component 10. The end piece 22 can be preferably made of a melt-processable polymeric material. A core (not shown) can be disposed in the inner opening 24 of the pleated cylindrical component 10, and a cage (not shown) can be disposed around the outer periphery of the pleated cylindrical component 10. A second end piece (not shown) can be attached ("stuffed") to a second end of the pleated cylindrical component 30. The resulting pleated cylindrical component 30 with two opposing stuffed ends and the optional core and cage can then be placed in a filter housing including an inlet and an outlet, and configured such that all of the fluid entering the inlet must pass through the filter membrane 12 before exiting the filter at the outlet.

「粒子保持率」又は「被覆率」は、流体流の流体経路に配置された膜によって流体流から除去することができる粒子の数の百分率を指す。以下の手順に従って決定された粒子保持率は「粒子保持率試験」と称される。25nmの直径を有する8ppbポリスチレン粒子(Duke Scientific G25Bから入手可能)及び0.5MNaClを含有する、約5のpHを有する0.1%Triton X-100の水性供給溶液を調製する。1%の単層被覆率を達成するのに十分な量の水性供給溶液を7mL/分の一定流量で膜に通過させ、濾液を収集することによって、47mm膜円板の粒子保持率を測定することができる。0.5%、1%、2%、3%、4%又は5%など、異なる単層百分率に対して、粒子保持率を決定することができる。粒子保持率を正確に決定するために、この過程は、膜を通過しない供給流中のポリスチレン粒子の濃度を決定するように較正される。濾液及び供給流中のポリスチレン粒子の濃度は、蛍光分光光度計を使用して濾液の吸収度から計算することができる。次いで、以下の式:

Figure 2024138302000002
を使用して粒子保持率を計算する。 "Particle retention" or "coverage" refers to the percentage of the number of particles that can be removed from a fluid stream by a membrane disposed in the fluid path of the fluid stream. Particle retention determined according to the following procedure is referred to as the "Particle Retention Test." An aqueous feed solution of 0.1% Triton X-100 with a pH of about 5 containing 8 ppb polystyrene particles with a diameter of 25 nm (available from Duke Scientific G25B) and 0.5 M NaCl is prepared. The particle retention of a 47 mm membrane disk can be measured by passing a sufficient amount of the aqueous feed solution to achieve a monolayer coverage of 1% through the membrane at a constant flow rate of 7 mL/min and collecting the filtrate. Particle retention can be determined for different monolayer percentages such as 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% or 5%. To accurately determine particle retention, the process is calibrated to determine the concentration of polystyrene particles in the feed stream that do not pass through the membrane. The concentration of polystyrene particles in the filtrate and the feed stream can be calculated from the absorbance of the filtrate using a fluorescence spectrophotometer.
Figure 2024138302000002
Calculate the particle retention using:

1%の単層被覆率を達成するために必要な粒子の数(#)は、以下の式から計算することができる。

Figure 2024138302000003
式中
a=有効膜表面積(mm
=粒子の直径(mm)
n=%単層 The number (#) of particles required to achieve 1% monolayer coverage can be calculated from the following formula:
Figure 2024138302000003
Where a = effective membrane surface area (mm 2 )
dp = particle diameter (mm)
n = % monolayer

いくつかの実施形態において、本明細書に開示される膜は、約75%~約100%、約75%~約99%、約75%~約95%、約75%~約90%、約80%~約100%、約80%~約99%、約80%~約95%、約80%~約90%、約85%~約100%、約85%~約99%、約85%~約95%、約85%~約90%、約90%~約100%、約90%~約99%、約90%~約95%の範囲並びにこれらの間のすべての範囲及び部分範囲に、1%単層での粒子保持率試験によって決定される粒子保持率を有する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される膜は、約70%~約100%、約70%~約99%、約70%~約95%、約70%~約90%、約75%~約100%、約75%~約99%、約75%~約95%、約75%~約90%、約80%~約100%、約80%~約99%、約80%~約95%、約80%~約90%、約85%~約100%、約85%~約99%、約85%~約95%、約85%~約90%、約90%~約100%、約90%~約99%、約90%~約95%の範囲並びにこれらの間のすべての範囲及び部分範囲に、3%単層での粒子保持率試験によって決定される粒子保持率を有する。 In some embodiments, the membranes disclosed herein have a particle retention as determined by a 1% monolayer particle retention test in the ranges of about 75% to about 100%, about 75% to about 99%, about 75% to about 95%, about 75% to about 90%, about 80% to about 100%, about 80% to about 99%, about 80% to about 95%, about 80% to about 90%, about 85% to about 100%, about 85% to about 99%, about 85% to about 95%, about 85% to about 90%, about 90% to about 100%, about 90% to about 99%, about 90% to about 95%, and all ranges and subranges therebetween. In some embodiments, the membranes disclosed herein have a particle retention as determined by a 3% monolayer particle retention test in the ranges of about 70% to about 100%, about 70% to about 99%, about 70% to about 95%, about 70% to about 90%, about 75% to about 100%, about 75% to about 99%, about 75% to about 95%, about 75% to about 90%, about 80% to about 100%, about 80% to about 99%, about 80% to about 95%, about 80% to about 90%, about 85% to about 100%, about 85% to about 99%, about 85% to about 95%, about 85% to about 90%, about 90% to about 100%, about 90% to about 99%, about 90% to about 95%, and all ranges and subranges therebetween.

多孔度測定バブルポイント
多孔度測定バブルポイント試験法は、空気を押して膜の湿潤した細孔に通すために必要とされる圧力を測定する。バブルポイント試験は、膜の細孔サイズを決定するための周知の方法である。多孔質材料のバブルポイントを決定するために、多孔質材料の試料を、摂氏20~25度(例えば、摂氏22度)の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200(3Mから入手可能)中に浸漬し、エトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200で湿潤させる。圧縮空気を使用することによって試料の一方の側に気体の圧力を加え、気体の圧力を徐々に増加させる。気体が試料を通って流れる最小の圧力は、バブルポイントと呼ばれる。
Porosimetry Bubble Point The Porosimetry Bubble Point test method measures the pressure required to push air through the wetted pores of a membrane. The bubble point test is a well-known method for determining the pore size of a membrane. To determine the bubble point of a porous material, a sample of the porous material is immersed in and wetted with ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 (available from 3M) at a temperature of 20-25 degrees Celsius (e.g., 22 degrees Celsius). Gas pressure is applied to one side of the sample by using compressed air, and the gas pressure is gradually increased. The minimum pressure at which gas will flow through the sample is called the bubble point.

本明細書で使用される場合、表面の「表面エネルギー」(表面自由エネルギー)は、接触の2秒以内に表面を湿潤させる最高の表面張力の液体の表面張力に等しいと考えられ(実施例3、表面エネルギー測定を参照されたい。)(「湿潤液体表面張力」試験又は「標準液体」試験とも呼ばれる。)、一般に、表面の相対的な疎水性/親水性に対応する。ある実施形態において、膜は、実施例3に記載されるように、2秒以内に表面を湿潤させる最高の表面張力の液体の表面張力として測定される、約30ダイン/センチメートルを超える表面エネルギーを有する。 As used herein, the "surface energy" (surface free energy) of a surface is considered to be equal to the surface tension of the highest surface tension liquid that wets the surface within 2 seconds of contact (see Example 3, Surface Energy Measurements) (also called the "Wetting Liquid Surface Tension" test or "Standard Liquid" test), and generally corresponds to the relative hydrophobicity/hydrophilicity of the surface. In some embodiments, the membrane has a surface energy of greater than about 30 dynes/centimeter, measured as the surface tension of the highest surface tension liquid that wets the surface within 2 seconds, as described in Example 3.

実施例1-ナイロン6でコーティングされた非対称5nm UPE膜の調製
3gのナイロン6樹脂を77gの98%ギ酸及び20gのイソプロパノールに溶解することによって、3重量%のナイロン6のコーティング溶液を調製した。非対称5nm UPE膜の47mm円板をコーティング溶液で10秒間湿潤させた。膜円板をナイロン6溶液から取り出し、2枚のポリエチレンシートの間に置いた。テーブル上に平らに置かれたポリエチレンサンドイッチの上にゴムローラーを転がすことによって膜から過剰な溶液を除去した。膜円板をサンドイッチから取り出し、直ちに脱イオン水溶液中に配置し、そこに2分間浸漬させてナイロンを非対称5nm UPE膜に相分離させた。膜円板をDI水溶液から取り出し、直ちに100%メタノール溶液に2分間浸漬した。膜をホルダー中に拘束し、60℃に設定されたオーブン中に10分間配置した。ナイロン6でのコーティング前に、非対称5nm UPE膜は、112psiのHFE平均バブルポイント、4,234秒/500mLのIPA流量時間、55umの厚さ及び0.0ug/cmのポンソーS色素結合能力を有していた。得られたナイロン6でコーティングされたUPE膜は、114psiのエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200平均バブルポイント、5,264秒/500mLのIPA流量時間、54umの厚さ及び2.5ug/cmのポンソーS色素結合能力を有していた。
Example 1 - Preparation of Asymmetric 5 nm UPE Membrane Coated with Nylon 6 A coating solution of 3 wt% nylon 6 was prepared by dissolving 3 g of nylon 6 resin in 77 g of 98% formic acid and 20 g of isopropanol. A 47 mm disk of asymmetric 5 nm UPE membrane was wetted with the coating solution for 10 seconds. The membrane disk was removed from the nylon 6 solution and placed between two polyethylene sheets. Excess solution was removed from the membrane by rolling a rubber roller over the polyethylene sandwich laid flat on a table. The membrane disk was removed from the sandwich and immediately placed in a deionized water solution where it was immersed for 2 minutes to allow the nylon to phase separate into an asymmetric 5 nm UPE membrane. The membrane disk was removed from the DI water solution and immediately immersed in a 100% methanol solution for 2 minutes. The membrane was restrained in a holder and placed in an oven set at 60°C for 10 minutes. Prior to coating with nylon 6, the asymmetric 5 nm UPE membrane had an HFE average bubble point of 112 psi, an IPA flow time of 4,234 sec/500 mL, a thickness of 55 um and a Ponceau S dye binding capacity of 0.0 ug/ cm2 . The resulting nylon 6 coated UPE membrane had an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 average bubble point of 114 psi, an IPA flow time of 5,264 sec/500 mL, a thickness of 54 um and a Ponceau S dye binding capacity of 2.5 ug/ cm2 .

実施例2:ナイロン6でコーティングされたUPE膜の保持
非対称の3nm、5nm及び10nmのUPE膜の47mm円板を、実施例1に記載の3重量%ナイロン6溶液でコーティングした。次いで、コーティングされた及びコーティングされていない3nm、5nm及び10nmのUPE膜について、上記の粒子保持率試験を測定した。結果を以下の表1に示す。
表1

Figure 2024138302000004
Example 2: Retention of Nylon 6 Coated UPE Membranes 47 mm discs of asymmetric 3 nm, 5 nm and 10 nm UPE membranes were coated with a 3 wt % nylon 6 solution as described in Example 1. The particle retention test described above was then measured for the coated and uncoated 3 nm, 5 nm and 10 nm UPE membranes, and the results are shown in Table 1 below.
Table 1
Figure 2024138302000004

表から明らかなように、3nm、5nm及び10nmのUPE膜のコーティングは、コーティングされていない3nm、5nm及び10nmのUPE膜と比較して、各単層百分率での粒子保持率を改善した。 As can be seen from the table, coating with 3 nm, 5 nm and 10 nm UPE films improved particle retention at each monolayer percentage compared to uncoated 3 nm, 5 nm and 10 nm UPE films.

実施例2-ナイロン6及びUV硬化単量体コーティングでコーティングされた非対称5nm UPE膜の調製
3gのナイロン6樹脂を77gの98%ギ酸及び20gのイソプロパノールに溶解することによって、3重量%のナイロン6のコーティング溶液を調製した。非対称5nm UPE膜の47mm円板をコーティング溶液で10秒間湿潤させた。膜円板をナイロン6溶液から取り出し、2枚のポリエチレンシートの間に置いた。テーブル上に平らに置かれたポリエチレンサンドイッチの上にゴムローラーを転がすことによって膜から過剰な溶液を除去した。膜円板をポリエチレンシートの間から取り出し、直ちに脱イオン水溶液中に配置し、そこに2分間浸漬させてナイロンを非対称5nm UPE膜に相分離させた。膜円板をDI水溶液から取り出し、直ちに0.2%Irgacure2959、0.2%MBAM(N,N’-メチレンビス(アクリルアミド))、0.5%APTAC((3-アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド溶液、Sigma-Aldrichから入手可能)及び5%メタノールを含有する単量体溶液中に浸漬した。膜円板を単量体溶液から取り出し、2枚のポリエチレンシートの間に置いた。テーブル上に平らに置かれたポリエチレンサンドイッチの上にゴムローラーを転がすことによって膜から過剰な溶液を除去した。次いで、200nm~600nmの波長で放射するFusion Systems広帯域UV曝露実験室ユニットを通してアセンブリを運搬する輸送ユニットに、ポリエチレンサンドイッチをテープで留めた。曝露の時間は、アセンブリがUVユニットを通って移動する速さによって制御される。本実施例では、アセンブリは、10フィート/分でUVチャンバを通って移動した。UV曝露後、膜円板をポリエチレンサンドイッチの間から取り出し、直ちに100%メタノール溶液中に2分間配置した。膜をホルダー中に拘束し、60℃に設定されたオーブン中に10分間配置した。ナイロン6でのコーティング前に、非対称5nm UPE膜は、112psiのエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200平均バブルポイント、4,234秒/500mLのIPA流量時間、55umの厚さ及び0.0ug/cmのポンソーS色素結合能力を有していた。得られたナイロン6でコーティングされた及びUV硬化単量体UPE膜は、114psiのHFE平均バブルポイント、10,278秒/500mLのIPA流量時間、53umの厚さ及び6.5ug/cmのポンソーS色素結合能力を有していた。
Example 2 - Preparation of Asymmetric 5 nm UPE Membrane Coated with Nylon 6 and UV Cured Monomer Coating A coating solution of 3 wt% nylon 6 was prepared by dissolving 3 g of nylon 6 resin in 77 g of 98% formic acid and 20 g of isopropanol. A 47 mm disk of asymmetric 5 nm UPE membrane was wetted with the coating solution for 10 seconds. The membrane disk was removed from the nylon 6 solution and placed between two polyethylene sheets. Excess solution was removed from the membrane by rolling a rubber roller over the polyethylene sandwich laid flat on a table. The membrane disk was removed from between the polyethylene sheets and immediately placed in a deionized water solution where it was immersed for 2 minutes to phase separate the nylon into an asymmetric 5 nm UPE membrane. The membrane disk was removed from the DI water solution and immediately immersed in a monomer solution containing 0.2% Irgacure 2959, 0.2% MBAM (N,N'-methylenebis(acrylamide)), 0.5% APTAC ((3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride solution, available from Sigma-Aldrich), and 5% methanol. The membrane disk was removed from the monomer solution and placed between two polyethylene sheets. Excess solution was removed from the membrane by rolling a rubber roller over the polyethylene sandwich, which was laid flat on a table. The polyethylene sandwich was then taped to a transport unit that carried the assembly through a Fusion Systems broadband UV exposure lab unit emitting at wavelengths from 200 nm to 600 nm. The time of exposure is controlled by the speed at which the assembly moves through the UV unit. In this example, the assembly moved through the UV chamber at 10 feet/min. After UV exposure, the membrane disc was removed from between the polyethylene sandwich and immediately placed in a 100% methanol solution for 2 minutes. The membrane was restrained in a holder and placed in an oven set at 60°C for 10 minutes. Prior to coating with nylon 6, the asymmetric 5 nm UPE membrane had an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 average bubble point of 112 psi, an IPA flow time of 4,234 sec/500 mL, a thickness of 55 um and a Ponceau S dye binding capacity of 0.0 ug/ cm2 . The resulting nylon 6 coated and UV cured monomeric UPE membrane had an HFE average bubble point of 114 psi, an IPA flow time of 10,278 sec/500 mL, a thickness of 53 um and a Ponceau S dye binding capacity of 6.5 ug/ cm2 .

実施例3-表面エネルギー測定
液体の表面張力が膜の表面自由エネルギーより小さい場合、液体は多孔質重合体膜を湿潤させる。本開示において、多孔質膜は、膜が一連の不活性な(標準の)液体内の最も高い表面張力の液体と接触して配置されたときに、液体によって濡れ、膜は外圧の付加なしに2秒以内に液体を自発的に毛管作用によって吸い上げる。
Example 3 - Surface Energy Measurements A liquid will wet a porous polymer membrane if the surface tension of the liquid is less than the surface free energy of the membrane. In this disclosure, a porous membrane is wetted by a liquid when the membrane is placed in contact with the liquid with the highest surface tension in a series of inert (standard) liquids, and the membrane spontaneously wicks the liquid within 2 seconds without the application of external pressure.

代表的な例では、一連の不活性な(標準の)液体は、メタノールと水を異なる質量比で混合することによって調製した。得られた液体の表面張力を図3に示す(Lange’s Handbook of Chemistry 11 edition中に公表されている表面張力データを使用してプロットした)。 In a representative example, a series of inert (standard) liquids were prepared by mixing methanol and water in different mass ratios. The surface tensions of the resulting liquids are shown in Figure 3 (plotted using surface tension data published in Lange's Handbook of Chemistry, 11th edition).

実施例1に従って調製された膜の47mm円板を、ビーカー中で不活性液体と、一度に1つの液体と接触させて配置した。各液体について、膜が液体を自発的に吸い上げるのに必要な時間量を記録した。30.32mN/mの表面張力を有する58%メタノール及び47.86mN/mの表面張力を有する22%メタノールの液体は、それぞれUPE及びUPEコーティング膜を2秒以内に湿潤させる最も高い表面張力の液体であった。 A 47 mm disk of the membrane prepared according to Example 1 was placed in contact with the inert liquids in a beaker, one liquid at a time. For each liquid, the amount of time required for the membrane to spontaneously wick up the liquid was recorded. The liquids of 58% methanol with a surface tension of 30.32 mN/m and 22% methanol with a surface tension of 47.86 mN/m were the highest surface tension liquids that wetted the UPE and UPE coated membranes, respectively, within 2 seconds.

実施例2に従って調製された膜の47mm円板を、ビーカー中で不活性液体と、一度に1つの液体と接触させて配置した。各液体について、膜が液体を自発的に吸い上げるのに必要な時間量を記録した。30.32mN/mの表面張力を有する58%メタノール及び51.83mN/mの表面張力を有する16%メタノールの液体は、それぞれUPE及びUPEコーティング膜を2秒以内に湿潤させる最も高い表面張力の液体であった。 A 47 mm disk of the membrane prepared according to Example 2 was placed in contact with the inert liquids in a beaker, one liquid at a time. For each liquid, the amount of time required for the membrane to spontaneously wick up the liquid was recorded. The liquids of 58% methanol with a surface tension of 30.32 mN/m and 16% methanol with a surface tension of 51.83 mN/m were the highest surface tension liquids that wetted the UPE and UPE coated membranes, respectively, within 2 seconds.

実施例4-ナイロン膜、ナイロン6でコーティングされたAsymmetric 5nm UPE膜及びナイロン6及びUV硬化単量体コーティングでコーティングされたAsymmetric 5nm UPE膜によるPGMEA中の金属の低減
本実施例は、ナイロン6又はナイロン6及びUV硬化単量体でコーティングされた5nm非対称UPE膜が、濾過中にPGMEA中の金属を低減させる能力を実証する。金属低減性能は、5nmの細孔サイズのナイロン6膜と比較される。
Example 4 - Reduction of Metals in PGMEA by Nylon Membranes, Asymmetric 5 nm UPE Membranes Coated with Nylon 6, and Asymmetric 5 nm UPE Membranes Coated with Nylon 6 and a UV-cured Monomer Coating This example demonstrates the ability of 5 nm asymmetric UPE membranes coated with nylon 6 or nylon 6 and a UV-cured monomer to reduce metals in PGMEA during filtration. Metal reduction performance is compared to a nylon 6 membrane with a 5 nm pore size.

実施例1及び実施例2と同様の方法を用いて、ナイロン6でコーティングされたUPE膜を調製し、47mmの膜切り取り片に切断した。0.35%HCl、続いて脱イオン水で数回洗浄することによって、これらの膜切り取り片を適切な状態に整え、きれいな47mm Filter Assembly(Savillex)に固定した。膜及びフィルターアセンブリにIsopropanol Gigabit(KMG)を流した後、PGMEAを流した。対照試料として、5nmナイロン6膜も調製し、同じ方法を用いて適切な状態に整え、フィルターアセンブリに固定した。13.59ppbの総金属の目標濃度で、適用溶媒PGMEAにCONOSTAN Oil Analysis Standard S-21(SCP Science)を添加した。濾過金属除去効率を決定するために、各フィルターを含有する対応する47mmフィルターアセンブリに、金属を添加した適用溶媒を10mL/分で通し、50、100及び150mLで、きれいなPFAジャーの中に濾液を収集した。ICP-MSを使用して、金属を添加した適用溶媒及び各濾液試料の金属濃度を決定した。表4.1:PGMEA中の金属低減に、結果を表として記載する。結果は、5nmのナイロン6膜が150mL後に全金属を13.59ppbから4.79ppbに低減させることができ、ナイロン6でコーティングされたAsymmetric 5nm UPE膜が150mL後に総金属を13.59ppbから5.43ppbに低減させることができ、ナイロン6及びUV硬化単量体コーティングでコーティングされたAsymmetric 5nm UPE膜が150mL後に全金属を13.59ppbから3.26ppbに低減させることができることを示している。
表4.1:PGMEA中の金属低減

Figure 2024138302000005
Nylon 6 coated UPE membranes were prepared and cut into 47 mm membrane strips using a method similar to that of Examples 1 and 2. The membrane strips were conditioned and mounted in a clean 47 mm Filter Assembly (Savillex) by washing several times with 0.35% HCl followed by deionized water. The membrane and filter assembly were flushed with Isopropanol Gigabit (KMG) followed by PGMEA. As a control sample, a 5 nm nylon 6 membrane was also prepared and conditioned using the same method and mounted in the filter assembly. CONOSTAN Oil Analysis Standard S-21 (SCP Science) was added to the application solvent PGMEA with a target concentration of 13.59 ppb total metals. To determine filtration metal removal efficiency, the metal spiked applied solvent was passed through the corresponding 47 mm filter assembly containing each filter at 10 mL/min and the filtrate was collected into clean PFA jars at 50, 100 and 150 mL. ICP-MS was used to determine the metal concentrations of the metal spiked applied solvent and each filtrate sample. The results are tabulated in Table 4.1: Metal Reduction in PGMEA. The results show that the 5 nm nylon 6 membrane can reduce total metals from 13.59 ppb to 4.79 ppb after 150 mL, the Asymmetric 5 nm UPE membrane coated with nylon 6 can reduce total metals from 13.59 ppb to 5.43 ppb after 150 mL, and the Asymmetric 5 nm UPE membrane coated with nylon 6 and a UV cured monomer coating can reduce total metals from 13.59 ppb to 3.26 ppb after 150 mL.
Table 4.1: Metals Reduction in PGMEA
Figure 2024138302000005

結果は、ナイロン6でコーティングされたUPE膜が一般にナイロン6対照膜より優れた金属除去を有し、ナイロン6及びUV硬化単量体でコーティングされたUPE膜がナイロン6対照膜及びナイロン6でコーティングされたUPE膜の双方より優れた金属除去を有することを示す。 The results show that the nylon 6 coated UPE membranes generally have better metal removal than the nylon 6 control membrane, and that the nylon 6 and UV cured monomer coated UPE membranes have better metal removal than both the nylon 6 control membrane and the nylon 6 coated UPE membrane.

本開示の態様
第1の態様において、本開示は、複合多孔質フィルター膜であって、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
i.約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;及び
ii.14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間
を有する、複合多孔質フィルター膜を提供する。
Aspects of the Disclosure In a first aspect, the disclosure provides a composite porous filter membrane, comprising:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
A composite porous filter membrane is provided having: i. a surface energy greater than about 30 dynes/cm; and ii. an isopropanol flux time, measured at 14.2 psi, of about 150 to about 20,000 seconds/500 mL.

第2の態様において、本開示は、複合多孔質フィルター膜であって、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
i.約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;及び
ii.約70%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率
を有する、複合多孔質フィルター膜を提供する。
In a second aspect, the present disclosure provides a composite porous filter membrane comprising:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
a surface energy greater than about 30 dynes/cm; and ii. a 3% monolayer particle retention in the range of about 70% to about 100%.

第3の態様において、本開示は、膜が、約80%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、第1又は第2の態様のフィルター膜を提供する。 In a third aspect, the present disclosure provides a filter membrane of the first or second aspect, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 80% to about 100%.

第4の態様において、本開示は、前記膜が、約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~約200psiのバブルポイントを有する、第1から第3の態様のいずれかに記載のフィルター膜を提供する。 In a fourth aspect, the present disclosure provides a filter membrane according to any one of the first to third aspects, wherein the membrane has a bubble point of about 20 to about 200 psi when measured using ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22°C.

第5の態様において、本開示は、前記膜が、約1と約10μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約10μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する、第1から第4の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。 In a fifth aspect, the present disclosure provides a filter membrane of any of the first to fourth aspects, wherein said membrane has a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 10 μg/ cm2 .

第6の態様において、本開示は、疎水性重合体フィルター材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド及びポリアリールスルホンから選択される、第1から第5の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。 In a sixth aspect, the present disclosure provides a filter membrane of any of the first to fifth aspects, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride, and polyarylsulfone.

第7の態様において、本開示は、疎水性重合体フィルター材が、超高分子量ポリエチレン及びポリ(テトラフルオロエチレン)から選択される、第1から第6の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。 In a seventh aspect, the present disclosure provides a filter membrane of any of the first to sixth aspects, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from ultra-high molecular weight polyethylene and poly(tetrafluoroethylene).

第8の態様において、本開示は、表面エネルギーが約30~約100ダイン/cmである、第1から第7の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。 In an eighth aspect, the present disclosure provides a filter membrane of any of the first to seventh aspects, having a surface energy of about 30 to about 100 dynes/cm.

第9の態様において、本開示は、ポリアミド重合体が、(i)ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体;(ii)ポリカプロラクタムのホモポリマー;(iii)ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体;及び(iv)テトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体の少なくとも1つから構成される、第1から第8の態様のいずれか1つのフィルター膜を提供する。 In a ninth aspect, the present disclosure provides a filter membrane according to any one of the first to eighth aspects, wherein the polyamide polymer is composed of at least one of: (i) a copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid; (ii) a homopolymer of polycaprolactam; (iii) a copolymer of hexamethylenediamine and sebacic acid; and (iv) a copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid.

第10の態様において、本開示は、ポリアミド重合体が、約15,000~約42,000ダルトンの数平均分子量を有する、第1から第9の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。 In a tenth aspect, the present disclosure provides a filter membrane of any of the first to ninth aspects, wherein the polyamide polymer has a number average molecular weight of about 15,000 to about 42,000 daltons.

第11の態様において、本開示は、前記膜が、
(i)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約50~150psiのバブルポイントを有する;
(ii)14.2psiで測定された、約6,000~約10,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間;並びに
(iii)約8~約10μg/cmのポンソーS色素結合能及び1と100μg/cmの間のメチレンブルー色素(MB DBC)結合能
第1から第10の態様のいずれかのフィルター膜を提供する。
In an eleventh aspect, the present disclosure provides a method for producing a membrane comprising the steps of:
(i) having a bubble point of about 50 to 150 psi when measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.;
(ii) an isopropanol flow rate time of about 6,000 to about 10,000 seconds/500 mL measured at 14.2 psi; and (iii) a Ponceau S dye binding capacity of about 8 to about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye (MB DBC) binding capacity of between 1 and 100 μg/ cm2 . The filter membrane of any of the first to tenth aspects is provided.

第12の態様において、本開示は、第1のコーティングとしてポリアミドコーティングがその上にコーティングされた多孔質疎水性重合体フィルター膜を備える複合多孔質フィルター膜であって、前記ポリアミドはギ酸中に可溶性であり、それによってポリアミドでコーティングされた膜を提供し、前記ポリアミドでコーティングされた膜は、光開始剤の存在下での(i)少なくとも1つの架橋剤と(ii)少なくとも1つの単量体のフリーラジカル反応生成物である第2のコーティングをその上に有する、複合多孔質フィルター膜を提供する。 In a twelfth aspect, the present disclosure provides a composite porous filter membrane comprising a porous hydrophobic polymeric filter membrane having a polyamide coating thereon as a first coating, the polyamide being soluble in formic acid, thereby providing a polyamide-coated membrane, the polyamide-coated membrane having a second coating thereon that is a free radical reaction product of (i) at least one crosslinker and (ii) at least one monomer in the presence of a photoinitiator.

第13の態様において、本開示は、疎水性重合体フィルター材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド及びポリアリールスルホンから選択される、第12の態様の膜を提供する。 In a thirteenth aspect, the present disclosure provides the membrane of the twelfth aspect, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride, and polyarylsulfone.

第14の態様において、本開示は、膜が、約70%~約100%の範囲で又は約80%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、第12又は第13の態様の膜を提供する。 In a fourteenth aspect, the present disclosure provides a membrane of the twelfth or thirteenth aspects, wherein the membrane has a particle retention at 3% monolayer in the range of about 70% to about 100% or in the range of about 80% to about 100%.

第15の態様において、本開示は、表面エネルギーが約30~約85ダイン/cmである、第12から第14の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a fifteenth aspect, the present disclosure provides a film of any one of the twelfth to fourteenth aspects, having a surface energy of about 30 to about 85 dynes/cm.

第16の態様において、本開示は、疎水性重合体フィルター材が、超高分子量ポリエチレン及びポリ(テトラフルオロエチレン)から選択される、第12から第15の態様のいずれかの膜を提供する。 In a sixteenth aspect, the present disclosure provides the membrane of any of the twelfth to fifteenth aspects, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from ultra-high molecular weight polyethylene and poly(tetrafluoroethylene).

第17の態様において、本開示は、前記膜が、
(i)14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノール流量時間を有し;
(ii)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~約200psiのバブルポイントを有し;並びに、
(iii)約1と約30μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約30μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する、
第12から第17の態様のいずれかの膜を提供する。
In a seventeenth aspect, the present disclosure provides a method for producing a membrane comprising the steps of:
(i) having an isopropanol flow rate time of about 150 to about 20,000 seconds/500 mL, measured at 14.2 psi;
(ii) having a bubble point of about 20 to about 200 psi, as measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.; and
(iii) having a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 30 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 30 μg/ cm2 ;
A membrane according to any of the twelfth to seventeenth aspects is provided.

第18の態様において、本開示は、ポリアミドが、(i)ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体;(ii)ポリカプロラクタムのホモポリマー;(iii)ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体;及び(iv)テトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体の少なくとも1つから構成される、第12から第17の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In an eighteenth aspect, the present disclosure provides the membrane of any one of the twelfth to seventeenth aspects, wherein the polyamide is composed of at least one of: (i) a copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid; (ii) a homopolymer of polycaprolactam; (iii) a copolymer of hexamethylenediamine and sebacic acid; and (iv) a copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid.

第19の態様において、本開示は、ポリアミド重合体が、約15,000~約42,000ダルトンの数平均分子量を有する、第12から第19の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a nineteenth aspect, the present disclosure provides the membrane of any one of the twelfth to nineteenth aspects, wherein the polyamide polymer has a number average molecular weight of about 15,000 to about 42,000 daltons.

第20の態様において、本開示は、架橋剤が、メチレンビス(アクリルアミド)、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアメタクリレート、ジビニルスルホン、ジビニルベンゼン、1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン及びエチレングリコールジビニルエーテルから選択される、第12から第19の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a twentieth aspect, the present disclosure provides the membrane of any one of the twelfth to nineteenth aspects, wherein the crosslinking agent is selected from methylene bis(acrylamide), tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, divinyl sulfone, divinyl benzene, 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, and ethylene glycol divinyl ether.

第21の態様において、本開示は、単量体が、2-(ジメチルアミノ)エチルヒドロクロリドアクリレート、[2-(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリレートヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリレートヒドロクロリド、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートヒドロクロリド、[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリド溶液、[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリルアミドヒドロクロリド、N-(2-アミノエチル)メタクリルアミドヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリルアミドヒドロクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、アリルアミンヒドロクロリド、ビニルイミダゾリウムヒドロクロリド、ビニルピリジニウムヒドロクロリド、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド及びアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、2-エチルアクリル酸、アクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩、2-プロピルアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、メタクリル酸、2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナトリウム塩、モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチルマレエート、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-メタクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルスルホン酸及びビニルホスホン酸から選択される、第12~第20の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a twenty-first aspect, the present disclosure provides a method for producing a polymerizable composition comprising the steps of: The monomer is selected from the group consisting of 2-(dimethylamino)ethyl hydrochloride acrylate, [2-(acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, N-(3-aminopropyl) methacrylate hydrochloride, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate hydrochloride, [3-(methacryloylamino)propyl]trimethylammonium chloride solution, [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, acrylamidopropyl trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylamide hydrochloride, N-(2-aminoethyl) methacrylamide hydrochloride, N-(3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, diallyldimethylammonium chloride, aryl The membrane according to any one of the twelfth to twentieth aspects is selected from vinylamine hydrochloride, vinylimidazolium hydrochloride, vinylpyridinium hydrochloride, vinylbenzyltrimethylammonium chloride and acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, 2-ethylacrylic acid, acrylic acid, 2-carboxyethyl acrylate, 3-sulfopropyl acrylate potassium salt, 2-propylacrylic acid, 2-(trifluoromethyl)acrylic acid, methacrylic acid, 2-methyl-2-propene-1-sulfonic acid sodium salt, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-methacrylamidophenylboronic acid, vinylsulfonic acid, and vinylphosphonic acid.

第22の態様において、本開示は、単量体が、2-エチルアクリル酸、アクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩、2-プロピルアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、メタクリル酸、2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナトリウム塩、モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチルマレエート、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-メタクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルスルホン酸及びビニルホスホン酸から選択される、第12から第21の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a twenty-second aspect, the present disclosure provides a membrane according to any one of the twelfth to twenty-first aspects, wherein the monomer is selected from 2-ethylacrylic acid, acrylic acid, 2-carboxyethyl acrylate, 3-sulfopropyl acrylate potassium salt, 2-propylacrylic acid, 2-(trifluoromethyl)acrylic acid, methacrylic acid, 2-methyl-2-propene-1-sulfonic acid sodium salt, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-methacrylamidophenylboronic acid, vinylsulfonic acid, and vinylphosphonic acid.

第23の態様において、本開示は、単量体が、アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アクリルアミド、N-(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N-(3-メトキシプロピル)アクリルアミド、7-[4-(トリフルオロメチル)クマリン]アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、2-(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、アクリル酸エチル、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、4-アセトキシフェネチルアクリレート、ベンジルアクリレート、1-ビニル-2-ピロリジノン、酢酸ビニル、エチルビニルエーテル、ビニル4-tert-ブチルベンゾエート及びフェニルビニルスルホンから選択される、第12から第22の態様のいずれか1つの膜を提供する。 In a twenty-third aspect, the present disclosure provides the membrane of any one of the twelfth to twenty-second aspects, wherein the monomer is selected from acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-(hydroxyethyl)acrylamide, diacetone acrylamide, N-[tris(hydroxymethyl)methyl]acrylamide, N-(isobutoxymethyl)acrylamide, N-(3-methoxypropyl)acrylamide, 7-[4-(trifluoromethyl)coumarin]acrylamide, N-isopropylacrylamide, 2-(dimethylamino)ethyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate, ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, butyl acrylate, ethylene glycol methyl ether acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 4-acetoxyphenethyl acrylate, benzyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidinone, vinyl acetate, ethyl vinyl ether, vinyl 4-tert-butyl benzoate, and phenyl vinyl sulfone.

第24の態様において、本開示は、第1~第9の態様のいずれか1つの複合多孔質フィルター膜を調製するための方法であって、
a.ポリアミド溶液を形成するために、ポリアミド重合体をギ酸中に溶解させることと、
b.ポリアミドでコーティングされた膜を提供するために、多孔質疎水性重合体フィルター材を前記ポリアミド溶液と接触させることと、
c.前記ポリアミドでコーティングされた膜を、水を含む溶液中に浸漬することと、
d.C~Cアルコール及び水で、前記ポリアミドでコーティングされた膜をすすぐことと、
e.前記ポリアミドでコーティングされた膜を乾燥させることと
を含む、方法を提供する。
In a twenty-fourth aspect, the present disclosure provides a method for preparing the composite porous filter membrane of any one of the first to ninth aspects, comprising:
a. dissolving a polyamide polymer in formic acid to form a polyamide solution;
b. contacting a porous hydrophobic polymeric filter material with the polyamide solution to provide a polyamide-coated membrane;
c. immersing the polyamide coated membrane in a solution comprising water;
d. rinsing the polyamide coated membrane with a C1 - C4 alcohol and water;
e. drying the polyamide coated membrane.

第25の態様において、本開示は、第10から第20の態様のいずれか1つの複合多孔質フィルター膜を調製するための方法であって、
a.ポリアミド溶液を形成するために、親水性ポリアミド重合体をギ酸中に溶解させることと、
b.ポリアミドでコーティングされた膜を提供するために、多孔質疎水性重合体フィルター材を前記ポリアミド溶液と接触させることと、
c.水、少なくとも1つの架橋剤、少なくとも1つの単量体及び少なくとも1つの光開始剤を含む単量体溶液中に前記ポリアミドでコーティングされた膜を浸すことと、
d.得られた膜を前記浴から取り出し、紫外線照射を当てることと、その後、
e.水及びC~Cアルコールから選択される溶媒を含むすすぎ浴中で、前記ポリアミドでコーティングされた膜をすすぐことと、
f.前記複合多孔質フィルター膜を乾燥させることと、
を含む、方法を提供する。
In a twenty-fifth aspect, the present disclosure provides a method for preparing the composite porous filter membrane of any one of the tenth to twentieth aspects, comprising:
a. dissolving a hydrophilic polyamide polymer in formic acid to form a polyamide solution;
b. contacting a porous hydrophobic polymeric filter material with the polyamide solution to provide a polyamide-coated membrane;
c. immersing the polyamide coated membrane in a monomer solution comprising water, at least one crosslinking agent, at least one monomer, and at least one photoinitiator;
d. removing the resulting film from the bath and exposing it to ultraviolet radiation, and then
e. rinsing the polyamide coated membrane in a rinse bath comprising a solvent selected from water and a C1 - C4 alcohol;
f. drying the composite porous filter membrane;
The present invention provides a method comprising:

第26の態様において、本開示は、液体から不純物を除去するための方法であって、液体を第1~第19の態様のいずれか1つの複合膜と接触させることを含む、方法を提供する。 In a twenty-sixth aspect, the present disclosure provides a method for removing impurities from a liquid, the method comprising contacting the liquid with a composite membrane of any one of the first to nineteenth aspects.

第27の態様において、本開示は、不純物が1つ以上の金属又は半金属イオンから選択される、第26の態様の方法を提供する。 In a twenty-seventh aspect, the present disclosure provides the method of the twenty-sixth aspect, wherein the impurities are selected from one or more metal or metalloid ions.

第28の態様において、本開示は、不純物が、リチウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン、銀、カドミウム、スズ、バリウム及び鉛の1つ以上のイオンから選択される、第27の態様の方法を提供する。 In a twenty-eighth aspect, the present disclosure provides the method of the twenty-seventh aspect, wherein the impurities are selected from one or more ions of lithium, boron, sodium, magnesium, aluminum, potassium, calcium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, molybdenum, silver, cadmium, tin, barium, and lead.

第29の態様において、本開示は、第1~第11の態様のいずれか1つの膜を備えるフィルターを提供する。 In a twenty-ninth aspect, the present disclosure provides a filter comprising a membrane according to any one of the first to eleventh aspects.

第30の態様において、本開示は、第12~第23の態様のいずれか1つの膜を備えるフィルターを提供する。 In a thirtieth aspect, the present disclosure provides a filter comprising a membrane according to any one of the twelfth to twenty-third aspects.

このように本開示のいくつかの例示的な態様を説明してきたが、当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲の範囲内でさらに他の態様が作製及び使用され得ることを容易に理解するであろう。本文書によってカバーされる本開示の多くの利点は、前述の説明に記載されている。しかしながら、本開示は、多くの点で例示にすぎないことが理解されよう。本開示の範囲を超えることなく、細部に変更を加え得る。本開示の範囲は、当然のことながら、添付の特許請求の範囲が表現されている言語で定義される。 Having thus described several illustrative aspects of the present disclosure, those skilled in the art will readily appreciate that still other aspects may be made and used within the scope of the claims appended hereto. Many advantages of the present disclosure covered by this document have been set forth in the foregoing description. It will be understood, however, that the present disclosure is in many respects merely illustrative. Changes may be made in detail without departing from the scope of the present disclosure. The scope of the present disclosure is, of course, to be defined in the language in which the appended claims are expressed.

Claims (40)

複合多孔質フィルター膜であって、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
i.約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;及び
ii.14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノールフロー時間
を有する、複合多孔質フィルター膜。
1. A composite porous filter membrane comprising:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
a composite porous filter membrane having an isopropanol flow time, measured at 14.2 psi, of from about 150 to about 20,000 seconds/500 mL;
膜が、約70%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、請求項1に記載の膜。 The membrane of claim 1, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 70% to about 100%. 膜が、約80%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、請求項2に記載の膜。 The membrane of claim 2, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 80% to about 100%. 膜が、約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~約200psiのバブルポイントを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 1 to 3, wherein the membrane has a bubble point of about 20 to about 200 psi when measured using ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22°C. 膜が、約1と約10μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約10μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の膜。 5. The membrane of any one of claims 1 to 4, wherein the membrane has a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 10 μg/ cm2 . 疎水性重合体フィルター材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド及びポリアリールスルホンから選択される、請求項1から5のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 1 to 5, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride and polyarylsulfone. 疎水性重合体フィルター材が、超高分子量ポリエチレン及びポリ(テトラフルオロエチレン)から選択される、請求項1から6のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 1 to 6, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from ultra-high molecular weight polyethylene and poly(tetrafluoroethylene). 表面エネルギーが約30~約100ダイン/cmである、請求項1から7のいずれか一項に記載の膜。 The film according to any one of claims 1 to 7, having a surface energy of about 30 to about 100 dynes/cm. ポリアミド重合体が、(i)ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体;(ii)ポリカプロラクタムのホモポリマー;(iii)ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体;及び(iv)テトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体の少なくとも1つから構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載の膜。 The membrane according to any one of claims 1 to 8, wherein the polyamide polymer is composed of at least one of: (i) a copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid; (ii) a homopolymer of polycaprolactam; (iii) a copolymer of hexamethylenediamine and sebacic acid; and (iv) a copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid. ポリアミド重合体が、約15,000~約42,000ダルトンの数平均分子量を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 1 to 9, wherein the polyamide polymer has a number average molecular weight of about 15,000 to about 42,000 daltons. 前記膜が、
(i)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約50~約150psiのバブルポイント;
(ii)14.2psiで測定された、約6,000~約10,000秒/500mLのイソプロパノールフロー時間;並びに
(iii)約8~約10μg/cmのポンソーS色素結合能及び1と100μg/cmの間のメチレンブルー色素(MB DBC)結合能
を有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の膜。
The membrane,
(i) a bubble point of about 50 to about 150 psi, as measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.;
(ii) an isopropanol flow time of about 6,000 to about 10,000 seconds/500 mL measured at 14.2 psi; and (iii) a Ponceau S dye binding capacity of about 8 to about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye (MB DBC) binding capacity of between 1 and 100 μg/ cm2 .
第1のコーティングとしてポリアミドコーティングがその上にコーティングされた多孔質疎水性重合体フィルター膜を備える複合多孔質フィルター膜であって、前記ポリアミドはギ酸中に可溶性であり、それによってポリアミドでコーティングされた膜を提供し、前記ポリアミドでコーティングされた膜は、光開始剤の存在下での(i)少なくとも1つの架橋剤と(ii)少なくとも1つの単量体のフリーラジカル反応生成物である第2のコーティングをその上に有する、複合多孔質フィルター膜。 A composite porous filter membrane comprising a porous hydrophobic polymeric filter membrane having a polyamide coating coated thereon as a first coating, the polyamide being soluble in formic acid, thereby providing a polyamide-coated membrane, the polyamide-coated membrane having a second coating thereon that is a free radical reaction product of (i) at least one crosslinker and (ii) at least one monomer in the presence of a photoinitiator. 疎水性重合体フィルター材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド及びポリアリールスルホンから選択される、請求項12に記載の膜。 The membrane of claim 12, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride, and polyarylsulfone. 表面エネルギーが約30~約85ダイン/cmである、請求項12又は13に記載の膜。 The film according to claim 12 or 13, having a surface energy of about 30 to about 85 dynes/cm. 膜(them membrane)が、約70%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、請求項12から14のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 12 to 14, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 70% to about 100%. 膜が、約80%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、請求項15に記載の膜。 The membrane of claim 15, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 80% to about 100%. 疎水性重合体フィルター材が、超高分子量ポリエチレン及びポリ(テトラフルオロエチレン)から選択される、請求項12から16のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 12 to 16, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from ultra-high molecular weight polyethylene and poly(tetrafluoroethylene). 前記膜が、
(i)14.2psiで測定された、約150~約20,000秒/500mLのイソプロパノールフロー時間を有し;
(ii)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~約200psiのバブルポイントを有し;並びに
(iii)約1と約30μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約30μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する、
請求項12から17のいずれか一項に記載の膜。
The membrane,
(i) having an isopropanol flow time, measured at 14.2 psi, of about 150 to about 20,000 seconds/500 mL;
(ii) having a bubble point of about 20 to about 200 psi when measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.; and (iii) having a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 30 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 30 μg/ cm2 .
18. A membrane according to any one of claims 12 to 17.
ポリアミドが、(i)ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体;(ii)ポリカプロラクタムのホモポリマー;(iii)ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体;及び(iv)テトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体の少なくとも1つから構成される、請求項12から18のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 12 to 18, wherein the polyamide is composed of at least one of: (i) a copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid; (ii) a homopolymer of polycaprolactam; (iii) a copolymer of hexamethylenediamine and sebacic acid; and (iv) a copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid. 親水性ポリアミド重合体が、約15,000~約42,000ダルトンの数平均分子量を有する、請求項12から19のいずれか一項に記載の膜。 The membrane according to any one of claims 12 to 19, wherein the hydrophilic polyamide polymer has a number average molecular weight of about 15,000 to about 42,000 daltons. 架橋剤が、メチレンビス(アクリルアミド)、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアメタクリレート、ジビニルスルホン、ジビニルベンゼン、1,3,5-トリアリル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン及びエチレングリコールジビニルエーテルから選択される、請求項12から20のいずれか一項に記載の膜。 The membrane according to any one of claims 12 to 20, wherein the crosslinking agent is selected from methylene bis(acrylamide), tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, divinyl sulfone, divinyl benzene, 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione and ethylene glycol divinyl ether. 単量体が、2-(ジメチルアミノ)エチルヒドロクロリドアクリレート、[2-(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリレートヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリレートヒドロクロリド、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートヒドロクロリド、[3-(メタクリロイルアミノ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリド溶液、[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、2-アミノエチルメタクリルアミドヒドロクロリド、N-(2-アミノエチル)メタクリルアミドヒドロクロリド、N-(3-アミノプロピル)メタクリルアミドヒドロクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、アリルアミンヒドロクロリド、ビニルイミダゾリウムヒドロクロリド、ビニルピリジニウムヒドロクロリド、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド及びアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、2-エチルアクリル酸、アクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩、2-プロピルアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、メタクリル酸、2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナトリウム塩、モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチルマレエート、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-メタクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルスルホン酸及びビニルホスホン酸から選択される、請求項12から21のいずれか一項に記載の膜。 The monomer is 2-(dimethylamino)ethyl hydrochloride acrylate, [2-(acryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, N-(3-aminopropyl) methacrylate hydrochloride, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate hydrochloride, [3-(methacryloylamino)propyl]trimethylammonium chloride solution, [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, acrylamidopropyl trimethylammonium chloride, 2-aminoethyl methacrylamide hydrochloride, N-(2-aminoethyl) methacrylamide hydrochloride, N-(3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride, diallyldimethylammonium chloride, allylamine hydrochloride The membrane according to any one of claims 12 to 21, wherein the acrylic acid is selected from acrylic acid, vinylimidazolium hydrochloride, vinylpyridinium hydrochloride, vinylbenzyltrimethylammonium chloride and acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, 2-ethylacrylic acid, acrylic acid, 2-carboxyethyl acrylate, 3-sulfopropyl acrylate potassium salt, 2-propylacrylic acid, 2-(trifluoromethyl)acrylic acid, methacrylic acid, 2-methyl-2-propene-1-sulfonic acid sodium salt, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-methacrylamidophenylboronic acid, vinylsulfonic acid and vinylphosphonic acid. 単量体が、2-エチルアクリル酸、アクリル酸、2-カルボキシエチルアクリレート、3-スルホプロピルアクリレートカリウム塩、2-プロピルアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、メタクリル酸、2-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸ナトリウム塩、モノ-2-(メタクリロイルオキシ)エチルマレエート、3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩、2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-メタクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルスルホン酸及びビニルホスホン酸から選択される、請求項12から22のいずれか一項に記載の膜。 The membrane according to any one of claims 12 to 22, wherein the monomer is selected from 2-ethylacrylic acid, acrylic acid, 2-carboxyethyl acrylate, 3-sulfopropyl acrylate potassium salt, 2-propylacrylic acid, 2-(trifluoromethyl)acrylic acid, methacrylic acid, 2-methyl-2-propene-1-sulfonic acid sodium salt, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-methacrylamidophenylboronic acid, vinylsulfonic acid and vinylphosphonic acid. 単量体が、アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アクリルアミド、N-(イソブトキシメチル)アクリルアミド、N-(3-メトキシプロピル)アクリルアミド、7-[4-(トリフルオロメチル)クマリン]アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、2-(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、アクリル酸エチル、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、4-アセトキシフェネチルアクリレート、ベンジルアクリレート、1-ビニル-2-ピロリジノン、酢酸ビニル、エチルビニルエーテル、ビニル4-tert-ブチルベンゾエート及びフェニルビニルスルホンから選択される、請求項12から23のいずれか一項に記載の膜。 24. The membrane according to any one of claims 12 to 23, wherein the monomer is selected from acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-(hydroxyethyl)acrylamide, diacetone acrylamide, N-[tris(hydroxymethyl)methyl]acrylamide, N-(isobutoxymethyl)acrylamide, N-(3-methoxypropyl)acrylamide, 7-[4-(trifluoromethyl)coumarin]acrylamide, N-isopropylacrylamide, 2-(dimethylamino)ethyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate, ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, butyl acrylate, ethylene glycol methyl ether acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 4-acetoxyphenethyl acrylate, benzyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidinone, vinyl acetate, ethyl vinyl ether, vinyl 4-tert-butyl benzoate and phenyl vinyl sulfone. 複合多孔質フィルター膜であって、
その上にコーティングを有する多孔質疎水性重合体フィルター材を含み、前記コーティングはギ酸中に可溶性であるポリアミド重合体であり、前記膜は、
約30ダイン/cmを超える表面エネルギー;及び
約70%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率
を有する、複合多孔質フィルター膜。
1. A composite porous filter membrane comprising:
a porous hydrophobic polymeric filter material having a coating thereon, said coating being a polyamide polymer that is soluble in formic acid;
a surface energy greater than about 30 dynes/cm; and a 3% monolayer particle retention in the range of about 70% to about 100%.
膜が、約80%~約100%の範囲で、3%単層での粒子保持率を有する、請求項25に記載の膜。 The membrane of claim 25, wherein the membrane has a particle retention rate at 3% monolayer in the range of about 80% to about 100%. 膜が、約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約20~約200psiのバブルポイントを有する、請求項25又は26に記載の膜。 The membrane of claim 25 or 26, wherein the membrane has a bubble point of about 20 to about 200 psi when measured using ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22°C. 膜が、約1と約10μg/cmの間のポンソーS色素結合能及び約1と約10μg/cmの間のメチレンブルー色素結合能(MB DBC)を有する、請求項25から27のいずれか一項に記載の膜。 28. The membrane of any one of claims 25 to 27, wherein the membrane has a Ponceau S dye binding capacity of between about 1 and about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye binding capacity (MB DBC) of between about 1 and about 10 μg/ cm2 . 疎水性重合体フィルター材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリビニリデンフルオリド及びポリアリールスルホンから選択される、請求項25から28のいずれか一項に記載の膜。 29. The membrane of any one of claims 25 to 28, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from polyethylene, polypropylene, polycarbonate, poly(tetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride and polyarylsulfone. 疎水性重合体フィルター材が、超高分子量ポリエチレン及びポリ(テトラフルオロエチレン)から選択される、請求項25から29のいずれか一項に記載の膜。 30. The membrane of any one of claims 25 to 29, wherein the hydrophobic polymeric filter material is selected from ultra-high molecular weight polyethylene and poly(tetrafluoroethylene). 表面エネルギーが約30~約100ダイン/cmである、請求項25から30のいずれか一項に記載の膜。 The film according to any one of claims 25 to 30, having a surface energy of about 30 to about 100 dynes/cm. ポリアミド重合体が、(i)ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体;(ii)ポリカプロラクタムのホモポリマー;(iii)ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の共重合体;及び(iv)テトラメチレンジアミンとアジピン酸の共重合体の少なくとも1つから構成される、請求項25から31のいずれか一項に記載の膜。 32. The membrane of any one of claims 25 to 31, wherein the polyamide polymer is composed of at least one of: (i) a copolymer of hexamethylenediamine and adipic acid; (ii) a homopolymer of polycaprolactam; (iii) a copolymer of hexamethylenediamine and sebacic acid; and (iv) a copolymer of tetramethylenediamine and adipic acid. ポリアミド重合体が、約15,000~約42,000ダルトンの数平均分子量を有する、請求項25から32のいずれか一項に記載の膜。 The membrane of any one of claims 25 to 32, wherein the polyamide polymer has a number average molecular weight of about 15,000 to about 42,000 daltons. 前記膜が、
(iv)約22℃の温度でエトキシ-ノナフルオロブタンHFE7200を使用して測定された場合に、約50~約150psiのバブルポイント;
(v)14.2psiで測定された、約6,000~約10,000秒/500mLのイソプロパノールフロー時間;並びに
(vi)約8~約10μg/cmのポンソーS色素結合能及び1と100μg/cmの間のメチレンブルー色素(MB DBC)結合能
を有する、請求項25から33のいずれか一項に記載の膜。
The membrane,
(iv) a bubble point of about 50 to about 150 psi, as measured using an ethoxy-nonafluorobutane HFE 7200 at a temperature of about 22° C.;
(v) an isopropanol flow time of about 6,000 to about 10,000 seconds/500 mL measured at 14.2 psi; and (vi) a Ponceau S dye binding capacity of about 8 to about 10 μg/ cm2 and a Methylene Blue dye (MB DBC) binding capacity of between 1 and 100 μg/ cm2 .
請求項1~11又は25から34のいずれか一項に記載の複合多孔質フィルター膜を調製するための方法であって、
a.ポリアミド溶液を形成するために、ポリアミド重合体をギ酸中に溶解させることと、
b.ポリアミドでコーティングされた膜を提供するために、多孔質疎水性重合体フィルター材を前記ポリアミド溶液と接触させることと、
c.前記ポリアミドでコーティングされた膜を、水を含む溶液中に浸すことと、
d.C~Cアルコール及び水で、前記ポリアミドでコーティングされた膜をすすぐことと、
e.前記ポリアミドでコーティングされた膜を乾燥させることと
を含む、方法。
A method for preparing a composite porous filter membrane according to any one of claims 1 to 11 or 25 to 34, comprising the steps of:
a. dissolving a polyamide polymer in formic acid to form a polyamide solution;
b. contacting a porous hydrophobic polymeric filter material with the polyamide solution to provide a polyamide-coated membrane;
c. immersing the polyamide coated membrane in a solution comprising water;
d. rinsing the polyamide coated membrane with a C1 - C4 alcohol and water;
e. drying the polyamide coated membrane.
請求項12から24のいずれか一項に記載の複合多孔質フィルター膜を調製するための方法であって、
a.ポリアミド溶液を形成するために、親水性ポリアミド重合体をギ酸中に溶解させることと、
b.ポリアミドでコーティングされた膜を提供するために、多孔質疎水性重合体フィルター材を前記ポリアミド溶液と接触させることと、
c.水、少なくとも1つの架橋剤、少なくとも1つの単量体及び少なくとも1つの光開始剤を含む単量体溶液中に前記ポリアミドでコーティングされた膜を浸すことと、
d.得られた膜を前記浴から取り出し、紫外線照射を適用することと、その後、
e.水及びC~Cアルコールから選択される溶媒を含むすすぎ浴中で、前記ポリアミドでコーティングされた膜をすすぐことと、
f.前記複合多孔質フィルター膜を乾燥させることと、
を含む、方法。
25. A method for preparing a composite porous filter membrane according to any one of claims 12 to 24, comprising the steps of:
a. dissolving a hydrophilic polyamide polymer in formic acid to form a polyamide solution;
b. contacting a porous hydrophobic polymeric filter material with the polyamide solution to provide a polyamide-coated membrane;
c. immersing the polyamide coated membrane in a monomer solution comprising water, at least one crosslinking agent, at least one monomer, and at least one photoinitiator;
d. removing the resulting film from the bath and applying ultraviolet radiation, followed by
e. rinsing the polyamide coated membrane in a rinse bath comprising a solvent selected from water and a C1 - C4 alcohol;
f. drying the composite porous filter membrane;
A method comprising:
液体から不純物を除去するための方法であって、液体を請求項1から34のいずれか一項に記載の複合膜と接触させることを含む、方法。 A method for removing impurities from a liquid, comprising contacting the liquid with a composite membrane according to any one of claims 1 to 34. 不純物が、1つ又は複数の金属又は半金属イオンから選択される、請求項37に記載の方法。 The method of claim 37, wherein the impurities are selected from one or more metal or metalloid ions. 不純物が、リチウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン、銀、カドミウム、スズ、バリウム及び鉛の1つ又は複数のイオンから選択される、請求項38に記載の方法。 The method of claim 38, wherein the impurities are selected from one or more ions of lithium, boron, sodium, magnesium, aluminum, potassium, calcium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, molybdenum, silver, cadmium, tin, barium, and lead. 請求項1から34のいずれか一項に記載の膜を備えるフィルター。 A filter comprising a membrane according to any one of claims 1 to 34.
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