[發明專利]耐苛性堿薄膜

無效

• 申請號: 200780042899.1
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101970992A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 沃爾特·高薩
• 申請（專利權）人: 阿科瑪股份有限公司
• 主分類號: G01H3/04
• 分類號: G01H3/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

發明領域

本發明涉及耐苛性堿薄膜，該苛性堿薄膜是通過用溶劑流鑄一種或多種聚偏氟乙烯共聚物與一種或多種丙烯酸類聚合物的一種共混物而形成的。

發明背景

聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜正逐漸用于微孔過濾和超濾法的應用中，并且已經描述在美國專利例如US?6,013,688和US?6,110,309中。PVDF樹脂是化學上和生物上非常惰性的并且具有出色的機械性能。它是耐氧化環境的，例如，廣泛用于水的殺菌中的氯和臭氧。PVDF薄膜還高度地耐大多數無機和有機酸類、脂肪族和芳香族烴類、醇類、以及鹵化的溶劑引起的腐蝕。該樹脂在一些溶劑中是可溶的并且可以容易地進行溶液流鑄，以使用相轉化法形成多孔膜。PVDF薄膜可以按平板或中空纖維的構型進行流鑄。

聚偏氟乙烯微孔膜(總體上作為具有基本均一厚度的薄片形成)具有包含無數互通的通道的一種海綿狀內部結構，這些通道具有在窄的限度之內的基本上均一的寬度?？傮w上是控制這些膜孔尺寸以使其在一個非常小的范圍上相對地均一?？傮w上，這些孔的尺寸范圍落在從0.01微米到約10微米的更大的概括范圍內。

已經對PVDF薄膜進行了改性(薄膜形成之后)以改進具體的特性。US6,734,386描述了通過在PVDF薄膜的表面上聚合丙烯酸單體的該薄膜的后處理。后處理反應是復雜的并且在生產方法中增加了昂貴的步驟。

已知PVDF與不同的丙烯酸樹脂形成易混合的摻雜物。這些包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚丙烯酸乙酯(PEA)、以及這些樹脂與其他丙烯酸類共聚物的共聚物類。這些易混合的共混物在長時間內是穩定的。這些丙烯酸類聚合物和共聚物不是水溶性的，并且不會隨著長期暴露于水而遷移。(聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是與PVDF易混合的另一種聚合物樹脂，然而，這種樹脂是水溶性的，并且將隨著長期暴露于水中而遷移出共混物。因此，在水過濾的應用中，PVDF-PVP共混物在長時間內將不會久穩定。)這些丙烯酸樹脂有其獨特的良好的耐化學腐蝕性，并且確切地說將不經歷當暴露于苛性堿溶液時PVDF所發生的毀壞性脫氟化氫作用。

US?4,377,481描述了PVDF-丙烯酸樹脂共混物用于聚合物薄膜的用途，其中丙烯酸樹脂是包含至少一種單體的一種共聚物，該單體如果聚合則與PVDF不相容，例如包含磺酸或氨基基團的(甲基)丙烯酸單體。

US?6,074,718描述了還可以與一種第二聚合物共混的PVDF的空心纖維薄膜。所描述的甲基丙烯酸甲酯聚合物是從最終薄膜中提取出的一種成孔材料。在這種應用中，并非旨在使其保留在最終薄膜中，因此對該薄膜沒有做出重要的貢獻。

PVDF薄膜的一個主要的限制是起因于堿類例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、有機胺類、以及其他堿類的腐蝕的苛性堿耐受性。氫氧化鈉溶液經常用于清洗過濾膜以除去生物學的污垢。此清洗循環縮短了PVDF薄膜的壽命并且可能導致薄膜失效。隨著對，存在著對苛性堿清洗具有增加的耐受性的PVDF薄膜的一種需要，以大大地改進PVDF薄膜組件的性能和壽命。對薄膜過濾裝置來說，過濾組件的壽命是一個主要的經濟方面的考慮。

出人意料地，已經發現由均相PVDF-丙烯酸共混物制成的薄膜具有改進的苛性堿耐受性。

發明概述

本發明涉及一種耐苛性堿薄膜，包括一種均相聚合物共混物，該均相聚合物共混物包括：

a)按重量計百分之50到百分之99的至少一種聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物或共聚物；以及

b)按重量計百分之1到百分之50的至少一種丙烯酸酯類聚合物。

本發明還涉及將這種耐苛性堿薄膜用于處理水、廢棄的液體、生物學流體以及工作流體的物品。

附圖簡要說明

圖1：是一個純KYNAR薄膜(對比的)的薄膜截面的SEM照片。

圖2：是一個KYNAR-丙烯酸薄膜的薄膜截面的SEM照片。本發明的薄膜沒有孔隙和裂紋。SEM照片示出了類似的海綿狀的形態。KYNAR-丙烯酸薄膜沒有顯示出任何聚合物相分離。

發明詳細說明

如此處所使用，在涉及PVDF-丙烯酸共混物以及由其形成的薄膜時，“均相的”是指在溶液中PVDF與丙烯酸類聚合物形成一個單相，并且是指在薄膜中該共混物是均一的。

本發明涉及一種丙烯酸類聚合物/PVDF共混物用于溶液流鑄成高分子膜的用途。在該共混物中，丙烯酸類聚合物的水平是在按重量計1百分比和50百分比之間，優選是按重量從10百分比到25百分比，其中PVDF的水平在50重量百分比到99重量百分比，并且優選是從75重量百分比到90重量百分比。