[發明專利]包含自組裝嵌段共聚物的膜和通過旋涂法(IIa)制備該膜的方法

有效

• 申請號: 201510409904.4
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN105273221B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 卡萊德·阿卜戴爾-哈吉姆·阿穆爾;S·石
• 申請（專利權）人: 帕爾公司
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J7/04;C09D153/00;C03C17/32;C04B41/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 汪宇偉

公開了由自組裝嵌段共聚物形成的膜，例如式(I)的二嵌段共聚物：其中，R¹?R⁴、n和m如本發明所述，其用于制備納米多孔膜。膜的實施方式含有自組裝成圓柱形形態的嵌段共聚物。還公開了制備這類膜的方法，涉及旋涂含有嵌段共聚物的聚合物溶液，獲得薄膜，隨后在溶劑蒸氣中退火薄膜和/或浸泡在溶劑或溶劑混合物中，形成納米多孔膜。

發明背景

膜，尤其是納米多孔膜，已知應用于多個領域，包括生物流體過濾、除去微量污染物、水質軟化、廢水處理、染料截留、電子工業中的超純水制備，以及食品、果汁或牛奶濃縮。人們已經提出用于制備納米多孔膜的方法，涉及自組裝成納米結構的嵌段共聚物。盡管自組裝結構的優勢在于它們產生具有均勻的孔徑和孔徑分布的膜，但是所提出的嵌段共聚物和方法仍存在挑戰或困難。例如，在某些這類方法中，首先由嵌段共聚物生產出薄膜，隨后使用苛性化學品例如強酸或強堿移除嵌段共聚物的嵌段之一。

前述表明，對于由能夠自組裝成納米結構的嵌段共聚物制成的膜以及對于由這些嵌段共聚物生產納米膜的方法，仍然存在未滿足的需求，其在形成納米結構之后不需要移除嵌段之一。

發明簡介

本發明提供了例如一種包含嵌段共聚物，例如式(I)的二嵌段共聚物的多孔膜：

其中：

R¹是C₁-C₂₂烷基，可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基以及硝基的取代基所取代，或者C₃-C₁₁環烷基，可選地被選自烷基、鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基以及硝基的取代基所取代；

R²是C₆-C₂₀芳基或雜芳基，可選地被選自羥基、氨基、鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基以及硝基的取代基所取代；

R³和R⁴之一是C₆-C₁₄芳基，可選地被選自羥基、鹵素、氨基以及硝基的取代基所取代，以及R³和R⁴的另一個是C₁-C₂₂烷氧基，可選地被選自羧基、氨基、巰基、炔基、烯基、鹵素、疊氮基以及雜環基的取代基所取代；

n和m獨立地是約10至約2000。

本發明還提供了一種制備上述膜的方法，包含：

(i)將嵌段共聚物溶解于溶劑體系中以獲得聚合物溶液；

(ii)將聚合物溶液旋涂到基材上；

(iii)將(ii)中所得涂層退火以獲得自組裝結構或多孔膜；

(iv)將(iii)中所得的自組裝結構浸泡在溶劑或溶劑混合物中以獲得多孔膜；以及，可選地

(v)洗滌(iii)或(iv)中所得多孔膜。

本發明還提供了通過上述方法制備的膜。

本發明利用了具有熱動力學不相容性嵌段的嵌段共聚物經過相分離并且自組裝成納米結構的能力，由此產生具有均勻多孔性的納米多孔膜。

附圖說明

圖1描述了根據本發明一個實施方式的均聚物1(二嵌段共聚物的前體)和二嵌段共聚物2的多角度激光散射(MALS)凝膠滲透色譜(GPC)疊加軌跡。

圖2A-2E描述了根據本發明一個實施方式的膜的上下表面的AFM圖像。圖2A描述了膜上表面的AFM圖像。圖2B描述了膜下表面的AFM圖像。圖2C描述了膜上表面的AFM形貌圖像。圖2D描述了膜下表面的AFM形貌圖像。圖2E描述了由圖2B提取的線剖面。