多孔非对称聚苯醚膜和相关的分离模块及方法技术

一种多孔非对称膜，包含含有聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物；和聚合物添加剂。可以由该多孔非对称膜制造分离模块。一种形成多孔非对称膜的方法包括：将包含聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物和聚合物添加剂溶解于水溶性极性非质子溶剂中，以形成多孔非对称膜形成组合物；以及在第一非溶剂组合物中相转化该多孔非对称膜形成组合物，以形成多孔非对称膜。聚合物添加剂包含亲水性官能团、共聚的亲水性单体、或亲水性单体重复单元的嵌段。例如，聚合物添加剂可以包含亲水性聚合物或两亲性聚合物。多孔非对称膜可以是平膜或中空纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
膜分离过程中利用反渗透，从而通过在溶剂渗透膜而溶质保留的这种压力下与膜接触，耗尽包含溶质的原料中的溶质，其中溶质具有显著大于其溶剂的分子尺寸的分子或胶体尺寸。这产生了溶质耗尽的透过部分和富含溶质的保留部分。在超滤、微滤、超滤和纳米过滤中，可以使用在过高的渗透压下的压力以根据溶质的浓度梯度迫使溶剂穿过膜。聚(苯醚)是一类具有优异的耐水性、耐热性和尺寸稳定性的塑料。它们在热和/或湿的环境中保持它们的机械强度。因此，它们可以用于制造可用于包括反渗透的多种分离过程的多孔非对称膜。例如，聚(苯醚)可以在需要用热水或蒸汽灭菌的重复清洁的过程中使用。虽然如此，仍然需要具有改善的过滤性质、包含在没有不利影响渗透通量的情况下将改善选择性的材料的多孔非对称膜。通过与亲水性的聚合物添加剂共混，可以将由疏水性聚合物制造的膜的表面制成亲水性的。例如，可以将聚醚砜与聚(N-乙烯基吡咯烷酮)共混，并且从溶液中共沉淀出两种聚合物以形成膜。然而，必须用水将过量的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)从膜上冲洗掉，这导致了有价值的材料的浪费，且产生了包含过量的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的废液。而且，在含水流体的膜处理中，可能将亲水性聚合物滤出膜外。仍然需要向由疏水性聚合物制造的多孔非对称膜提供亲水性表面的聚合物添加剂。聚合物添加剂应当具有亲水性特性且还具有与疏水性聚合物的亲合力，从而使得在制造期间或者在膜的最终使用操作中不会通过洗涤提取出聚合物添加剂。
技术实现思路
一种多孔非对称膜，包含、基本组成自、或组成自疏水性聚合物和聚合物添加剂，该疏水性聚合物包含、基本组成自、或组成自聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物。由该多孔非对称膜可以制造分离模块。一种形成多孔非对称膜的方法包括：将包含、基本组成自、或组成自聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物和聚合物添加剂溶解于水溶性极性非质子溶剂(疏质子溶剂，aproticsolvent)中以形成多孔非对称膜形成组合物(用于形成多孔非对称膜的组合物，porousasymmetricmembrane-formingcomposition)；以及在第一非溶剂组合物中相转化多孔非对称膜形成组合物以形成多孔非对称膜。一种经由包括环状体和孔的喷丝头通过共挤出制造中空纤维的方法，包括共挤出：使溶解于水溶性极性非质子溶剂中的包含含有聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物以及聚合物添加剂的膜形成组合物穿过环状体，以及使包含水、水溶性极性非质子溶剂、或包含上述至少一种的组合的第一非溶剂组合物穿过孔至包含水、水溶性极性非质子溶剂、或包含上述至少一种的组合的第二非溶剂组合物中，从而形成中空纤维。可以将通过该方法制成的中空纤维制造为分离模块。附图说明现参考附图：图1示出了实施例6和9-10的多孔非对称膜表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2示出了实施例17和比较例2的非对称膜的SEM图像。图3示出了实验室规模的、干-湿浸入沉淀中空纤维纺丝仪器的框图。图4示出了实验室规模的中空纤维膜模块(membranemodule)。图5示出了用于测量洁净水通量和截留分子量的中空纤维过滤装置的框图。图6示出了比较例3和实施例18的中空纤维膜的SEM图像。具体实施方式在本文中专利技术人已经发现了与包含聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物的组合是特别有效的特定的聚合物添加剂；以用于制造在超滤中使用的非对称膜和中空纤维。聚合物添加剂可以包含亲水性官能团、共聚的亲水性单体、或亲水性单体重复单元的嵌段。例如，聚合物添加剂可以包含亲水性聚合物或两亲性聚合物。两亲性聚合物是具有亲水性(亲水的、极性的)和疏水性(厌水的、非极性)特性的两者的聚合物。有利地，聚合物添加剂与包含聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物组合使用提供了具有使多孔非对称膜适合用于通过超滤的含水流体纯化的分离模块的表面孔隙大小分布、表面孔密度、和水接触角的多孔非对称膜。聚合物添加剂向由包含聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物制造的多孔非对称膜提供更加亲水性的表面，并且还具有对聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的亲和力，从而使得在分离模块中多孔非对称膜的制造或最终使用操作期间不会通过洗涤将其(聚合物添加剂)提取出来。多孔非对称膜包含、基本组成自、或组成自：疏水性聚合物和聚合物添加剂，该疏水性聚合物包含、基本组成自、或组成自聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物。在一些实施方式中，疏水性聚合物包含聚(苯醚)共聚物，其含有具有以下结构的第一和第二重复单元：其中，Z1的每次出现独立地是卤素、未取代或取代的C1-C12烃基(条件是烃基基团不是叔烃基)、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或C2-C12卤代烃氧基，其中至少两个碳原子将卤素和氧原子分隔；并且Z2的每次出现独立地是氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基(条件是烃基基团不是叔烃基)、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或C2-C12卤代烃氧基，其中至少两个碳原子将卤素和氧原子分隔；并且其中第一和第二重复单元是不同的。在一些实施方式中，疏水性聚合物包含聚(苯醚)共聚物，其包含、基本组成自、或组成自：80至20摩尔百分数的衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元；以及20至80摩尔百分数的衍生自具有以下结构的第一一元酚的重复单元其中，Z是C1-C12烷基或环烷基，或者具有以下结构的一价基团其中，q是0或1，并且R1和R2独立地是氢或C1-C6烷基；其中，聚(苯醚)共聚物具有在25℃下在氯仿中测量的0.7至1.5分升/克的特性粘度。第一一元酚可以包含2-甲基-6-苯基苯酚，并且疏水性聚合物可以包含具有20至80摩尔百分数的衍生自2-甲基-6-苯基苯酚的重复单元以及80至20摩尔百分数的衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元的共聚物。该共聚物也可以是2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚的共聚物，或者2,6-二甲基苯酚和2,6-三甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚的三聚物。疏水性聚合物可以是当在25℃下在氯仿中测量时具有大于或等于0.7、0.8、0.9、1.0或1.1分升/克以及小于或等于1.5、1.4或1.3分升/克的特性粘度的聚(苯醚)共聚物。在一些实施方式中，特性粘度是1.1至1.3分升/克。在一些实施方式中，聚(苯醚)共聚物具有如通过凝胶渗透色谱法相对于聚苯乙烯标准测量的100,000至500,000道尔顿(Da)的重均分子量。在此范围内，重均分子量可以是大于或等于150,000或200,000Da且小于或等于400,000、350,000、或300,000Da。在一些实施方式中，重均分子量是100,000至400,000Da，特别是200,000至300,000Da。聚(苯醚)共聚物可以具有3至12的多分散性(重均分子量与数均分子量的比值)。在此范围内，多分散性可以是大于或等于4或5且小于或等于10、9或8。基于疏水性聚合物和溶剂的合并的重量，在水溶性极性非质子溶剂中的疏水性聚合物的在25℃下的溶解度可以是50至400克/千克。在此范围内，在25℃下的溶解度可以是大于或等于100、120、140或160克/千克，且小于或等于300、250、200或180克/千克。有利地，使用具有0.7至1.5分升/克、特别地1.1至1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔非对称膜，包含含有聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物；和聚合物添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.01 US 61/987,3891.一种多孔非对称膜，包含含有聚(苯醚)或聚(苯醚)共聚物的疏水性聚合物；和聚合物添加剂。2.多孔非对称膜，其中，所述疏水性聚合物包含聚(苯醚)共聚物，所述聚(苯醚)共聚物含有具有以下结构的第一重复单元和第二重复单元：其中，Z1的每次出现均独立地是卤素、未取代或取代的C1-C12烃基，条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或C2-C12卤代烃氧基，其中至少两个碳原子将卤素和氧原子分隔开；其中，Z2的每次出现均独立地是氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基，条件是烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基或C2-C12卤代烃氧基，其中至少两个碳原子将卤素和氧原子分隔开；并且其中所述第一重复单元和所述第二重复单元是不同的。3.根据权利要求1或2所述的多孔非对称膜，其中，所述疏水性聚合物包含含有以下项的聚(苯醚)共聚物：80至20摩尔百分数的衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元；以及20至80摩尔百分数的衍生自具有以下结构的第一一元酚的重复单元其中，Z是C1-C12烷基或环烷基，或者具有以下结构的一价基团其中，q是0或1，并且R1和R2独立地是氢或C1-C6烷基；其中，所述聚(苯醚)共聚物具有在25℃下在氯仿中测量的0.7至1.5分升/克的特性粘度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的多孔非对称膜，其中，所述聚合物添加剂是亲水性聚合物或两亲性聚合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的多孔非对称膜，其中，所述聚合物添加剂包括聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(噁唑啉)、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙二醇)单醚或聚(乙二醇)单酯、聚(丙二醇)单醚或聚(丙二醇)单酯、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚苯乙烯-接枝-聚(乙二醇)、聚苯乙烯-接枝-聚(丙二醇)、聚山梨醇酯、乙酸纤维素或包含上述至少一种的组合。6.根据权利要求1-5中任一项所述的多孔非对称膜，其中，所述聚合物添加剂包含含有疏水性嵌段和亲水性嵌段或接枝的两亲性嵌段共聚物。7.根据权利要求6所述的多孔非对称膜，其中，所述疏水性嵌段包含聚苯乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔宾·彼得·伯津尼斯，普贾·巴贾杰，雷切尔·伊丽莎白·哈尔布芬格，马蒂亚斯·比凯尔，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL