具有大孔隙的均孔介孔不对称嵌段共聚物材料及其制造方法技术

介孔均孔不对称材料包含至少一种二嵌段或多嵌段共聚物，其中所述材料具有过渡层，所述过渡层具有至少300nm的厚度和低的大孔隙密度，并且所述材料具有与所述过渡层相邻的子结构，并且所述子结构包括高的大孔隙密度。用于生产具有大孔隙的介孔均孔不对称材料的方法可以包括：将至少一种二嵌段或多嵌段共聚物溶解在如下溶液中以形成聚合物溶液，所述溶液具有一种或更多种溶剂和一种或更多种非溶剂；将聚合物溶液分配到基底或模具上，或者通过口模或模板分配；将至少部分溶剂和/或非溶剂从聚合物溶液中除去以形成浓缩的聚合物溶液；以及使浓缩的聚合物溶液暴露于非溶剂，使得至少部分聚合物从浓缩的聚合物溶液中沉淀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有大孔隙的均孔介孔不对称嵌段共聚物材料及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月12日提交的美国临时申请第62/641,637号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
实施方案涉及包括大孔隙(macrovoid)的基于二嵌段或多嵌段共聚物的均孔(isoporous)介孔(mesoporous)不对称材料。
技术介绍
介孔均孔嵌段共聚物材料是已知的，并且由于其小的、均匀的孔而是有用的。将不对称结构与介孔均孔结构结合使得材料对高分辨率、高通量分离非常有用，其中介孔均孔“表层”实现高分辨率分离，不对称结构实现高通量。然而，制造这些材料通常产生被认为是不期望的大孔隙。广泛教导的是隔膜中的大孔隙是不期望的，因为它们引起机械弱点并且可能破坏表层，引起缺陷。Abetz2014a和Abetz2015教导了自组装二嵌段共聚物隔膜，所述自组装二嵌段共聚物膜由主要基于不同比率的四氢呋喃(THF)和二甲基甲酰胺(DMF)的溶剂混合物和多种聚(苯乙烯-嵌段-4-乙烯基吡啶)聚合物以多个浓度(19重量％至35重量％)和短蒸发窗口(evaporationwindow)(5秒至10秒)制成。在所开发的条件的库中，在材料的结构中未显示出大孔隙。Abetz2014b还表征了溶菌酶蛋白质在其等电点(11.4)附近的吸附。然而，这些隔膜显示大于120μg/cm2的溶菌酶吸附，并且其教导了溶菌酶吸附与隔膜孔尺寸和用于隔膜形成的聚合物无关。除了公知的一般DMF/THF溶剂组成之外，Abetz2012、Abetz2014b、Abetz2015、Abetz2017、Peinemann2010、Peinemann2011和Peinemann2014a中还教导了来自以下溶剂组合的二嵌段共聚物隔膜：1,4-二烷(DOX)/THF、DOX/DMF、DOX/THF/DMF。Peinemann&Abetz2007(也参见‘694申请’)描述了基于嵌段共聚物的自组装形成具有海绵状结构的均孔隔膜的方法。然而，所述结构都不包括大孔隙。此外，在Peinemann&Nunes2012中，段[0011]中教导了“方法(694申请)难以再现。当将‘694申请’中描述的过程应用于市售的纯化嵌段共聚物时，其无法产生均孔隔膜。”Peinemann&Nunes2012也不包括大孔隙结构特征。虽然694申请指出“任选地，除溶剂之外，流延溶液还可以包含用于嵌段共聚物的一种或更多种非溶剂”，但没有讨论预期效果的记载。Peinemann2014b教导了用于制造二嵌段共聚物隔膜的DMF/DOX/丙酮(24重量％/42重量％/16重量％)溶剂组成。然而，由该溶液制成的隔膜不包括大孔隙或过渡层。相关技术的表附图说明图1是实施例1的公开材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。图1a、1c、1e：由1,4-二烷/丙酮(80重量％/20重量％溶剂组合物)聚合物溶液中的SV168制成的材料。图1b、1d、1f：由1,4-二烷/丙酮(60重量％/40重量％溶剂组合物)聚合物溶液中的SV168制成的材料。图1a、1b：均孔介孔材料；图1c、1d：均孔介孔表层附近的截面结构；图1e、1f：整体截面结构。图2是实施例1的公开材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2a和2d示出了这样的膜，其中：SV168以10重量％的聚合物浓度溶解在DOX/ACE(70重量％/30重量％溶剂组合物)中，60秒蒸发时间；图2b和2e示出了这样的膜，其中：SV221以10重量％的聚合物浓度溶解在DOX/ACE(60重量％/40重量％溶剂组合物)中，45秒蒸发时间；图2c和2f示出了这样的膜，其中：SV273以10重量％的聚合物浓度溶解在DOX/ACE(60重量％/40重量％溶剂组合物)中，45秒蒸发时间。图2a、2b、2c：均孔介孔表层；图2d、2e、2f：均孔介孔表层附近的截面结构。图3是实施例1的比较例(没有大孔隙和过渡层二者)的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3a和3c示出了这样的膜，其中：SV168由DMF/THF/DOX(33.3重量％/33.3重量％/33.3重量％溶液组合物)中的17重量％的聚合物浓度流延并蒸发40秒。图3b和3d示出了这样的膜，其中：SV168由DMF/THF(40重量％/60重量％溶液组合物)中的19重量％的聚合物浓度流延并蒸发20秒。图3a和3b：表层层；图3c和3d：整体截面结构。图4是来自实施例1的公开例和比较例的照片。结合到多孔支承体中的具有大孔隙和过渡层的创新实施例材料(图4a)VS不具有大孔隙或过渡层的比较例(图4b)材料。图5是显示根据本公开的多个方面的材料的蛋白质吸附量的图。具体实施方式实施方案的以下描述本质上仅为示例性的，并且决不旨在限制本公开的主题、其应用或用途。如全文所用，范围被用作用于描述范围内每个和各个值的简写。可以选择范围内的任意值作为范围的端值(terminus)。对于本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指出，否则表示量、百分比或比例的所有数以及本说明书和权利要求中使用的其他数值应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。无论是否明确指出，术语“约”的使用适用于所有数值。该术语通常是指本领域普通技术人员将认为是对于列举的数值合理的偏差量(即具有等同功能或结果)的数值范围。例如，该术语可以被解释为包括给定数值的±10％、或者±5％、或者±1％的偏差，条件是这样的偏差不改变值的最终功能或结果。因此，除非相反地指出，否则本说明书和所附权利要求中阐述的数参数是可以根据试图通过本专利技术获得的期望特性而变化的近似值。应注意，如本说明书和所附权利要求中所用，除非清楚且明确地限于一个对象，否则单数形式的表达包括复数个对象。如本文所用，术语“包括”及其语法变型旨在为非限制性的，使得列表中项目的列举不排除可以替代或添加至所列项目的其他类似项目。例如，如本说明书和以下权利要求中所用，术语“包括”、“包含”和“具有”(has)是包含性的(即开放式的)，并且不排除另外的要素或步骤。因此，这些术语不仅旨在涵盖列举的要素或步骤，而且还可以包括未清楚列举的其他要素或步骤。此外，如本文所用，当与要素结合使用时，单数形式的术语的使用可以意指“一个/种”，但是其也与“一个/种或更多个/种”、“至少一个/种”和“一个/种或多于一个/种”的含义一致。因此，在没有更多约束的情况下，单数形式限定的要素不排除存在另外的相同要素。本公开涉及包括过渡层并且还包括大孔隙的均孔介孔嵌段共聚物不对称材料。本文公开的实施方案还涉及生产所述材料的方法。公开材料显示出显著低的蛋白质吸附并且与多孔支承体结合。没有大孔隙和过渡层二者的比较材料显示出高得多的蛋白质吸附并且不与多孔支承体结合，这两者均是不期望的。在本公开的上下文中，均孔意指具有基本上窄的孔径分布。例如，窄的孔尺寸分布。在本公开的上下文中，介孔意指孔径为1nm至200nm。公开的材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介孔均孔不对称材料，包含至少一种二嵌段或多嵌段共聚物，其中：/na.所述材料具有过渡层，所述过渡层具有至少300nm的厚度和低的大孔隙密度；以及/nb.所述材料具有与所述过渡层相邻的子结构，并且所述子结构包括高的大孔隙密度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180312 US 62/641,6371.一种介孔均孔不对称材料，包含至少一种二嵌段或多嵌段共聚物，其中：
a.所述材料具有过渡层，所述过渡层具有至少300nm的厚度和低的大孔隙密度；以及
b.所述材料具有与所述过渡层相邻的子结构，并且所述子结构包括高的大孔隙密度。


2.一种介孔均孔不对称材料的自支撑材料，包含至少一种二嵌段或多嵌段共聚物，其中所述材料表现出小于0.26g/cm3的干密度。


3.根据权利要求1或2所述的材料，其中至少一种共聚物包含A嵌段和B嵌段，其中所述A嵌段为亲水性和/或氢键合性的，以及所述B嵌段为疏水性的。


4.根据权利要求3所述的材料，其中所述A嵌段为聚(乙烯基吡啶)。


5.根据权利要求1所述的介孔均孔不对称材料，其中所述材料不是自支撑的，并且利用多孔支承体保持其宏观完整性。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的介孔均孔不对称材料，其中所述材料表现出低蛋白质污染。


7.根据权利要求1所述的介孔均孔不对称材料，其中所述大孔隙包括指状大孔隙、球形大孔隙和泪状大孔隙中的至少一者。


8.一种使用根据权利要求1至7中任一项所述的材料的方法，其中所述材料用作分离介质。


9.一种通过如下方法制成的材料，所述方法包括以下步骤：
a.将至少一种二嵌段或多嵌段共聚物溶解在如下溶液中以形成聚合物溶液，所述溶液包含至少33重量％的一种溶剂或溶剂的组合和至少18重量％的一种非溶剂或非溶剂的组合；
b.将所述聚合物溶液分配到基底或模具上，或者通过口模或模板分配；
c.将至少部分溶剂和/或非溶剂从所述聚合物溶液中除去以形成浓缩的聚合物溶液；以及
d.使所述浓缩的聚合物溶液暴露于非溶剂，使得至少部分聚合物从所述浓缩的聚合物溶液中沉淀。


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【专利技术属性】
技术研发人员：拉谢尔·M·多林，顾一北，贾伊拉杰·K·舍特吉，斯宾塞·罗宾斯，
申请(专利权)人：特拉波雷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US