包括自組裝嵌段共聚物的膜和通過噴涂涂覆制造該膜的方法(IIC)技術

公開了自組裝嵌段共聚物形成的膜，例如，具有式(I)的二嵌段共聚物：其中R1-R4，n和m如本文所述，其可以用于制備納米多孔膜。膜的實施方式含有自組裝為圓柱形態的嵌段共聚物。同樣公開了一種制備這種膜的方法，其包括噴涂涂覆含有二嵌段共聚物的聚合物溶液以獲得薄膜，隨后在溶劑蒸氣中退火該薄膜和/或在溶劑或溶劑混合物中浸泡以形成納米多孔膜。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】包括自組裝嵌段共聚物的膜和通過噴涂涂覆制造該膜的方 法（丨1C)
技術介紹
膜，特別是納米多孔膜，眾所周知的在很多領域用，包括生物流體的過濾，微污染 物的去除，水軟化，廢水處理，染料的截留，電子工業中超純水的制備，以及食物、果汁或者 牛奶的濃縮。涉及自組裝為納米結構的嵌段共聚物的方法已被提出用于制備納米多孔膜。 雖然自組裝結構是有利的，因為它們生產具有均勻孔徑大小和孔徑分布的膜，但所提出的 嵌段共聚物和方法仍具有挑戰或者困難。例如，這其中的一些方法中，首先由嵌段共聚物生 產膜，隨后通過使用苛刻的化學品，例如強酸或者強堿來去除這種嵌段共聚物的嵌段之一。 上述內容表明，對于由能夠自組裝為納米結構的嵌段共聚物而制備的膜和對于由 這些嵌段共聚物制備納米多孔膜的方法有未滿足的需求，即在納米結構形成之后不需要去 除嵌段之一。
技術實現思路
本專利技術提供一種多孔膜，其包含式（I)的二嵌段共聚物： 其中： 1^是Ci-C22烷基，其可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基幾基、烷氧基幾基，醜氣基和 硝基的取代基取代，或C3-Cn環烷基，可選地被選自烷基、鹵素、烷氧基，烷基幾基、烷氧基幾 基，酰氨基和硝基的取代基取代； 1?2是C6-C2。的芳基或者雜芳基，可選地被選自羥基，氣基，鹵素，烷氧基，烷基幾基， 烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代； R3和R4之一是C6_C14芳基，可選地被選自羥基，鹵素，氨基和硝基的取代基取代，和 R3和R4的另一個是Ci_C22烷氧基，可選地被選自駿基，氣基，疏基，炔基，烯基，鹵素，置氣基 和雜環基的取代基取代； η和m獨立的是約10至約2000。 本專利技術也提供了一種用于制備上述膜的方法，包括： α)在溶劑體系里溶解二嵌段共聚物以獲得聚合物溶液； (ii)噴涂涂覆聚合物溶液到基材上； (iii)在包括溶劑或者溶劑混合物的蒸氣里退火（ii)中獲得的涂層以獲得自組 裝結構；并且可選地 (iv)在溶劑或者溶劑混合物中退火或者浸泡（iii)中獲得的自組裝結構以獲得 多孔膜。 本專利技術也提供復合膜，例如，一種包括至少兩層的復合膜，第一層是如上所述的多 孔膜和第二層是一種多孔載體。 本專利技術利用了具有熱力學不相容嵌段的嵌段共聚物進行相分離和自組裝為納米 結構從而生成具有均勻孔隙度的納米多孔膜的能力。【附圖說明】 圖1描述了本專利技術的一個實施方式的均聚物1(二嵌段共聚物的前體）、二嵌段共 聚物前體2和二嵌段共聚物3的多角度激光光散射（MALS)凝膠滲透色譜（GPC)的疊加跡 線。 圖2A描述根據本專利技術的一個實施方式的噴涂之后但未經退火的薄膜的表面的高 度的AFM形貌圖象，其中噴涂之后的薄膜未經退火和圖2B描述薄膜的表面的相位（phase) 的AFM形貌圖象。圖2C描述從圖2B提取的線剖面。 圖3A描述了由圖2A中的薄膜制備的多孔膜的表面的高度的退火后AFM形貌圖 象，和圖3B描述該膜的表面的相位的AFM形貌圖象。 圖4A描述噴涂在玻璃表面的薄膜的橫截面的AFM圖像。圖4B描述了圖4A中描 述的薄膜的更高倍放大的AFM圖像。 專利技術詳述 在一個實施方式中，本專利技術提供一種多孔膜，其包括式（I)或（II)的嵌段共聚 物： 其中： 1^是Ci-C22烷基，可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基幾基、烷氧基幾基，醜氣基和硝 基的取代基取代，或C3-Cn環烷基，可選地被選自烷基、鹵素、烷氧基，烷基幾基、烷氧基幾 基，酰氨基和硝基的取代基取代； 1?2是C6-C2。的芳基或者雜芳基，可選地被選自羥基，氣基，鹵素，烷氧基，烷基幾基， 烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代； R3和R4之一是C6_C14芳基，可選地被選自羥基，鹵素，氨基和硝基的取代基取代，和 R3和R4的另一個是Ci_C22烷氧基，可選地被選自駿基，氣基，疏基，炔基，烯基，鹵素，置氣基 和雜環基的取代基取代； η和m獨立的是約10至約2000。 式（II)中，間斷鍵表示部分氫化。優選的，X是0. 1至n，y是0. 1至m。當X=η 時，相應的嵌段被完全氫化。類似地，當y=m時，相應的嵌段被完全氫化。根據實施方式， x/n和y/m獨立為 0· 1，0· 2,0· 3,0· 4,0· 5,0· 6,0· 7,0· 8,0· 9 或者 1。 在一個實施方式中，本專利技術提供一種方法，用于制備多孔膜，其包括式（I)或（II) 的嵌段共聚物： 其中： 1^是C^(^烷基基團，可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基幾基、烷氧基幾基，醜氣基 和硝基的取代基取代，或C3-Cn環烷基基團，可選地被選自烷基、鹵素、烷氧基，烷基幾基、燒 氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代； 妒是(：6-(：2。的芳基基團或者雜芳基基團，可選地被選自羥基，氨基，鹵素，烷氧基， 烷基羰基，烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代； R3和R4之一是(：6_(：14芳基基團，可選地被選自羥基，鹵素，氨基和硝基的取代基取 代，和R3和R4的另個是Cf022烷氧基基團，可選地被選自駿基，氣基，疏基，炔基，烯基，齒 素，疊氮基和雜環基的取代基取代； η和m獨立的是約10至約2000。 該方法包括： (i)在溶劑體系里溶解二嵌段共聚物以獲得聚合物溶液； (ii)噴涂涂覆聚合物溶液到基材上； (iii)在包括溶劑或者溶劑混合物的蒸氣里退火（ii)中獲得的涂層以獲得自組 裝結構；并且可選地 (iv)在溶劑或者溶劑混合物內退火或者浸泡（iii)中獲得的自組裝結構以獲得 多孔膜。 根據一個實施方式，上述二嵌段共聚物為式（la)，其中單體是外型異構體： 上述任意實施方式中，1^是C6-02。烷基基團，可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基幾 基、烷氧基幾基，醜氣基和硝基的取代基取代，或者C3-Cn環烷基基團，可選地被選自烷基、 鹵素、烷氧基，烷基幾基、烷氧基幾基，醜氣基和硝基的取代基取代。 在個實施方式中，R1是C1()_C18烷基基團，可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基幾基、 烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代。 在一個特別的實施方式中，R1是C16烷基基團。 上述任意實施方式中，妒是^-心。芳基基團，可選地被選自羥基，氨基，鹵素，烷氧 基，烷基幾基，烷氧基幾基，醜氣基和硝基的取代基取代。 在一個實施方式中，R2是苯基基團，可選地被選自羥基，氨基，鹵素，烷氧基，烷基 羰基，烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代； 上述任意實施方式中，妒是(：6-(：14芳基基團，可選地被選自羥基，鹵素，氨基和硝基 的取代基取代和1?4是Ci-C22烷氧基基團，可選地被選自駿基，氣基，疏基，炔基，烯基，鹵素， 疊氮基和雜環基的取代基取代。 在一個實施方式中，R3是苯基，可選地被選自羥基，鹵素，氨基和硝基的取代基取 代和R4是CfC6烷氧基基團，可選地被選自駿基，氣基，疏基，炔基，烯基，鹵素，置氣基和雜 環基的取代基取代。 在一個實施方式中，R3由用于單體的聚合的ROMP催化劑所提供。 在一個實施方式中，R4是由用于終止聚合的乙烯基醚化合物所提供的基團。 根據本專利技術，術語"芳基"指的是具有一、二或者三個芳環的單、雙，或者三環碳 環體系，例如，苯基，萘基，蒽基或者聯苯基。術語"芳基"指的是未取代或者取代的芳烴碳 環部分，像如現有技術本領域所普遍理解的那樣，并本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備包括式(I)或(II)的嵌段共聚物的多孔膜的方法：其中：R1是C1?C22烷基基團，其可選地被選自鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代，或C3?C11環烷基基團，其可選地被選自烷基、鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代；R2是C6?C20的芳基基團或者雜芳基基團，其可選地被選自羥基、氨基、鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基和硝基的取代基取代；R3和R4之一是C6?C14芳基基團，其可選地被選自羥基、鹵素、氨基和硝基的取代基取代，和R3和R4的另一個是C1?C22烷氧基基團，其可選地被選自羧基、氨基、巰基、炔基、烯基、鹵素、疊氮基和雜環基的取代基取代；和n和m是相對獨立的約10至約2000；所述方法包括：(i)在溶劑體系里溶解所述嵌段共聚物以獲得聚合物溶液；(ii)噴涂涂覆聚合物溶液到基材上；(iii)在包括溶劑或者溶劑混合物的蒸氣里退火(ii)中獲得的涂層以獲得自組裝結構；和可選地(iv)在溶劑或者溶劑混合物中退火或者浸泡(iii)中獲得的自組裝結構以獲得多孔膜。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：K·AH·H·阿梅爾，A·辛格，S·施，
申請(專利權)人：帕爾公司，
類型：發明
國別省市：美國;US