具有包含聚(亞苯基醚)和兩親聚合物的支持物的復合膜、制造方法及其分離組件技術

一種多孔復合膜包括聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物；和具有疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物的兩親共聚物的多孔支持層，其中，疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段、或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段；和與多孔支持層的一側接觸的超薄的交聯透水層，其是親電單體和親核單體的反應產物。反應產物可以是聚酰胺，該聚酰胺是以下各項的界面縮合產物：每個芳香環包含3至6個酰基鹵基團的芳香族、多官能的酰基鹵和包含至少兩個伯胺基團和小于或等于多官能酰基鹵上的酰基鹵基團的數目的最大數目的伯胺基團的芳香族聚酰胺。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
聚(亞苯基醚)是一類具有優異的耐水性、耐熱性、和尺寸穩定性的塑料。它們在熱和/或濕的環境中保持它們的機械強度。因此，可將它們用于制造可用于分離過程的多孔的非對稱膜。例如，聚(亞苯基醚)可以用于需要用熱水或蒸汽滅菌的重復清潔的過程。然而，由于聚(亞苯基醚)的疏水性，聚(亞苯基醚)在各種水處理過程中的使用可能受到限制。該膜不是由水可濕的，并且要求高壓梯度以使得水通過膜孔。此外，膜和進料流中的溶質之間的疏水性相互相用可能導致膜積垢，該膜積垢不利地影響膜性能，且要求清潔或替換膜。通過與親水性聚合物共混，可以使由疏水性聚合物制造的膜的表面親水。例如，可以將聚醚砜與聚(N-乙烯基吡咯烷酮)共混，并且可以使這兩種聚合物從溶液中共沉淀以形成膜。然而，必須用水將膜中的過多的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)洗滌掉，這導致浪費有價值的材料，并且產生包含過多的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的廢液。而且，在含水流的膜處理中，親水性聚合物可能浸出膜外。仍然需要向由疏水性聚合物制造的多孔的非對稱膜提供親水性表面的聚合物。該聚合物應當是親水性的并且對疏水性聚合物仍具有親合力，使得在制造期間或在膜的最終用途操作中不被水提取出來。
技術實現思路
多孔復合膜包括包含以下各項、基本上由其組成、或由其組成的多孔支持層：包含聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物、基本上由其組成、或由其組成的疏水性聚合物；和包含疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物的兩親共聚物，其中，疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段；和與多孔支持層的一側接觸并包含親電單體和親核單體的反應產物的超薄的交聯透水層。附圖說明現在參考附圖，圖1描繪了比較例1以及實施例1和2的多孔復合膜表面的掃描電子顯微(SEM)圖像。圖2示出了螺旋卷繞分離組件的實施方式。圖3示出了盤狀分離組件的實施方式。圖4示出了平板和框架分離組件的實施方式。圖5示出了水預處理系統的實施方式。圖6示出了水預處理系統的另一個實施方式。具體實施方式本專利技術人已經發現了包括多孔支持層和超薄的透水層的多孔復合膜。多孔支持層包含以下兩種聚合物的組合：為聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物的疏水性聚合物；和兩親共聚物。兩親共聚物包含疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物。疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段。該膜提供了改善的膜選擇性、滲透通量、和壽命的組合。如上所述，多孔支持層包含兩種聚合物，第一種是包含聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物的疏水性聚合物。該疏水性聚合物可以包含具有以下重復單元(I)的聚(亞苯基醚)：其中，每次出現的Z1獨立地是鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子分隔鹵素和氧原子的C2-C12鹵代烴氧基；并且每次出現的Z2獨立地是氫、鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子分隔鹵素和氧原子的C2-C12鹵代烴氧基。在一些實施方式中，聚(亞苯基醚)包含聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯基醚)。疏水性聚合物可以包含聚(亞苯基醚)共聚物，例如2,6-二甲基苯酚和2,3,6-三甲基苯酚的共聚物。在一些實施方式中，疏水性共聚物包含：100至20摩爾百分數的衍生自2,6-二甲基苯酚的重復單元；和大于0至80摩爾百分數的衍生自第二一元酚(II)的重復單元，其中Z是C1-12烷基、C3-12環烷基、或單價基團(III)，其中，q是0或1，并且R1和R2獨立地是氫或C1-C6烷基；其中，摩爾百分數是基于所有重復單元的總摩爾；并且其中，聚(亞苯基醚)共聚物具有在25℃下在氯仿中測量的0.7至1.5分升/克的特性粘度。在一些實施方式中，疏水性聚合物包含含有以下各項的聚(亞苯基醚)共聚物：80至20摩爾百分數的衍生自2,6-二甲基苯酚的重復單元；以及20至80摩爾百分數的衍生自第二一元酚的重復單元。優選地，第二一元酚包含2-甲基-6-苯基苯酚。疏水性聚合物可以是具有在25℃下在氯仿中測量的大于或等于0.7、0.8、0.9、1.0、或1.1分升/克且小于或等于1.5、1.4、或1.3分升/克的特性粘度的聚(亞苯基醚)共聚物。在一些實施方式中，特性粘度是1.1至1.3分升/克。在一些實施方式中，聚(亞苯基醚)共聚物具有相對于聚苯乙烯標準通過凝膠滲透色譜法測量的100,000至500,000道爾頓(Da)的重均分子量。在此范圍內，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。在一些實施方式中，重均分子量是100,000至400,000Da，具體地是200,000至300,000Da。聚(亞苯基醚)共聚物可以具有3至12的多分散度(重均分子量與數均分子量的比值)。在此范圍內，多分散度可以大于或等于4或5且小于或等于10、9、或8。基于疏水性聚合物和溶劑的組合重量，在25℃下疏水性聚合物在水溶性極性非質子溶劑中的溶解度可以是50至400克/千克。在此范圍內，在25℃下溶解度可以是大于或等于100、120、140或160克/千克，并且小于或等于300、250、200或180克/千克。有利地，使用具有在25℃下的0.7至1.5分升/克的特性粘度和50至400克/千克的溶解度的疏水性聚合物導致具有在膜形成的相轉化步驟內提供良好控制的溶液濃度和粘度的成膜組合物。有利地，具有0.7至1.5分升/克的特性粘度和50至400克/千克的溶解度的疏水性聚合物提供了在不存在可以用作粘度調節劑的親水性聚合物例如聚(N-乙烯基吡咯烷酮)下有助于形成多孔復合膜的成膜組合物。多孔復合膜中的第二聚合物是兩親嵌段共聚物。兩親嵌段共聚物包含疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物，其中，疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段、或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段。這些兩親嵌段共聚物與疏水性烯屬不飽和單體和親水性烯屬不飽和共聚物的無規共聚物，例如苯乙烯和N-乙烯基吡咯烷酮的無規共聚物不同，在于疏水性單體重復單元和親水性單體重復單元位于包含任一共聚單體的均聚物嵌段中。在一些實施方式中，兩親嵌段共聚物包含20至50重量百分數的疏水性嵌段以及50至80重量百分數的親水性嵌段或接枝物。兩親嵌段共聚物包含疏水性嵌段。疏水性嵌段可以包含聚苯乙烯。兩親嵌段共聚物的疏水性嵌段可以包含聚(亞苯基醚)。在一些實施方式中，兩親嵌段共聚物的疏水性嵌段包含含有重復單元(I)的聚(亞苯基醚)，其中，每次出現的Z1獨立地是鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子分隔鹵素和氧原子的C2-C12鹵代烴氧基；并且每次出現的Z2獨立地是氫、鹵素、未取代或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子分隔鹵素和氧原子的C2-C12鹵代烴氧基。在一些實施方式中，疏水性嵌段包含聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯基醚)。兩親嵌段共聚物的疏水性嵌段可以包含聚(亞苯基醚)共本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多孔復合膜，包括：包含以下各項、基本上由其組成、或由其組成的多孔支持層：包含聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物、基本上由其組成或由其組成的疏水性聚合物；以及包含疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物的兩親共聚物，其中，所述疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段；和與所述多孔支持層的一側接觸并包含親電單體和親核單體的反應產物的超薄的交聯透水層。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.05.01 US 61/987,1711.一種多孔復合膜，包括：包含以下各項、基本上由其組成、或由其組成的多孔支持層：包含聚(亞苯基醚)或聚(亞苯基醚)共聚物、基本上由其組成或由其組成的疏水性聚合物；以及包含疏水性嵌段和親水性嵌段或接枝物的兩親共聚物，其中，所述疏水性嵌段包含聚苯乙烯嵌段、聚(亞苯基醚)嵌段或聚(亞苯基醚)共聚物嵌段；和與所述多孔支持層的一側接觸并包含親電單體和親核單體的反應產物的超薄的交聯透水層。2.根據權利要求1所述的多孔復合膜，其中，所述疏水性聚合物包含含有具有以下結構的重復單元的聚(亞苯基醚)：其中，每次出現的Z1獨立地是鹵素、未取代的或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子將鹵素和氧原子分隔的C2-C12鹵代烴氧基；并且每次出現的Z2獨立地是氫、鹵素、未取代的或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-C12烴硫基、C1-C12烴氧基、或其中至少兩個碳原子將鹵素和氧原子分隔的C2-C12鹵代烴氧基。3.根據權利要求1或2所述的多孔復合膜，其中，所述疏水性聚合物包含含有以下各項的聚(亞苯基醚)共聚物：100至20摩爾百分數的衍生自2,6-二甲基苯酚的重復單元；以及0至80摩爾百分數的衍生自具有結構的第二一元酚的重復單元，其中Z是C1-12烷基或環烷基、或具有結構的單價基團，其中q是0或1，并且R1和R2獨立地是氫或C1-C6烷基；其中，摩爾百分數是基于所有重復單元的總摩爾數；并且其中，所述聚(亞苯基醚)共聚物具有在25℃下在氯仿中測量的0.7至1.5分升/克的特性粘度。4.根據權利要求1-3中任一項所述的多孔復合膜，其中，所述疏水性聚合物包含含有以下各項的聚(亞苯基醚)共聚物：80至20摩爾百分數的衍生自2,6-二甲基苯酚的重復單元；以及20至80摩爾百分數的衍生自所述第二一元酚的重復單元。5.根據權利要求4所述的多孔復合膜，其中，所述第二一元酚是2-甲基-6-苯基苯酚。6.根據權利要求1-5中任一項所述的多孔復合膜，其中，所述疏水性聚合物具有在25℃下在氯仿中測量的0.7至1.5分升/克的特性粘度。7.根據權利要求1-6中任一項所述的多孔復合膜，其中，基于所述聚(亞苯基醚)共聚物和溶劑的組合重量，所述疏水性聚合物在水溶性極性非質子溶劑中的溶解度在25℃下是50至400克/千克。8.根據權利要求1-7中任一項所述的多孔復合膜，其中，所述兩親嵌段共聚物包含20至50重量百分數的所述疏水性嵌段和50至80重量百分數的所述親水性嵌段或接枝物。9.根據權利要求1-8中任一項所述的多孔復合膜，其中，所述兩親嵌段共聚物的所述疏水性嵌段包含聚苯乙烯。10.根據權利要求1-9中任一項所述的多孔復合膜，其中，所述兩親嵌段共聚物的疏水性嵌段包含含有具有以下結構的重復單元的聚(亞苯基醚)嵌段：其中，每次出現的Z1獨立地是鹵素、未取代的或取代的C1-C12烴基，條件是烴基基團不是叔烴基、C1-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿爾賓·彼得·伯津尼斯，普賈·巴賈杰，雷切爾·伊麗莎白·哈爾布芬格，馬蒂亞斯·比凱爾，
申請(專利權)人：沙特基礎工業全球技術有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL