DE10058258B4 - Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents
Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung Download PDFInfo
- Publication number
- DE10058258B4 DE10058258B4 DE10058258A DE10058258A DE10058258B4 DE 10058258 B4 DE10058258 B4 DE 10058258B4 DE 10058258 A DE10058258 A DE 10058258A DE 10058258 A DE10058258 A DE 10058258A DE 10058258 B4 DE10058258 B4 DE 10058258B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- particles
- membrane
- porous
- dispersion
- porous membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 12
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 6
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 6
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- DKEGCUDAFWNSSO-UHFFFAOYSA-N 1,8-dibromooctane Chemical compound BrCCCCCCCCBr DKEGCUDAFWNSSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000011146 sterile filtration Methods 0.000 claims description 2
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 claims description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 2
- MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 1,2,6-trimethylphenanthrene Chemical compound CC1=CC=C2C3=CC(C)=CC=C3C=CC2=C1C MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 claims 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims 1
- 229920000379 polypropylene carbonate Polymers 0.000 claims 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2275—Heterogeneous membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
- B01D67/003—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by selective elimination of components, e.g. by leaching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/122—Separate manufacturing of ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/34—Use of radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/0283—Pore size
- B01D2325/02834—Pore size more than 0.1 and up to 1 µm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/04—Characteristic thickness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2353/00—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
- C08J2353/02—Characterised by the use of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers of vinyl aromatic monomers and conjugated dienes
Abstract
Verfahren
zur Herstellung poröser Membranen
durch
a) eine Dispersion von Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 10 und 500 nm in einer aushärtbaren Flüssigkeit,
b) eine Auftragung der Dispersion auf eine Oberfläche zur Ausbildung einer Monoschicht
c) eine Aushärtung der Flüssigkeit sowie
d) die Bildung von Poren in der Membran durch Zersetzung der Partikel.
a) eine Dispersion von Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 10 und 500 nm in einer aushärtbaren Flüssigkeit,
b) eine Auftragung der Dispersion auf eine Oberfläche zur Ausbildung einer Monoschicht
c) eine Aushärtung der Flüssigkeit sowie
d) die Bildung von Poren in der Membran durch Zersetzung der Partikel.
Description
- Poröse Membranen finden vielfältige technische Anwendung, z.B. in der Filtration, Sterilfiltration, Ultrafiltration und Bioverkapselung. Hierbei ist es entscheidend eine der gewünschten Anwendung entsprechende Porengröße zu erzielen.
- Poröse Membranen können durch Gelbildung / kontrollierte Fällung eines Feststoffes aus einer Lösung [K. H.Maier, E. A. Scheuermann, Kolloid-Z. 1960, ,171,122], mechanische Deformation / Verstrecken einer Polymermembran [Barbe AM. Hogan PA. Johnson RA, J. Membr. Sci. 2000, 172, 149], Herauslösen von extrahierbarem Füllmaterial, Beschießen von Membranen mit Schwerionen und anschließendes Ätzen [Berndt, M. G. Siegmon R. Beaujean, W. Enge, Nuclear tracks and radiation Measurement 1983, 8, 589] Anodische Oxidation von Metalloberflächen [R.C. Furneaux, W. R. Rigby, D. A. Davidson, Nature, 1989, 337, 147] hergestellt werden. Vor allem die beiden letztgenannten Verfahren (u. U. auch die drittgenannte, s.h. U.) können zu Membranen mit einer einheitliche Porengröße führen.
- Von diesen beiden letztgenannten Verfahren ermöglichen die sog. Kernspurmembranen eine Porenweite niedriger als 1 μm [R. Spohr, "Ion tracks and microtechnology: principles & applications" Vie weg, Braunschweig, 1990]. Es ergibt sich allerdings das Problem, dass hierbei die Poren statistisch über die Membran verteilt sind und somit ein Teil der Poren überlappen, bzw. miteinander verschmelzen. Des Weiteren ist dieses Verfahren aufgrund der benötigten Schwerionenstrahlung mit erhöhtem technischen Aufwand und der Gefahr einer Strahlenbelastung der am Herstellungsprozess beteiligten Personen verbunden.
- Weiterhin wurde beschrieben, poröse Substanzen dadurch herzustellen, dass aus Materialien, die einheitliche Partikel in einer dreidimensionalen Anordnung enthalten, diese Partikel so entfernt werden, dass in der umgebenden Matrix Poren zurückbleiben. Es ist bekannt, dass in diesen Verfahren die Porengröße und Porengrößeverteilung durch Größe und Einheitlichkeit der Partikel bestimmt wird und sich bei Verwendung einheitlicher Partikel eine einheitliche Porengröße erzielen lässt. [O. D. Velev, A. M. Lenhoff, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 5, 56 (2000); // O. D. Velev, T. A. Jede, R. F. Lobo, A. M. Lenhoff, Nature, 389, 447 (1997); (c) S. H. Park, Y. N. Xia, Chem. Mater., 10, 1745 (1998); // B. T. Holland, C. F. Blanford, A. Stein, Science,] Insbesondere bei der Herstellung dünner Membranen stellt sich hierbei allerdings dass Problem, die Materialien entweder in sehr engen Spalten herzu stellen, oder nach Herstellung mechanisch zu bearbeiten, ohne die Porosität zu beeinflussen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, in einem einfachen, auch kontinuierlich durchführbaren Verfahren Membranen mit einer möglichst einheitlichen Porengröße und einer hohen Porosität herzustellen.
- Diese Aufgabe wird durch das gattungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Gattungsgemäße Membran mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst. Die weiteren Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. Die Verwendung wird in den Ansprüchen 31 bis 34 gezeigt.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Membran geliefert. Die wesentlichen Merkmale des Verfahrens bestehen darin, dass eine Dispersion von Partikeln in einer aushärtbaren Flüssigkeit (= Dispersionsmittel) so auf eine Oberfläche aufgebracht wird; dass eine Monoschicht der Partikel entsteht, deren Zwischenräume ganz oder teilweise durch die Flüssigkeit ausgefüllt sind. Nach aushärten dieser Flüssigkeit werden die Partikel durch chemische Reaktion, physikalisches Lösen oder Schmelzprozesse so entfernt, dass die ausgehärtete Schicht als poröse Membran zurückbleibt.
- Da in diesem Verfahren die Partikel (teilweise) abgeformt werden, ist es möglich über Form und Größe der Partikel, das Volumenverhältnis Partikel/Dispersionsmittel und den Kontaktwinkel Partikel/Dispersionsmittel die Form und Größe der Poren zu beeinflussen. Bei Verwendung geeignet geformter Partikel (z.B. bei Kugeln) und geeigneter Kontaktwinkel sind die Poren deutlich kleiner als die Partikel.
- Bei Verwendung entsprechend kleiner Partikel können kleinere Porengrößen erreicht werden als in elektrochemisch erzeugten Membranen. So sind über entsprechende kolloidchemische Verfahren Partikelgrößen bis hinab zu 20nm herstellbar [W. Stöber, A.Fink, E.Bohn J. Colloid & Interface Sci. 1968, 26, 62-69 // F. J. Arriagada, K. Osseo-Asare J. Dispersion Science & Technology 1994, 15, 59-71 // F. J. Arriagada, K. Osseo-Asare Advances in Chemistry 1994, 234, 113-128] und können zur Erzeugung von Poren mit vergleichbarem bzw. um einen von Kontaktwinkel und Volumenverhältnissen abhängigen Faktor vermindertem Durchmesser herangezogen werden.
- Selbst wenn die Partikel einander berühren, nehmen die Schwerpunkte der Partikel einen durch die Partikelgröße vorgegebenen Mindestabstand ein. Da die Poren bei geeigneter Versuchsführung kleiner als die Partikel sind, wird somit eine – bei Kernspurmembranen zu beobachtende – Überlappung von Poren und die damit verbundene Verbreiterung der Porengrößeverteilung vermieden. Gegenüber Kernspurmembranen ergibt sich weiterhin eine technische Vereinfachung bzw. die Verminderung von Sicherheitsrisiken (keine Verwendung von Ionenstrahlung).
- Gegenüber Materialien, in denen Partikel in einer dreidimensionalen Anordnung eingebettet werden, ergibt sich die Vereinfachung, dass Partikel leicht in Monoschichten angeordnet werden und diese leicht auf andere Oberflächen oder Träger übertragen werden können. Insbesondere lassen sich Monoschichten leicht erzeugen, in dem eine Dispersion der Partikel in einem Lösungsmittel auf eine Oberfläche aufgebracht, bzw. eine Oberfläche aus einer Dispersion der Partikel herausgezogen wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Dispersionsmittel die Oberfläche benetzt und so ein Verteilen der Partikel in einer dünnen Schicht begünstigt, es ist tritt aber auch der Fall auf, dass ein normalerweise nicht benetzendes Dispersionsmittel erst bei Anwesenheit der Partikel durch Kapillarkräfte gleichmäßig über die Oberfläche verteilt wird. Hierbei ist es möglich, wie in den Patentansprüchen formuliert als Dispersionsmittel sowohl Flüssigkeiten zu wählen, die sich vollständig aushärten lassen, als auch Lösungen von aushärtbaren Komponenten in einem flüchtigen Lösungsmittel zu verwenden, die nach Verdunsten des Lösungsmittels zwischen den Partikeln zurückbleiben.
- Zum Aushärten der Flüssigkeit kann sowohl eine Glasbildung, z.B. durch Eindunsten einer Polymerlösung, als auch die Vernetzung von Polymerketten und die Polymerisation von Monomeren herangezogen werden.
- Eine besonders vorteilhaftes, da kontinuierliches, Verfahren besteht darin, die Dispersion an einer Stelle auf eine Flüssigkeitsoberfläche aufzubringen und sich von dort aus ausbreiten zu lassen, an einer davon entfernten Stelle das Dispersionsmittel, z.B. durch strahleninduzierte, insbesondere photochemische Polymerisation auszuhärten und wiederum davon entfernt die Membran von der Flüssigkeitsoberfläche auf einen Träger, z.B. auf Filterpapier oder andere Poröse Trägermaterialien zu übertragen.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn – wie in Patentanspruch 3 formuliert – die die Zwischenräume ausfüllende Matrix Polymere mit oberflächenaktiven Gruppen enthält. In diesem Falle bildet das Dispersionsmittel auch unabhängig von der Anwesenheit der Partikel eine Monoschicht, deren Dicke durch die Kettenlänge der verwendeten Makromoleküle bestimmt wird und die das Entnetzen der Mischung aus Partikeln und Matrix von der Oberfläche verhindert.
- Anhand von
1 und den Beispielen 1 und 2 soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand weiterer Merkmale und Vorzüge erläutert werden, ohne diese dadurch einzuschränken. -
1 zeigt Partikel (1 ) [z.B. Kieselgelpartikel], die auf einer Oberfläche einer Flüssigkeit (2 ) [z.B. Wasser] eine Monoschicht bilden. Die Zwischenräume dieser Monoschicht sind mit einem mit der darunter befindlichen Flüssigkeit (2 ) nicht mischbaren Dispersionsmittel (3 ) [z.B. Polyisopren mit Sulfonatgruppen] ausgefüllt. Hierbei wurden das Volumenverhältnis von Partikeln und Dispersionsmittel und die Kontaktwinkel so gewählt, dass die Partikel sowohl nach oben als auch nach unten aus dem Dispersionsmittel herausragen. Durch Aushärten des Dispersionsmittels, z.B. durch photochemische Vernetzung, Übertragen auf einen porösen Träger (4 ) [z.B. Filterpapier] und Zersetzung der Partikel erhält man eine gestützte, poröse Membran. - Beispiel 1 erläutert die Herstellung einer porösen Membran unter Einsatz einer Polymerlösung als Dispersionsmittel und unter Aushärten durch Vernetzen des Polymers:
Eine Dispersion aus runden hydrophobisierten Kieselgelpartikeln (140 nm Durchmesser) in einer Lösung eines Polyisoprens mit Anthracen Seitengruppen und ionischen Kettenenden in Chloroform wird tropfenweise auf eine Wasseroberfläche aufgegeben (Molmasse des Polymers = 70000 g/mol Gewichtsverhältnis von Kieselgelpartikeln zu Polyisoprene = 47:53 ; Konzentration der Lösung = 0.05 Gewichts %). Nach Verdunsten des Lösungsmittels und lateraler Kompression bleibt bei einer Oberflächenkonzentration von 60 mg/m2 eine gemischte Monoschicht zurück, in der die Partikel in eine Monoschicht aus Polyisopren eingebettet sind, deren Höhe von ca.40 nm geringer ist, als der Durchmesser der Partikel. Diese gemischte Monoschicht wurde mit UV-Licht der Wellenlänge 360 nm (1.5 mW/cm2) belichtet und auf durchbrochene Träger mit 50 μm Öffnungen so übertragen, dass sie die Öffnungen als freitragende Membran überdeckte. Die übertragenen Membranen wurden 2-3 Minuten einer Fluorwasserstoff-haltigen Atmosphäre ausgesetzt (Dämpfe einer 48%igen Lösung von Fluorwasserstoff in Wasser). Die auf diese Weise erzeugte Membran hat 1013 Poren pro m2 von ca.50nm Durchmesser mit einem minimalen Abstand zwischen den Poren (Mittelpunkt zu Mittelpunkt) von 150 nm. - Beispiel 2 erläutert die Herstellung einer Porösen Membran unter Verwendung flüssiger Monomere und, einer Aushärtung durch Polymerisation:
Hydrophobisierte. Kieselgelpartikel mit 320 nm Durchmesser wurden in Chloroform-Lösungen von Divinylbenzen bzw. von Mischung aus gleichen Volumina 1,6-hexadiol dimethacrylat (HDMA) und Divinylbenzen (DVB) dispergiert, zusätzlich wurde ein Photoinitiator zugegeben (z.B. 3 % (bezogen auf das Monomer) Benzoinisobutylether). Diese Dispersionen wurden so auf eine Wasseroberfläche aufgebracht, dass sich bei einer Oberflächenkonzentration von 500 bis 300 mg SiO2 / m2 eine nahezu geschlossene Monoschicht aus Partikeln auf der Wasseroberfläche ausbildete. Diese Monoschicht wurde mit UV-Licht. einer Wellenlänge von 360 nm belich tet und anschließend auf ein poröses Substrat übertragen. Durch Behandeln mit Flusssäure (Dämpfe einer 48%igen Lösung von Fluorwasserstoff in Wasser) wurden die SiO2 Partikel entfernt. Wurde reines Divinylbezol verwendet ergab das o.g. Verfahren eine poröse Membran mit 200-230 nm großen runden Poren mit einem Mindestabstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von 330 nm. Bei Verwendung einer Mischung von Divinylbenzol und 1,6-hexadiol dimethacrylat (HDMA) wurden 170 – 400 nm große polygonale Poren mit einer Mindeststegbreite zwischen den Poren von 120 nm erhalten.
Claims (34)
- Verfahren zur Herstellung poröser Membranen durch a) eine Dispersion von Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 10 und 500 nm in einer aushärtbaren Flüssigkeit, b) eine Auftragung der Dispersion auf eine Oberfläche zur Ausbildung einer Monoschicht c) eine Aushärtung der Flüssigkeit sowie d) die Bildung von Poren in der Membran durch Zersetzung der Partikel.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die aushärtbare Flüssigkeit ein Polymer, wie z.B. Polyisopren, enthält.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die aushärtbare Flüssigkeit ein Polymer mit oberflächenaktiven Gruppen, z.B. Sulfonat-Gruppen, enthält.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die aushärtbare Flüssigkeit polymerisierbare Monomere enthält.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die aushärtbare Flüssigkeit polymerisierbare Monomere und Polymerisationsinitiatoren enthält.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die polymerisierbare Lösung als Monomere 1,6-Hexadiolmethacrylat (HDMA), Divinylbenzol (DVB), 1,1,1,- Tris-(Hydroxymethyl)-propyltriacrylat (TMPTA), Pentaerythritoltetraacrylat oder Gemische aus diesen und als Photoinitiator Benzophenon, Benzoinisobutylether oder Gemische aus diesen enthält.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die aushärtbare Flüssigkeit ein flüchtiges Lösungsmittel, wie z. B. Chloroform, enthält.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in a) als Partikel Kieselgelpartikel, Goldpartikel und/oder Partikel aus Polymeren mit ionisierbaren Gruppen, wie z.B. Polymere mit Carboxylgruppen, insbesondere Copolymere aus Acrylsäure und Styrol, verwendet werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in a) Partikel mit einer einheitlichen Form und Größe verwendet werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in a) Partikel mit einem Durchmesser zwischen 20 und 200 nm verwendet werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in b) die Dispersion auf die Oberfläche einer Flüssigkeit aufgetragen wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in b) die Dispersion in Lamellenform zwischen zwei gleichartigen Oberflächen ausgebildet wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran nach oder vor Zersetzung der Partikel auf einen Träger übertragen wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Dispersion auf die Oberfläche, Aushärten, Zersetzung der Partikel und ggf. Übertragung auf einen Träger in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgt.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in c) eine Lösung eines Polymers, wie z.B. Polystyrol oder Poly(bisphenolAcarbonat) durch Verdunsten von Lösungsmittel, wie z.B. Chloroform, ausgehärtet wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in c) ein Polymer durch Vernetzung ausgehärtet wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in c) eine durch einen Initiator gestartete Polymerisation oder Vernetzung die Aushärtung bewirkt.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in c) eine durch Bestrahlung bewirkte Polymerisation oder Vernetzung die Aushärtung bewirkt.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in d) die Partikel chemisch zersetzt werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in d) die Kieselgel-Partikel mit Hilfe von Flusssäure chemisch zersetzt werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in d) die Goldpartikel unter Einwirkung von Zyanid und Sauerstoff chemisch zersetzt werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in d) die Partikel mit Hilfe eines Lösungsmittels zersetzt werden.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in d) die Partikel durch einen Schmelzprozess zersetzt werden.
- Poröse Membran aus einem polymeren Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser kleiner als 100 nm ist, dass die Standartabweichung der Porendurchmesser unter 20% des mittleren Durchmessers beträgt und dass keine Überlappung zwischen einzelnen Poren auftritt.
- Poröse Membran nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrandicke weniger als das Doppelte des Porendurchmessers beträgt.
- Poröse Membran nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesammt-Querschnittfläche der Poren mehr als 10% der Fläche der Membran beträgt.
- Poröse Membran nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesammt-Querschnittfläche der Poren mehr als 30% der Fläche der Membran beträgt.
- Poröse Membran nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser kleiner als 50 nm ist.
- Poröse Membran nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser kleiner a1s 20 nm ist.
- Poröse Membran nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus Polyisopren besteht.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur porösen Beschichtung von Substraten.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Herstellung von Ultrafiltrations- und / oder Sterilfiltrationsmembranen.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Herstellung von porösen Kapseln.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zum Einschluss lebender Zellen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10058258A DE10058258B4 (de) | 2000-11-23 | 2000-11-23 | Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10058258A DE10058258B4 (de) | 2000-11-23 | 2000-11-23 | Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10058258A1 DE10058258A1 (de) | 2002-08-08 |
| DE10058258B4 true DE10058258B4 (de) | 2005-01-27 |
Family
ID=7664443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10058258A Expired - Fee Related DE10058258B4 (de) | 2000-11-23 | 2000-11-23 | Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10058258B4 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006036863B4 (de) * | 2006-08-03 | 2008-10-16 | Technische Universität Chemnitz | Mechanisch stabile poröse Membran, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
| DE102006050023B4 (de) * | 2006-10-19 | 2008-11-13 | Ist - Ionen Strahl Technologie - Gmbh | Verfahren zur Bearbeitung von Material durch Schwerionenbestrahlung und nachfolgenden Ätzprozess |
| DE102007029445A1 (de) | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Werner A. Goedel | Verfahren zur Darstellung hierarchisch strukturierter Filme mittels Inkjet-Druck |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4863714B2 (ja) | 2003-08-07 | 2012-01-25 | 旭化成クラレメディカル株式会社 | 複合多孔膜とその製造方法 |
| WO2005063365A1 (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-14 | Council Of Scientific And Industrial Research | A process for the preparation of free standing membranes |
| DE102007029444A1 (de) | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Goedel, Werner A., Dr. | Poröse Membran mit asymmetrischer Struktur und das Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE102009006064B4 (de) | 2009-01-26 | 2013-04-11 | Technische Universität Chemnitz | Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Films |
| DE102009034575A1 (de) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | Universität Bielefeld | Perforierte Membranen |
| US9266066B2 (en) | 2011-12-13 | 2016-02-23 | Pall Corporation | Membrane with localized asymmetries |
| WO2013137260A1 (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | ナノシータ株式会社 | 高分子超薄膜及び多孔質高分子超薄膜 |
| US9808770B2 (en) | 2013-05-14 | 2017-11-07 | Pall Corporation | High throughput membrane with channels |
| US20160151747A1 (en) * | 2013-06-25 | 2016-06-02 | Acib Gmbh | Porous Nanomembranes |
| US9776142B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-10-03 | Pall Corporation | Porous polymeric membrane with high void volume |
| US9737860B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-08-22 | Pall Corporation | Hollow fiber membrane having hexagonal voids |
| US9446355B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-09-20 | Pall Corporation | Porous polymeric membrane with high void volume |
| US9302228B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-04-05 | Pall Corporation | Charged porous polymeric membrane with high void volume |
| US9561473B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-02-07 | Pall Corporation | Charged hollow fiber membrane having hexagonal voids |
| US9309126B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-04-12 | Pall Corporation | Rapidly dissolvable nanoparticles |
| US9764292B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-09-19 | Pall Corporation | Porous polymeric membrane with high void volume |
| US9610548B2 (en) | 2014-02-28 | 2017-04-04 | Pall Corporation | Composite porous polymeric membrane with high void volume |
-
2000
- 2000-11-23 DE DE10058258A patent/DE10058258B4/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS ERMITTELT * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006036863B4 (de) * | 2006-08-03 | 2008-10-16 | Technische Universität Chemnitz | Mechanisch stabile poröse Membran, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
| DE102006050023B4 (de) * | 2006-10-19 | 2008-11-13 | Ist - Ionen Strahl Technologie - Gmbh | Verfahren zur Bearbeitung von Material durch Schwerionenbestrahlung und nachfolgenden Ätzprozess |
| DE102007029445A1 (de) | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Werner A. Goedel | Verfahren zur Darstellung hierarchisch strukturierter Filme mittels Inkjet-Druck |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10058258A1 (de) | 2002-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10058258B4 (de) | Poröse Membranen, deren Herstellung und Verwendung | |
| DE102006036863B4 (de) | Mechanisch stabile poröse Membran, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
| DE60036262T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polymer-Partikeln Komposit | |
| EP2427265B1 (de) | Perforierte membranen | |
| DE102009000642B4 (de) | Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Bauteile mittels Photolithographie | |
| DE602004007359T2 (de) | Freeform fabrication-systeme mit material mit geringer dichte | |
| EP1546063A1 (de) | Verfahren zur herstellung inverser opalartiger strukturen | |
| DE102006010831A1 (de) | Filtermembranen aus einem Verbund einer porösen Schicht und einem Träger und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE112006000990B4 (de) | Brennstoffzelle, Verwendung eines Diffusionsmediums in einer Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung eines Diffusionsmediums | |
| DE4004620C1 (en) | Photo-structured layer of three=dimensional object prodn. - by using fusible plastisol or organosol contg. unsatd. monomer, photoinitiator and thermally reactive cpd. | |
| DE102009058262A1 (de) | Geschichtete Strahlensensitive Materialien mit variierender Sensitivität | |
| DE102006045888A1 (de) | Verfahren zum Herstellen keramischer Entladungsgefäße unter Verwendung von Stereolithographie | |
| DE102017101823A1 (de) | Strukturiertes Komposit aus Matrixmaterial und Nanopartikeln | |
| DE2725477C3 (de) | Verfahren zur Hydrophylierung der Oberfläche eines hydrohoben Polymeren | |
| DE102007029445A1 (de) | Verfahren zur Darstellung hierarchisch strukturierter Filme mittels Inkjet-Druck | |
| DE102019107090A1 (de) | Mikrostruktur mit thermoplastischer Prägelackschicht und Herstellungsverfahren | |
| DE112018002879T5 (de) | Verfahren zum bilden einer polymerbürstenschicht | |
| WO2018114590A1 (de) | Verfahren zur herstellung von mikrostrukturen | |
| DE4234423C2 (de) | Mit einem Resist beschichtete Metall- oder Halbleitersubstrate und Verfahren zur Erzielung einer stabilen Resist-Substrat-Haftung | |
| WO2000058415A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum verlustfreien transport von flüssigkeiten | |
| EP3523364B1 (de) | Hochfluorierte nanostrukturierte polymerschäume zur herstellung superabweisender oberflächen | |
| DE102004043908A1 (de) | Oberflächenstrukturierte polymere Substrate und ihre Herstellung | |
| DE19652463C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Mikrostrukturen beliebiger Form | |
| DE102013203046A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Mikrosiebs | |
| DE60112274T2 (de) | Verfahren zum aufbringen einer polymermaterial enthaltenden schicht |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: B01D 69/00 |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |