DE102013213318A1 - Asymmetric porous membranes of aldehyde-crosslinked thermoplastic silicone elastomer - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine asymmetrisch poröse Membran M aus mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweisendem thermoplastischen Siliconelastomer S1, das mittels Aldehyd vernetzt ist; zwei Verfahren zur Herstellung der mittels Aldehyd vernetzten asymmetrisch porösen Membran M, bei dem in einem ersten Schritt eine Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1, das mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweist, und Lösemittel L hergestellt wird, in einem zweiten Schritt die Lösung in eine Form gebracht wird, in einem dritten Schritt, die in Form gebrachte Lösung mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht wird, wobei sich eine Membran ausbildet, in einem vierten Schritt Lösemittel L und Fällmedium F aus der Membran entfernt werden und in einem fünften Schritt die Membran einer Vernetzung unterworfen wird, wobei die kovalent vernetzte Membran M entsteht, wobei beim ersten Verfahren im ersten Schritt und beim zweiten Verfahren im fünften Schritt ein Aldehyd enthaltendes Aldehydreagenz AR zugesetzt wird; sowie die Verwendung der Membran M für die Trennung von Stoffgemischen.The invention relates to an asymmetrically porous membrane M made of at least two amino NH groups per molecule thermoplastic silicone elastomer S1, which is crosslinked by means of aldehyde; two processes for the preparation of the aldehyde-crosslinked asymmetrically porous membrane M, wherein in a first step, a solution of thermoplastic silicone elastomer S1, which has at least two amino NH groups per molecule, and solvent L is prepared, in a second step, the solution in a mold is brought in a third step, the solution brought into contact with a precipitating medium F is brought into contact, wherein a membrane is formed, in a fourth step solvent L and precipitation medium F are removed from the membrane and in a fifth step the Membrane is subjected to crosslinking, wherein the covalently crosslinked membrane M is formed, wherein in the first method in the first step and the second method in the fifth step, an aldehyde-containing aldehyde reagent AR is added; and the use of the membrane M for the separation of mixtures.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser Membranen mit einer asymmetrischen Porenstruktur aus einem thermoplastischem Siliconelastomer, die mittels Aldehyd vernetzt werden, sowie deren Verwendung.The invention relates to a process for producing porous membranes having an asymmetric pore structure of a thermoplastic silicone elastomer, which are crosslinked by means of aldehyde, and to their use.

Die Trennung von Stoffgemischen erfolgt mit Membranen meist energieeffizienter als mit herkömmlichen Trennmethoden, wie z. B. fraktionierte Destillation oder chemische Adsorption. Die Suche nach neuen Membranen mit einer längeren Lebensdauer, verbesserten Selektivitäten, besseren mechanischen Eigenschaften, einer höheren Durchflussrate und geringen Kosten sind dabei vielbeachtete Aspekte der aktuellen Membranforschung.The separation of mixtures with membranes is usually more energy efficient than conventional separation methods, such. As fractional distillation or chemical adsorption. The search for new membranes with a longer lifetime, improved selectivities, better mechanical properties, a higher flow rate and lower costs are highly regarded aspects of current membrane research.

Asymmetrisch aufgebaute poröse Membranen für die Trennung von unterschiedlichsten Stoffgemischen sind in der Literatur bekannt. So beschreibt US 3133137 die Herstellung und die Verwendung von asymmetrisch aufgebauten Celluloseacetatmembranen, die nach dem Phaseninversionsprozess hergestellt werden. Der Prozess wird ebenfalls als LoebSourirajanProzess bezeichnet. So gefertigte Membranen weisen einen porösen Unterbau und eine selektive Schicht auf. Die dünne Deckschicht ist für die Trennleistung verantwortlich, während der poröse Unterbau zu einer mechanischen Stabilität der Membranen führt. Diese Art der Membranen findet in Anlagen zur Reversen Osmose für die Trinkwasser- bzw. Reinstwassergewinnung aus Meer- oder Brackwasser Verwendung.Asymmetrically constructed porous membranes for the separation of different mixtures of substances are known in the literature. So describes US 3,133,137 the preparation and use of asymmetrically constructed cellulose acetate membranes prepared after the phase inversion process. The process is also referred to as the LoebSourirajan process. Thus prepared membranes have a porous substructure and a selective layer. The thin cover layer is responsible for the separation performance, while the porous substructure leads to a mechanical stability of the membranes. This type of membranes is used in plants for reverse osmosis for drinking water or ultrapure water production from sea or brackish water use.

Die Verwendung von Siliconen als Membranmaterial ist ebenfalls Stand der Technik. Silicone sind gummiartige Polymere mit einem niedrigen Glaspunkt (Tg < –50°C) und einem hohen Anteil an freiem Volumen im Polymergefüge. In GB 1536432 wird die Herstellung von Membranen auf der Basis von Siliconen beschrieben. Beschriebene Anwendungen beinhalten sowohl Pervaporation als auch die Trennung von Gasen. Sehr dünne Siliconmembranen, die eigentlich für eine optimale Membranperformance notwendig wären, sind aufgrund der ungenügenden mechanischen Eigenschaften nicht handhabbar. Um die notwendige mechanische Stabilität der Silicone zu erhalten, handelt es sich bei den beschriebenen Membranen immer um Verbundsysteme mit einem teilweise sehr komplizierten und aufwändigen, mehrschichtigen Aufbau. Dabei wird die trennselektive Siliconschicht immer durch Methoden, wie z. B. Sprühen oder Lösungsauftrag, auf ein poröses Trägersubstrat aufgebracht.The use of silicones as membrane material is also state of the art. Silicones are rubber-like polymers with a low glass transition point (Tg <-50 ° C) and a high proportion of free volume in the polymer structure. In GB 1536432 describes the preparation of membranes based on silicones. Described applications include both pervaporation and the separation of gases. Very thin silicone membranes, which would actually be necessary for optimum membrane performance, are not manageable due to the insufficient mechanical properties. In order to obtain the necessary mechanical stability of the silicones, the described membranes are always composite systems with a partially very complicated and complex, multilayer structure. The separation-selective silicone layer is always by methods such. As spraying or solution application, applied to a porous carrier substrate.

Auch die Verwendung von OrganopolysiloxanCopolymeren als Membranen ist Stand der Technik. Z. B. wird in US 2004/254325 die Herstellung und Verwendung von thermoplastisch verarbeitbaren Organopolysiloxan/Polyharnstoff Copolymeren beschrieben. Daneben werden in JP 6277438 auch Silicon-Polyimid-Copolymere als Material für die Herstellung von kompakten Membranen beansprucht. Die dort aufgeführten Anwendungen zielen auf die Trennung von Gasen.The use of OrganopolysiloxanCopolymeren as membranes is state of the art. For example, in US 2004/254325 describe the preparation and use of thermoplastically processable organopolysiloxane / polyurea copolymers. In addition, in JP 6277438 Also claimed silicone-polyimide copolymers as a material for the production of compact membranes. The applications listed there are aimed at the separation of gases.

In der Literatur sind ebenfalls poröse Membranen aus Silicon-Carbonat- ( JP 59225703 ) sowie aus Silicon-Polyimid-Copolymeren ( JP 2008/86903 ) bekannt. Bei beiden Copolymeren sind allerdings die mechanische Festigkeit und die Selektivität für einen technischen Einsatz nicht ausreichend.Also in the literature are porous membranes of silicone carbonate ( JP 59225703 ) as well as silicone-polyimide copolymers ( JP 2008/86903 ) known. In both copolymers, however, the mechanical strength and the selectivity for a technical use are not sufficient.

Grundsätzlich sind nur solche Polymere für die Herstellung von porösen Membranen geeignet, die über eine ausreichende mechanische Festigkeit und genügende Flexibilität verfügen.In principle, only such polymers are suitable for the production of porous membranes which have sufficient mechanical strength and sufficient flexibility.

In WO 2010020584 werden Membranen mit einer asymmetrischen Porenstruktur aus Silicon-Copolymeren beschrieben, die über einen Phaseninversionsprozess hergestellt werden und die sich durch hohe Gasdurchlässigkeit auszeichnen. Bei Membranen aus diesem Material erweist es sich jedoch als nachteilig, dass ein unerwünschter sogenannter „kalten Fluss” auftritt, wodurch die porösen Membranen unter Dauerbelastung ihre Membranstruktur ändern können. Um dies zu verhindern, können die Membranen nach der Ausbildung der porösen Struktur vernetzt werden. Die Vernetzung von Membranen kann durch die Zugabe von Vernetzern und ggf. Katalysatoren oder Initiatoren erfolgen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Vernetzer schon während der Membranherstellung zugegeben werden müssen und so den Herstellungsprozess beeinflussen oder die Membraneigenschaften nachteilig verändern können. In vielen Fällen müssen spezielle Polymere aufwändig hergestellt werden, so dass sie dem Vernetzer gegenüber reaktive Gruppen tragen. Zur radikalischen Vernetzung oder Vernetzung mittels Hydrosilylierung müssen die Polymere beispielsweise mit Vinylgruppen modifiziert sein.In WO 2010020584 describes membranes with an asymmetric pore structure of silicone copolymers, which are produced by a phase inversion process and which are characterized by high gas permeability. However, in membranes made of this material, it proves to be disadvantageous that an undesirable so-called "cold flow" occurs, whereby the porous membranes under continuous load can change their membrane structure. To prevent this, the membranes can be crosslinked after the formation of the porous structure. The crosslinking of membranes can be effected by the addition of crosslinkers and, if appropriate, catalysts or initiators. A disadvantage of this process is that the crosslinking agents must be added during membrane production and thus influence the production process or adversely affect the membrane properties. In many cases, special polymers must be elaborately prepared so that they carry reactive groups to the crosslinker. For free-radical crosslinking or crosslinking by means of hydrosilylation, the polymers must be modified, for example, with vinyl groups.

Ein anderer Vernetzungsmechanismus, der im Bereich der rein organischen Polymere bereits bekannt ist, ist die sogenannte N-Methylolvernetzung. Dabei werden durch Copolymerisation mit geeigneten Monomeren Polymere erzeugt, welche N-Methylolamidgruppen tragen. Von diesen ist bekannt, dass sie bei Abwesenheit von Wasser unter erhöhter Temperatur oder bei Anwesenheit saurer Katalysatoren bereits bei niedrigeren Temperaturen kovalent an alkoholische Gruppen binden. Ebenso können sie untereinander reagieren und so eine Vernetzung des Polymers bewirken. Dabei entstehen in beiden Fällen kovalente Etherbindungen, welche bekanntermaßen sehr stark sind und nur unter extremen physikalischen oder chemischen Belastungen wieder gebrochen werden. Diesen Effekt macht sich beispielsweise EP 0143175 A zunutze, welche über radikalische Emulsionspolymerisation Polymerdispersionen erzeugt, die über den Methylol-Mechanismus nachvernetzbar sind.Another crosslinking mechanism that is already known in the field of purely organic polymers is the so-called N-methylol crosslinking. In this case, by copolymerization with suitable Produces monomeric polymers which carry N-methylolamide groups. These are known to bind covalently to alcoholic groups even at lower temperatures in the absence of water at elevated temperature or in the presence of acidic catalysts. Likewise, they can react with each other and thus cause a crosslinking of the polymer. In both cases, covalent ether bonds are formed, which are known to be very strong and are only broken again under extreme physical or chemical stress. This effect makes itself for example EP 0143175 A exploiting, which generates by free radical emulsion polymerization polymer dispersions, which are nachvernetzbar via the methylol mechanism.

Auch Amingruppen-haltige Silicone können über den Methylol-Mechanismus vernetzt werden, wie in DE 10 2008 054 679 A1 beschrieben wird.Also amine-containing silicones can be cross-linked via the methylol mechanism, as in DE 10 2008 054 679 A1 is described.

Es bestand die Aufgabe, vernetzte Membranen mit einer asymmetrischen Porenstruktur bereitzustellen, die die positiven Eigenschaften der Membranen aus Silicon-Copolymeren aufweisen, und die eine erhöhte Stabilität aufweisen. Es sollten gängige thermoplastische Siliconelastomere einsetzbar sein, die nicht mit speziellen vernetzbaren Gruppen modifiziert sein müssen. Außerdem sollte es möglich sein, die Vernetzung schonend nach der Membranherstellung durchzuführen.It was the object to provide crosslinked membranes with an asymmetric pore structure, which have the positive properties of the membranes of silicone copolymers, and which have an increased stability. It should be possible to use common thermoplastic silicone elastomers which need not be modified with specific crosslinkable groups. In addition, it should be possible to carry out the crosslinking gently after the membrane production.

Gegenstand der Erfindung ist eine asymmetrisch poröse Membran M aus mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweisendem thermoplastischen Siliconelastomer S1, das mittels Aldehyd vernetzt ist.The invention relates to an asymmetrically porous membrane M made of at least two amino NH groups per molecule thermoplastic silicone elastomer S1, which is crosslinked by means of aldehyde.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein erstes Verfahren zur Herstellung der mittels Aldehyd vernetzten asymmetrisch porösen Membran M, bei dem
in einem ersten Schritt eine Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1, das mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweist, einem Aldehyd enthaltenden Aldehydreagenz AR und Lösemittel L hergestellt wird,
in einem zweiten Schritt die Lösung in eine Form gebracht wird,
in einem dritten Schritt, die in Form gebrachte Lösung mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht wird, wobei sich eine Membran ausbildet,
in einem vierten Schritt Lösemittel L und Fällmedium F aus der Membran entfernt werden und
in einem fünften Schritt die Membran einer Vernetzung unterworfen wird, wobei die kovalent vernetzte Membran M entsteht.
The invention also provides a first process for preparing the aldehyde-crosslinked asymmetrically porous membrane M, in which
in a first step, a solution of thermoplastic silicone elastomer S1 which has at least two amino-NH groups per molecule, an aldehyde-containing aldehyde reagent AR and solvent L is prepared,
in a second step, the solution is brought into a mold,
in a third step, the solution brought into contact with a precipitating medium F is brought into contact, forming a membrane,
in a fourth step, solvent L and precipitation medium F are removed from the membrane and
in a fifth step, the membrane is subjected to crosslinking, wherein the covalently crosslinked membrane M is formed.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein zweites Verfahren zur Herstellung der mittels Aldehyd vernetzten asymmetrisch porösen Membran M, bei dem
in einem ersten Schritt eine Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1, das mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweist, und Lösemittel L hergestellt wird,
in einem zweiten Schritt die Lösung in eine Form gebracht wird,
in einem dritten Schritt, die in Form gebrachte Lösung mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht wird, wobei sich eine Membran ausbildet,
in einem vierten Schritt Lösemittel L und Fällmedium F aus der Membran entfernt werden und
in einem fünften Schritt, in die entstandene Membran ein Aldehyd enthaltendes Aldehydreagenz AR eingebracht wird und die Membran anschließend vernetzt wird, wobei die kovalent vernetzte Membran M entsteht.
The invention also provides a second process for the preparation of the aldehyde-crosslinked asymmetrically porous membrane M, in which
in a first step, a solution of thermoplastic silicone elastomer S1, which has at least two amino NH groups per molecule, and solvent L is prepared,
in a second step, the solution is brought into a mold,
in a third step, the solution brought into contact with a precipitating medium F is brought into contact, forming a membrane,
in a fourth step, solvent L and precipitation medium F are removed from the membrane and
in a fifth step, in the resulting membrane, an aldehyde-containing aldehyde reagent AR is introduced and the membrane is then crosslinked, wherein the covalently crosslinked membrane M is formed.

Gegebenenfalls enthält die Lösung aus dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 noch Füllstoffe FS und/oder Zusätze Z.Optionally, the solution of the thermoplastic silicone elastomer S1 still contains fillers FS and / or additives Z.

Thermoplastische Elastomere werden normalerweise nicht kovalent nachvernetzt, sondern vernetzen rein über physikalische Wechselwirkungen. Wie in Beispielen 2 bis 6 gezeigt, führt die Nachvernetzung zu wesentlich verbesserten Membraneigenschaften im Vergleich zu nicht kovalent vernetzten Membranen.Thermoplastic elastomers are usually not covalently postcrosslinked but crosslink purely through physical interactions. As shown in Examples 2 to 6, the post-crosslinking leads to significantly improved membrane properties compared to non-covalently crosslinked membranes.

Die vernetzten Membranen M zeichnen außerdem dadurch aus, dass deren Schrumpf in Feuchteatmosphäre gegenüber unvernetzten Membranen deutlich reduziert ist.The crosslinked membranes M are also distinguished by the fact that their shrinkage in moisture atmosphere compared to uncrosslinked membranes is significantly reduced.

Als thermoplastische Siliconelastomere S1 werden vorzugsweise Silicon-Copolymere verwendet. Beispiele für derartige Silicon-Copolymere umfassen die Gruppen der Silicon-Carbonat-, Silicon-Imid-, Silicon-Imidazol-, Silicon-Urethan-, Silicon-Amid-, Silicon-Polysulfon-, Silicon-Polyethersulfon-, Silicon-Polyharnstoff- sowie Silicon-Polyoxalyldiamin-Copolymere.As thermoplastic silicone elastomers S1, silicone copolymers are preferably used. Examples of such silicone copolymers include the groups of the silicone carbonate, silicone imide, silicone imidazole, silicone urethane, silicone amide, silicone polysulfone, silicone polyether sulfone, silicone polyurea, and the like polyoxalyldiamine silicone copolymers.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan/Polyamid oder Polyoxalyldiamin-Copolymeren der allgemeinen Formel (I)

Figure DE102013213318A1_0001
wobei das Strukturelement E ausgewählt wird aus den allgemeinen Formeln (Ia–f)
Figure DE102013213318A1_0002
wobei das Strukturelement F ausgewählt wird aus den allgemeinen Formeln (IIa–f)
Figure DE102013213318A1_0003
wobei
R3 substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste bedeuten, die durch Sauerstoff- oder Stickstoffatome unterbrochen sein können,
RH Wasserstoff, oder die Bedeutung von R3 hat,
X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können, oder einen Arylenrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen,
Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C1-C6-Alkyl- oder C1-C6-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können, oder Arylenrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen,
B, B' eine reaktive oder nicht reaktive Endgruppe, welche kovalent an das Polymer gebunden ist,
m eine ganze Zahl von 1 bis 4000,
n eine ganze Zahl von 1 bis 4000,
g eine ganze Zahl von mindestens 1,
h eine ganze Zahl von 0 bis 40,
i eine ganze Zahl von 0 bis 30 und
j eine ganze Zahl größer 0 bedeuten. Particularly preferred is the use of organopolysiloxane / polyurea / polyurethane / polyamide or polyoxalyldiamine copolymers of the general formula (I)
Figure DE102013213318A1_0001
wherein the structural element E is selected from the general formulas (Ia-f)
Figure DE102013213318A1_0002
wherein the structural element F is selected from the general formulas (IIa-f)
Figure DE102013213318A1_0003
in which
R 3 is substituted or unsubstituted hydrocarbon radicals which may be interrupted by oxygen or nitrogen atoms,
R H is hydrogen, or has the meaning of R 3 ,
X is an alkylene radical having 1 to 20 carbon atoms, in which non-adjacent methylene units may be replaced by groups -O-, or an arylene radical having 6 to 22 carbon atoms,
Y is a divalent, optionally substituted by fluorine or chlorine hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms,
D is an optionally substituted by fluorine, chlorine, C 1 -C 6 alkyl or C 1 -C 6 alkyl substituted alkylene radical having 1 to 700 carbon atoms, in which non-adjacent methylene units by groups -O-, -COO-, -OCO - or -OCOO-, may be replaced, or arylene radical having 6 to 22 carbon atoms,
B, B 'is a reactive or non-reactive end group which is covalently bonded to the polymer,
m is an integer from 1 to 4000,
n is an integer from 1 to 4000,
g is an integer of at least 1,
h is an integer from 0 to 40,
i is an integer from 0 to 30 and
j is an integer greater than 0.

Bei Rest R3 handelt es sich um einwertige oder zweiwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls mit Halogenatomen, Aminogruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Epoxygruppen, Mercaptogruppen, Cyanogruppen oder (Poly)-glykolresten substituiert sind, wobei letztere aus Oxyethylen- und/oder Oxypropyleneinheiten aufgebaut sind, besonders bevorzugt um Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere um den Methylrest.The radicals R 3 are monovalent or divalent hydrocarbon radicals having 1 to 18 carbon atoms which are optionally substituted by halogen atoms, amino groups, ether groups, ester groups, epoxy groups, mercapto groups, cyano groups or (poly) glycol radicals, the latter being selected from oxyethylene and / or or oxypropylene units, more preferably alkyl radicals having 1 to 12 carbon atoms, in particular the methyl radical.

Beispiele für Reste R3 sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, 1-n-Butyl-, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der n-Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Octadecylreste, wie der n-Octadecylrest; Cycloalkylreste, wie der Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylrest und Methylcyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste; Xylylreste und Ethylphenylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest, der α- und der β-Phenylethylrest.Examples of radicals R 3 are alkyl radicals, such as the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, 1-n-butyl, 2-n-butyl, isobutyl, tert-butyl , n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert-pentyl; Hexyl radicals, such as the n-hexyl radical; Heptyl radicals, such as the n-heptyl radical; Octyl radicals, such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals, such as the 2,2,4-trimethylpentyl radical; Nonyl radicals, such as the n-nonyl radical; Decyl radicals, such as the n-decyl radical; Dodecyl radicals, such as the n-dodecyl radical; Octadecyl radicals, such as the n-octadecyl radical; Cycloalkyl radicals such as the cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and methylcyclohexyl radicals; Aryl radicals, such as the phenyl, naphthyl, anthryl and phenanthryl radicals; Alkaryl radicals, such as o-, m-, p-tolyl radicals; Xylyl radicals and ethylphenyl radicals; and aralkyl radicals, such as the benzyl radical, the α- and the β-phenylethyl radical.

Beispiele für substituierte Reste R3 sind Methoxyethyl-, Ethoxyethyl- und der Ethoxyethoxyethylrest oder Chlorpropyl- und Trifluorpropylrest.Examples of substituted radicals R 3 are methoxyethyl, ethoxyethyl and the ethoxyethoxyethyl or chloropropyl and Trifluorpropylrest.

Beispiele für zweiwertige Reste R3 sind der Ethylenrest, Polyisobutylendiylreste und propandiylterminierte Polypropylenglykolreste.Examples of divalent radicals R 3 are the ethylene radical, Polyisobutylendiylreste and propanediylterminierte polypropylene glycol.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Rest RH um Wasserstoff oder die für R3 vorstehend angebenen Reste.The radical R H is preferably hydrogen or the radicals indicated above for R 3 .

Bevorzugt handelt es sich bei Rest Y um gegebenenfalls mit Halogenatome, wie Fluor oder Chlor, substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um einen Kohlenwasserstoffrest mit 3 bis 13 Kohlenstoffatomen, insbesondere den 1,6-Hexamethylenrest, den 1,4-Cyclohexylenrest, den Methylen-bis-(4-cyclohexylen)rest, den 3-Methylen-3,5,5-trimethylcyclohexylenrest, den Phenylen- und den Naphthylenrest, den m-Tetramethylxylylenrest sowie den Methylen-bis-(4-phenylen)-Rest.Preferably, radical Y is optionally substituted by halogen atoms, such as fluorine or chlorine, substituted hydrocarbon radicals having 3 to 13 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon radical having 3 to 13 carbon atoms, in particular the 1,6-hexamethylene radical, the 1,4-cyclohexylene radical , the methylenebis (4-cyclohexylene) radical, the 3-methylene-3,5,5-trimethylcyclohexylene radical, the phenylene and the naphthylene radical, the m-tetramethylxylylene radical and the methylene-bis (4-phenylene) radical ,

Beispiele für zweiwertige Kohlenwasserstoffreste Y sind Alkylenreste, wie der Methylen-, Ethylen-, n-Propylen-, iso-Propylen-, n-Butylen-, iso-Butylen-, tert.-Butylen-, n-Pentylen-, iso-Pentylen-, neo-Pentylen-, tert.-Pentylenrest, Hexylenreste, wie der n-Hexylenrest, Heptylenreste, wie der n-Heptylenrest, Octylenreste, wie der n-Octylenrest und iso-Octylenreste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylenrest, Nonylenreste, wie der n-Nonylenrest, Decylenreste, wie der n-Decylenrest, Dodecylenreste, wie der n-Dodecylenrest; Cycloalkylenreste, wie Cyclopentylen, Cyclohexylen-, Cycloheptylenreste, und Methylcyclohexylenreste, wie der Methylen-bis-(4-cyclohexylen)- und der 3-Methylen-3,5,5-trimethylcyclohexylenrest; Arylenreste, wie der Phenylen- und der Naphthylenrest; Alkarylenreste, wie o-, m-, p-Tolylenreste, Xylylenreste, wie der m-Tetramethylxylylenrest, und Ethylphenylenreste; Aralkylenreste, wie der Benzylenrest, der α- und der β-Phenylethylenrest sowie der Methylen-bis-(4-phenylen)-Rest.Examples of divalent hydrocarbon radicals Y are alkylene radicals, such as the methylene, ethylene, n-propylene, iso-propylene, n-butylene, iso-butylene, tert-butylene, n-pentylene, iso-pentylene -, neo-pentylene, tert-pentylene, hexylene, such as the n-hexylene, heptylene, such as the n-heptylene, octylene, such as the n-octylene and iso-octylene, such as the 2,2,4-trimethylpentylene, Nonylene radicals, such as the n-nonylene radical, decylene radicals, such as the n-decylene radical, dodecylene radicals, such as the n-dodecylene radical; Cycloalkylene radicals, such as cyclopentylene, cyclohexylene, cycloheptylene radicals, and methylcyclohexylene radicals, such as the methylene-bis (4-cyclohexylene) and the 3-methylene-3,5,5-trimethylcyclohexylene radical; Arylene radicals, such as the phenylene and the naphthylene radical; Alkarylene radicals, such as o-, m-, p-tolylene radicals, xylylene radicals, such as the m-tetramethylxylylene radical, and ethylphenylene radicals; Aralkylenreste, such as the benzylene radical, the α- and the β-phenylethylene radical and the methylene-bis (4-phenylene) radical.

Vorzugsweise handelt es sich bei Rest X um Alkylenreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, die durch Sauerstoffatome unterbrochen sein können, besonders bevorzugt um Alkylenreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, die durch Sauerstoffatome unterbrochen sein können, insbesondere bevorzugt um n-Propylen-, Isobutylen-, 2-Oxabutylen- und Methylenreste.Preferably, radical X is alkylene radicals having 1 to 20 carbon atoms, which may be interrupted by oxygen atoms, particularly preferably alkylene radicals having 1 to 10 carbon atoms, which may be interrupted by oxygen atoms, particularly preferably n-propylene, isobutylene, 2-oxabutylene and methylene radicals.

Beispiele für Reste X sind die für Rest Y angegebenen Beispiele sowie gegebenenfalls substituierte Alkylenreste, in denen die Kohlenstoffkette durch Sauerstoffatome durchbrochen sein kann, wie z. B. 2-Oxabutylenrest.Examples of radicals X are the examples given for radical Y and optionally substituted alkylene radicals in which the carbon chain may be interrupted by oxygen atoms, such as. B. 2-Oxabutylenrest.

Bei Rest B handelt es sich dabei bevorzugt um ein Wasserstoffatom, einen Rest OCN-Y-NH-CO-, einen Rest H2N-Y-NH-CO-, einen Rest R3 3Si-(O-SiR3 2)n- oder einen Rest R3 3Si-(O-SiR3 2)n -X-E-.The radical B is preferably a hydrogen atom, a radical OCN-Y-NH-CO-, a radical H 2 NY-NH-CO-, a radical R 3 3 Si (O-SiR 3 2 ) n - or a radical R 3 3 Si (O-SiR 3 2 ) n -XE-.

Bei Rest B' handelt es sich bevorzugt um die für B angegeben Reste.The radical B 'is preferably the radicals indicated for B.

Bei Rest D handelt es sich bevorzugt um zweiwertige Polyetherreste und Alkylenreste, besonders bevorzugt um zweiwertige Polypropylenglykolreste sowie Alkylenreste mit mindestens 2 und höchstens 20 Kohlenstoffatomen, wie den Ethylen-, den 2-Methylpentylen und den Butylenrest, insbesondere handelt es sich um Polypropylenglykolreste mit 2 bis 600 Kohlenstoffatomen sowie den Ethylen- und den 2-Methylpentylenrest.The radicals D are preferably divalent polyether radicals and alkylene radicals, particularly preferably divalent polypropylene glycol radicals and also alkylene radicals having at least 2 and at most 20 carbon atoms, such as ethylene, 2-methylpentylene and butylene radical, in particular polypropylene glycol radicals having 2 to 600 carbon atoms and the ethylene and 2-methylpentylene.

n bedeutet vorzugsweise eine Zahl von mindestens 3, insbesondere mindestens 10 und vorzugsweise höchstens 800, insbesondere höchstens 400.n is preferably a number of at least 3, in particular at least 10 and preferably at most 800, in particular at most 400.

m bedeutet vorzugsweise die für n angegebenen Bereiche.m is preferably the ranges specified for n.

Vorzugsweise bedeutet g eine Zahl von höchstens 100, besonders bevorzugt von 10 bis 60.Preferably, g is a number of at most 100, more preferably from 10 to 60.

Vorzugsweise bedeutet h eine Zahl von höchstens 10, besonders bevorzugt von 0 oder 1, insbesondere 0.H is preferably a number of at most 10, particularly preferably 0 or 1, in particular 0.

j bedeutet vorzugsweise eine Zahl von höchstens 400, besonders bevorzugt 1 bis 100, insbesondere 1 bis 20.j is preferably a number of at most 400, particularly preferably 1 to 100, in particular 1 to 20.

Vorzugsweise bedeutet i eine Zahl von höchstens 10, besonders bevorzugt von 0 oder 1, insbesondere 0. I preferably has a number of at most 10, particularly preferably 0 or 1, in particular 0.

Beispielsweise ist E = Ia, RH = H, Y = 75 mol% m-Tetramethylxylylen und 25 mol% Methylen-bis-(4-cyclohexylen), R3 = CH3, X = n-Propylen, D = 2-Methylpentylen, B, B' = H2N-Y-NH-CO-, n = 14, g = 9, h = 1, i = 0, j = 10.For example, E = Ia, R H = H, Y = 75 mol% of m-tetramethylxylylene and 25 mol% of methylenebis (4-cyclohexylene), R 3 = CH 3 , X = n-propylene, D = 2-methylpentylene , B, B '= H 2 NY-NH-CO-, n = 14, g = 9, h = 1, i = 0, j = 10.

Die in den Verfahren eingesetzten Aldehydreagenzien AR enthalten Aldehyde. Bei den Aldehydreagenzien AR kann es sich um Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe handeln.The aldehyde reagents AR used in the process contain aldehydes. The aldehyde reagents AR can be gases, liquids or solids.

Das in den Aldehydreagenzien AR vorhandene Aldehyd weist vorzugsweise die allgemeine Formel (III) O=CH-R4 (III) auf, wobei
R4 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoffkette durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR5-Gruppen unterbrochen und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann;
R5 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist.
The aldehyde present in the aldehyde reagents AR preferably has the general formula (III) O = CH-R 4 (III) on, where
R 4 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 5 groups and substituted with -CN or -halogen can be;
R 5 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms.

Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Aldehydreagenzien AR kann es sich um Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe handeln.The aldehyde reagents AR used according to the invention may be gases, liquids or solids.

Falls die Aldehydreagenzien AR gasförmig sind, sind diese bevorzugt reine Gase, wie beispielsweise Formaldehydgas, oder vermischt mit Inertgasen, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff. Falls eine Gasmischung AR verwendet wird, dann enthält diese bevorzugt mehr als 5 Gew.-% Aldehyd vermischt mit einem Inertgas. Die Gasmischung AR enthält bevorzugt 0 bis 0,01 Gew.-% Sauerstoff und besonders bevorzugt keinen Sauerstoff.If the aldehyde reagents AR are gaseous, they are preferably pure gases, such as formaldehyde gas, or mixed with inert gases, such as argon or nitrogen. If a gas mixture AR is used, it preferably contains more than 5% by weight of aldehyde mixed with an inert gas. The gas mixture AR preferably contains 0 to 0.01% by weight of oxygen and particularly preferably no oxygen.

Falls es sich bei den eingesetzten Aldehydreagenzien AR um Feststoffe handelt, werden diese bevorzugt als Lösung eingesetzt. Bevorzugte Lösemittel sind dabei Flüssigkeiten, die bei 20°C und 1013 hPa 1 bis 50 Gew.-% Aldehydreagenz lösen, und die mit den Verfahrensbedingungen kompatibel sind. Beispiele für besonders bevorzugte Lösemittel zur Herstellung der Aldehydlösungen AR sind Wasser, Alkohole, wie iso-Propanol oder Methanol, Ether, wie THF, polare aprotischen Lösemittel, wie N,N-Dimethyacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und N-Methylpyrrolidon. Wässrigen Aldehydlösungen AR können als Stabilisator Alkohole, wie beispielsweise Methanol, zugesetzt werden. Besonders bevorzugte wässrige Aldehydlösungen AR sind Formalinlösungen, die bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% Formaldehyd, 3 bis 20 Gew.-% Methanol und 30 bis 87 Gew.-% Wasser enthalten.If the aldehyde reagents AR used are solids, they are preferably used as the solution. Preferred solvents are liquids which dissolve 1 to 50% by weight of aldehyde reagent at 20 ° C. and 1013 hPa, and which are compatible with the process conditions. Examples of particularly preferred solvents for preparing the aldehyde solutions AR are water, alcohols, such as isopropanol or methanol, ethers, such as THF, polar aprotic solvents, such as N, N-dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and N-methylpyrrolidone. Aqueous stabilizers Al can be added as stabilizer alcohols, such as methanol. Particularly preferred aqueous aldehyde solutions AR are formalin solutions which preferably contain 10 to 50% by weight of formaldehyde, 3 to 20% by weight of methanol and 30 to 87% by weight of water.

Bevorzugt handelt es sich bei R4 um ein Wasserstoffatom oder um Alkyl- oder Arylreste mit jeweils 1 bis 10 C-Atomen. Besonders bevorzugt handelt es sich beim Aldehydreagenz AR um Formaldehyd, Paraformaldehyd oder Glyoxal, gegebenenfalls im Gemisch mit Inertgas oder einem Lösemittel.R 4 is preferably a hydrogen atom or alkyl or aryl radicals having in each case 1 to 10 C atoms. The aldehyde reagent AR is particularly preferably formaldehyde, paraformaldehyde or glyoxal, if appropriate in a mixture with inert gas or a solvent.

Das thermoplastische Siliconelastomer S1 weist mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül auf. In einer primären NH2 Gruppe sind formal zwei Amino NH-Gruppen enthalten, deshalb ist für die Vernetzung eine primäre Aminogruppe pro Polymer ausreichend. In einer sekundären Aminogruppe ist nur eine Amino NH-Gruppe enthalten, deshalb sind für die Vernetzung mindestens zwei sekundäre Aminogruppen pro Polymer erforderlich. Vorzugsweise weist das thermoplastische Siliconelastomer S1 mindestens drei Amino NH-Gruppen pro Molekül auf. Vorzugsweise weist das thermoplastische Siliconelastomer S1 Aminogruppen auf, die ausgewählt werden aus primären und sekundären Aminogruppen. Sekundäre Aminogruppen sind z. B. Amide, wie sie in Harnstoffeinheiten vorkommen. Das Aldehydreagenz AR wird bevorzugt in einer Menge verwendet, dass das molare Verhältnis von Aldehydgruppen in AR zu primären oder sekundären Aminogruppen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 zwischen 0,01 und 10 liegt, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 8, insbesondere zwischen 0,5 und 5.The thermoplastic silicone elastomer S1 has at least two amino NH groups per molecule. In a primary NH 2 group formally two amino NH groups are included, therefore, one primary amino group per polymer is sufficient for the crosslinking. In a secondary amino group, only one amino NH group is included, therefore at least two secondary amino groups per polymer are required for crosslinking. Preferably, the silicone thermoplastic elastomer S1 has at least three amino NH groups per molecule. Preferably, the silicone thermoplastic elastomer S1 has amino groups selected from primary and secondary amino groups. Secondary amino groups are z. B. amides, as they occur in urea units. The aldehyde reagent AR is preferably used in an amount such that the molar ratio of aldehyde groups in AR to primary or secondary amino groups of the thermoplastic silicone elastomer S1 is between 0.01 and 10, more preferably between 0.1 and 8, in particular between 0.5 and 5th

Die im ersten Schritt hergestellte Lösung aus dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 kann als Additiv A mindestens einen Füllstoff FS enthalten. Nicht verstärkende Füllstoffe FS mit einer BET-Oberfläche von bis zu 50 m2/g sind beispielsweise Quarz, Diatomeenerde, Calciumsilikat, Zirkoniumsilikat, Zeolithe, Metalloxidpulver, wie Aluminium-, Titan-, Eisen-, oder Zinkoxide bzw. deren Mischoxide, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Gips, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Bornitrid, Glas- und Kunststoffpulver. Eine Auflistung weiterer Füllstoffe in Partikelform findet sich in EP 1940940 . Verstärkende Füllstoffe, also Füllstoffe mit einer BET-Oberfläche von mindestens 50 m2/g, insbesondere 100 bis 400 m2/g sind beispielsweise pyrogen hergestellte Kieselsäure, gefällte Kieselsäure, Aluminiumhydroxid, Ruß, wie Furnace- und Acetylenruß und Silicium-Aluminium-Mischoxide großer BET-Oberfläche.The solution of the thermoplastic silicone elastomer S1 prepared in the first step may contain as additive A at least one filler FS. Non-reinforcing fillers FS with a BET surface area of up to 50 m 2 / g are, for example, quartz, diatomaceous earth, calcium silicate, zirconium silicate, zeolites, metal oxide powders such as aluminum, titanium, iron or zinc oxides or their mixed oxides, barium sulfate, Calcium carbonate, gypsum, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, glass and plastic powder. A list of others Fillers in particulate form can be found in EP 1940940 , Reinforcing fillers, ie fillers having a BET surface area of at least 50 m 2 / g, in particular 100 to 400 m 2 / g are, for example, fumed silica, precipitated silica, aluminum hydroxide, carbon black, such as furnace and acetylene black and mixed silicon-aluminum oxides large BET surface area.

Die genannten Füllstoffe FS können hydrophobiert sein, beispielsweise durch die Behandlung mit Organosilanen, Organosilazanen bzw. -siloxanen oder durch Verätherung von Hydroxylgruppen zu Alkoxygruppen. Es kann eine Art von Füllstoff FS, es kann auch ein Gemisch von mindestens zwei Füllstoffen FS eingesetzt werden.The fillers FS mentioned can be rendered hydrophobic, for example by treatment with organosilanes, organosilazanes or siloxanes or by etherification of hydroxyl groups to alkoxy groups. It can be a type of filler FS, it can also be a mixture of at least two fillers FS are used.

Vorzugsweise enthält die im ersten Schritt hergestellte Lösung pro 100 Gewichtsteile an thermoplastischem Siliconelastomer S1 mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 5, insbesondere mindestens 10 und höchstens 40 Gewichtsteile Füllstoff FS.Preferably, the solution prepared in the first step contains at least 3, more preferably at least 5, in particular at least 10 and at most 40 parts by weight of filler FS per 100 parts by weight of thermoplastic silicone elastomer S1.

Die im ersten Schritt hergestellte Lösung oder Suspension kann wahlweise als weiteren Bestandteil Z pro 100 Gewichtsteile an thermoplastischem Siliconelastomer S1 0 bis 150 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,0001 bis 80 Gewichtsteile an Zusätzen enthalten. Diese Zusätze können beispielsweise harzartige Polyorganosiloxane, Haftvermittler, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, organische Polymere, Hitzestabilisatoren, Inhibitoren, Fungizide oder Bakterizide, wie Methylisothiazolone oder Benzisothiazolone, Vernetzungshilfsmittel, Verlaufshilfsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Haftvermittler, Lichtschutzmittel wie UV-Absorber und/oder Radikalfänger, Thixotropiermittel sein.The solution or suspension prepared in the first step may optionally contain 0 to 150 parts by weight, more preferably 0.0001 to 80 parts by weight of additives, as further constituent Z per 100 parts by weight of thermoplastic silicone elastomer S1. These additives may be, for example, resinous polyorganosiloxanes, adhesion promoters, pigments, dyes, plasticizers, organic polymers, heat stabilizers, inhibitors, fungicides or bactericides, such as methylisothiazolones or benzisothiazolones, crosslinking aids, leveling agents, surface-active substances, adhesion promoters, light stabilizers such as UV absorbers and / or radical scavengers, Be thixotropic agent.

Die thermoplastischen Siliconelastomere S1 eignen sich zur einfachen und kostengünstigen Herstellung von asymmetrisch aufgebauten Membranen M mit Hilfe des Phaseninversionsprozesses. Die Harnstoffgruppen der thermoplastischen Siliconelastomere S1 bewirken eine physikalische Vernetzung der Membranen M über Wasserstoffbrücken nach der Phaseninversion und fixieren somit die asymmetrische Struktur. Die physikalische Vernetzung ist jedoch nicht ausreichend, um eine hohe Stabilität und Belastbarkeit zu erreichen.The thermoplastic silicone elastomers S1 are suitable for the simple and cost-effective production of asymmetrically constructed membranes M with the aid of the phase inversion process. The urea groups of the thermoplastic silicone elastomers S1 bring about a physical crosslinking of the membranes M via hydrogen bonds after the phase inversion and thus fix the asymmetric structure. However, physical crosslinking is not sufficient to achieve high stability and resilience.

Eine hohe mechanische Stabilität der Membranen M, u. a. gegenüber dem Druck des zu trennenden Stoffgemisches, ist für einen technischen Einsatz der Membranen M jedoch zwingend erforderlich. Die mechanische Stabilität wird durch die kovalente Vernetzung der Membranen wesentlich verbessert. Insbesondere beim Einsatz von Membranen in der reversen Osmose, Ultra-, Nano-, Mikrofiltration sowie Gastrennung und Pervaporationsanlagen werden Membranen benötigt, die sehr hohen mechanischen Belastungen standhalten können.A high mechanical stability of the membranes M, u. a. compared to the pressure of the substance mixture to be separated, however, M is absolutely necessary for technical use of the membranes. The mechanical stability is significantly improved by the covalent crosslinking of the membranes. In particular, when using membranes in reverse osmosis, ultra-, nano-, microfiltration and gas separation and pervaporation plants membranes are needed that can withstand very high mechanical loads.

Die Flexibilität bleibt trotz der kovalenten Vernetzung erhalten. Ein mögliches Kollabieren der porösen Strukturen nach dem Phaseninversionsprozess, auch bei höheren Temperaturen, wird nicht beobachtet.The flexibility remains despite the covalent crosslinking. Possible collapse of the porous structures after the phase inversion process, even at higher temperatures, is not observed.

Die Amid-Gruppierungen der thermoplastischen Siliconelastomere S1 beeinflussen die Diffusion und Löslichkeit der zu trennenden Moleküle, was in den meisten Fällen zu einer Verbesserung der Selektivität der Membranen M gegenüber reinen Siliconen führt. Die Membranen M weisen gegenüber Membranen des Stands der Technik eine deutlich höhere Durchflussrate und eine deutlich verbesserte Stabilität auf.The amide moieties of the silicone thermoplastic elastomers S1 affect the diffusion and solubility of the molecules to be separated, which in most cases results in an improvement in the selectivity of the membranes M over pure silicones. The membranes M have a significantly higher flow rate and a significantly improved stability over membranes of the prior art.

Obwohl die Selektivitäten der in der Literatur bekannten Silicone in manchen Fällen für die Trennung von Gasgemischen ausreichend erscheinen, sind die erzielbaren Gasflüsse dieser Membranen zu gering, was ihre Gesamtperformance stark negativ beeinflusst und damit auch den technischen Einsatz stark behindert.Although the selectivities of the silicones known in the literature in some cases seem sufficient for the separation of gas mixtures, the achievable gas flows of these membranes are too low, which strongly adversely affects their overall performance and thus also hampers the technical use.

Weiterhin lässt sich die Porenstruktur der Membranen M in einem weiten Bereich einfach variieren. Damit lassen sich auch Membranapplikationen, wie z. B. Mikrofiltration oder auch H2O-Dampf/H2O-flüssig-Trennung realisieren, die mit den bisher hergestellten Membranen aus Silicon-Copolymeren nicht erreichbar waren.Furthermore, the pore structure of the membranes M can be easily varied over a wide range. This also membrane applications, such. B. microfiltration or H 2 O-vapor / H 2 O-liquid separation realize that were not achievable with the previously made membranes of silicone copolymers.

Ebenso lassen sich, im Vergleich zu den meisten kommerziellen Membranen, auch hydrophobe Medien leicht trennen. Die vernetzten, porösen Membranen M weisen somit insgesamt gegenüber reinen Siliconen- oder anderen Silicon-Copolymer-Membranen ein deutlich verbessertes Eigenschaftsprofil hinsichtlich sehr wichtiger Membraneigenschaften auf.Similarly, compared to most commercial membranes, hydrophobic media are also easy to separate. The crosslinked, porous membranes M thus have a significantly improved property profile with regard to very important membrane properties compared to pure silicone or other silicone copolymer membranes.

Die Membranen M zeichnen sich ferner dadurch aus, dass sie eine ausgezeichnete Lagerstabilität aufweisen. Das heißt, dass die Membranen M nach einer Lagerzeit von 4 Monaten keine signifikanten Veränderungen in der Trennleistung aufweisen.The membranes M are further characterized by having excellent storage stability. This means that the membranes M have no significant changes in the separation performance after a storage time of 4 months.

Charakteristisch für Membranen, die mit dem Phaseninversionsprozess, auch als Loeb-Sourirajan-Prozess bezeichnet, hergestellt werden, ist ihr asymmetrischer Aufbau mit einer dünnen trennselektiven Schicht und einem porösen Unterbau, der für die mechanische Stabilität sorgt. Derartige Membranen sind besonders bevorzugt. Characteristic of membranes produced by the phase inversion process, also referred to as the Loeb-Sourirajan process, is their asymmetric structure with a thin release-selective layer and a porous substructure providing mechanical stability. Such membranes are particularly preferred.

Im ersten Schritt beider Verfahren zur Herstellung der Membranen M wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 in einem organischen oder anorganischen Lösemittel L oder deren Mischungen gelöst.In the first step of both processes for the preparation of the membranes M, the thermoplastic silicone elastomer S1 is dissolved in an organic or inorganic solvent L or mixtures thereof.

Bevorzugte organische Lösemittel L sind Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Säuren, Anhydride, Ester, N-haltige Lösemittel und S-haltige Lösemittel.Preferred organic solvents L are hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ethers, alcohols, aldehydes, ketones, acids, anhydrides, esters, N-containing solvents and S-containing solvents.

Beispiele für gängige Kohlenwasserstoffe sind Pentan, Hexan, Dimethylbutan, Heptan, Hex-1-en, Hexa-1,5-dien, Cyclohexan, Terpentin, Benzol, Isopropylbenzol, Xylol, Toluol, Naphthalin, sowie Tetrahydronaphthalin. Beispiele für gängige halogenierte Kohlenwasserstoffe sind Fluoroform, Perfluorheptan, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichlorethan, 1,1,1-Trichlorethan, Pentylchlorid, Bromoform, 1,2-Dibromethan, Methyleniodid, Fluorbenzol, Chlorbenzol sowie 1,2-Dichlorbenzol. Beispiele für gängige Ether sind Diethylether, Butylethylether, Anisol, Diphenylether, Ethylenoxid, Tetrahydrofuran, Furan sowie 1,4-Dioxan. Beispiele für gängige Alkohole sind Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, Ethylenglykol, Ethylenglycolmonomethylether, Propylenglycol, Butylglycol, Glycerol, Phenol sowie m-Kresol. Beispiele für gängige Aldehyde sind Acetaldehyd und Butyraldehyd. Beispiele für gängige Ketone sind Aceton, Diisobutylketon, Butan-2-on, Cyclohexanon sowie Acetophenon. Gängige Beispiele für Säuren sind Ameisensäure und Essigsäure. Gängige Beispiele für Anhydride sind Essigsäureanhydrid und Maleinsäureanhydrid. Gängige Beispiele von Estern sind Essigsäuremetyhlester, Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, Essigsäurephenylester, Glyceroltriacetat, Oxalsäurediethylester, Dioctylsebacat, Benzoesäuremethylester, Phthalsäuredibutylester sowie Phosphorsäuretrikresylester. Gängige Beispiele von Stickstoffhaltigen Lösemittel sind Nitromethan, Nitrobenzol, Butyronitril, Acetonitril, Benzonitril, Malononitril, Hexylamin, Aminoethanol, N,N-Diethylaminoethanol, Anilin, Pyridin, N,N-Dimethylanilin, N,N-Dimethylformamid, N-Methylpiperazin, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Ethyl-2-pyrrolidon sowie 3-Hydroxypropionitril. Gängige Beispiele für schwefelhaltige Lösemittel L sind Schwefelkohlenstoff, Methanthiol, Dimethylsulfon, Dimethylsulfoxid sowie Thiophen.Examples of common hydrocarbons are pentane, hexane, dimethylbutane, heptane, hex-1-ene, hexa-1,5-diene, cyclohexane, turpentine, benzene, isopropylbenzene, xylene, toluene, naphthalene, and tetrahydronaphthalene. Examples of common halogenated hydrocarbons are fluoroform, perfluoroheptane, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, pentyl chloride, bromoform, 1,2-dibromoethane, methylene iodide, fluorobenzene, chlorobenzene and 1,2- dichlorobenzene. Examples of common ethers are diethyl ether, butyl ethyl ether, anisole, diphenyl ether, ethylene oxide, tetrahydrofuran, furan and 1,4-dioxane. Examples of common alcohols are methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, butyl glycol, glycerol, phenol and m-cresol. Examples of common aldehydes are acetaldehyde and butyraldehyde. Examples of common ketones are acetone, diisobutyl ketone, butan-2-one, cyclohexanone and acetophenone. Common examples of acids are formic acid and acetic acid. Common examples of anhydrides are acetic anhydride and maleic anhydride. Common examples of esters are acetic acid methyl ester, ethyl acetate, butyl acetate, phenyl acetate, glycerol triacetate, diethyl oxalate, dioctyl sebacate, methyl benzoate, dibutyl phthalate and tricresyl phosphate. Common examples of nitrogen-containing solvents are nitromethane, nitrobenzene, butyronitrile, acetonitrile, benzonitrile, malononitrile, hexylamine, aminoethanol, N, N-diethylaminoethanol, aniline, pyridine, N, N-dimethylaniline, N, N-dimethylformamide, N-methylpiperazine, N- Methyl 2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone and 3-hydroxypropionitrile. Common examples of sulfur-containing solvents L are carbon disulfide, methanethiol, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide and thiophene.

Gängige Beispiele für anorganische Lösemittel sind Wasser, Ammoniak, Hydrazin, Schwefeldioxid, Siliciumtetrachlorid und Titantetrachlorid.Common examples of inorganic solvents are water, ammonia, hydrazine, sulfur dioxide, silicon tetrachloride and titanium tetrachloride.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 in Lösemittelgemischen L gelöst. Gängige Beispiel für binäre Lösemittelgemische L sind Isopropanol-N-Methylpiperazin, Isopropanol-Aminoethanol, Isopropanol-N,N-Diethylaminoethanol, Isopropanol-Dimethylformamid, Isopropanol-Tetrahydrofuran, Isopropanol-N-Methyl-2-pyrrolidon, Isopropanol-N-Ethyl-2-pyrrolidon sowie Isopropanol-Dimethylsulfoxid. Bevorzugt sind dabei Mischungsverhältnissen von 5:1 bis 1:5, besonders bevorzugt ist der Bereich von 4:1 bis 1:4 und ganz bevorzugt der Bereich 3:1 bis 1:3.In a preferred embodiment of the invention, the thermoplastic silicone elastomer S1 is dissolved in solvent mixtures L. Common examples of binary solvent mixtures L are isopropanol-N-methylpiperazine, isopropanol-aminoethanol, isopropanol-N, N-diethylaminoethanol, isopropanol-dimethylformamide, isopropanol-tetrahydrofuran, isopropanol-N-methyl-2-pyrrolidone, isopropanol-N-ethyl-2 -pyrrolidone and isopropanol-dimethyl sulfoxide. Preference is given to mixing ratios of 5: 1 to 1: 5, more preferably is the range of 4: 1 to 1: 4 and most preferably the range 3: 1 to 1: 3.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 in tertiären Lösemittelgemischen L gelöst. Gängige Beispiel für tertiäre Lösemittelgemische sind Isopropanol-N-Methylpiperazin-Aminoethanol, Isopropanol-N-Methylpiperazin-Dimethylformamid, Isopropanol-N-Methylpiperazin-Tetrahydrofuran, Isopropanol-N-Methylpiperazin-Dimethylsulfoxid, Isopropanol-Aminoethanol-Dimetyhlformamid, Isopropanol-N-Methylpiperazin-N,N-Diethylaminoethanol, Isopropanol-Dimethylformamid-N,N-Diethylaminoethanol, Isopropanol-Aminoethanol-Tetrahydrofuran, Isopropanol-Aminoethanol-Dimethylsulfoxid sowie Isopropanol-Dimethylformamid-Dimethylsulfoxid. Bevorzugte Mischungsverhältnisse sind dabei 3:1:1, 2:1:1, 1:1:1, 1:2:2 und 1:2:3.In a further preferred embodiment of the invention, the thermoplastic silicone elastomer S1 is dissolved in tertiary solvent mixtures L. Common examples of tertiary solvent mixtures are isopropanol-N-methylpiperazine-aminoethanol, isopropanol-N-methylpiperazine-dimethylformamide, isopropanol-N-methylpiperazine-tetrahydrofuran, isopropanol-N-methylpiperazine-dimethylsulfoxide, isopropanol-aminoethanol-dimetylformamide, isopropanol-N-methylpiperazine N, N-diethylaminoethanol, isopropanol-dimethylformamide-N, N-diethylaminoethanol, isopropanol-aminoethanol-tetrahydrofuran, isopropanol-aminoethanol-dimethylsulfoxide and isopropanol-dimethylformamide-dimethylsulfoxide. Preferred mixing ratios are 3: 1: 1, 2: 1: 1, 1: 1: 1, 1: 2: 2 and 1: 2: 3.

Bevorzugte Lösemittel L für das thermoplastische Siliconelastomer S1 lösen sich dabei in dem Fällmedium F bei 20°C und 1 bar zu mindestens 20 Gew.-%, insbesondere zu mindestens 50 Gew.-%.Preferred solvents L for the thermoplastic silicone elastomer S1 dissolve in the precipitation medium F at 20 ° C and 1 bar to at least 20 wt .-%, in particular at least 50 wt .-%.

Geeignete Lösemittelpaare L sind Wasser-Isopropanol, Wasser-Tetrahydrofuran, Wasser-Dimethylformamid, Wasser-N-Methylpiperazin, Wasser-Dimethylsulfoxid, Wasser-Aminoethanol, Wasser-N,N-Diethylaminoethanol, THF-Dimethylformamid, Isopropanol-Dimethylformamid, THF-N-Methyl-2-pyrrolidon, Isopropanol-N-Methyl-2-pyrrolidon sowie die beschriebenen binären und tertiären Lösemittelgemische L.Suitable solvent pairs L are water-isopropanol, water-tetrahydrofuran, water-dimethylformamide, water-N-methylpiperazine, water-dimethyl sulfoxide, water-aminoethanol, water-N, N-diethylaminoethanol, THF-dimethylformamide, isopropanol-dimethylformamide, THF-N- Methyl-2-pyrrolidone, isopropanol-N-methyl-2-pyrrolidone and the described binary and tertiary solvent mixtures L.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 vorgelegt, dann das Lösemittel bzw. Lösemittelgemisch L zugegeben.In one embodiment of the invention, the thermoplastic silicone elastomer S1 is initially charged, then the solvent or solvent mixture L is added.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 vorgelegt, mit N-Methyl-2-pyrrolidon gemischt und dann mit Isopropanol vollständig aufgelöst. In a particularly preferred embodiment, the thermoplastic silicone elastomer S1 is initially charged, mixed with N-methyl-2-pyrrolidone and then completely dissolved with isopropanol.

Die Konzentration an Siliconelastomer S1 liegt bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 60 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Lösung des thermoplastischen Siliconelastomers S1. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Konzentration an Siliconelastomer S1 10 bis 40 Gew.-% In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Konzentration an Siliconelastomer S1 in einem Bereich von 12 bis 33 Gew.-%.The concentration of silicone elastomer S1 is preferably in a range of 5 to 60% by weight based on the weight of the solution of the silicone thermoplastic elastomer S1. In a preferred embodiment of the invention, the concentration of silicone elastomer S1 is 10 to 40% by weight. In a particularly preferred embodiment of the invention, the concentration of silicone elastomer S1 is in a range of 12 to 33% by weight.

Die Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 werden vorzugsweise mit üblichen Methoden hergestellt, z. B. Rühren, Schütteln oder Mixen, besonders bevorzugt durch Schütteln im Lösemittel L bzw. Lösemittelgemisch L.The solutions of the thermoplastic silicone elastomer S1 are preferably prepared by conventional methods, e.g. As stirring, shaking or mixing, more preferably by shaking in the solvent L or solvent mixture L.

Durch Erhitzen der Lösungen kann der Lösungsvorgang teilweise erheblich beschleunigt werden. Bevorzugt sind Temperaturen von 10 bis 160°C. Weiterhin bevorzugt ist der Temperaturbereich von 22 bis 40°C. Besonders bevorzugt ist die Herstellung der Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1 bei Raumtemperatur.By heating the solutions, the solution process can sometimes be considerably accelerated. Preference is given to temperatures of 10 to 160 ° C. Further preferred is the temperature range of 22 to 40 ° C. Particularly preferred is the preparation of the solution of thermoplastic silicone elastomer S1 at room temperature.

Die Lösungen werden solange gemischt, bis eine homogene Lösung entsteht, in der das thermoplastische Siliconelastomer S1 vollständig gelöst ist. Die Zeit für diesen Löseprozess beträgt z. B. zwischen 5 min und 48 h. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dauert der Lösevorgang zwischen 1 h und 24 h, besonders bevorzugt zwischen 2 h und 8 h.The solutions are mixed until a homogeneous solution is obtained, in which the thermoplastic silicone elastomer S1 is completely dissolved. The time for this dissolution process is z. B. between 5 min and 48 h. In a preferred embodiment of the invention, the dissolution process lasts between 1 h and 24 h, more preferably between 2 h and 8 h.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 weitere Zusätze Z hinzugegeben. Typische Zusätze Z sind anorganische Salze und im Fällungsmedium F lösliche Polymere. Gängige anorganische Salze sind LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2, ZnCl2 und CdCl2. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Zusätze Z wasserlösliche Polymere der Polymerlösung hinzugegeben. Gängige wasserlösliche Polymere sind Poly(ethylen glycole), Poly(propylen glykole), Poly(propylen ethylen glykole), Poly(vinyl pyrrolidone), Poly(vinyl alkohole), Silicon-Alkylenoxid-Copolymere und sulfonierte Polystyrole. Ein Großteil der Zusätze Z löst sich im Fällungsmedium F bei der Phaseninversion und ist in der Membran M nicht mehr enthalten. Reste der Zusätze Z, die nach der Herstellung noch in der Membran M verbleiben, können die Membran M insgesamt hydrophiler machen.In one embodiment of the invention further additives Z are added to the thermoplastic silicone elastomer S1. Typical additives Z are inorganic salts and polymers soluble in the precipitation medium F. Common inorganic salts are LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, MgCl 2 , CaCl 2 , ZnCl 2 and CdCl 2 . In a preferred embodiment of the invention are added as additives Z water-soluble polymers of the polymer solution. Common water-soluble polymers are poly (ethylene glycols), poly (propylene glycols), poly (propylene ethylene glycols), poly (vinyl pyrrolidones), poly (vinyl alcohols), silicone-alkylene oxide copolymers and sulfonated polystyrenes. A large part of the additives Z dissolves in the precipitation medium F in the phase inversion and is no longer contained in the membrane M. Residues of the additives Z, which still remain in the membrane M after production, can make the membrane M more hydrophilic overall.

Dabei können auch Gemische von unterschiedlichen Zusätzen Z in die Lösung des thermoplastischen Siliconelastomers S1 mit eingearbeitet werden. So wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 2 Gew.-% LiCl und 3 Gew.-% Poly(vinyl pyrrolidon) zur Polymerlösung hinzugegeben. Durch die Zusätze Z wird die Membran M nach dem Phaseninversionsprozess deutlich poröser.In this case, mixtures of different additives Z can also be incorporated into the solution of the thermoplastic silicone elastomer S1. Thus, in a particularly preferred embodiment of the invention, 2% by weight of LiCl and 3% by weight of poly (vinyl pyrrolidone) are added to the polymer solution. As a result of the additives Z, the membrane M becomes significantly more porous after the phase inversion process.

Die Konzentration der Zusätze Z in der Lösung des thermoplastischen Siliconelastomers S1 beträgt zwischen 0,01 Gew.-% und bis zu 50 Gew.-%. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Konzentration 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Konzentration der Zusätze Z 1 bis 5 Gew.-%.The concentration of the additives Z in the solution of the thermoplastic silicone elastomer S1 is between 0.01% by weight and up to 50% by weight. In a preferred embodiment of the invention, the concentration is 0.1% by weight to 15% by weight. In a particularly preferred embodiment of the invention, the concentration of the additives Z is 1 to 5 wt .-%.

Beim ersten Verfahren wird im ersten Schritt zu der hergestellten Lösung aus dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 noch das Aldehydreagenz AR zugegeben.In the first method, the aldehyde reagent AR is added in the first step to the prepared solution of the thermoplastic silicone elastomer S1.

Das Aldehydreagenz AR kann als Lösung, Feststoff oder gasförmig zugegeben werden. Bevorzugt wird es als Lösung oder Feststoff zugegeben.The aldehyde reagent AR may be added as a solution, solid or gaseous. It is preferably added as a solution or solid.

Im zweiten Schritt wird die beschriebene Lösung des thermoplastischen Siliconelastomers S1 in eine Form gebracht, vorzugsweise ein Film oder eine Faser. Hierzu werden die Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 vorzugsweise auf ein Substrat aufgebracht oder versponnen. Die auf Substrate aufgebrachten Lösungen werden dabei vorzugsweise zu Flachmembranen weiterverarbeitet, während die versponnenen Lösungen vorzugsweise zu Hohlfasermembranen verarbeitet werden.In the second step, the described solution of the thermoplastic silicone elastomer S1 is brought into a mold, preferably a film or a fiber. For this, the solutions of the thermoplastic silicone elastomer S1 are preferably applied to a substrate or spun. The solutions applied to substrates are preferably further processed into flat membranes, while the spun solutions are preferably processed into hollow fiber membranes.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 mit Hilfe eines Rakelauftrages auf ein Substrat aufgebracht.In a preferred embodiment of the invention, the solutions of the thermoplastic silicone elastomer S1 are applied to a substrate by means of a doctor blade application.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Lösung vor dem Rakelauftrag mit konventionellen Filterkartuschen zu filtern. Bei diesem Schritt werden große Partikel entfernt, die bei der Membranherstellung zu Fehlstellen führen können. Die Porenweite der Filter beträgt dabei vorzugsweise 0,2 μm bis 100 μm. Bevorzugte Porenweiten liegen 0,2 μm bis 50 μm. Besonders bevorzugte Porenweite sind bei 0,2 bis 10 μm.It has proven to be particularly advantageous to filter the solution before the doctor blade application with conventional filter cartridges. In this step, large particles are removed, which in the Membrane production can lead to defects. The pore width of the filter is preferably 0.2 .mu.m to 100 .mu.m. Preferred pore sizes are 0.2 μm to 50 μm. Particularly preferred pore sizes are from 0.2 to 10 microns.

Als besonders vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, die Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 vor dem Rakelauftrag zu entgasen.It has also proven to be particularly advantageous to degas the solutions of the thermoplastic silicone elastomer S1 prior to the application of the doctor blade.

Die Höhe des Polymerfilms wird dabei wesentlich von der Spalthöhe des verwendeten Rakels beeinflusst. Die Spalthöhe des Rakels beträgt vorzugsweise mindestens 1 μm, besonders bevorzugt mindestens 20 μm, insbesondere mindestens 50 μm und vorzugsweise höchstens 2000 μm, besonders bevorzugt höchstens 500 μm, insbesondere höchstens 300 μm. Um ein Verlaufen des Polymerfilms nach dem Rakelauftrag zu vermeiden, sollte die Rakelhöhe nicht zu hoch eingestellt werden.The height of the polymer film is significantly influenced by the gap height of the doctor blade used. The gap height of the doctor blade is preferably at least 1 μm, particularly preferably at least 20 μm, in particular at least 50 μm and preferably at most 2000 μm, particularly preferably at most 500 μm, in particular at most 300 μm. In order to avoid bleeding of the polymer film after the doctor blade application, the doctor height should not be set too high.

Die Breite des Rakelauftrags ist grundsätzlich nicht limitiert. Typische Breiten liegen im Bereich von 5 cm bis 2 m. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Rakelbreite mindestens 10 cm und höchstens 1 m, insbesondere höchstens 50 cm.The width of the squeegee job is basically not limited. Typical widths are in the range of 5 cm to 2 m. In a preferred embodiment of the invention, the doctor blade width is at least 10 cm and at most 1 m, in particular at most 50 cm.

Eine weitere Möglichkeit, den nassen Polymerfilm herzustellen, besteht durch die Meniskusbeschichtung eines passenden Substrates mit den Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1. Weitere Möglichkeiten die Polymerfilme herzustellen schließen alle üblichen Verfahren ein, z. B. Gießen, Sprühen, Siebdruck, Tiefdruck und Spin-on-Disk. Die Filmdicke wird durch die Viskosität der Lösung und durch die Filmbildungsgeschwindigkeit eingestellt.Another way to make the wet polymer film is by meniscus coating a suitable substrate with the solutions of the silicone thermoplastic elastomer S1. Other ways to make the polymer films include all conventional methods, for. Casting, spraying, screen printing, gravure printing and spin on disk. The film thickness is adjusted by the viscosity of the solution and by the film-forming speed.

Die Geschwindigkeit des Auftrages muss grundsätzlich so gewählt werden, dass die Lösung das Substrat noch benetzen kann, so dass während der Filmherstellung keine Verlaufstörungen entstehen. Typische Geschwindigkeiten betragen dabei vorzugsweise mindestens 1 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 1,5 cm/s, insbesondere mindestens 2,5 cm/s und vorzugsweise höchstens 1 m/s, besonders bevorzugt höchstens 0,5 m/s, insbesondere höchstens 10 cm/s.The speed of the job must always be chosen so that the solution can still wet the substrate, so that during the film production no flow disturbances. Typical speeds are preferably at least 1 cm / s, more preferably at least 1.5 cm / s, in particular at least 2.5 cm / s and preferably at most 1 m / s, more preferably at most 0.5 m / s, in particular at most 10 cm / s.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet der Auftrag bei Temperaturen über 20°C statt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet der Auftrag in einem Temperaturbereich von 25 bis 50°C statt.In a preferred embodiment of the invention, the order takes place at temperatures above 20 ° C. In a particularly preferred embodiment of the invention, the application takes place in a temperature range of 25 to 50 ° C.

Grundsätzlich bestehen mehrere Möglichkeiten, die Temperatur einzustellen. Sowohl die hergestellten Lösungen als auch die verwendeten Substrate können auf die Temperatur eingestellt werden. In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, sowohl die Lösungen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 als auch das Substrat auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen.There are basically several ways to set the temperature. Both the prepared solutions and the substrates used can be adjusted to the temperature. In some cases it may be advantageous to heat both the solutions of the thermoplastic silicone elastomer S1 and the substrate to the desired temperature.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lösung auf 40°C bis 60°C temperiert und auf das auf 20°C bis 25°C temperierte Substrat aufgebracht. Die Temperaturen sollen so gewählt werden, dass die Vernetzungsreaktion noch nicht oder nur verzögert stattfindet.In a preferred embodiment of the invention, the solution is heated to 40 ° C to 60 ° C and applied to the tempered to 20 ° C to 25 ° C substrate. The temperatures should be chosen so that the crosslinking reaction is not or only delayed takes place.

Als Substrate für die beschriebenen Polymerfilme sind grundsätzlich alle ebenen Oberflächen geeignet. Als Substratmaterial sind besonders Metalle, Polymere, Gewebe, polymerbeschichtete Gewebe und Gläser geeignet. Geeignete Metalle bestehen dabei aus Titan, Eisen, Kupfer, Aluminium und deren Legierungen.As substrates for the polymer films described, basically all flat surfaces are suitable. Metals, polymers, fabrics, polymer-coated fabrics and glasses are particularly suitable as the substrate material. Suitable metals consist of titanium, iron, copper, aluminum and their alloys.

Als Substrate können alle zu Folien oder Vliesen verarbeitbaren Polymere eingesetzt werden. Beispiele für derartige Polymere sind Cellulose, Polyamide, Polyimide, Polyetherimide, Polycarbonate, Polybenzimidazole, Polyethersulfone, Polyester, Polysulfone, Polytetrafluorethylene, Polyurethane, Polyvinylchloride, Polyetherglykole, Polyethylenterephthalat (PET), Polyaryletherketone, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylate, Polyphenylenoxide, Polycarbonate, Polyethylene, Polypropylene und deren möglichen Copolymere. Als Glassubstrate können alle gängigen Gläser verwendet werden. Beispiele sind z. B. Quarzglas, Bleiglas, Floatglas oder Kalk-Natron-Glas.As substrates, it is possible to use all polymers which can be processed into films or nonwovens. Examples of such polymers are cellulose, polyamides, polyimides, polyetherimides, polycarbonates, polybenzimidazoles, polyethersulfones, polyesters, polysulfones, polytetrafluoroethylenes, polyurethanes, polyvinyl chlorides, polyether glycols, polyethylene terephthalate (PET), polyaryl ether ketones, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylates, polyphenylene oxides, polycarbonates, polyethylenes, polypropylenes and their possible copolymers. As glass substrates, all common glasses can be used. Examples are z. As quartz glass, leaded glass, float glass or soda-lime glass.

Die beschriebenen Materialien können dabei als Platten, Folien, Netze, gewoben und nicht gewoben, sowie als Vliese vorliegen. Bei der Herstellung der Membranen auf gewobenen oder nicht gewobenen Netzen sowie auf Vliesstoffen ist der Abstandshalter bereits mit der Membran verbunden.The materials described can be present as plates, films, nets, woven and nonwoven, as well as nonwovens. In the manufacture of the membranes on woven or non-woven nets and on nonwovens, the spacer is already connected to the membrane.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Film auf einer PET-Folie mit einer Schichtdicke von 100 μm bis 50 μm aufgebracht. In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Film auf einer Glasplatte mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 1,5 mm hergestellt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Film auf einem PTFE-beschichteten Gewebe hergestellt.In a preferred embodiment of Invention, the film is applied to a PET film with a layer thickness of 100 microns to 50 microns. In a likewise preferred embodiment of the invention, the film is produced on a glass plate with a layer thickness of 0.5 to 1.5 mm. In a further preferred embodiment, the film is produced on a PTFE-coated fabric.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Film auf Vliesstoffen aufgebracht, so dass sich nach dem Fällprozess ein Membran-Vliesstoff-Verbundwerkstoff bildet, wodurch bei der späteren Fertigung der Membranmodule Zeitersparnisse und geringe Fertigungskosten erzielt werden. Die bevorzugte Herstellung der porösen Membranen auf den Vliesstoffen gliedert sich in das Aufbringen des noch nassen Polymerfilms auf dem Vlies mit anschließender Phaseninversion mit dem Fällmedium F im dritten Schritt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the film is applied to nonwovens, so that forms a membrane-nonwoven composite material after the precipitation process, which in the subsequent production of the membrane modules time savings and low production costs are achieved. The preferred preparation of the porous membranes on the nonwovens is divided into the application of the still wet polymer film on the nonwoven with subsequent phase inversion with the precipitation medium F in the third step.

Besonders bevorzugt sind Vliesstoffe, die auf der Oberfläche keine Fehlstellen, wie z. B. Löcher oder senkrecht stehende Fasern, aufweisen.Particularly preferred are nonwoven fabrics which have no defects on the surface, such. As holes or perpendicular fibers have.

Die poröse Membran kann dabei sowohl auf nicht gewobenen und gewobenen Vliesstoffen aufgebracht sein.The porous membrane can be applied both to non-woven and woven nonwovens.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die poröse Membran auf ein nicht gewobenes Vlies aufgebracht. Bevorzugte Materialien für die eingesetzten Vliesstoffe sind Cellulose, Polyester, Polyethylene, Polypropylene, Polyethylen/Polypropylen-Copolymere oder Polyethylenterephthalate.In a preferred embodiment of the invention, the porous membrane is applied to a nonwoven web. Preferred materials for the nonwoven fabrics used are cellulose, polyester, polyethylenes, polypropylenes, polyethylene / polypropylene copolymers or polyethylene terephthalates.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die poröse Membran auf ein nicht gewobenes Polyester-Vlies aufgebracht.In a particularly preferred embodiment of the invention, the porous membrane is applied to a nonwoven polyester nonwoven.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die poröse Membran auf einem Glasfaservlies, Carbonfaser- oder Aramidfaservlies aufgebracht.In a further preferred embodiment of the invention, the porous membrane is applied to a glass fiber fleece, carbon fiber or aramid fiber fleece.

Die Schichtdicke der Substrate für die poröse Membran richtet sich dabei nach den technischen Gegebenheiten der Beschichtungsanlage und beträgt vorzugsweise mindestens 10 μm, besonders bevorzugt mindestens 50 μm, insbesondere mindestens 100 μm und vorzugsweise höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 600 μm, insbesondere höchstens 400 μm.The layer thickness of the substrates for the porous membrane depends on the technical conditions of the coating system and is preferably at least 10 .mu.m, more preferably at least 50 .mu.m, in particular at least 100 .mu.m and preferably at most 2 mm, more preferably at most 600 .mu.m, in particular at most 400 .mu.m ,

Die für die Herstellung der Membranen verwendeten Substrate können dabei auf der Oberfläche mit zusätzlichen Stoffen behandelt sein. Zu nennen wären hier u. a. Verlaufshilfsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Haftvermittler, Lichtschutzmittel wie UV-Absorber und/oder Radikalfänger. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Folien noch zusätzlich mit Ozon oder UV-Licht behandelt. Zur Erzeugung der jeweils gewünschten Eigenschaftsprofile der Membranen sind derartige Zusätze bevorzugt.The substrates used for the preparation of the membranes can be treated on the surface with additional substances. To call here would u. a. Flow control agents, surface-active substances, adhesion promoters, light stabilizers such as UV absorbers and / or radical scavengers. In a preferred embodiment of the invention, the films are additionally treated with ozone or UV light. To produce the respectively desired property profiles of the membranes, such additives are preferred.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das thermoplastische Siliconelastomer S1 im zweiten Schritt durch Verspinnen zu Hohlfasern verarbeitet.In a further preferred embodiment of the invention, the thermoplastic silicone elastomer S1 is processed in the second step by spinning into hollow fibers.

Der Außendurchmesser der Faser beträgt vorzugsweise mindestens 10 μm, besonders bevorzugt mindestens 100 μm, insbesondere mindestens 200 μm, besser mindestens 300 μm und vorzugsweise höchstens 5 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 mm, insbesondere höchstens 2 mm.The outer diameter of the fiber is preferably at least 10 μm, particularly preferably at least 100 μm, in particular at least 200 μm, more preferably at least 300 μm and preferably at most 5 mm, particularly preferably at most 3 mm, in particular at most 2 mm.

Der maximale Innendurchmesser der Hohlfaser wird durch den maximalen Außendurchmesser begrenzt und beträgt vorzugsweise mindestens 8 μm, besonders bevorzugt mindestens 80 μm, insbesondere mindestens 180 μm, besser mindestens 280 μm und vorzugsweise höchstens 4,5 mm, besonders bevorzugt höchstens 1,9 mm, insbesondere höchstens 900 μm.The maximum inner diameter of the hollow fiber is limited by the maximum outer diameter and is preferably at least 8 μm, more preferably at least 80 μm, in particular at least 180 μm, better at least 280 μm and preferably at most 4.5 mm, particularly preferably at most 1.9 mm, in particular at most 900 μm.

Um das Kollabieren der inneren Kanäle während des Hohlfaserherstellungsprozess zu verhindern kann in diesem Kanal ein weiteres Medium eingespritzt werden.In order to prevent the collapse of the inner channels during the hollow fiber manufacturing process, another medium can be injected in this channel.

Bei dem Medium handelt es sich entweder um Gase oder um Flüssigkeiten.The medium is either gas or liquids.

Beispiele für typische gasförmige Medien sind Luft, Druckluft, Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlendioxid.Examples of typical gaseous media are air, compressed air, nitrogen, oxygen or carbon dioxide.

Beispiele für typische flüssige Medien sind Wasser oder organische Lösemittel. Bevorzugte organische Lösemittel sind Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Säuren, Anhydride, Ester, N-haltige Lösemittel und S-haltige Lösemittel.Examples of typical liquid media are water or organic solvents. Preferred organic solvents are hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ethers, alcohols, aldehydes, ketones, acids, anhydrides, esters, N-containing solvents and S-containing solvents.

Durch die passende Auswahl des Fällungsmediums F und des im Inneren der Hohlfaser applizierten Mediums kann die Phaseninversion nur von außen, nur von innen oder von beiden Seiten gleichzeitig stattfinden. Damit kann bei der Hohlfasermembran die trennselektive Schicht auf der Außenseite, Innenseite oder in der Hohlfaserwand ausgebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Fällungsmedium F Wasser verwendet und im Inneren der Hohlfaser Toluol eingespritzt. Due to the suitable selection of the precipitation medium F and of the medium applied inside the hollow fiber, the phase inversion can take place only from outside, only from the inside or from both sides at the same time. Thus, in the hollow fiber membrane, the separation-selective layer can be formed on the outside, inside or in the hollow fiber wall. In a preferred embodiment of the invention, water is used as the precipitation medium F and toluene is injected inside the hollow fiber.

Eine weitere Möglichkeit das Kollabieren der Hohlfasern zu verhindern ist die Verwendung von Vliesstoffschläuchen. Dabei wird, wie bei den Substratgebundenen Membranen, die Polymerlösung auf die Außenseite oder auf die Innenseite des Schlauches aufgebracht.Another way to prevent the collapse of the hollow fibers is the use of non-woven tubes. In this case, as with the substrate-bound membranes, the polymer solution is applied to the outside or on the inside of the tube.

Bei der Herstellung der Hohlfasern kann ebenfalls noch eine zweite Polymerlage co-versponnen werden.In the production of the hollow fibers, a second polymer layer may also be co-spun.

Besonders bevorzugt ist das Verspinnen bei erhöhten Temperaturen. Damit kann die Geschwindigkeit für die Herstellung der Hohlfasern erhöht werden. Typische Temperaturen bewegen sich dabei über 20°C. Besonders bevorzugt ist das Verspinnen bei Temperaturen von 20°C bis 150°C. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Hohlfasern bei 25 bis 55°C hergestellt. Die Temperaturen sollen so gewählt werden, dass die Vernetzungsreaktion noch nicht oder nur verzögert stattfindet.Particularly preferred is spinning at elevated temperatures. Thus, the speed for the production of the hollow fibers can be increased. Typical temperatures are above 20 ° C. Spinning is particularly preferred at temperatures of from 20 ° C to 150 ° C. In a particularly preferred embodiment of the invention, the hollow fibers are prepared at 25 to 55 ° C. The temperatures should be chosen so that the crosslinking reaction is not or only delayed takes place.

Für die Herstellung der Membranen können die Filme bzw. Hohlfasern vor dem Eintauchen in das Fällungsbad für eine definierte Zeit vorgetrocknet werden.For the production of the membranes, the films or hollow fibers can be pre-dried for a defined time before being immersed in the precipitation bath.

Die Vortrocknung kann bei Umgebungsbedingungen stattfinden. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Vortrocknung bei definierten Umgebungsbedingungen, d. h. Temperatur und relative Feuchte, durchzuführen. Die Temperatur liegt dabei bei vorzugsweise mindestens 0°C, besonders bevorzugt mindestens 10°C, insbesondere mindestens 25°C und vorzugsweise höchstens 150°C, besonders bevorzugt höchstens 75°C. Falls Variante 1 des Verfahrens genutzt wird, und das Aldehydreagenz AR schon zugegeben wurde, ist bei der Vortrocknung darauf zu achten, dass der Vernetzungsprozess noch nicht einsetzt.The predrying can take place at ambient conditions. In some cases, it may be advantageous to pre-dry at defined environmental conditions, i. H. Temperature and relative humidity. The temperature is preferably at least 0 ° C, more preferably at least 10 ° C, in particular at least 25 ° C and preferably at most 150 ° C, particularly preferably at most 75 ° C. If variant 1 of the process is used, and the aldehyde reagent AR has already been added, it must be ensured during the predrying that the crosslinking process does not yet begin.

Die Länge der Vortrocknungszeit hängt von den Umgebungsbedingungen ab. Typischerweise beträgt die Vortrocknungszeit länger als 5 Sekunden.The length of the pre-drying time depends on the environmental conditions. Typically, the predrying time is longer than 5 seconds.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Vortrocknungszeit 7 Sekunden bis 10 Minuten.In a preferred embodiment of the invention, the predrying time is 7 seconds to 10 minutes.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Vortrocknungszeit 10 bis 30 Sekunden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the predrying time is 10 to 30 seconds.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Vortrocknungszeit 30 Sekunden bis 1 Minute.In a likewise preferred embodiment of the invention, the predrying time is 30 seconds to 1 minute.

Im dritten Schritt werden die in Form gebrachten Lösungen, insbesondere die Polymerfilme bzw. Hohlfasern mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht, insbesondere in ein mit Fällmedium F befülltes Fällungsbad getaucht. Der dritte Schritt stellt einen Phaseninversionsprozess dar.In the third step, the solutions brought into shape, in particular the polymer films or hollow fibers are brought into contact with a precipitation medium F, in particular dipped in a precipitation bath filled with precipitation medium F. The third step represents a phase inversion process.

Das Fällmedium F ist eine Flüssigkeit, in welcher das thermoplastische Siliconelastomer S1 vorzugsweise höchstens zu 2 Gew.-% bei 20°C löslich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung löst sich das Lösemittel L oder Lösungsmittelgemisch L, welches für die Herstellung der Lösung im ersten Schritt verwendet wird, in dem Fällmedium F bei dem im dritten Schritt vorherrschenden Druck und Temperatur zu mindestens 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 30 Gew.-%.The precipitation medium F is a liquid in which the thermoplastic silicone elastomer S1 is preferably at most 2% by weight soluble at 20 ° C. In a preferred embodiment of the invention, the solvent L or solvent mixture L used for the preparation of the solution in the first step dissolves in the precipitation medium F at the pressure and temperature prevailing in the third step to at least 10% by weight, in particular at least 30% by weight.

Das gängigste Fällmedium F ist Wasser, insbesondere deionisiertes Wasser. Für die Herstellung der Membranen M ist Wasser auch das bevorzugte Fällmedium F. Weitere bevorzugte Fällmedien F sind Alkohole, z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol und längerkettige Alkohole, oder N-haltige Lösemittel, wie z. B. Acetonitril. Daneben sind allerdings auch die Lösemittel und Lösemittelgemische, die für die Herstellung der Polymerlösung beschrieben werden grundsätzlich als Fällmedium F geeignet. Dabei ist allerdings immer darauf zu achten, dass sich das thermoplastische Siliconelastomer S1 nicht vollständig im Fällmedium F auflöst.The most common precipitation medium F is water, especially deionized water. For the preparation of the membranes M water is also the preferred precipitation medium F. Further preferred precipitation media F are alcohols, eg. As methanol, ethanol, isopropanol and long-chain alcohols, or N-containing solvents such. For example acetonitrile. In addition, however, the solvents and solvent mixtures which are described for the preparation of the polymer solution are basically suitable as precipitation medium F. However, it is always important to ensure that the thermoplastic silicone elastomer S1 does not dissolve completely in the precipitation medium F.

Die Temperatur des Fällmediums F kann dabei großen Einfluss auf die Struktur der Membran M nehmen. Die Temperatur des Fällmediums F für die Herstellung der unvernetzten Membranen M liegt zwischen der Schmelztemperatur und der Siedetemperatur des eingesetzten Fällmediums F. Bevorzugt liegt die Temperatur in einem Bereich von 0°C bis 80°C. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur in einem Bereich von 10°C bis 60°C. Die Temperaturen sollen so gewählt werden, dass die Vernetzungsreaktion noch nicht oder nur verzögert stattfindet.The temperature of the precipitation medium F can have a great influence on the structure of the membrane M. The temperature of the precipitation medium F for the preparation of the uncrosslinked membranes M is between the melting temperature and the boiling temperature of the precipitation medium F used. The temperature is preferably in a range of 0 ° C to 80 ° C. More preferably, the temperature is in a range of 10 ° C to 60 ° C. The temperatures should be chosen so that the crosslinking reaction is not or only delayed takes place.

Daneben kann das Fällmedium F auch Additive enthalten, die Einfluss auf das Ausfallen des thermoplastischen Siliconelastomers S1 in dem Fällungsbad haben. Typische Additive des Fällmediums F sind dabei anorganische Salze und im Fällmedium F lösliche Polymere. Gängige anorganische Salze sind LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2, ZnCl2 und CdCl2. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden wasserlösliche Polymere dem Fällmediums F hinzugegeben. Gängige wasserlösliche Polymere sind Poly(ethylen glycole), Poly(propylen glykole), Poly(propylen ethylen glykole), Poly(vinyl pyrrolidone), Poly(vinyl alkohole), Silicon-Alkylenoxid-Copolymere und sulfonierte Polystyrole. Das Fällmediums F kann zudem die in Lösungen üblichen Additive und Zusätze enthalten. Beispiele sind u. a. Verlaufshilfsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Haftvermittler, Lichtschutzmittel wie UV-Absorber und/oder Radikalfänger.In addition, the precipitation medium F may also contain additives that influence the precipitation of the thermoplastic silicone elastomer S1 in the precipitation bath. Typical additives of the precipitation medium F are inorganic salts and polymers soluble in the precipitation medium F. Common inorganic salts are LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, MgCl 2 , CaCl 2 , ZnCl 2 and CdCl 2 . In a preferred embodiment of the invention, water-soluble polymers are added to the precipitation medium F. Common water-soluble polymers are poly (ethylene glycols), poly (propylene glycols), poly (propylene ethylene glycols), poly (vinyl pyrrolidones), poly (vinyl alcohols), silicone-alkylene oxide copolymers and sulfonated polystyrenes. The precipitation medium F may also contain the customary in solutions additives and additives. Examples include flow control agents, surface-active substances, adhesion promoters, light stabilizers such as UV absorbers and / or radical scavengers.

Der Großteil der Additive ist nach der Herstellung in der Membran nicht mehr enthalten. Additive, die in der Membran M nach der Herstellung verbleiben, können die Membran M hydrophiler machen.Most of the additives are no longer contained in the membrane after production. Additives remaining in the membrane M after preparation may make the membrane M more hydrophilic.

Dabei können auch Gemische unterschiedlicher Additive in das Fällmedium F mit eingearbeitet werden. So wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 0,3 bis 0,8 Gew.-% Dodecylsulfat und 0,3 bis 0,8 Gew.-% LiF zum Fällungsbad hinzugegeben.In this case, mixtures of different additives in the precipitation medium F can be incorporated with. Thus, in a particularly preferred embodiment of the invention, 0.3 to 0.8% by weight of dodecyl sulfate and 0.3 to 0.8% by weight of LiF are added to the precipitation bath.

Die Konzentration der Additive in dem Fällmedium F beträgt vorzugsweise mindestens 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mindestens 1 Gew.-% und vorzugsweise höchstens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, insbesondere höchstens 5 Gew.-%.The concentration of the additives in the precipitation medium F is preferably at least 0.01 wt .-%, particularly preferably at least 0.1 wt .-%, in particular at least 1 wt .-% and preferably at most 30 wt .-%, particularly preferably at most 15 Wt .-%, in particular at most 5 wt .-%.

Zur Erzeugung der jeweils gewünschten Eigenschaftsprofile der Membranen M sind derartige Zusätze bevorzugt.To generate the respective desired property profiles of the membranes M, such additives are preferred.

Die Geschwindigkeit mit der die in Form gebrachte Lösung, insbesondere der Polymerfilm bzw. die Hohlfaser in das Fällmedium F eintaucht, muss grundsätzlich so gewählt werden, dass der für die Membranherstellung notwendige Lösemittelaustausch stattfinden kann. Typische Eintauchgeschwindigkeiten sind vorzugsweise mindestens 1 cm/s, besonders bevorzugt mindestens 2 cm/s, insbesondere mindestens 5 cm/s, besser mindestens 10 cm/s und vorzugsweise höchstens 1 m/s, besonders bevorzugt höchstens 50 cm/s, insbesondere höchstens 30 cm/s.The speed with which the solution brought into shape, in particular the polymer film or the hollow fiber dips into the precipitation medium F, must in principle be chosen so that the solvent exchange necessary for membrane production can take place. Typical immersion speeds are preferably at least 1 cm / s, more preferably at least 2 cm / s, in particular at least 5 cm / s, more preferably at least 10 cm / s and preferably at most 1 m / s, particularly preferably at most 50 cm / s, in particular at most 30 cm / s.

Die Geschwindigkeit wird bevorzugt so eingestellt, dass die unvernetzten Membranen M kontinuierlich hergestellt werden. Bei einem derartigen Verfahren erfolgt die Erzeugung der nassen in Form gebrachten Lösung bevorzugt mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Eintauchen in das Inversionsbad. Die Zeit zwischen der Herstellung der in Form gebrachten Lösung und dem Eintauchen in das Fällmedium F wird dabei so eingestellt, dass die in Form gebrachte Lösung die evtl. notwendige Zeit für eine Vortrocknung durchläuft.The speed is preferably adjusted so that the uncrosslinked membranes M are produced continuously. In such a method, the production of the wet shaped solution is preferably at the same rate as immersion in the inversion bath. The time between the preparation of the solution brought into the mold and the immersion in the precipitation medium F is adjusted so that the solution brought into the form passes through the possibly necessary time for predrying.

Der Winkel in dem die in Form gebrachte Lösung in das Fällmedium F getaucht wird, muss grundsätzlich so gewählt werden, dass der Lösemittelaustausch nicht blockiert wird. Typische Winkel liegen sind vorzugsweise mindestens 1°, besonders bevorzugt mindestens 10°, insbesondere mindestens 15° und vorzugsweise höchstens 90°, besonders bevorzugt höchstens 70°, insbesondere höchstens 45°. Hohlfasern werden bevorzugt in einem Winkel von 85° bis 90° in das Fällmedium F getaucht.The angle at which the shaped solution is immersed in the precipitation medium F must always be chosen so that the solvent exchange is not blocked. Typical angles are preferably at least 1 °, particularly preferably at least 10 °, in particular at least 15 ° and preferably at most 90 °, particularly preferably at most 70 °, in particular at most 45 °. Hollow fibers are preferably immersed in the precipitation medium F at an angle of 85 ° to 90 °.

Die Herstellung der Hohlfasern kann mit oder ohne Luftspalt zwischen Düse und Fällbad erfolgen.The preparation of the hollow fibers can be done with or without an air gap between the nozzle and precipitation bath.

Die zeitliche Länge des Auslagerns der in Form gebrachten Lösung im Fällmedium F muss grundsätzlich so gewählt werden, dass genügend Zeit vorhanden ist, bis der Lösemittelaustausch stattgefunden hat. Typische Zeiten sind dabei vorzugsweise mindestens 10 s, besonders bevorzugt mindestens 30 s, insbesondere mindestens 1 min und vorzugsweise höchstens 20 h, besonders bevorzugt höchstens 60 min, insbesondere höchstens 30 min.The time length of the aging of the shaped solution in the precipitation medium F must always be selected so that there is sufficient time until the solvent exchange has taken place. Typical times are preferably at least 10 s, more preferably at least 30 s, in particular at least 1 min and preferably at most 20 h, particularly preferably at most 60 min, in particular at most 30 min.

Im vierten Schritt werden Reste von Lösemittel L und/oder Fällmedium F aus der unvernetzten Membran entfernt, das geschieht vorzugsweise durch Verdampfen.In the fourth step, residues of solvent L and / or precipitation medium F are removed from the uncrosslinked membrane, which is preferably done by evaporation.

Im fünften Schritt wird die aus thermoplastischen Siliconelastomer S1 bestehende, kovalent unvernetzte Membran einer Vernetzung unterworfen. Die zeitliche Reihenfolge ist dabei beliebig, beide Schritte können nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt zuerst im vierten Schritt die Entfernung Reste von Lösemittel L und/oder Fällmedium F und danach die Vernetzung des thermoplastischen Siliconelastomers S1 im fünften Schritt. In the fifth step, the covalently uncrosslinked membrane consisting of thermoplastic silicone elastomer S1 is subjected to crosslinking. The temporal sequence is arbitrary, both steps can be performed sequentially or simultaneously. The removal of residues of solvent L and / or precipitation medium F is preferably carried out first in the fourth step, followed by crosslinking of the thermoplastic silicone elastomer S1 in the fifth step.

Beim ersten Verfahren wird die Membran im fünften Schritt vernetzt. Die Vernetzung erfolgt durch Temperaturerhöhung. Die Vernetzung wird bevorzugt bei Temperaturen von 40°C bis 250°C, besonders bevorzugt bei 60°C bis 200°C, insbesondere bei 80°C bis 150°C durchgeführt.In the first method, the membrane is crosslinked in the fifth step. The crosslinking takes place by increasing the temperature. The crosslinking is preferably carried out at temperatures of 40 ° C to 250 ° C, more preferably at 60 ° C to 200 ° C, in particular at 80 ° C to 150 ° C.

Beim zweiten Verfahren wird im fünften Schritt das Aldehydreagenz AR in die Membran eingebracht, beispielsweise durch Eintauchen, Besprühen oder durch Begasen der Membran. Anschließend kann die Vernetzungsreaktion durch eine Temperaturerhöhung auf 40°C bis 250°C, besonders bevorzugt auf 60°C bis 200°C, insbesondere auf 80°C bis 150°C beschleunigt werden.In the second method, the aldehyde reagent AR is introduced into the membrane in the fifth step, for example by immersion, spraying or by gassing of the membrane. Subsequently, the crosslinking reaction by a temperature increase to 40 ° C to 250 ° C, more preferably accelerated to 60 ° C to 200 ° C, in particular to 80 ° C to 150 ° C.

Bevorzugt wird dabei im fünften Schritt des zweiten Verfahrens die Membran in ein Bad, das ein Aldehydreagenz AR enthält, eingetaucht, oder die Membran wird in einer Formaldehydgashaltigen Atmosphäre gelagert. Ein Bad enthält bevorzugt eine wässrige Lösung mit 10 bis 50 Gew.-% Aldehyd, das gegebenenfalls mit Alkohol stabilisiert ist. Besonders bevorzugt eine wässrige Lösung mit 10 bis 50 Gew.-% Formaldehyd oder Glyoxal, die gegebenenfalls mit Alkohol, bevorzugt Methanol, stabilisiert ist. Das Eintauchen in das Bad kann in Inertgasatmosphäre, wie etwa unter Argon- oder Stickstoff-Spülung, oder auch in Anwesenheit von Sauerstoff durchgeführt werden, beispielsweise an Luft. Die Formaldehydgas-haltige Atmosphäre besteht bevorzugt aus mehr als 5 Gew.-% Formaldehyd in einem Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, und enthält bevorzugt 0 Gew.-% bis 0,01 Gew.-% Sauerstoff und besonders bevorzugt keinen Sauerstoff.Preferably, in the fifth step of the second process, the membrane is immersed in a bath containing an aldehyde reagent AR, or the membrane is stored in a formaldehyde gas-containing atmosphere. A bath preferably contains an aqueous solution with 10 to 50 wt .-% aldehyde, which is optionally stabilized with alcohol. Particularly preferred is an aqueous solution with 10 to 50 wt .-% of formaldehyde or glyoxal, which is optionally stabilized with alcohol, preferably methanol. Immersion in the bath may be carried out in an inert gas atmosphere, such as under argon or nitrogen purge, or even in the presence of oxygen, for example in air. The formaldehyde gas-containing atmosphere preferably consists of more than 5 wt .-% formaldehyde in an inert gas, such as argon or nitrogen, and preferably contains 0 wt .-% to 0.01 wt .-% oxygen and more preferably no oxygen.

Die notwendige Dauer der Behandlung der Membran mit Aldehydreagenzien AR ist durch die Diffusionsgeschwindigkeit des Aldehydreagenzes in die Membran bestimmt und kann nicht pauschal angegeben werden. Die optimale Dauer kann abhängig von der Temperatur, der Konzentration des Aldehyds im Bad oder der Atmosphäre und der Materialzusammensetzung und der Membrandicke jeweils experimentell bestimmt werden.The necessary duration of treatment of the membrane with aldehyde reagents AR is determined by the rate of diffusion of the aldehyde reagent into the membrane and can not be stated as a whole. The optimum duration can be determined experimentally depending on the temperature, the concentration of the aldehyde in the bath or the atmosphere and the material composition and the membrane thickness.

Wird die Membran in ein Bad, das ein Aldehydreagenz AR enthält, eingetaucht, so beträgt die Dauer vorzugsweise 5 min bis 24 h, besonders bevorzugt, 10 min bis 12 h.When the membrane is immersed in a bath containing an aldehyde reagent AR, the duration is preferably 5 minutes to 24 hours, more preferably 10 minutes to 12 hours.

Wird die Membran in einer Formaldehydgas-haltigen Atmosphäre gelagert, so beträgt die Dauer bevorzugt 5 s bis 24 h, besonders bevorzugt 10 s bis 18 h, besonders bevorzugt 20 s bis 1 h.If the membrane is stored in a formaldehyde gas-containing atmosphere, the duration is preferably 5 seconds to 24 hours, more preferably 10 seconds to 18 hours, particularly preferably 20 seconds to 1 hour.

Bei beiden Varianten kann es auch vorteilhaft sein, dass ein Katalysator für die Vernetzungsreaktion zugegeben wird. Als Katalysator eignen sich prinzipiell alle Lewis- und Brönstedt-Säuren. Diese können dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 oder einer Lösung aus dem thermoplastischen Siliconelastomer S1 direkt beigemischt werden oder als separate Komponente appliziert werden.In both variants, it may also be advantageous to add a catalyst for the crosslinking reaction. In principle, all Lewis and Bronsted acids are suitable as catalyst. These can be added directly to the thermoplastic silicone elastomer S1 or to a solution of the thermoplastic silicone elastomer S1 or applied as a separate component.

Die vernetzten Membranen M zeichnen sich dadurch aus, das der Vernetzungsgrad > 50% bevorzugt > 70% ist. Der Vernetzungsgrad ist definiert als der Anteil an Polymer, der sich in organischen Lösemitteln, die die thermoplastischen Siliconelastomere S1 normalerweise lösen, nicht mehr löst. Beispiele für solche Lösemittel sind THF oder iso-Propanol. Eine Methode den Vernetzungsgrad zu bestimmen, ist die Extraktion der Membran in Isopropanol bei 82°C (1,013 bar (abs.)) für 1 h und anschließender gravimetrischer Bestimmung des unlöslichen Polymeranteils.The crosslinked membranes M are characterized in that the degree of crosslinking> 50% is preferably> 70%. The degree of crosslinking is defined as the proportion of polymer which no longer dissolves in organic solvents which normally dissolve the silicone thermoplastic elastomers S1. Examples of such solvents are THF or iso-propanol. One method for determining the degree of crosslinking is to extract the membrane in isopropanol at 82 ° C. (1.013 bar (abs.)) For 1 h, followed by gravimetric determination of the insoluble polymer fraction.

Durch die Vernetzung der Membranen aus thermoplastischem Siliconelastomer S1 werden zwischen den N-Atomen der thermoplastischen Siliconelastomere S1 Vernetzungseinheiten der allgemeinen Formel N-CHR4-N erhalten.By crosslinking the membranes of thermoplastic silicone elastomer S1, crosslinking units of the general formula N-CHR 4 -N are obtained between the N atoms of the thermoplastic silicone elastomers S1.

Eine typische Methode, die vernetzten Membranen M zu modifizieren bzw. zu funktionalisieren, ist die Behandlung der Membranen M mit Hoch- oder Niederdruck Plasma oder mit Corona-Entladungen.A typical method for modifying or functionalizing the cross-linked membranes M is the treatment of the membranes M with high or low pressure plasma or with corona discharges.

Durch die Auslagerung der Membranen M in ein Plasma können die Membranen z. B. nachträglich sterilisiert, gereinigt oder mit Masken geätzt werden.By the removal of the membranes M into a plasma, the membranes z. B. subsequently sterilized, cleaned or etched with masks.

Weiterhin bevorzugt ist ebenfalls die Modifizierung der Membranoberflächeneigenschaften. Dabei kann, je nach eingesetztem Plasmaverfahren, die Oberfläche hydrophobisiert oder hydrophilisiert werden. Also preferred is the modification of the membrane surface properties. Depending on the plasma process used, the surface can be rendered hydrophobic or hydrophilized.

Die nach dem vorstehend beschriebenen Phaseninversionsprozess und Vernetzung hergestellten Membranen M, insbesondere Flach- und Hohlfaser-Membranen M weisen eine Schichtdicke von vorzugsweise mindestens 0,1 μm, besonders bevorzugt mindestens 1 μm, insbesondere mindestens 10 μm, besser mindestens 50 μm und vorzugsweise höchstens 2000 μm, besonders bevorzugt höchstens 1000 μm, insbesondere höchstens 500 μm, besser höchstens 250 μm auf.The membranes M, in particular flat and hollow fiber membranes M produced according to the above-described phase inversion process and crosslinking have a layer thickness of preferably at least 0.1 .mu.m, more preferably at least 1 .mu.m, in particular at least 10 .mu.m, more preferably at least 50 .mu.m and preferably at most 2000 μm, more preferably at most 1000 μm, in particular at most 500 μm, better at most 250 μm.

Die Membranen M weisen nach der Herstellung eine poröse Struktur auf. Das freie Volumen beträgt dabei je nach Wahl der Herstellungsparameter mindestens 5 Vol.-% und maximal bis 99 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des vernetzten Siliconelastomers S1. Bevorzugt sind Membranen M mit einem freien Volumen von mindestens 20 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 30 Vol.-%, insbesondere mindestens 35 Vol.-% und vorzugsweise höchstens 90 Vol.-%, besonders bevorzugt höchstens 80 Vol.-%, insbesondere höchstens 75 Vol.-%.The membranes M have a porous structure after production. Depending on the choice of production parameters, the free volume is at least 5% by volume and at most up to 99% by volume, based on the volume of the crosslinked silicone elastomer S1. Preference is given to membranes M having a free volume of at least 20% by volume, more preferably at least 30% by volume, in particular at least 35% by volume and preferably at most 90% by volume, particularly preferably at most 80% by volume, in particular at most 75% by volume.

Die Membranen M besitzen grundsätzlich einen anisotropen Aufbau. Einer kompakteren Deckschicht schließt sich ein immer poröser werdendes Polymergerüst an. Das Polymergerüst ist kovalent vernetzt.The membranes M basically have an anisotropic structure. A more compact cover layer is followed by an increasingly porous polymer skeleton. The polymer backbone is covalently crosslinked.

Die selektive Deckschicht kann dabei geschlossen sein, d. h. es sind keine Poren > 1000 Å vorhanden, was als Verwendung als Gastrennungsmembran, mit einer Porengröße kleiner als 100 Å, als Membran M für Nanofiltration, mit einer Porengröße kleiner als 20 Å, als Membran M für Reverse Osmose, mit einer Porengröße kleiner 10 Å, oder als Membran M für Pervaporation notwendig ist.The selective cover layer may be closed, d. H. there are no pores> 1000 Å, which is useful as a gas separation membrane, with a pore size smaller than 100 Å, as a nanofiltration membrane M, with a pore size smaller than 20 Å, as a reverse osmosis membrane M, with a pore size smaller than 10 Å , or as membrane M is necessary for pervaporation.

Bei geschlossenen, trennselektiven Schichten beträgt die Dicke vorzugsweise mindestens 10 nm, besonders bevorzugt mindestens 100 nm, insbesondere mindestens 200 nm und vorzugsweise höchstens 200 μm, besonders bevorzugt höchstens 100 μm, insbesondere höchstens 20 μm.With closed, separation-selective layers, the thickness is preferably at least 10 nm, particularly preferably at least 100 nm, in particular at least 200 nm and preferably at most 200 μm, particularly preferably at most 100 μm, in particular at most 20 μm.

Eventuell vorhandene Fehlstellen, die die Trennleistung der Membranen M negativ beeinflussen könnte, können durch einen sogenannten Top-Coat verschlossen werden. Bevorzugte Polymere besitzen dabei eine hohe Gasdurchlässigkeit. Besonders bevorzugte Polymere sind dabei Polydimethylsiloxane. Eine weitere Möglichkeit Fehlstellen auf der Oberfläche zu verschließen besteht durch eine thermische Behandlung der Oberflächen. Das Polymer auf der Oberfläche schmilzt auf und verschließt so die Fehlstellen.Any existing defects that could affect the separation efficiency of the membranes M negative, can be closed by a so-called top coat. Preferred polymers have a high gas permeability. Particularly preferred polymers are polydimethylsiloxanes. Another way to close off defects on the surface is by a thermal treatment of the surfaces. The polymer on the surface melts and thus closes the imperfections.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der porösen vernetzten Membranen M für die Trennung von Stoffgemischen. Typische Zusammensetzungen, der zu trennenden Gemische schließen fest-fest, flüssig-flüssig, gasförmig-gasförmig, fest-flüssig, fest-gasförmig sowie flüssig-gasförmig Gemische mit ein. Auch tertiäre Gemische können mit den Membranen M aufgetrennt werden.Another object of the invention is the use of porous cross-linked membranes M for the separation of mixtures. Typical compositions of the mixtures to be separated include solid-solid, liquid-liquid, gas-gaseous, solid-liquid, solid-gaseous, and liquid-gas mixtures. Tertiary mixtures can also be separated with the membranes M.

Bevorzugt werden mit den Membranen M gasförmig-gasförmig, flüssig-fest sowie flüssig-flüssig Gemische aufgetrennt. Die Trennung erfolgt dabei bevorzugt in einem einstufigen Prozess oder in sog. Hybridprozessen, d. h. zwei oder mehr hintereinander geschaltete Trennschritte. Beispielsweise werden flüssig-flüssig-Stoffgemische erst destillativ aufgereinigt und im Anschluss daran mit Hilfe der porösen Membranen M weiter getrennt.Preferably, with the membranes M gaseous-gas, liquid-solid and liquid-liquid mixtures are separated. The separation is preferably carried out in a one-step process or in so-called. Hybrid processes, d. H. two or more consecutive separation steps. For example, liquid-liquid substance mixtures are first purified by distillation and subsequently separated further with the aid of the porous membranes M.

Die Membranen M können in allen Membranverfahren eingesetzt werden. Typische Membranverfahren sind z. B. Reverse Osmose, Gastrennung, Pervaporation, Harzinfusion bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen, Nanofiltration, Ultrafiltration und Mikrofiltration.The membranes M can be used in all membrane processes. Typical membrane processes are z. Reverse osmosis, gas separation, pervaporation, resin infusion in the manufacture of composites, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration.

Die Membranen M werden dabei durch die Auswahl der passenden Produktionsparameter so hergestellt, dass die für die jeweilige Applikation notwendige Porenstruktur entsteht.The membranes M are produced by selecting the appropriate production parameters in such a way that the pore structure necessary for the respective application is produced.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Membranen M mit einer geschlossenen, selektiven Schicht erhalten, d. h. die Porengrößen sind bevorzugt in einem Bereich von 1–10 Å, die sich in für die Trennung von Gasgemischen besonders bevorzugt eignen. Durch den anisotropen Aufbau der Membranen M kann der Fluss und damit verbunden die Leistung gegenüber kompakten, nicht porösen Siliconmembranen deutlich gesteigert werden. Für die Trennung der Gasgemische sind damit deutlich geringe Energiemengen notwendig. Die Membranen M lassen sich deutlich schneller und günstiger produzieren, was für den technischen Einsatz derartiger Membranen M zwingend notwendig ist.In a preferred embodiment of the invention, membranes M are obtained with a closed, selective layer, i. H. the pore sizes are preferably in a range of 1-10 Å, which are particularly suitable for the separation of gas mixtures. Due to the anisotropic structure of the membranes M, the flow and thus the performance compared to compact, non-porous silicone membranes can be significantly increased. For the separation of the gas mixtures thus clearly small amounts of energy are necessary. The membranes M can be produced significantly faster and cheaper, which is absolutely necessary for the technical use of such membranes M.

Durch die kovalente Vernetzung wird die mechanische Stabilität erhöht. Darüber hinaus wird die Stabilität gegenüber Lösemitteln oder Gasen, die die Membran anlösen können, erhöht und somit wird verhindert, dass die Membran im Trennprozess beschädigt oder zerstört wird. The covalent crosslinking increases the mechanical stability. In addition, the stability to solvents or gases that can dissolve the membrane is increased and thus prevents the membrane from being damaged or destroyed in the separation process.

Gasförmig-gasförmig Gemische, die mit den Membranen M getrennt werden können, sind z. B. O2/N2, Luft, H2/N2, H2O-Dampf/Luft, H2/CO3, H2/CO2, CO/CO2, N2/CO2, O2/CO2, H2/CH4, CH4/CO2, CH4/H2S, CH4/CnH2n+2, CH4/H2O, gasförmige organische Verbindungen/Luft oder gasförmige organische Verbindungen/N2.Gaseous-gaseous mixtures that can be separated with the membranes M, z. O 2 / N 2 , air, H 2 / N 2 , H 2 O vapor / air, H 2 / CO 3 , H 2 / CO 2 , CO / CO 2 , N 2 / CO 2 , O 2 / CO 2 , H 2 / CH 4 , CH 4 / CO 2 , CH 4 / H 2 S, CH 4 / C n H 2n + 2 , CH 4 / H 2 O, gaseous organic compounds / air or gaseous organic compounds / N 2 .

Für die Abtrennung von flüchtigen, organischen Verunreinigungen, engl. sog. volatile organic compounds (Abk. VOC), in Abwässern weisen die Membranen M ebenfalls günstige Trenneigenschaften auf. Die Membranen M werden dabei in sogenannten Pervaporationsanlagen verwendet. Typische Verunreinigungen, die mit den Membranen M von den Abwässern abgetrennt werden können, sind z. B. Benzol, Aceton, Isopropanol, Ethanol, Methanol, Xylene, Toluol, Vinylchlorid, Hexan, Aniline, Butanol, Acetaldehyd, Ethylenglykol, DMF, DMAC, Methyl-ethyl-ketone sowie Methyl-isobutyl-keton.For the separation of volatile, organic impurities, engl. so-called volatile organic compounds (abbr. VOC), in wastewater membranes M also have favorable release properties. The membranes M are used in so-called pervaporation plants. Typical impurities that can be separated with the membranes M from the wastewater, z. As benzene, acetone, isopropanol, ethanol, methanol, xylenes, toluene, vinyl chloride, hexane, anilines, butanol, acetaldehyde, ethylene glycol, DMF, DMAC, methyl ethyl ketones and methyl isobutyl ketone.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Membran M Poren in einem Bereich von 1 nm bis 100 nm auf. Diese Strukturen eignen sich für die Herstellung von Ultrafiltrationsmembranen. Typische Anwendungen der Ultrafiltrationsmembranen M sind die Aufreinigung von Elektrotauchlack in der Automobilindustrie, Proteinaufreinigung in der Lebensmittelindustrie, z. B. bei der Produktion von Käse oder Klärung von Fruchtsäften, Reinigung von Öl-Wasser-Emulsionen, z. B. für die Kühlung und das Schmieren von Werkstücken, sowie die industrielle Wasseraufreinigung von Abwässern mit partikelförmigen Verunreinigungen, z. B. Latexrückstände im Abwasser.In a further preferred embodiment of the invention, the membrane M has pores in a range of 1 nm to 100 nm. These structures are suitable for the production of ultrafiltration membranes. Typical applications of ultrafiltration membranes M are the purification of electrodeposition paint in the automotive industry, protein purification in the food industry, e.g. As in the production of cheese or clarification of fruit juices, cleaning of oil-water emulsions, eg. As for the cooling and lubricating of workpieces, and the industrial water purification of waste water with particulate impurities, eg. B. latex residues in the wastewater.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Membran M Poren in einem Bereich von 100 nm bis 10 μm auf. Diese Membranen M eignen sich besonders bevorzugt für die Verwendung in Mikrofiltrationsanlagen.In a further preferred embodiment of the invention, the membrane M has pores in a range of 100 nm to 10 microns. These membranes M are particularly preferred for use in microfiltration systems.

Typische Anwendungen der Mikrofiltrationsmembranen M sind z. B. die Entfernung von Bakterien oder Viren aus Wasser, die sterile Filtration von pharmazeutischen Produkten, der Sterilisation von Wein und Bier sowie die Herstellung von partikelfreiem Reinstwasser für die Elektroindustrie.Typical applications of the microfiltration membranes M are z. As the removal of bacteria or viruses from water, the sterile filtration of pharmaceutical products, the sterilization of wine and beer and the production of particle-free ultrapure water for the electrical industry.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die porösen Membranen M mit einem zusätzlichen Polymer auf der Oberfläche beschichtet.In a further preferred embodiment of the invention, the porous membranes M are coated with an additional polymer on the surface.

Bei der zusätzlichen Polymerbeschichtung handelt es sich bevorzugt um einen kompakten Film.The additional polymer coating is preferably a compact film.

Die Dicke der zusätzlichen Schicht richtet sich dabei nach der anvisierten Applikation der Endmembran. Die Dicken der Beschichtungen liegen in einem Bereich von vorzugsweise mindestens 10 nm, besonders bevorzugt mindestens 50 nm, insbesondere mindestens 100 nm und vorzugsweise höchstens 500 μm, besonders bevorzugt höchstens 50 μm, insbesondere höchstens 10 μm.The thickness of the additional layer depends on the intended application of the end membrane. The thicknesses of the coatings are in a range of preferably at least 10 nm, particularly preferably at least 50 nm, in particular at least 100 nm and preferably at most 500 μm, more preferably at most 50 μm, in particular at most 10 μm.

Als Materialien für die Beschichtung eignen sich alle zu Filmen verarbeitbare Polymere. Beispiele für typische Polymere sind Celluloseacetat, Polyamide, Polyamide, Polyetherimide, Polycarbonate, Polybenzimidazole, Polyethersulfone, Polyester, Polysulfone, Polytetrafluorethylene, Polyurethane, Silicone, Polydimethylsilicone, Polymethylphenylsilicone, Polymethyloctylsilicone, Polymethylalkylsilicone, Polymethylarylsilicone, Polyvinylchloride, Polyvinylalkohole, Polyetherglykole, Polyethylenterephthalat (PET), Polyaryletherketone, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylate, Polyphenylenoxide, Polycarbonate, Polyethylene, Polypropylene und deren möglichen Copolymere.Suitable materials for the coating are all polymers processable into films. Examples of typical polymers are cellulose acetate, polyamides, polyamides, polyetherimides, polycarbonates, polybenzimidazoles, polyethersulfones, polyesters, polysulfones, polytetrafluoroethylenes, polyurethanes, silicones, polydimethylsilicones, polymethylphenylsilicones, polymethyloctylsilicones, polymethylalkylsilicones, polymethylarylsilicone, polyvinylchlorides, polyvinyl alcohols, polyether glycols, polyethylene terephthalate (PET), Polyaryletherketones, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylates, polyphenylene oxides, polycarbonates, polyethylenes, polypropylenes and their possible copolymers.

Die Polymere können dabei mit üblichen Methoden auf die Membranen M aufgebracht werden. Beispiele für gängige Beschichtungsverfahren sind Laminieren, Sprühen, Rakeln oder Kleben. Die Membran M muss dabei eine Oberflächenstruktur aufweisen, die es ermöglicht, dass kompakte und dicht geschlossene Filme aufgebracht werden können. Dies kann unter anderem durch die Porenstruktur der Membran M eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zusätzliche Beschichtung auf Membranen M mit Poren in einem Bereich von 10 nm–5 μm aufgebracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zusätzliche Beschichtung auf Membranen M mit Poren in einem Bereich von 100 nm–1 μm aufgebracht.The polymers can be applied to the membranes M by conventional methods. Examples of common coating methods are lamination, spraying, knife coating or gluing. The membrane M must have a surface structure which makes it possible that compact and tightly closed films can be applied. This can be adjusted inter alia by the pore structure of the membrane M. In a preferred embodiment of the invention, the additional coating is applied to membranes M having pores in a range of 10 nm-5 μm. In a particularly preferred embodiment of the invention, the additional coating is applied to membranes M having pores in a range of 100 nm-1 μm.

Durch die hohe Durchlässigkeit und der guten Filmbildung auf der Oberfläche der Membranen M können Membranen mit insgesamt besserer Leistung erzielt werden. Dabei kann sowohl der Membranfluss als auch die Selektivität der Membranen M weiter verbessert werden. Durch die kovalente Vernetzung wird die Stabilität der Membran erhöht.The high permeability and good film formation on the surface of the membranes M membranes can be achieved with better overall performance. In this case, both the membrane flow as also the selectivity of the membranes M can be further improved. The covalent crosslinking increases the stability of the membrane.

Eine weitere Applikation der Membranen M ist die Barrierewirkung gegenüber flüssigem Wasser bei gleichzeitiger Wasserdampfdurchlässigkeit. Die Membranen M können dabei z. B. in Kleidungsstücke, wie z. B. Jacken, eingearbeitet werden.Another application of the membranes M is the barrier effect against liquid water with simultaneous water vapor permeability. The membranes M can z. B. in garments, such. As jackets are incorporated.

Weitere Beispiele von Anwendungen der Membranen M finden sich unter anderem in Membrane Technology and Applications, second Edition, R. W. Baker, New York, Wiley, 2004 .Further examples of applications of the membranes M can be found inter alia in Membrane Technology and Applications, Second Edition, RW Baker, NY, Wiley, 2004 ,

Durch die Vernetzung der Membranen M werden die mechanischen Eigenschaften der Filme deutlich verbessert. So ist bei Membranen des Stands der Technik bekannt, dass Druckschwankungen der Feed-Ströme zu einem Reißen der Membranen und damit zu einem Ausfall der Membranen, führen können. Gerade dünne Membranen sind in dieser Hinsicht sehr anfällig. So weisen kompakte Siliconmembranen mit vergleichbaren Durchflüssen wie die Membranen M Schichtdicken von ca. 1 μm bis 10 μm auf. Diese Filme sind mechanisch so instabil, dass diese nur durch komplizierte Methoden, z. B. durch das Aufbringen eines dünnen kompakten Siliconfilms auf einer stillen Wasseroberfläche, überhaupt weiterverarbeiten lassen. Der Aufbau von komplizierten mehrschichtigen Kompositmembranen ist dabei zwingend notwendig. Darüber hinaus besteht durch das Laminieren die Gefahr des Ablösens der Siliconschicht vom Substrat.The crosslinking of the membranes M significantly improves the mechanical properties of the films. Thus, it is known in membranes of the prior art that pressure fluctuations of the feed streams can lead to a rupture of the membranes and thus to failure of the membranes. Especially thin membranes are very vulnerable in this regard. Thus, compact silicone membranes with comparable throughputs as the membranes M layer thicknesses of about 1 .mu.m to 10 .mu.m. These films are mechanically so unstable that they can only by complicated methods, eg. B. by the application of a thin compact silicone film on a still water surface, even processed. The construction of complicated multilayer composite membranes is absolutely necessary. In addition, lamination poses a risk of detaching the silicone layer from the substrate.

Auf derlei Hilfskonstruktionen kann bei den Membranen M verzichtet werden, da die Membranen neben der kompakten und dünnen selektiven Schicht eine poröse, vernetzte Unterstruktur aufweisen, die den Membranen M eine ausreichende mechanische Stabilität verleiht. Die Membranen M lassen sich leicht verarbeiten und lassen sich auch ohne eine zusätzliche poröse Trägerstruktur weiterverarbeiten. Falls es sich für spezifische Trennanwendungen als günstig erweist, können die Membranen M ebenfalls auf poröse Strukturen aufgebracht werden. Dies kann entweder direkt auf dem Träger erfolgen, d. h. der Polymerfilm wird auf dem Substrat aufgebracht und so in das Fällmedium F getaucht, oder die Membran M wird hergestellt und in einem weiteren Schritt auf die Trägerstruktur laminiert. Als Klebstoffe können z. B. Kleber auf Silicon-, Acrylat-, Epoxid-, Poly(urethan)- oder Poly(olefin)-Basis eingesetzt werden. Gegebenenfalls können Haftvermittler wie z. B. Silane eingesetzt werden, um die Haftung der Membranen M auf den Trägerstrukturen weiter zu verbessern.In such auxiliary structures can be dispensed with in the membranes M, since the membranes next to the compact and thin selective layer have a porous, crosslinked substructure, which gives the membranes M sufficient mechanical stability. The membranes M are easy to process and can be further processed without an additional porous carrier structure. If found to be favorable for specific separation applications, the membranes M can also be applied to porous structures. This can be done either directly on the carrier, d. H. the polymer film is applied to the substrate and so immersed in the precipitation medium F, or the membrane M is prepared and laminated in a further step on the support structure. As adhesives z. As silicone, acrylate, epoxy, poly (urethane) or poly (olefin) based adhesives are used. Optionally, adhesion promoters such. As silanes are used to improve the adhesion of the membranes M on the support structures on.

Der Verbundwerkstoff kann auch dadurch hergestellt werden, dass die Membran M mit der Trägerstruktur thermisch verschweißt wird.The composite material can also be produced by thermally welding the membrane M to the support structure.

Die Membranen M können problemlos in Membranmodulen verbaut werden. Grundsätzlich ist dabei der Aufbau von Hohlfasermodulen, spiralgewundenen Wickelmodulen, Platten-Modulen, Cross-Flow-Modulen oder Dead-end-Modulen, je nach Form der Membran M als Flach- bzw. Hohlfasermembran, möglich. Die Membranen M lassen sich dabei leicht in die Abläufe der derzeit üblichen Verfahren sowie mit den Komponenten, die neben der Membran für den Aufbau der Module nötig sind, integrieren.The membranes M can easily be installed in membrane modules. Basically, the construction of hollow fiber modules, spiral wound winding modules, plate modules, cross-flow modules or dead-end modules, depending on the shape of the membrane M as a flat or hollow fiber membrane, possible. The membranes M can be easily integrated into the processes of the currently common methods and with the components that are required in addition to the membrane for the construction of the modules.

Alle vorstehenden Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen Formeln ist das Siliciumatom vierwertig.All the above symbols of the above formulas each have their meanings independently of each other. In all formulas, the silicon atom is tetravalent.

In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 1,013 bar (abs.) und alle Temperaturen 20°C.In the following examples, unless otherwise indicated, all amounts and percentages are by weight, all pressures are 1.013 bar (abs.) And all temperatures are 20 ° C.

Beschreibung der eingesetzten Ausgangsverbindungen:
Paraformaldeyhd, Formalinlösung (37 Gew.-% Formaldehyd, 12 Gew.-% Methanol, 51 Gew.-% Wasser) und Glyoxal-Lösung (40 Gew.-% in Wasser) wurden bei der Firma Sigma-Aldrich, Deutschland, bezogen.
Description of the starting compounds used:
Paraformaldeyhd, formalin solution (37 wt% formaldehyde, 12 wt% methanol, 51 wt% water) and glyoxal solution (40 wt% in water) were purchased from Sigma-Aldrich, Germany.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Löslichkeit des Polymeranteils der hergestellten Membranen wie folgt bestimmt („Löslichkeitstest”):
Das Membranstück wird bei 100°C getrocknet, gewogen und eine Stunde bei 82°C und 1,013 bar (abs.) in iso-Propanol extrahiert. Nicht vernetzte Membranen lösen sich unter diesen Bedingungen vollständig auf. Nach einer Stunde wird die Membran erneut bei 100°C getrocknet und dann gewogen.
In the following examples the solubility of the polymer portion of the produced membranes is determined as follows ("solubility test"):
The membrane piece is dried at 100 ° C, weighed and extracted for one hour at 82 ° C and 1.013 bar (abs.) In iso-propanol. Non-crosslinked membranes completely dissolve under these conditions. After one hour, the membrane is again dried at 100 ° C and then weighed.

Herstellung von asymmetrisch porösen Membranen aus einer RakellösungPreparation of asymmetrically porous membranes from a squeegee solution

Zur Herstellung einer Membran aus einer Rakellösung wird ein Rakelziehgerät (Coatmaster 509 MC-I, Erichson) eingesetzt. Als Filmziehrahmen wird eine Kammerrakel mit einer Filmbreite von 11 cm und einer Spalthöhe von 300 μm verwendet. Die als Substrat eingesetzte Glasplatte wird mit Hilfe einer Vakuumsaugplatte fixiert. Die Glasplatte wird vor dem Rakelauftrag mit einem in Ethanol getränktem Reinraumtuch abgewischt. Auf diese Weise werden eventuell vorhandene Partikelverunreinigungen entfernt.A doctor blade applicator (Coatmaster 509 MC-I, Erichson) is used to prepare a membrane from a doctoring solution. As Filmziehrahmen is a chambered doctor blade with a film width of 11 cm and a Gap height of 300 microns used. The glass plate used as a substrate is fixed by means of a vacuum suction plate. The glass plate is wiped with a cleanroom cloth soaked in ethanol prior to the knife application. This will remove any particulate contamination.

Im Anschluss daran wird der Filmziehrahmen mit der Lösung befüllt und mit einer konstanten Filmziehgeschwindigkeit von 25 mm/s über die Glasplatte gezogen.Subsequently, the Filmziehrahmen is filled with the solution and pulled with a constant film drawing speed of 25 mm / s over the glass plate.

Danach wird der noch flüssige Nassfilm in das mit Wasser gefüllte Inversionsbecken getaucht. Der Lösemittelaustausch und das gleichmäßige Ausfallen des Polymers kann dabei optisch durch die Trübung des Films beobachtet werden. Die Zeit für die Phaseninversion beträgt dabei ca. 1 min.Thereafter, the still liquid wet film is dipped into the water-filled inversion tank. The solvent exchange and the uniform precipitation of the polymer can be observed optically by the turbidity of the film. The time for the phase inversion is about 1 min.

Die Membran wird nach insgesamt 25 min aus dem Becken genommen und an Luft getrocknet. Dabei kann die Membran problemlos vom Substrat abgelöst werden.The membrane is removed from the pool after a total of 25 minutes and dried in air. The membrane can be easily detached from the substrate.

Beispiel 1: Herstellung einer nicht vernetzten asymmetrisch porösen Siliconmembran (nicht erfindungsgemäß)Example 1 Production of a Non-Crosslinked, Asymmetric, Porous Silicone Membrane (Not According to the Invention)

Zu 12,9 g Isopropanol werden unter Rühren 4,2 g eines Organopolysiloxan-Polyharnstoff Copolymers (SLM TPSE 100, Wacker Chemie AG) gegeben. Im Anschluss daran werden 12,9 g NMP (N-Methyl-pyrrolidon) zur Mischung hinzugegeben und der gesamte Ansatz 16 h bei Raumtemperatur gelöst.4.2 g of an organopolysiloxane-polyurea copolymer (SLM TPSE 100, Wacker Chemie AG) are added with stirring to 12.9 g of isopropanol. Subsequently, 12.9 g of NMP (N-methyl-pyrrolidone) are added to the mixture and the entire mixture is dissolved for 16 h at room temperature.

Man erhält eine farblose, viskose Lösung mit einem Feststoffgehalt von 14 Gew.-%, die im Folgenden als Rakellösung bezeichnet wird.This gives a colorless, viscous solution having a solids content of 14 wt .-%, which is hereinafter referred to as squeegee solution.

Aus dieser Rakellösung wird gemäß der oben beschriebenen Vorschrift eine asymmetrische Membran hergestellt. Man erhält eine ca. 67 μm dicke, undurchsichtige Membran. Im Rasterelektronenmikroskop ist die anisotrope Struktur der Membran deutlich zu erkennen. An die kompakte Deckschicht schließt eine offenporige und poröse Unterstruktur an. Die Gesamtporosität der so hergestellten Membran beträgt 80 Vol-%.From this squeegee solution an asymmetric membrane is prepared according to the procedure described above. An approximately 67 μm thick, opaque membrane is obtained. In the scanning electron microscope, the anisotropic structure of the membrane is clearly visible. The compact cover layer is followed by an open-pore and porous substructure. The total porosity of the membrane thus produced is 80% by volume.

Der Vernetzungsgrad gemäß dem oben beschriebenen Löslichkeitstest betragt 0 Gew.-%.The degree of crosslinking according to the solubility test described above is 0% by weight.

Beispiel 2: Vernetzen einer Membran durch Einlegen in FormalinlösungExample 2: Crosslinking of a membrane by insertion into formalin solution

Eine Membran aus Beispiel 1 wird für 18 h in eine Membran in eine wässrige Methanol-stabilisierte Formalinlösung (37 Gew.-% Formaldehyd, 12 Gew.-% Methanol, 51 Gew.-% Wasser) eingelegt. Anschließend wird die Membran bei 120°C für 15 min getempert. Der Vernetzungsgrad der Membran gemäß dem oben beschriebenen Löslichkeitstest betrug 91%.A membrane from Example 1 is placed in a membrane in an aqueous methanol-stabilized formalin solution (37% by weight of formaldehyde, 12% by weight of methanol, 51% by weight of water) for 18 hours. Subsequently, the membrane is annealed at 120 ° C for 15 min. The degree of crosslinking of the membrane according to the solubility test described above was 91%.

Beispiel 3: Vernetzen einer Membran durch Einlegen in GlyoxallösungExample 3: Crosslinking of a membrane by placing in glyoxal solution

Eine Membran aus Beispiel 1 wird für 18 h in eine wässrige Glyoxallösung (40 Gew.-% Glyoxal) eingelegt. Anschließend wird die Membran bei 120°C für 60 min getempert. Der Vernetzungsgrad der Membran gemäß dem oben beschriebenen Löslichkeitstest betrug 71%.A membrane from Example 1 is placed in an aqueous glyoxal solution (40% by weight of glyoxal) for 18 h. Subsequently, the membrane is annealed at 120 ° C for 60 min. The degree of crosslinking of the membrane according to the solubility test described above was 71%.

Beispiel 4: Vernetzung mit gasförmigem FormaldehydExample 4: Crosslinking with gaseous formaldehyde

Es wird ein 10 cm·10 cm großes Membranstück aus Beispiel 1 ein einer dichten Kammer, die auf 110°C temperiert ist, mit einem kontinuierlichen Strom aus gasförmigem Formaldehyd und N2 behandelt. Der Gasstrom aus Formaldehyd und N2 wird durch Erhitzen von Paraformaldehyd auf 125°C und Durchleiten eines N2-Stroms mit 1 L/min generiert. Die Kondensation von Formaldehyd in den Zuleitungsrohren zur Kammer wird durch Temperieren der Rohre auf 140°C verhindert. Nach unterschiedlichen Begasungszeiten wird der Vernetzungsgrad gemäß dem oben beschriebenen Löslichkeitstest bestimmt: Versuch Begasungszeit [min] Vernetzungsgrad [%] #1 15 98,1 #2 70 99,6 A 10 cm × 10 cm membrane piece from Example 1 is treated with a continuous stream of gaseous formaldehyde and N 2 , heated to 110 ° C. in a sealed chamber. The gas stream of formaldehyde and N 2 is generated by heating paraformaldehyde to 125 ° C and passing an N 2 stream at 1 L / min. The condensation of formaldehyde in the supply pipes to the chamber is prevented by tempering the pipes to 140 ° C. After different gassing times, the degree of crosslinking is determined according to the solubility test described above: attempt Fumigation time [min] Degree of crosslinking [%] #1 15 98.1 # 2 70 99.6

Nach dem Löslichkeitstest liegt die Membran immer noch als undurchsichtige Membran vor, was ebenfalls die Strukturfixierung durch die Vernetzung bestätigt. After the solubility test, the membrane is still present as an opaque membrane, which also confirms the structure fixation by the crosslinking.

Beispiel 5: Mechanische Untersuchungen der Membranen aus Beispiel 1 und 4Example 5: Mechanical Investigations of the Membranes of Examples 1 and 4

Die Zugversuche werden nach EN ISO 527-3 durchgeführt. Für die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften werden aus den hergestellten Membranen jeweils 5 rechteckige Probekörper (6 cm·1 cm) ausgestanzt. Die so hergestellten Probekörper werden mit einer Geschwindigkeit von 0,5 cm/s auseinandergezogen. Aus den bestimmten Spannungsdehnungskurven wird das E-Modul bestimmt. E-Modul [N/mm5 ] Beispiel 1 21,98 Beispiel 4, #1 23,4 The tensile tests are after EN ISO 527-3 carried out. For the investigation of the mechanical properties, 5 rectangular test pieces (6 cm × 1 cm) are punched out of the produced membranes. The test pieces thus produced are pulled apart at a speed of 0.5 cm / s. The modulus of elasticity is determined from the determined stress-strain curves. Modulus of elasticity [N / mm 5 ] example 1 21.98 Example 4, # 1 23.4

Die Vernetzte Membran aus Beispiel 4 zeigt ein deutlich gesteigertes E-Modul im Vergleich zur unvernetzten Membran aus Beispiel 1. Damit sind die vernetzten Membranen deutlich stabiler und belastbarer als die unvernetzten Membranen.The crosslinked membrane of Example 4 shows a significantly increased modulus of elasticity compared to the uncrosslinked membrane from Example 1. Thus, the crosslinked membranes are much more stable and resilient than the uncrosslinked membranes.

Beispiel 6: Austestung der thermischen Stabilität und des Schrumpfes von Membranen aus Beispiel 1 und Beispiel 4EXAMPLE 6 Testing of the Thermal Stability and Shrinkage of Membranes from Example 1 and Example 4

Es wird ein 7,5 cm·7,8 cm großes Membranstück aus dem Beispiel 1 und ein 7,5 cm·7,8 cm großes Membranstück aus Beispiel 4 (#1) bei 80°C in Wasser eingelegt und der Schrumpf der beiden Materialien bestimmt, in dem nach 24 h die Abmessungen der Membranstücke erneut bestimmt wurden. Zeit [h] Beispiel 1 Schrumpf [%] Beispiel 2 Schrumpf [%] 0 0,0 0,0 24 10,2 0,0 It is a 7.5 cm x 7.8 cm large membrane piece of Example 1 and a 7.5 cm x 7.8 cm large membrane piece of Example 4 (# 1) at 80 ° C in water and the shrinkage of the two Materials determined in the after 24 h, the dimensions of the membrane pieces were redetermined. Time [h] Example 1 Shrink [%] Example 2 Shrink [%] 0 0.0 0.0 24 10.2 0.0

Die vernetzte Membran aus Beispiel 4 zeigt einen wesentlich geringeren Schrumpf als die unvernetzte Membran aus Beispiel 1.The crosslinked membrane of Example 4 shows a much lower shrinkage than the uncrosslinked membrane of Example 1.

Anhand der aufgeführten Beispiele wird klar ersichtlich, dass die vernetzten Membranen bessere Eigenschaftsprofile erzielen als die nicht vernetzten Membranen.It is clear from the examples given that the cross-linked membranes achieve better property profiles than the non-cross-linked membranes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1940940 [0046] EP 1940940 [0046]

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  • EN ISO 527-3 [0191] EN ISO 527-3 [0191]

Claims (11)

Asymmetrisch poröse Membran M aus mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweisendem thermoplastischen Siliconelastomer S1, das mittels Aldehyd vernetzt ist.Asymmetrically porous membrane M of thermoplastic silicone elastomer S1 having at least two amino-NH groups per molecule, which is crosslinked by means of aldehyde. Verfahren zur Herstellung der mittels Aldehyd vernetzten asymmetrisch porösen Membran M nach Anspruch 1, bei dem in einem ersten Schritt eine Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1, das mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweist, einem Aldehyd enthaltenden Aldehydreagenz AR und Lösemittel L hergestellt wird, in einem zweiten Schritt die Lösung in eine Form gebracht wird, in einem dritten Schritt, die in Form gebrachte Lösung mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht wird, wobei sich eine Membran ausbildet, in einem vierten Schritt Lösemittel L und Fällmedium F aus der Membran entfernt werden und in einem fünften Schritt die Membran einer Vernetzung unterworfen wird, wobei die kovalent vernetzte Membran M entsteht.A process for preparing the aldehyde cross-linked asymmetric porous membrane M of claim 1, comprising the steps of preparing a solution of thermoplastic silicone elastomer S1 having at least two amino NH groups per molecule, aldehyde-containing aldehyde reagent AR and solvent L, in a second step, the solution is brought into a mold, in a third step, the solution brought into contact with a precipitating medium F is brought into contact, forming a membrane, in a fourth step, solvent L and precipitation medium F are removed from the membrane and in a fifth step, the membrane is subjected to crosslinking, wherein the covalently crosslinked membrane M is formed. Verfahren zur Herstellung der mittels Aldehyd vernetzten asymmetrisch porösen Membran M nach Anspruch 1, bei dem in einem ersten Schritt eine Lösung aus thermoplastischem Siliconelastomer S1, das mindestens zwei Amino NH-Gruppen pro Molekül aufweist, und Lösemittel L hergestellt wird, in einem zweiten Schritt die Lösung in eine Form gebracht wird, in einem dritten Schritt, die in Form gebrachte Lösung mit einem Fällmedium F in Kontakt gebracht wird, wobei sich eine Membran ausbildet, in einem vierten Schritt Lösemittel L und Fällmedium F aus der Membran entfernt werden und in einem fünften Schritt, in die entstandene Membran ein Aldehyd enthaltendes Aldehydreagenz AR eingebracht wird und die Membran anschließend vernetzt wird, wobei die kovalent vernetzte Membran M entsteht.A process for the preparation of the aldehyde cross-linked asymmetric porous membrane M according to claim 1, wherein in a first step, a solution of thermoplastic silicone elastomer S1, which has at least two amino NH groups per molecule, and solvent L is prepared, in a second step the Solution is brought into a mold in a third step, the solution brought into contact with a precipitating medium F is brought into contact, forming a membrane, in a fourth step, solvent L and precipitation medium F are removed from the membrane and in a fifth step, in the resulting membrane, an aldehyde-containing aldehyde reagent AR is introduced and the membrane is then crosslinked, wherein the covalently crosslinked membrane M is formed. Membran M nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei denen das thermoplastische Siliconelastomer S1 Organopolysiloxan/Polyharnstoff/Polyurethan/Polyamid oder Polyoxalyldiamin-Copolymeren der allgemeinen Formel (I)
Figure DE102013213318A1_0004
ist, wobei das Strukturelement E ausgewählt wird aus den allgemeinen Formeln (Ia–f)
Figure DE102013213318A1_0005
wobei das Strukturelement F ausgewählt wird aus den allgemeinen Formeln (IIa–f)
Figure DE102013213318A1_0006
und wobei R3 substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste bedeuten, die durch Sauerstoff- oder Stickstoffatome unterbrochen sein können, RH Wasserstoff, oder die Bedeutung von R3 hat, X einen Alkylen-Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O- ersetzt sein können, oder einen Arylenrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, Y einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluor oder Chlor substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, D einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, C1-C6-Alkyl- oder C1-C6-Alkylester substituierten Alkylenrest mit 1 bis 700 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -COO-, -OCO-, oder -OCOO-, ersetzt sein können, oder Arylenrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, B, B' eine reaktive oder nicht reaktive Endgruppe, welche kovalent an das Polymer gebunden ist, m eine ganze Zahl von 1 bis 4000, n eine ganze Zahl von 1 bis 4000, g eine ganze Zahl von mindestens 1, h eine ganze Zahl von 0 bis 40, i eine ganze Zahl von 0 bis 30 und j eine ganze Zahl größer 0 bedeuten.
Membrane M according to Claim 1 or Process according to Claim 2 or 3, in which the thermoplastic silicone elastomer S1 is organopolysiloxane / polyurea / polyurethane / polyamide or polyoxalyldiamine copolymers of the general formula (I)
Figure DE102013213318A1_0004
wherein the structural element E is selected from the general formulas (Ia-f)
Figure DE102013213318A1_0005
wherein the structural element F is selected from the general formulas (IIa-f)
Figure DE102013213318A1_0006
and wherein R 3 represents substituted or unsubstituted hydrocarbon radicals which may be interrupted by oxygen or nitrogen atoms, R H is hydrogen, or the meaning of R 3 , X is an alkylene radical having 1 to 20 carbon atoms in which non-adjacent methylene units Y is a divalent, optionally substituted by fluorine or chlorine, hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, D is optionally substituted by fluorine, chlorine, C 1 -C 6 -alkyl- or C 1 -C 6 -alkyl substituted alkylene radical having 1 to 700 carbon atoms, in which non-adjacent methylene units may be replaced by groups -O-, -COO-, -OCO-, or -OCOO-, or arylene radical having 6 to 22 carbon atoms, B, B 'is a reactive or non-reactive end group which is covalently bound to the polymer, m is an integer from 1 to 4000, n is an integer from 1 to 4000, g is an integer of at least 1, h is an integer of 0 to 40, i is an integer of 0 to 30, and j is an integer greater than 0.
Membran M nach Anspruch 1 oder 4 oder Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, bei denen das Aldehyd die allgemeine Formel (III) O=CH-R4 (III) aufweist, wobei R4 ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist, wobei die Kohlenstoff kette durch nicht benachbarte -(CO)-, -O-, -S- oder -NR5-Gruppen unterbrochen und mit -CN oder -Halogen substituiert sein kann; R5 ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen ist.Membrane M according to Claim 1 or 4 or Process according to Claims 2 to 4, in which the aldehyde has the general formula (III) O = CH-R 4 (III) wherein R 4 is a hydrogen atom, a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms, wherein the carbon chain interrupted by non-adjacent - (CO) -, -O-, -S- or -NR 5 groups and with -CN or -halogen may be substituted; R 5 is a hydrocarbon radical having 1 to 20 C atoms. Membran M nach Anspruch 1, 4 oder 5 oder Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, bei denen das thermoplastische Siliconelastomer S1 Aminogruppen aufweist, die ausgewählt werden aus primären und sekundären Aminogruppen und Aldehydreagenz AR in einer Menge verwendet wird, dass das molare Verhältnis von Aldehydgruppen in AR zu primären oder sekundären Aminogruppen des thermoplastischen Siliconelastomer S1 zwischen 0,01 und 10 liegt.Membrane M according to claim 1, 4 or 5 or process according to claim 2 to 5, wherein the thermoplastic silicone elastomer S1 has amino groups selected from primary and secondary amino groups and aldehyde reagent AR is used in an amount such that the molar ratio of aldehyde groups in AR to primary or secondary amino groups of the thermoplastic silicone elastomer S1 is between 0.01 and 10. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, bei denen das thermoplastische Siliconelastomer S1 höchstens zu 2 Gew.-% bei 20°C im Fällmedium F löslich ist.A method according to claim 2 to 6, wherein the thermoplastic silicone elastomer S1 is at most 2% by weight soluble at 20 ° C in the precipitation medium F. Verfahren nach Anspruch 2 bis 7, bei denen die Vernetzung durch Temperaturerhöhung auf mindestens 60°C erfolgt.The method of claim 2 to 7, wherein the crosslinking takes place by raising the temperature to at least 60 ° C. Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, bei dem eine Flachmembran hergestellt wird.The method of claim 2 to 8, wherein a flat membrane is produced. Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, bei dem eine Hohlfasermembran herstellt wird.The method of claim 2 to 8, wherein a hollow fiber membrane is produced. Verwendung der Membran M nach Anspruch 1 oder 4 bis 6 oder Verfahren nach Anspruch 2 bis 10 für die Trennung von Stoffgemischen.Use of the membrane M according to claim 1 or 4 to 6 or method according to claim 2 to 10 for the separation of mixtures.
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