ES2671144T3 - Película polimérica funcional y método para su producción - Google Patents

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Abstract

Una membrana polimérica funcional que comprende: una estructura representada por la siguiente Fórmula (1); y una estructura representada por la siguiente Fórmula (2), en la que una capacidad de intercambio iónico es 2,0 meq/g a 7,0 meq/g, -S-LL1-LL-LL2-S- Fórmula (1) en la Fórmula (1), LL representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S- , -NRZ- o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y LL2 cada uno representa independientemente - (CR1R2)- o -(CR1R2)I-C(>=O)O- (donde el átomo enlazado a LL es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2 y RZ representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LL y un sustituyente de RZ son un átomo de azufre, LL es el átomo de azufre que tiene un enlace para ser incorporado en la cadena polimérica, y **Fórmula** en la Fórmula (2), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1- y X2- cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico.

Description

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DESCRIPCION
Película polimérica funcional y método para su producción Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a una membrana polimérica funcional y a un método de producción de la misma.
2. Descripción de la técnica relacionada
Con respecto a una membrana polimérica funcional que tiene varias funciones, se proporcionan una membrana de intercambio iónico, una membrana de ósmosis inversa, una membrana de ósmosis directa o una membrana de separación de gases.
Por ejemplo, una membrana de intercambio iónico se ha utilizado para electrodesionización (EDI), electrodesionización continua (CEDI), electrodiálisis (ED), electrodiálisis reversible (EDR) y similares.
Se han porporcionado ejemplos de producción de varias membranas de intercambio iónico. Además, en la producción de membranas de intercambio iónico, también se ha propuesto el uso de un agente de transferencia de cadena para mejorar las propiedades de formación de membrana. Por ejemplo, el documento JP2006-206633A divulga un método de producción de una membrana de intercambio iónico compuesta por un monómero de estireno usando 2,4-difenil-4-metil-1-penteno como un agente de transferencia de cadena. Además, el documento JP2006- 83342A divulga un método de producción de una membrana de intercambio catiónico compuesta por un monómero de perfluorocarburo/un copolímero de perfluoroolefina que tiene un grupo sulfo usando un hidrocarburo saturado como un agente de transferencia de cadena.
Sumario de la invención
Las propiedades de formación de membrana se mejoran usando 2,4-difenil-4-metil-1-penteno y un hidrocarburo saturado como un agente de transferencia de cadena para la reacción de curado por polimerización. Sin embargo, en particular, en el caso de usar el monómero basado en estireno, se requiere un largo periodo de tiempo para el curado por polimerización, y se necesitan mejoras en la producción en gran cantidad.
Además, en las membranas de intercambio iónico convencionales, la resistencia eléctrica de la membrana se incrementa cuando se reduce el coeficiente de permeabilidad al agua. Por otro lado, cuanto menor es la resistencia eléctrica de la membrana, mayor es el coeficiente de permeabilidad al agua. Por lo tanto, para mejorar adicionalmente el rendimiento de la membrana polimérica funcional, es importante reducir el coeficiente de permeabilidad al agua y también reducir la resistencia eléctrica de la membrana. Sin embargo, el grado de dificultad técnica se eleva. Por lo tanto, los presentes inventores han realizado una investigación sobre la posibilidad de considerar el coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana como un conjunto y generalmente disminuir el equilibrio de estas. En otras palabras, los inventores han considerado reducir el producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana. Por medio de esto, se puede esperar que haya una reducción en la energía requerida para la electrodiálisis.
Por consiguiente, un objetivo de la invención es desarrollar medios para reducir la resistencia eléctrica de la membrana y el coeficiente de permeabilidad al agua como un conjunto, de esta manera proporcionando una membrana polimérica funcional que tiene un excelente rendimiento como membrana de intercambio iónico; y un método de producción de la misma. Además, otro objetivo de la invención es proporcionar un método de producción de una membrana polimérica funcional que sea apropiada para la producción en gran cantidad acortando el tiempo de curado por polimerización.
Los presentes inventores han investigado varios tipos de membrana de intercambio iónico basada en estireno para reducir el producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana. En particular, un caso en el que el sitio funcional del agente de transferencia de cadena en el que al menos dos lugares se examinó adicionalmente como una clave. Como resultado, descubrieron que un agente de transferencia de cadena en el que un grupo funcional es un grupo mercapto puede ser un medio que puede reducir el producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana y puede ser eficaz para conseguir los objetivos de la invención. Además, descubrieron que el tiempo requerido para el curado por polimerización se puede acortar y las mejoras necesitadas para la producción en gran cantidad se puede lograr mediante el curado por polimerización de una composición que contiene el agente de transferencia de cadena en el que un grupo funcional es un grupo mercapto en condiciones de polimerización particulares. La invención se ha realizado basándose en estos hallazgos.
Es decir, los objetivos de la invención se logran por los siguientes medios.
<1> Una membrana polimérica funcional que comprende: una estructura representada por la siguiente Fórmula (1) y una estructura representada por la siguiente Fórmula (2), en la que una capacidad de intercambio iónico es 2,0 meq/g a 7,0 meq/g.
5 -S-LL1-LL-LL2-S- Fórmula (1)
En la Fórmula (1), LL representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, - S-, -NRZ-, o un grupo enlazador obtenido combinándolos, y LL1 y LL2 cada uno representa independientemente - (CR1R2)r o -(CR1R2)rC(=O)O- (en donde el átomo enlazado a Ll es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno 10 representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, y RZ representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LL y un sustituyente de RZ son un átomo de azufre, LL es el átomo de azufre que tiene un enlace para ser incorporado en la cadena polimérica.
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En la Fórmula (2), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1 y X2" cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico. <2> La membrana polimérica funcional de acuerdo con <1>, en la que el contenido de la sección de la estructura representada por la Fórmula (1) es 0,01 partes en masa a 10 partes en masa con respecto a un total de 100 partes en masa de la membrana polimérica funcional.
<3> La membrana polimérica funcional de acuerdo con <1> o <2> obtenida por la reacción de curado por polimerización de una composición que contiene un (A) monómero basado en estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM), un (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL), y un (C) agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3).
HC<-CH2
imagen2
Fórmula (HSM)
En la Fórmula (HSM), R3 representa un átomo de halógeno o -N+(R4)(R5)(R6)(X3-), y n2 representa un número entero de 1 a 10, donde R4 a R6 cada uno representa independientemente un grupo alquilo o grupo arilo lineal o ramificado, R4 y R5, o R4, R5, y R6 se pueden enlazar entre sí para formar un anillo hetero alifático, y X3" representa un anión orgánico o inorgánico.
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40 En la Fórmula (CL), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1- y X2- cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico.
45 H-S-LL1 -LLa-LL2-S-H Fórmula (3)
En la Fórmula (3), LLa representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, - S-, -NRZa-, o un grupo enlazador obtenido combinándolos, lL1 y LL2 cada uno representa independientemente -
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(CR1R2)r o -(CR1R2)i-C(=O)O- (en el que el átomo unido a LLa es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZa representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LLa y un sustituyente de RZa son un átomo de azufre, LLa es sH.
<4> La membrana polimérica funcional de acuerdo con <3>, en la que la composición contiene además un (D) iniciador de polimerización representado por la siguiente Fórmula (PI-1) o (PI-2);
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Fórmula (PI-1) Fórmula (PI-2)
En la Fórmula (PI-1), R7 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo alquenilo, un grupo alcoxi o un grupo ariloxi, R8 y R9 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo alquenilo, un grupo alcoxi, o un grupo ariloxi, y R8 y R9 se pueden enlazar entre sí para formar un anillo.
En la Fórmula (PI-2), R10 representa un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo alquiltio o un grupo ariltio, R11 representa un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo alquiltio, un grupo ariltio, o un grupo acilo, y R12 representa un grupo alquilo o un grupo arilo.
<5> La membrana polimérica funcional de acuerdo con <3> o <4>, en la que el contenido del (A) monómero a base de estireno representado por la Fórmula (HSM) es 1 parte en masa a 85 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
<6> La membrana polimérica funcional de acuerdo con cualquiera de <3> a <5>, en la que el contenido del (B) agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) es 10 partes en masa a 100 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
<7> La membrana polimérica funcional de acuerdo con cualquiera de <3> a <6>, en la que el contenido del (C) agente de transferencia de cadena representado por la Fórmula (3) es 0,01 partes en masa a 10 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
<8> La membrana polimérica funcional de acuerdo con cualquiera de <3> a <7>, en la que la composición contiene un (F) disolvente.
<9> La membrana polimérica funcional de acuerdo con <8>, en la que el (F) disolvente es agua o un disolvente soluble en agua.
<10> La membrana polimérica funcional de acuerdo con cualquiera de <1> a <9>, que comprende además tela tejida sintética, tela no tejida sintética, una película tipo esponja, o un soporte tipo película que tiene orificios pasantes finos.
<11> La membrana polimérica funcional de acuerdo con cualquiera de <3> a <10>, en la que la reacción de curado por polimerización se realiza por calentamiento y/o irradiación de rayos de energía.
<12> Un método de producción de una membrana polimérica funcional que comprende: realizar una reacción de curado por polimerización de una composición que contiene el (A) monómero a base de estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM), el (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL) y el (C) agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3), en la que la capacidad de intercambio iónico de la membrana polimérica funcional es 2,0 meq/g a 7,0 meq /g.
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En la Fórmula (HSM), R3 representa un átomo de halógeno o -N+(R4)(R5)(R6)(X3-), y n2 representa un número entero de 1 a 10, donde R4 a R6 cada uno representa independientemente un grupo alquilo o grupo arilo lineal o ramificado, R4 y R5, o R4, R5, y R6 se pueden enlazar entre sí para formar un anillo hetero alifático, y X3' representa un anión orgánico o inorgánico.
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Fórmula (CL)
En la Fórmula (CL), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1- y X2- cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico.
H-S-LL-1 LLa-LL2-S-H Fórmula (3)
En la Fórmula (3), LLa representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, - NRZa-, o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y Ll2 cada uno representa independientemente -(CR1R2)i- o -(CR1R2)i-C(=O)O- (en el que el átomo enlazado a LLa es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZa representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LLa y un sustituyente de RZa son un átomo de azufre, LLa es SH.
De acuerdo con la presente memoria descriptiva, la expresión "(un valor) a (un valor)" se usa para hacer referencia a que los valores mostrados antes y después de "a" están incluidos como el límite inferior y el límite superior.
Además, en cada una de las fórmulas, a menos que se indique particularmente otra cosa, en un caso en el que haya diversos grupos representados por el mismo símbolo de referencia, estos pueden ser idénticos o diferentes unos de otros. De manera similar, en un caso en el que haya repeticiones de diversas estructuras parciales, esto pretende hacer referencia a que ambas de estas repeticiones son repeticiones idénticas, y que estas repeticiones son mezclas de diferentes repeticiones dentro de un intervalo definido.
Cada grupo según se define en cada una de las fórmulas, a menos que se indique particularmente otra cosa, puede tener además un sustituyente, por ejemplo, en el caso de un grupo alquilo o un grupo arilo, esto pretende hacer referencia a que el grupo alquilo puede tener un sustituyente y el grupo arilo puede tener un sustituyente.
Además, con respecto a los isómeros geométricos, que representan estilos de sustitución de dobles enlaces en cada una de las fórmulas, incluso si solo se describe un isómero por conveniencia de indicación, a menos que se indique particularmente otra cosa, los isómeros pueden ser una forma E o forma Z, o pueden ser una mezcla de los mismos.
Además, cuando se usa el término "compuesto" junto con otras palabras en la presente memoria descriptiva, o cuando se indican compuestos específicos por su nombre o fórmula, si una estructura parcial disociable está presente en su fórmula química, un compuesto se refiere a que incluye sus sales e iones, además del compuesto mismo. Además, cuando el término "grupo" se usa junto con otras palabras con respecto a un sustituyente en la presente memoria descriptiva, o cuando se indica un compuesto específico por su nombre, esto hace referencia a que el grupo o compuesto puede tener un sustituyente.
De acuerdo con la invención, se ha desarrollado un medio capaz de reducir el coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de una membrana como un conjunto, y como resultado, la energía requerida para la electrodiálisis o similar puede ser reducida. Cuando se usa este medio, se pueden proporcionar una membrana polimérica funcional que tiene un rendimiento excelente como membrana de intercambio iónico, y un método de producción de la membrana polimérica funcional. Además, el tiempo de curado por polimerización puede ser acortado, y se puede proporcionar el método de producción de la membrana polimérica funcional apropiado para una producción en gran cantidad.
Las características y ventajas descritas anteriormente así como otras características y ventajas de la invención se divulgarán adicionalmente a partir de las descripciones proporcionadas a continuación, haciendo referencia apropiada a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra los canales de flujo de un aparato para medir el coeficiente de permeabilidad al agua de una membrana.
DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
«Membrana polimérica funcional»
La membrana polimérica funcional (en la presente memoria descriptiva, una membrana polimérica funcional se denomina simplemente "una membrana") de la invención puede usarse para realizar el intercambio iónico, la ósmosis inversa, la ósmosis directa, la separación de gases y similares. En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones preferidas de la invención se explicarán tomando como ejemplo un caso en el que la membrana polimérica funcional tiene una función como una membrana de intercambio aniónico.
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<Capacidad de intercambio iónico>
En el caso en el que la membrana polimérica funcional de la invención tiene una membrana o un soporte, la capacidad de intercambio iónico es 2,0 meq/g a 7,0 meq/g basado en la masa seca total de cualquier material de refuerzo poroso tal como una membrana y un soporte poroso. En el presente caso, el meq es miliequivalente.
La capacidad de intercambio iónico en la invención es preferentemente 2,2 meq/g a 7,0 meq/g, más preferentemente 2,5 meq/g a 7,0 meq/g, e incluso más preferentemente 3,0 meq/g a 7,0 meq/g.
<Producto de coeficiente de permeabilidad al agua y resistencia eléctrica de la membrana>
Es preferible que el coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana sean ambos inferiores.
En la presente invención, ni el oeficiente de permeabilidad al agua ni la resistencia eléctrica de la membrana son tratados individualmente, y se logra un equilibrio entre la disminución del coeficiente de permeabilidad al agua y la disminución en la resistencia eléctrica de la membrana, como medio práctico. Por lo tanto, una comparación del valor del producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana es eficaz como criterio de evaluación.
Es preferible que el valor del producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana [(ücm2)(ml/m2/Pa/hr)j sea inferior. En la invención, el valor es preferentemente 5,5*10's o menor, más preferentemente 5,1*10'5 o menor, y particularmente preferentemente 5,0*l0'5 o menor. Además, el límite inferior no está particularmente limitado, pero 1*10'5 o más es práctico.
En la invención, puesto que el valor del producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana se reducen usando el agente de transferencia de cadena representado por la Fórmula (3) de la invención, incluso si se usan los mismos agentes reticulantes, es eficaz un medio para reducir el valor del producto del coeficiente de permeabilidad al agua y la resistencia eléctrica de la membrana.
Además, el coeficiente de permeabilidad al agua se puede medir por un método que se ha llevado a cabo en los Ejemplos.
La resistencia eléctrica de la membrana se puede medir mediante, por ejemplo, el método descrito en Membrane Science, 319, 217-218 (2008), redactado por NAKAGAKI, Masayuki, Maku-gaku Jikken-ho (Membranology Experimental Methods), págs. 193-195 (1984).
<Permeabilidad selectiva>
La permeabilidad selectiva para aniones tales como Cl- de la membrana polimérica funcional (membrana de intercambio aniónico) de la invención es preferentemente más de 0,90, más preferentemente más de 0,93, e incluso más preferentemente más de 0,95, y es particularmente preferente que el valor de la permeabilidad selectiva sea cercano al valor teórico de 1,0.
<Relación de hinchamiento>
La relación de hinchamiento (tasa de cambio dimensional causado por el hinchamiento) de la membrana polimérica funcional de la invención en agua es preferentemente menor del 30 %, más preferentemente menor del 15 %, y particularmente preferentemente menor del 8 %. La relación de hinchamiento se puede controlar seleccionando las condiciones de curado por polimerización en la etapa de curado por polimerización.
<Método de medición de la permeabilidad selectiva y relación de hinchamiento en agua>
El % de permeabilidad selectiva y la relación de hinchamiento en agua se puede medir mediante, por ejemplo, el método descrito en Membrane Science, 319, 217-218 (2008), redactado por NAKAGAKI, Masayuki, Maku-gaku Jikken-ho (Membranology Experimental Methods), págs. 193-195 (1984) similar a la resistencia eléctrica de la película.
<Espesor de la membrana>
Es preferible que la membrana polimérica funcional de la invención sea una membrana de intercambio aniónico.
En el caso de tener un soporte, el espesor de la membrana de la invención con el soporte es preferentemente 30 pm a 250 pm, más preferentemente de 40 pm a 200 pm, y de manera particularmente preferente de 50 pm a 150 pm.
En el presente caso, el espesor de la membrana de la invención es específicamente el espesor de la membrana de
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una membrana polimérica funcional que ha sido almacenada durante al menos 12 horas en una solución de NaCI 0,1 M, tal y como se implementa en los Ejemplos.
<Peso molecular promedio en masa>
El peso molecular promedio en masa del polímero que constituye la membrana polimérica funcional de la invención es cientos de miles o más porque se han formado reticulaciones tridimensionales y el peso molecular promedio en masa no se puede medir sustancialmente. En general, el peso molecular promedio en masa del polímero se considera que es infinito.
<Estructura de membrana polimérica funcional>
La membrana polimérica funcional de la invención tiene al menos una estructura representada por la siguiente Fórmula (1) y una estructura representada por la siguiente Fórmula (2).
En primer lugar, se describirá una estructura representada por la Fórmula (1).
-S-LL1-LL-LL2-S- Fórmula (1)
En la Fórmula (1), LL representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, - NRZ-, o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y LL2 cada uno representa independientemente -(CR1R2)r o -(CR1R2)I-C(=O)O- (en el que el átomo unido a LL es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZ representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LL y un sustituyente de RZ son un átomo de azufre, LL es el átomo de azufre que tiene un enlace para ser incorporado en la cadena polimérica que constituye la membrana polimérica funcional.
El grupo alquileno para LL puede tener preferentemente 1 a 12 átomos de carbono y más preferentemente 1 a 8 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metileno, etileno, propileno, isopropileno, tetrametileno, hexametileno, octametileno, decametileno y dodecametileno.
El sustituyente para RZ puede ser un sustituyente monovalente o puede ser un sustituyente polivalente. Sin embargo, en el caso de un sustituyente polivalente, el terminal (un átomo que tiene un enlace distinto del enlace enlazado al átomo de nitrógeno) del sustituyente es un átomo de azufre, es decir, -S-. Como sustituyente monovalente, un grupo alquilo y un grupo arilo son preferidos y como sustituyente polivante, se prefiere un sustituyente divalente. Como sustituyente divalente, se prefieren -alquileno-S- y -arileno- S-, -alquileno-S- es más preferido, -(CH2)2-S- y -(CH2)3-S- son incluso más preferidos, y -(CH2)2-S- es particularmente preferido.
El sustituyente para RZ tiene preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 10 átomos de carbono e incluso más preferentemente 1 a 6 átomos de carbono.
Como grupo enlazador en el que un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, -NRZ- se combinan, para LL, alquileno-O-alquileno, alquileno-S-alquileno, y -alquileno-NRZ-alquileno se ejemplifican y como estos alquileno, etileno y propileno son preferidos y etileno es más preferido.
Ejemplos del sustituyente que el alquileno puede tener incluyen el Grupo Sustituyente a que se describirá a continuación, entre otros, un grupo alquilo y un grupo hidroxi están ejemplificados. En el presente caso, un sustituyente puede ser un sustituyente polivalente, y ejemplos preferidos del mismo incluyen -CH2C(=O)O-(CR1R2)i- X y -CH2O- Ch2C[CH2C(=O)O-(CR1R2)i-X]3. En el presente caso, R1, R2, e I tienen los mismos significados que R1, R2, e I en LL1 y LL2, y los intervalos preferidos de los mismos se prefieren también. X representa un átomo de hidrógeno, SH, o S-.
1 para LL1 y LL2 representa 1 o 2, R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o grupo alquilo. En el presente caso, el grupo alquilo puede tener preferentemente 1 a 10 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 6 átomos de carbono, incluso más preferentemente 1 o 2 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 átomo de carbono.
R1 y R2 son particularmente preferentemente un átomo de hidrógeno o metilo, y un átomo de hidrógeno es el más preferido.
I representa 1 o 2, y es preferentemente 2.
Una estructura representada por la Fórmula (1) es preferentemente una estructura representada por la siguiente Fórmula (1A).
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Fórmula (1A)
Z 3a 4a 5a
En la Fórmula (1A), R representa -S- o -*CR R R . * representa un átomo de carbono enlazado al átomo de carbono de metileno, y R3a, R4a, y R5a cada uno representa independientemente un grupo alquilo no sustituido, - CH2OH, -**CH2(OC=O)m(CR1aR2a)nS-, o -**CH2OCH2C[CH2(OC=O)m(CR1aR2a)nS-]3. ** representa un átomo de carbono enlazado al *C. Sin embargo, cuando RZ no es -S-, no todos de R3a a R5a es un grupo alquilo no sustituido o -CH2OH. R1a y R2a cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o un grupo hidroxi. Sin embargo, en el caso en el que n es 2 o más, R1a y R2a en el átomo de carbono enlazado al átomo de azufre son un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, m representa 0 o 1, y n representa un número entero de 1 a 12.
El grupo alquilo para R1a y R2a tiene los mismos significados que el grupo alquilo en la Fórmula (1), y sus intervalos preferidos son también los mismos, pero se prefiere particularmente etilo,
n es preferentemente 2 a 6, y es particularmente preferentemente 4.
A continuación, se describirá una estructura representada por la Fórmula (2).
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En la Fórmula (2), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1' y X2" cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico.
El grupo alquileno para L1 preferentemente tiene 2 o 3 átomos de carbono y ejemplos del mismo incluyen preferentemente etileno y propileno. El grupo alquileno puede tener un sustituyente, y ejemplos del sustituyente incluyen cualquiera de los sustituyentes seleccionados del Grupo Sustituyente a que se describirá posteriormente.
El grupo alquenileno para L1 tiene preferentemente 2 o 3 átomos de carbono, más preferentemente 2 átomos de carbono, y particularmente preferentemente un grupo etenileno.
El grupo alquilo para Ra, Rb, Rc y Rd preferentemente tiene 1 a 8 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 4 átomos de carbono, e incluso más preferentemente 1 o 2 átomos de carbono. Ejemplos del grupo alquilo incluyen metilo, etilo, isopropilo, n-butilo y 2-etilhexilo. El grupo alquilo puede tener un sustituyente, y ejemplos del sustituyente incluyen cualquiera de los sustituyentes seleccionados del Grupo Sustituyente a que se describirá posteriormente.
El grupo arilo para Ra, Rb, Rc y Rd tiene preferentemente 6 a 12 átomos de carbono, más preferentemente 6 a 10 átomos de carbono, e incluso preferentemente 6 a 8 átomos de carbono. El grupo arilo puede tener un sustituyente, y ejemplos del sustituyente incluyen cualquiera de los sustituyentes seleccionados del Grupo Sustituyente a que se describirá posteriormente. El grupo arilo es preferentemente un grupo fenilo.
Entre estos, Ra, Rb, Rc y Rd son preferentemente un grupo alquilo, y es particularmente preferentemente metilo.
Ra y Rb y/o Rc y Rd se pueden enlazar respectivamente entre sí para formar un anillo.
Ra y Rb se enlazan preferentemente entre sí para formar un anillo de piperazina o un anillo de dihidropiradina con L1, o adicionalmente a Ra y Rb, Rc y Rd se enlazan particularmente preferentemente entre sí para formar un anillo de trietilenodiamina (anillo 1,4-diazabiciclo[2.2.2] octano) con L1. Además, el anillo formado puede tener un sustituyente y ejemplos de sustituyentes incluyen cualquiera de los sustituyentes seleccionados del Grupo Sustituyente a que se describirá posteriormente. Entre estos, el grupo alquilo es preferido.
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ni es preferentemente 1 o 2, y es particularmente preferentemente 1.
Xi- y X2" representan un anión orgánico o inorgánico, y un anión orgánico es preferido.
Ejemplos del anión orgánico incluyen un anión de ácido alquilsulfónico, un anión de ácido arilsulfónico, y un anión de ácido alquil o arilcarboxílico, y ejemplos del mismo incluyen un anión de ácido metanosulfónico, un anión de ácido bencenosulfónico, un anión de ácido toluenosulfónico y un anión de ácido acético.
Ejemplos del anión inorgánico incluyen un anión de halógeno, un dianión de ácido sulfúrico, y un anión de ácido fosfórico, y un anión de halógeno es preferido. Entre los aniones de halógenos, un anión cloruro y un anión bromuro son preferidos, y un anión cloruro es particularmente preferido.
<Contenido de estructura específica>
En la invención, el contenido de la sección de estructura representada por la Fórmula (1) es preferentemente 0,01 partes en masa a 10 partes en masa, más preferentemente 0,05 partes en masa a 10 partes en masa, incluso más preferentemente 0,05 partes en masa a 5 partes en masa, y particularmente preferentemente 0,2 partes en masa a 3 partes en masa con respecto a las 100 partes en masa totales de la membrana polimérica funcional.
Además, en la invención, el contenido de la sección de estructura representada por la Fórmula (2) es preferentemente 10 partes en masa a 100 partes en masa, más preferentemente 15 partes en masa a 90 partes en masa, y particularmente preferentemente 20 partes en masa a 80 partes en masa con respecto a las 100 partes en masa totales de la membrana polimérica funcional.
En el presente caso, se explicará el Grupo Sustituyente a
El Grupo Sustituyente a es un grupo de sustituyentes compuesto por los siguientes sustituyentes.
(Grupo Sustituyente a)
Como el Grupo Sustituyente a, un grupo alquilo (preferentemente un grupo alquilo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metilo, etilo, isopropilo, t-butilo, n-octilo, 2-etilhexilo, n-decilo, y n- hexadecilo), un grupo alquilo (preferably a grupo cicloalquilo que tiene 3 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 3 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 3 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen ciclopropilo, ciclopentilo y ciclohexilo), un grupo alquenilo (preferentemente un grupo alquenilo que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen vinilo, alilo, 2-butenilo y 3-pentenilo), un grupo alquinilo (preferentemente un grupo alquinilo que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen propargilo y 3-pentinilo), un grupo arilo (preferentemente un grupo arilo que tiene 6 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 6 a 20 átomos de carbono y particularmente preferentemente 6 a 12 átomos de carbono y ejemplos del mismo incluyen fenilo, p-metilfenilo, naftilo y antranilo), un grupo amino (que incluye un grupo amino, un gruplo alquilamino y un grupo arilamino; el grupo amino es preferentemente un grupo amino que tiene 0 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 0 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 0 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen amino, metilamino, dimetilamino, dietilamino, dibencilamino, difenilamino y ditolilamino), un grupo alcoxi (preferentemente un grupo alcoxi que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más
preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 10 átomos de carbono, y
ejemplos del mismo incluyen metoxi, etoxi, butoxi y 2-etilhexiloxi), un grupo ariloxi (preferentemente un grupo ariloxi que tiene 6 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 6 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 6 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen feniloxi, 1-naftiloxi y 2-naftiloxi), un grupo oxi heterocíclico (preferentemente un grupo oxi heterocíclico que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más
preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 12 átomos de carbono, y
ejemplos de los mismos incluyen piridiloxi, piraziloxi, pirimidiloxi y quinoliloxi),
un grupo acilo (preferentemente un grupo acilo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen acetilo, benzoílo, formilo y pivaloílo), un grupo alcoxicarbonilo (preferentemente un grupo alcoxicarbonilo que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metoxicarbonilo y etoxicarbonilo), un grupo ariloxicarbonilo (preferentemente un grupo ariloxicarbonilo que tiene 7 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 7 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 7 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen feniloxicarbonilo), un grupo aciloxi (preferentemente un grupo aciloxi que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente 2 a 10 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen acetoxi y benzoiloxi), un grupo acilamino (preferentemente un grupo acilamino que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 10 átomos de
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carbono, y ejemplos del mismo incluyen actilamino y benzoilamino),
un grupo alcoxicarbonilamino (preferentemente un grupo alcoxicarbonilamino que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metoxicarbonilamino), un grupo ariloxicarbonilamino (preferentemente un grupo ariloxicarbonilamino que tiene 7 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 7 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 7 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen feniloxicarbonilamino), un grupo alquil- o arilsulfonilamino (preferentemente que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más ppreferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metanosulfonilamino y bencenosulfonilamino), un grupo sulfamoílo (que incluye un grupo sulfamoílo, y un grupo alquil- o arilsulfamoílo; preferentemente un grupo sulfamoílo que tiene 0 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 0 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 0 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen sulfamoílo, metilsulfamoílo, dimetilsulfamoílo y fenilsulfamoílo),
un grupo carbamoílo (que incluye un grupo carbamoílo y un grupo alquil- o arilcarbamoílo; preferentemente un grupo carbamoílo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen carbamoílo, metilcarbamoílo, dietilcarbamoílo y fenilcarbamoílo), un grupo alquiltio (preferentemente un grupo alquiltio que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metiltio y etiltio), un grupo ariltio (preferentemente un grupo ariltio que tiene 6 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 6 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 6 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen feniltio), un grupo tio heterocíclico (preferentemente un grupo tio heterocíclico que tiene 2 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 2 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 2 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen piridiltio, 2- benzoimizoliltio, 2-benzoxazoliltio y 2-benzotiazoliltio),
un grupo alquil- o arilsulfonilo (preferentemente un grupo alquil- o arilsulfonilo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen mesilo y tosilo), un grupo alquil- o arilsulfinilo (preferentemente un grupo alquil- o arilsulfinilo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen metanosulfinilo y bencenosulfinilo), un grupo ureido (preferentemente un grupo ureido que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen ureido, metilureido y fenilureido), un grupo amida de ácido fosfórico (preferentemente un grupo amida de ácido fosfórico que tiene 1 a 30 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 20 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 1 a 12 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen amida de ácido dietilfosfórico y amida de ácido fenilfosfórico), un grupo hidroxi, un grupo mercapto, un átomo de halógeno (ejemplos del mismo inlcuyen un átomo de flúor, un átomo de cloro, un átomo de bromo y un átomo de yodo, y es más preferido un átomo de flúor),
un grupo ciano, un grupo sulfo, un grupo carboxilo, un grupo oxo, un grupo nitro, un grupo ácido hidroxámico, un grupo sulfino, un grupo hidrazino, un grupo imino, un grupo heterocíclico (preferentemente un grupo heterocíclico que tiene 1 a 30 átomos de carbono, y más preferentemente 1 a 12 átomos de carbono; ejemplos preferidos del heteroátomo que constituye el anillo incluyen un átomo de nitrógeno, un átomo de oxígeno, y un átomo de azufre, y ejemplos específicos del mismo incluyen imidazolilo, piridilo, quinolilo, furilo, tienilo, piperidilo, morfolino, benzoxazolilo, benzoimidazolilo, benzotiazolilo, un grupo carbazolilo y un grupo azepinilo), un grupo sililo (preferentemente un grupo sililo que tiene 3 a 40 átomos de carbono, más preferentemente 3 a 30 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 3 a 24 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen trimetilsililo y trifenilsililo), y un grupo sililoxi (preferentemente un grupo sililoxi que tiene 3 a 40 átomos de carbono, más preferentemente 3 a 30 átomos de carbono, y particularmente preferentemente 3 a 24 átomos de carbono, y ejemplos del mismo incluyen trimetilsililoxi y trifenilsililoxi).
Estos sustituyentes se pueden sustituir adicionalmente con uno o más sustituyentes cualquiera seleccionados del Grupo Sustituyente a descrito anteriormente.
Entretanto, de acuerdo con la invención, cuando hay diversos sustituyentes en un sitio estructural, esos sustituyentes se pueden unir entre sí y formar un anillo, o esos sustituyentes se pueden condensar con una porción o la totalidad del sitio estructural y formar un anillo aromático o un anillo heterocíclico insaturado.
«Componente de membrana polimérica funcional»
La membrana polimérica funcional de la invención tiene al menos una estructura representada por la Fórmula (1) y una estructura representada por la Fórmula (2). En la invención, la membrana polimérica funcional se forma realizando la reacción de curado por polimerización de una composición que contiene (en lo sucesivo, denominada "composición para formar una membrana polimérica funcional") que contiene preferentemente un (A) monómero a base de estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM), un (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL), y un (C) agente de transferencia de cadena para formar la estructura representada por la
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Fórmula (1), como componente esencial, y, según sea necesario, un (D) iniciador de la polimerización representado por la Fórmula (PI-1) o (PI-2), un (E) iniciador de la polimerización representado por la Fórmula (AI), y un (F) disolvente.
En lo sucesivo en el presente documento, los componentes que constituyen la membrana polimérica funcional de la invención se describirán en detalle.
<(A) Monómero a base de estireno>
El componente (A) anteriormente descrito usado en la composición para formar la membrana polimérica funcional en la invención es un monómero a base de estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM).
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En la Fórmula (HSM), R3 representa un átomo de halógeno o -N+(R4)(R5)(R6)(X3-), n2 representa un número entero de 1 a 10, donde R4 a R6 cada uno representa independientemente un grupo alquilo o grupo arilo lineal o ramificado, R4 y R5, o R4, R5, y R6 se pueden enlazar entre sí para formar un anillo hetero alifático, y X3" representa un anión orgánico o inorgánico.
En el presente caso, -(CH2)n2-R3 se puede dividir en un grupo representado por la siguiente Fórmula (ALX) y un grupo representado por la siguiente Fórmula (ALA).
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Fórmula (ALX)
n3 |^6
Fórmula (ALA)
En las Fórmulas (ALX) y (ALA), X4 representa un átomo de halógeno, R4 a R6 y X3" tienen cada uno el mismo significado que R4 a R6 y X3" en la Fórmula (HSM), y sus intervalos preferidos son también los mismos. n3 tiene el mismo significado que n2 en la Fórmula (HSM), y sus intervalos preferidos son también los mismos.
Ejemplos de átomo de halógeno de R3 en la Fórmula (HSM) y X4 en la Fórmula (ALX) incluyen un átomo de flúor, un átomo de cloro, un átomo de bromo y un átomo de yodo. Un átomo de flúor, un átomo de cloro y un átomo de bromo son preferidos, un átomo de cloro y un átomo de bromo son más preferidos, y un átomo de cloro es particularmente preferido.
n2 en la Fórmula (HSM) y n3 en ambas Fórmulas (ALX) y (ALA) son preferentemente 1 o 2, y es particularmente preferentemente 1.
El grupo alquilo y el grupo arilo para R4 a R6 en las Fórmulas (HSM) y (ALA) preferentemente tiene el mismo intervalo preferente que el grupo alquilo y el grupo arilo para Ra, Rb, Rc y Rd en la Fórmula (2).
El anillo que se forma cuando R4 y R5 están unidos entre sí es preferentemente un anillo de 5 o 6 miembros, y ejemplos del mismo incluyen un anillo de pirrolidina, un anillo de piperidina, un anillo de morfolina, un anillo tiomorfolina y un anillo piperazina.
Ejemplos del anillo que se forma cuando R4, R5, y R6 están unidos entre sí incluyen un anillo de quinuclidina y un anillo de trietilenodiamina (1,4-diazabiciclo[2.2.2] octano).
X3" en las Fórmulas (HSM) y (ALA) tiene el mismo significado que X1" y X2" en la Fórmula (2), y sus intervalos preferidos son también los mismos.
Entre los grupos representados por la Fórmula (ALX) o (ALA), un grupo representado por la Fórmula (ALA) es preferido.
En lo sucesivo en el presente documento, un monómero a base de estireno en el caso en el que -(CH2)n2-R3 en la Fórmula (HSM) es un grupo representado por la Fórmula (ALA) es a veces denominado monómero a base de
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estireno (SM). En el presente caso, los ejemplos específicos del monómero a base de estireno (SM) están ejemplificados, pero la invención no se limita a los mismos.
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Los compuestos de monómeros monofuncionales a base de estireno (SM) pueden sintetizarse por un método descrito en el documento JP2000-229917A y en el documento JP JP2000-212306A o un método análogo a los mismos. Además, los compuestos se pueden obtener también como productos disponibles comercialmente de Sigma-Aldrich Co. LLC.
en la membrana polimérica funcional de la invención, los monómeros a base de estireno (SM) monofuncionales se pueden usar en combinación con dos o más de los mismos.
En el caso en el que -(CH2)n2-R3 en la Fórmula (HSM) representa un grupo representado por la Fórmula (ALX), la membrana polimérica funcional se vuelve preferentemente una membrana de intercambio aniónico reaccionando con compuestos de amina terciaria que es un agente de amonio cuaternario después de la reacción de curado por polimerización.
En la presente memoria descriptiva, en lo sucesivo, un monómero a base de estireno en el caso en el que -(CH2)n2- R3 en la Fórmula (HSM) representa un grupo representado por la Fórmula (ALA) se denomina monómero a base de estireno (SM). En el presente caso, se muestran ejemplos específicos del monómero a base de estireno (HSM), pero la invención no se limita a los mismos.
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En la invención, el contenido del monómero a base de estireno representado por la Fórmula (HSM) es preferentemente 1 parte en masa a 85 partes en masa, más preferentemente 10 partes en masa a 60 partes en 5 masa, y particularmente preferentemente 20 partes en masa a 40 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición para formar la membrana polimérica funcional.
El compuesto de amina terciaria que es un agente de amonio cuaternario está representado por la siguiente Fórmula (AA).
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R4
N-R5
R6
Fórmula (AA)
R4 a R6 en Fórmula (AA) tienen los mismos significados que R4 a R6 en la Fórmula (ALA), y sus intervalos preferidos 15 son también los mismos.
A continuación, se muestran ejemplos específicos del compuesto de amina terciaria que es un agente de amonio cuaternario, y la invención no está limitada a los mismos.
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Las condiciones de reacción en el momento de la reacción del compuesto de amina terciaria que es un agente de amonio cuaternario con la membrana después del curado por polimerización no están particularmente limitadas, pero una reacción se lleva a cabo generalmente sumergiendo la membrana curada por polimerización en la solución del compuesto de amina terciaria. La concentración de la solución del compuesto de amina en este momento es preferentemente 0,01 mol/L a 5,00 mol/L, más preferentemente 0,05 mol/L a 3,00 mol/L, y particularmente preferentemente 0,10 mol/L a 1,00 mol/L.
La temperatura en el momento de sumergir la membrana curada por polimerización en la solución del compuesto de amina terciaria es preferentemente 0 °C a 100 °C, más preferentemente 10 °C a 80 °C, y particularmente preferentemente 20 °C a 60 °C.
El tiempo en el momento de sumergir la membrana curada por polimerización en la solución del compuesto de amina terciaria es preferentemente 0,5 horas a 24 horas, más preferentemente 1 hora a 18 horas, y particularmente preferentemente 2 horas a 12 horas
<(B) Agente de reticulación representado por la Fórmula (CL)>
Un (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL) se usa para formar la estructura representada por la Fórmula (2) en la membrana polimérica funcional de la invención.
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Cada uno de L1, Ra, Rb, Rc, Rd, n1, X1-, y X2- en la Fórmula (CL) tiene el mismo significado que cada uno de L1, Ra, Rb, Rc, Rd, n1, X1-, y X2- en la Fórmula (2), y sus intervalos preferidos son también los mismos.
En lo sucesivo en el presente documento, se muestran ejemplos específicos del agente de reticulación representados por la Fórmula (CL), pero la invención no se limita a los mismos.
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5 El agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) se puede sintetizar por un método descrito en el documento JP2000-229917A o un método análogo al mismo.
La membrana polimérica funcional de la invención se puede usar en combinación de dos o más (B) agentes de reticulación representados por la Fórmula (CL).
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En la invención, el contenido del (B) agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) es preferentemente 10 partes en masa a 100 partes en masa, más preferentemente 15 partes en masa a 90 partes en masa, y particularmente preferentemente 20 partes en masa a 80 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición para formar la membrana polimérica funcional.
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En la composición para formar la membrana polimérica funcional de la invención, la relación molar ((A)/(B)) de un (A) monómero a base de estireno representado por la Fórmula (HSM) a un (B) agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) es preferentemente 1/0,1 a 1/55, más preferentemente 1/0,14 a 1/55, y particularmente preferentemente 1/0,3 a 1/55.
En la invención, la densidad de reticulación del polímero formado reaccionando un (A) monómero a base de estireno representado por la Fórmula (HSM) y un (B) agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) es preferentemente 0,4 mmol/g a 2 mmol/g, más preferentemente 0,5 mmol/g a 2 mmol/g, y particularmente preferentemente 1,0 mmol/g a 2 mmol/g.
Si la densidad de reticulación está dentro del intervalo anterior, es preferente por el hecho de que el contenido de humedad de la membrana se reduce, el coeficiente de permeabilidad al agua disminuye, y la resistencia de la membrana es también pequeña.
<(C) Agente de transferencia de cadena>
Un (C) agente de transferencia de cadena usado en la composición para formar la membrana polimérica funcional de la invención no está particularmente limitado, pero un agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3) es preferido.
H-S-LL1 -LLa-LL2-S-H Fórmula (3)
En la Fórmula (3), LLa representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, - NRZa-, o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y LL2 cada uno representa independientemente -(CR1R2)r o -(CR1R2)i-C(=O)O- (en el que el átomo unido a LLa es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZa representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LLa y un sustituyente de RZa son un átomo de azufre, LLa es SH.
LL1 y LL2 en la Fórmula (3) tienen el mismo significado que LL1 y LL2 en la Fórmula (1), y sus intervalos preferidos son también los mismos.
LLa tiene el mismo significado que LL en la Fórmula (1) salvo que LLa es SH en el caso en el que los átomos terminales del sustituyente en LLa y el sustituyente de RZa son átomo de azufre, y sus intervalos preferidos son también los mismos.
Por consiguiente, el agente de transferencia de cadena representado por la Fórmula (3) es preferentemente el agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3A).
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Fórmula (3A)
En la Fórmula (3A), RZa representa -SH o -*CR3bR4bR5b. * representa un átomo de carbono enlazado al átomo de carbono de metileno, R3b, R4b, y R5b cada uno representa independientemente un grupo alquilo no sustituido, - CH2OH, - **CH2(OC=O)m(CR1aR2a)nSH, o -**CH2OCH2C[CH2(OC=O)m(CR1aR2aJnSH]3. ** representa un átomo de carbono enlazado al *C. Sin embargo, cuando RZ no es -SH, no todo de R3b a R5b es un grupo alquilo no sustituido o -CH2OH. R1a y R2a cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o un grupo hidroxi. Sin embargo, en el caso en el que n es 2 o más, R1a y R2a sobre el átomo de carbono enlazado al átomo de azufre es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, m representa 0 o 1, y n representa un número entero de 1 a 12.
Cada uno de R , R , m, y n tiene el mismo significado que cada uno de R , R , m, y n en la Fórmula (1A), y sus intervalos preferidos son también los mismos.
Cada uno de RZa, R3b, R4b y R5b tiene el mismo significado que cada uno de RZ, R3a R4a, y R5a en la Fórmula (1A) salvo que RZ, R3a, R4a, y R5a es SH en el caso en el que los átomos terminales de RZ, R3a, R4a, y R5a en la Fórmula (1A) son átomo de azufre, y sus intervalos preferidos son también los mismos.
En lo sucesivo en el presente documento, se muestran los ejemplos específicos del agente de transferencia de cadena representado por la Fórmula (3), pero la invención no se limita a los mismos.
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Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una membrana polimérica funcional que comprende:
    una estructura representada por la siguiente Fórmula (1); y
    una estructura representada por la siguiente Fórmula (2),
    en la que una capacidad de intercambio iónico es 2,0 meq/g a 7,0 meq/g,
    -S-LL1-LL-LL2-S- Fórmula (1)
    en la Fórmula (1), LL representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S- , -NRZ- o un grupo enlazador obtenido combinándolos, lL1 y LL2 cada uno representa independientemente - (CR1R2)- o -(CR1R2)i-C(=O)O- (donde el átomo enlazado a LL es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2 y RZ representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LL y un sustituyente de RZ son un átomo de azufre, LL es el átomo de azufre que tiene un enlace para ser incorporado en la cadena polimérica, y
    imagen1
    en la Fórmula (2), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, y X1- y X2" cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico.
  2. 2. La membrana polimérica funcional de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el contenido de la sección de la estructura representada por la Fórmula (1) es 0,01 partes en masa a 10 partes en masa con respecto a un total de 100 partes en masa de la membrana polimérica funcional.
  3. 3. La membrana polimérica funcional de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2 obtenida realizando la reacción de curado por polimerización de la composición que contiene un (A) monómero a base de estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM), un (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL) y un (C) agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3),
    £H2
    (¡S4cH2tfi
    Fórmula (HSM)
    en la Fórmula (HSM), R3 representa un átomo de halógeno o -N+(R4)(R5)(R6)(X3-) y n2 representa un número entero de 1 a 10, donde R4 a R6 cada uno representa independientemente un grupo alquilo o grupo arilo lineal o ramificado, R4 y R5, o R4, R5 y R6 pueden estar enlazados entre sí para formar un anillo hetero alifático y X3" representa un anión orgánico o inorgánico,
    imagen2
    en la Fórmula (CL), L1 representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí
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    para formar un anillo, ni representa un número entero de 1 a 10 y X1- y X2- cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico, y
    H-S-LL1-LL8-LL2-S-H Fórmula (3)
    en la Fórmula (3), LLa representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, - NRZa- o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y Ll2 cada uno representa independientemente -(CR1R2)I- o -(CR1R2)i-C(=O)O- (en el que el átomo enlazado a LLa es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZa representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LLa y un sustituyente de RZa son un átomo de azufre, LLa es SH.
  4. 4. La membrana polimérica funcional de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la composición contiene además un (D) iniciador de la polimerización representado por la siguiente Fórmula (PI-1) o (PI-2),
    imagen3
    Fórmula (PI-1) Fórmula (PI-2)
    en la Fórmula (PI-1), R7 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo alquenilo, un grupo alcoxi o un grupo ariloxi, R8 y R9 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo alquenilo, un grupo alcoxi o un grupo ariloxi y R8 y R9 se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, y en la Fórmula (PI-2), R10 representa un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo alquiltio o un grupo ariltio, R11 representa un grupo alquilo, un grupo arilo, un grupo alquiltio, un grupo ariltio o un grupo acilo, y R12 representa un grupo alquilo o un grupo arilo.
  5. 5. La membrana polimérica funcional de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en la que el contenido del (A) monómero a base de estireno representado por la Fórmula (HSM) es 1 parte en masa a 85 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
  6. 6. La membrana polimérica funcional de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el contenido del (B) agente de reticulación representado por la Fórmula (CL) es de 10 partes en masa a 100 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
  7. 7. La membrana polimérica funcional de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en la que el contenido del (C) agente de transferencia de cadena representado por la Fórmula (3) es de 0,01 partes en masa a 10 partes en masa con respecto a 100 partes en masa del contenido sólido total de la composición.
  8. 8. La membrana polimérica funcional de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en la que la composición contiene un (F) disolvente.
  9. 9. La membrana polimérica funcional de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el (F) disolvente es agua o un disolvente soluble en agua.
  10. 10. La membrana polimérica funcional de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además tela tejida sintética, tela no tejida sintética, una película tipo esponja o un soporte tipo película que tiene orificios pasantes finos.
  11. 11. La membrana polimérica funcional de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, en la que la reacción de curado por polimerización se realiza por calentamiento y/o irradiación de rayos de energía.
  12. 12. Un método para producir una membrana polimérica funcional que comprende: realizar una reacción de curado por polimerización de una composición que contiene un (A) monómero a base de estireno representado por la siguiente Fórmula (HSM), un (B) agente de reticulación representado por la siguiente Fórmula (CL) y un (C) agente de transferencia de cadena representado por la siguiente Fórmula (3), en donde la capacidad de intercambio iónico de la membrana polimérica funcional es de 2,0 meq/g a 7,0 meq /g,
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    imagen4
    en la Fórmula (HSM), R3 representa un átomo de halógeno o -N+(R4)(R5)(R6)(X3') y n2 representa un número entero de 1 a 10, donde R4 a R6 cada uno representa independientemente un grupo alquilo o un grupo arilo lineales o ramificados, R4 y R5, o R4, R5, y R6 pueden estar enlazados entre sí para formar un anillo hetero alifático y X3- representa un anión orgánico o inorgánico,
    imagen5
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    en la Fórmula (CL), L representa un grupo alquileno o un grupo alquenileno, Ra, Rb, Rc y Rd cada uno independientemente representa un grupo alquilo o un grupo arilo, Ra y Rb, o/y Rc y Rd se pueden enlazar entre sí para formar un anillo, n1 representa un número entero de 1 a 10, X1- y X2- cada uno representa independientemente un anión orgánico o inorgánico, y
    H-S-LL1-LLa-LL2-S-H Fórmula (3)
    en la Fórmula (3), LLa representa un enlace sencillo o un grupo alquileno que puede tener un sustituyente, -O-, -S-, - NRZa- o un grupo enlazador obtenido combinándolos, LL1 y Ll2 cada uno representa independientemente -(CR1R2)i- o -(CR1R2)i-C(=O)O- (en el que el átomo enlazado a LLa es un átomo de oxígeno), R1 y R2 cada uno representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, I representa 1 o 2, RZa representa un átomo de hidrógeno o un sustituyente, sin embargo, en un caso en el que los átomos terminales de un sustituyente en LLa y un sustituyente de RZa son un átomo de azufre, LLa es SH.
    imagen6
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