JP2012522882A - 非脱湿潤性多孔質膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、出願人整理番号200800038Pの2009年4月6日に出願された米国仮特許出願第61/166,879号明細書の利益を主張しており、その内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
を有し、式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である。
X1(CF)nX2
のフルオロカーボン連鎖移動剤に由来し、式中、X1およびX2は、I、Brおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される。本発明の一部の変形例において、このヨウ素および/または臭素原子の含有量は、イオノマーに基づき、0.1重量%〜5重量%の間である。
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
のビス−オレフィンに由来するモノマー単位を含み、式中:mは、2〜10の間の整数であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である。このフッ素化イオノマーは、さらに、主鎖の末端位にヨウ素および/または臭素原子を含み、このヨウ素および/または臭素原子は、式:
X1(CF)nX2
のフルオロカーボン連鎖移動剤に由来し、式中、X1およびX2は、I、Brおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される。
CF2=CF−O−CF2CF2SO2F
を有する。
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
のビス−オレフィンであり得る、またはそのビス−オレフィンであり、式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である。ラジカル開始剤は、有機ジアルキルペルオキシドであり得る、または有機ジアルキルペルオキシドであり、好ましくは、2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサンである。
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
(式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一もしくは異なる、またはHもしくはC1〜C5アルキル基である)のビス−オレフィンに由来するか、このビス−オレフィンを含むか、またはこのビス−オレフィンからなる。
X1(CF)nX2
(式中、X1およびX2は、I、Brおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される)のフルオロカーボン連鎖移動剤に由来するヨウ素および/または臭素基を含み得る。
−Rf’は、以下の間で選択される:
(1)−(CF2O)a−(CF2CF2O)b−(CF2−(CF2)z’−CF2O)c−、ここで、a、bおよびcは、10まで、好ましくは50までの整数であり、z’は、1または2の整数であり、a≧0、b≧0、c≧0かつa+b>0であり;好ましくは、aおよびbは、各々、>0であり、b/aは、0.1〜10の間に含まれる;
(2)−(C3F6O)c’−(C2F4O)b−(CFXO)t−、ここで、Xは、各出現で独立して、−Fおよび−CF3の間で選択され;b、c’およびtは、10までの整数であり、c’>0、b≧0、t≧0であり;好ましくは、bおよびtは、>0であり、c’/bは、0.2〜5.0の間に含まれ、(c’+b)/tは、5〜50の間に含まれる;
(3)−(C3F6O)c’−(CFXO)t−、ここで、Xは、各出現で独立して、−Fおよび−CF3の間で選択され;c’およびtは、10までの整数であり、c’>0、t≧0、好ましくはt>0であり、c’/tは、5〜50の間に含まれる。Rf’は、好ましくは、上に詳述される構造(1)および(2)の間で選択される。
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6 (I)
[式中:m=2〜10、一部の変形例においてはm=4〜8であり;R1、R2、R5、R6は、互いに同一もしくは異なる、またはHもしくはC1〜C5アルキル基である]のビス−オレフィンに由来する0.01mol%〜5mol%の量のモノマー単位を含む。本発明の一部の変形例において、このイオノマーは、フルオロカーボン連鎖移動剤(例えば、式Rf(I)x(Br)y[式中、Rfは、1個〜8個の炭素原子を有するフルオロアルキルもしくは(ペル)フルオロアルキルまたは(ペル)フルオロクロロアルキル基であり、xおよびyは、0〜2の間に含まれ1≦x+y≦2となる整数である]のフルオロカーボン連鎖移動剤(例えば、米国特許第4,243,770号明細書および米国特許第4,943,622号明細書参照))からのヨウ素および/または臭素原子を末端位に含有する。米国特許第5,173,553号明細書によれば、アルカリまたはアルカリ土類金属のヨウ素および/または臭素を連鎖移動剤として使用することも可能である。
実施例2の表3に記載されるような約380g/当量〜約620g/当量の当量重量を有する1種以上のフッ素化イオノマーを約0.4重量%〜約4重量%含有するフルオロカーボン液体組成物を、微孔質膜支持体を被覆するために使用した。フッ素化イオノマーは、CF2=CF−O−CF2CF2SO2Fモノマー単位、テトラフルオロエチレン、式CH2=CH−(CF2)6−CH=CH2のビス−オレフィン単位、およびヨード化連鎖移動剤I−(CF2)4−Iから誘導されたものであった。イオノマーは、メチルペルフルオロブチルエーテル(Novec(商標)HFE7100)のようなフルオロカーボン溶媒、Galden(登録商標)SV90のようなペルフルオロポリエーテル溶媒、またはこれらの組み合わせに溶解されていた。これらのイオノマー溶液は、Solvay Solexisから入手したものであり、使用前に、必要に応じて、0.45ミクロン、0.2ミクロン、またはさらに小さい定格細孔径のフィルター微孔質膜で濾過することもあった。HFE溶媒とともに被覆する際に使用することのあった、イオノマー、ラジカル開始剤およびビス−オレフィンの組み合わせの非限定的な例を、表1に示す。各液体フルオロカーボン溶液は、希釈後に、0.6重量%Luperoxを含有した。
流動損失=100×[1−((被覆されていない膜の平均流動時間)/(被覆された膜の平均流動時間))]
を用いて計算した。
コポリマーは、米国特許第6,902,676号明細書に開示されている乳化重合手順に従い、TFEと式CF2=CF−O−CF2CF2−SO2Fのビニルエーテルとを共重合させること、および予備架橋剤(pre−crosslinker)として式CH2CH−C6F12−CHCH2のビス−オレフィン、連鎖移動剤としてI−C4F8−I、そしてラジカル開始剤として過硫酸カリウムを用いることによって得た。次の表2に示される条件下で、コポリマーC1、C2、C3およびC4を得た。
本実施例は、本発明の変形例において使用されるコーティングフッ素化イオノマー溶液の調製を開示するものである。ヨウ素鎖末端を有する実施例1において調製された予備架橋ペルフルオロイオノマーを、部分的にフッ素化または過フッ素化された溶媒に、約4重量パーセントの最終濃度が得られるように溶解させた。次いでこの混合物を、10,000rpmで2時間にわたり遠心分離した。さらに、溶液の一つS2*は、20,000rpmでさらなる2時間にわたり遠心分離した。不溶性残留物を除去した後、次の表3に要約されるような物性を示す、澄んだ透明な液体を得た。
本実施例は、遠心分離後に観察される分別を開示するものである。575g/当量の初期EWを有し、溶解前に0.71重量%のヨウ素含量を有した、予備架橋されたコポリマーC2を、室温にて20時間にわたり、Galden SV90中で撹拌した。こうして得られた混合物を、10,000rpmで、20℃にて、2時間にわたり遠心分離し、次いで、20,000rpmで、20℃にて、さらに2時間にわたり遠心分離した結果、透明溶液S2*および固体残留物が得られ、それらを別個に分析した。当量重量(EW)およびヨウ素含量の決定に使用した方法は、実施例2の場合と同様であった。その分析の結果を、次の表4に要約する。
本実施例は、実施例2に記載されたようなフッ素化イオノマー(S1)溶液からの、0.5重量%、0.75重量%、1重量%、1.3重量%、2重量%、および4重量%のイオノマー含量を含有するHFEベースのコーティング溶液で被覆された、Goreからの0.03ミクロン細孔径の多層微孔質PTFE膜についての、イソプロピルアルコール(IPA)の流動時間および(流動損失)測定値を記載するものである。このコーティング溶液は、ラジカル開始剤およびビス−オレフィンも含有した。このコーティング溶液を、ロールを用いて機械的に適用して、0.03ミクロン定格細孔径の微孔質膜を被覆した。この被覆された微孔質膜支持体を、コーティングを架橋するために、約30〜60分にわたって175℃まで加熱した。このコーティングを、変換可能な基を親水性基に転化するために、80℃のKOHで活性化し、続いて室温にてHNO3処理を行い、次いで90℃の熱脱イオン(DI)水で洗浄した。流動損失試験を、微孔質膜複合材料の47mmディスクに対して行った。それを表5に要約する。
本実施例は、実施例2の(S3)溶液からの、1.3重量%および2重量%のイオノマー含量を含むHFE溶媒ベースのフルオロカーボン液体組成物コーティング溶液で被覆された、0.03ミクロン細孔径の多層微孔質PTFE膜(Gore)についての、イソロピルアルコール(IPA)の流動時間および(流動損失)測定値を記載するものである。このコーティング溶液はまた、一般的合成方法において記載されたように、ラジカル開始剤およびビス−オレフィンも含有した。このコーティング溶液を、ロールを用いて機械的に適用して、0.03ミクロン定格細孔径の微孔質膜を被覆した。この被覆膜を、コーティングを架橋するために、約30〜60分にわたって175℃まで加熱した。このコーティングを、変換可能な基を親水性基に転化するために、80℃のKOHで活性化し、周囲温度にてHNO3で処理し、90℃の熱DI水で洗浄した。流動損失試験を、被覆され硬化された微孔質膜支持体の直径47mmディスクに対して行った。その結果は表7にある。
本実施例は、実施例2の(S4)溶液を含み、0.75重量%、1重量%、1.3重量%、2重量%、および3.5重量%のイオノマー含量を含有するGalden溶媒ベース(溶媒の大部分はGalden SV90であるがLuperoxラジカル開始剤からの少量のHFE溶媒が存在する)のフルオロカーボン液体組成物で被覆された、0.03ミクロン細孔径の多層微孔質PTFE膜(Gore)についてのイソプロピルアルコール(IPA)の流動時間および(流動損失)測定値を記載するものである。一般的合成方法に記載されたように、開始剤およびビス−オレフィンを、このコーティング溶液に加えた。このコーティング溶液を、ロールを用いて機械的に適用して、0.03ミクロン細孔径の微孔質膜支持体を被覆した。この被覆膜を、コーティングを架橋するために、約30〜60分にわたって175℃まで加熱した。このコーティングを、変換可能な基を親水性基に転化するために、80℃のKOHおよび周囲温度のHNO3で活性化し、次いで90℃の熱DI水で洗浄した。流動損失試験を、微孔質膜複合材料および微孔質膜支持体の47mmディスクに対して行った。その結果は表8にある。
本実施例は、0.03ミクロン細孔径の多層PTFE微孔質膜支持体を被覆するために用いられた、様々な当量重量イオノマーおよびイオノマー濃度についての湿潤性範囲、すなわち水中メタノール重量パーセントの範囲を示すものである。本実施例における架橋された被覆微孔質膜複合材料は、先の実施例4〜6において作製されたもの、あるいは実施例1〜6における方法ならびに/または一般的合成方法および試験手順によって作製されたものであった。
本実施例は、含浸技術(米国特許第6,902,676号明細書)によってフッ素化イオノマーで被覆された多孔質膜の調製物と、ロールコーティングによって機械的に非晶質フッ素化イオノマーを多孔質膜全体にわたって塗布することにより調製した調製物とを比較するものである。これらの微孔質膜複合材料試料は、実施例2および実施例4において記載された、(S1)のフッ素化イオノマー前駆体と、架橋剤と、ラジカル開始剤とのコーティング溶液を用いて調製した。試料を、一般的合成方法における条件を用いて硬化させ、活性化させた。本実施例において、微孔質ベース膜支持体は、厚さ35ミクロンの、0.1ミクロン定格細孔径を有する、Goreより入手可能なPTFE微孔質膜であった。本実施例における被覆微孔質膜複合材料を、IPA流動時間および流動損失パーセントを測定することによって比較する。その組成および結果は表10にある。
本実施例は、メタノール湿潤性(水中メタノール重量パーセント)と0.03ミクロン細孔径のPTFE微孔質膜支持体(Goreより入手可能)上のコーティングにおいて用いられたイオノマー濃度またはイオノマー含量(重量パーセント)との間の非線形の関係を説明するものである。微孔質膜支持体を、実施例2において記載されるような異なる当量重量の非晶質イオノマー(S1)597g/当量、(S3)512g/当量、および(S4)458g/当量を含むフルオロカーボン液体組成物で被覆した。本実施例における複合材料膜は、先の実施例4〜6において作製されたもの、あるいは実施例4〜6における方法ならびに/または一般的合成方法および試験手順によって作製されたものであった。
本実施例は、1.3重量%のイオノマー含量を有するように希釈された(S1)溶液を含むフルオロカーボン液体組成物についての流動損失パーセントを記載するものである。この液体組成物は、架橋剤およびラジカル開始剤を含む。このフルオロカーボン液体組成物を、微孔質膜支持体の表面および細孔表面上に塗布する。本実施例における微孔質複合材料膜は、先の実施例4において作製されたもの、あるいは実施例2からの溶液とともに、実施例4における方法ならびに/または一般的合成方法および試験手順によって作製されたものであった。IPA流動損失試験に関しては、47mm多孔質膜試料用のSwinnexハウジング(Millipore Corp.)を、試料微孔質膜複合材料を保持するために使用した。
本実施例は、架橋フッ素化イオノマーで被覆された0.1ミクロン微孔質膜支持体および0.03ミクロン微孔質膜支持体を含む微孔質膜複合材料に対して行った水流動損失および非脱湿潤性試験について詳述するものである。非脱湿潤性試験方法は、SavillexからのPFAホールダーに微孔質膜複合材料の直径47mm試料を取り付けることを含み、この微孔質膜複合材料を、IPAで予備湿潤させた。
本実施例は、異なる当量重量を有する異なるイオノマーの混合物を用いて調製された微孔質膜複合材料についての、メタノール湿潤性、イソプロピルアルコール流動時間、および流動損失を説明するものである。本実施例は、平均0.03ミクロンの細孔径を有するGoreからの多層PTFE微孔質膜支持体を使用する。フルオロカーボン液体組成物には、実施例2におけるフッ素化イオノマー溶液(S4)および(S1)からの、それぞれ約460g/当量および約600g/当量の当量重量を有するフッ素化イオノマーの、50:50の組合せまたは混合物が含まれる。微孔質膜支持体を、実施例4ならびに一般的方法および材料における方法により、ロールコーティングした。下記の表14は、(S4)および(S1)溶液の50重量%:50重量%混合物を含んだ1.3重量%のイオノマー混合物を含むフルオロカーボン液体組成物で被覆された微孔質膜支持体の湿潤性およびIPA流動時間を、同じく0.03μm細孔径の微孔質膜支持体(厚さ16ミクロン、4層)上に(S4)溶液および(S1)溶液からの1.3重量%のイオノマー含量を有する実施例4〜6において別個に調製された微孔質膜複合材料と比較している。(14.4psi=99284.5Pa)。
本実施例は、微孔質膜支持体上で架橋されたフッ素化イオノマーのパーセントに伴う透水度の変化を示すものであり、この微孔質膜は、米国特許第6,902,676号明細書の実施例4および5の、40ミクロンの厚さを有するものである。この引用文献の実施例4は、厚さ40ミクロンの膜を0.2ミクロンの細孔径により特定した。この引用文献の実施例5は、厚さ40ミクロンの膜を多孔質であると特定しただけで、細孔径については開示しなかった。この引用文献における実施例2、7、11および比較実施例Dが、0.2ミクロンの多孔度を有する厚さ40ミクロンの膜を使用していることから、米国特許第6,902,676号明細書の実施例5についての細孔径もまた0.2ミクロンであったと、本実施例について想定した。
本実施例は、約70℃〜約80℃の温度にて、80mL/分〜120mL/分の間の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの4時間以上の貫流接触の前後における、メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料のデンシトメーター読取り値を比較するものである。この流量は、膜細孔径および温度に応じて可変であった。フルオロ界面活性剤溶液の貫流接触を、メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の47mm試料に対して行った。デンシトメーター測定は、微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料上の様々な点で行った。これらの測定値を、70℃〜80℃の間の温度の熱イソプロピルアルコール中に3M(商標)Novec(商標)からの5000ppmのフルオロ界面活性剤FC4432を含有する浴での染色試料の、貫流接触または処理の前後において記録した。架橋されていない過フッ素化イオノマーで被覆された微孔質膜もまた、デンシトメトリーにより評価した。
本実施例は、SC1浴中での処理前後の微孔質膜複合材料のイオン交換容量(IEC)を示すものである。微孔質膜複合材料は、微孔質膜支持体と、(Gore)からの0.03ミクロン細孔径の多層微孔質PTFE膜と、その微孔質膜支持体の細孔を含めた表面上に非晶質の架橋フッ素化イオノマーを含むある量のコーティングとを含んだ。本実施例における複合材料膜は、先の実施例4において作製されたもの、あるいは実施例4における方法ならびに/または一般的合成方法および試験手順によって作製されたものであった。
SC1浴曝露前のIEC 158nM/cm2
SC1浴曝露後のIEC 161nM/cm2
本実施例は、実施例2からの(S1)溶液およびラジカル開始剤(3重量%)を含むフルオロカーボン溶液で被覆された微孔質膜複合材料についての、泡立ち点、イオン交換容量、および重量付加量を特徴付けるものである。表16に詳述されているように、コーティング溶液を含むこのフルオロカーボンは、0重量%〜4重量%の異なるイオノマー含量を有した。微孔質膜支持体上の架橋コーティングの効果を、不活性微孔質膜支持体の質量増加の変化(付加重量パーセント)、不活性微孔質膜支持体のIPA泡立ち点の上昇(泡立ち点は多孔質複合材料膜による粒子保持と相関関係にあり、より高い泡立ち点は同じ大きさの粒子に対するより高い保持力を示す)、および被覆微孔質膜支持体のイオン交換容量(IEC)により測定する。本実施例における複合材料膜は、先の実施例4において作製されたもの、あるいは実施例4における方法ならびに/または一般的合成方法および試験手順によって、実施例2における(S1)溶液を用い、約35ミクロンの総厚さを有する0.1ミクロン定格細孔径のPTFE微孔質膜上へのロールコーティングにより作製されたものであった。
本実施例は、約40〜51dyn/cmの間の表面エネルギーを有した本発明の変形例における架橋微孔質膜複合材料の湿潤性と、約28〜32dyn/cmの表面エネルギーを有した非架橋イオノマーで被覆された表面変性0.03ミクロン微孔質膜の湿潤性とを比較するものである。架橋微孔質膜複合材料は、ビス−オレフィンおよび実施例2からの(S1)溶液を含むフルオロカーボン液体組成物で被覆された0.03ミクロンPTFE微孔質膜支持体から調製した。フルオロカーボン溶液は、一般的合成方法および試験手順に従って、1.3重量%のイオノマー含量が得られるように溶媒で希釈した。
本実施例は、0.75重量%、1重量%、1.3重量%の濃度の557g/当量の当量重量のイオノマー(S2)溶液を含むGalden(登録商標)SV90溶媒ベース(溶媒の大部分はGalden SV90であったがLuperox(登録商標)からの少量のHFE溶媒が存在した)のフルオロカーボン液体組成物で被覆された、Goreからの0.03ミクロン定格細孔径の多層微孔質PTFE膜についてのイソプロピルアルコール(IPA)流動時間および湿潤性を記載するものである。このコーティング溶液はまた、一般的合成方法に記載されるように、ラジカル開始剤およびビス−オレフィンも含んだ。このコーティング溶液を、ロールを用いて機械的に適用して、0.03ミクロン定格細孔径の微孔質膜を被覆した。被覆された微孔質膜を、コーティングを架橋させるために、約30分〜約60分間、175℃まで加熱した。このコーティングを、変換可能な基を親水性基に転化するために、80℃KOHおよび室温HNO3処理により活性化し、次いで90℃の熱DI水で洗浄した。流動損失試験を、被覆膜の47mmディスクに対して行った。
本実施例は、多孔質多層膜支持体を被覆する非架橋イオノマーの、イオン交換容量をはじめとする特性を示すものである。
本実施例は、イオノマーおよび架橋剤を含む溶液で微孔質膜を含有するフィルターデバイスをコーティングし、デバイス中の微孔質膜支持体表面および細孔上で架橋させるためにそのコーティングを硬化させ、活性化させることを説明するものである。
本実施例は、イオノマー、ラジカル開始剤、および架橋剤を含むフルオロカーボン液体組成物溶液で微孔質膜支持体をフロースルーコーティングし、続いて微孔質膜支持体表面および細孔上で架橋させるためにそのコーティングを硬化させ、活性化させて、微孔質膜複合材料を形成することを説明するものである。
本実施例は、実施例17の微孔質膜複合材料が、SPM浴のような浸食性の環境において安定であるということを示すものである。本実施例におけるSPM試験浴は、硫酸と過酸化水素との容量で5:1の混合物である。このSPM洗浄浴混合物を、被覆されたChemline(登録商標)フィルターを通して供給し、この浴の温度を、約150℃の所定の処理温度に調節した。Chemline(登録商標)フィルターを通るSPM浴の流量は、約10〜11L/分であった。
Claims (47)
- フッ素化イオノマーを溶解または分散させて含有するフルオロカーボン液状媒体を含むフルオロカーボン液体組成物であって、前記フッ素化イオノマーの少なくとも90重量%は200nm未満の粒度の粒子からなり、前記フッ素化イオノマーは:
エチレン基と、−SO2F、−COOR、−COFおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される親水性基に変換可能な官能基[ここで、Rは、C1〜C20アルキルラジカルまたはC6〜C20アリールラジカルである]とを含有するフッ素化モノマー単位;
式(OF−1)、(OF−2)、(OF−3)の間で選択されるビス−オレフィンに由来するモノマー単位であって、ここで:
モノマー単位;ならびに
ヨウ素および/または臭素原子
を含む、フルオロカーボン液体組成物。 - 前記イオノマーが、380g/当量〜620g/当量の間の当量重量を有する、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記ビス−オレフィンが、式:
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
を有し、式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である、請求項1に記載の液体組成物。 - 前記ヨウ素および/または臭素原子が、イオノマー主鎖の末端位にあり、前記ヨウ素および/または臭素原子が、式:
X1(CF)nX2
[式中、X1およびX2は、I、Brおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される]のフルオロカーボン連鎖移動剤に由来する、請求項1に記載の液体組成物。 - 前記ヨウ素および/または臭素原子の含有量が、前記イオノマーに基づき0.1重量%〜5重量%の間である、請求項4に記載の液体組成物。
- 前記フルオロカーボン液状媒体が、ペルフルオロポリエーテルを含むか、またはペルフルオロポリエーテルの混合物からなる、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記含まれるペルフルオロポリエーテルが、一般式F3C−O−[CF2−CF(CF3)−O]n−[CF2−O]m−CF3[式中、mおよびnは、n>0かつm≧0の整数である]を有し、前記ペルフルオロポリエーテルは、各々、300原子質量単位(amu)〜600amuの間の分子量および20℃〜150℃の間の沸点を有する、請求項6に記載の液体組成物。
- 前記液体組成物が、一般式F3C−O−[CF2−CF(CF3)−O]n−[CF2−O]m−CF3を有するペルフルオロポリエーテルの混合物を含有し、前記混合物は、55℃〜135℃の間に含まれる、一般的、平均的、沸点、および0.05未満の添字mとnとの間の平均比率(m/n)を有する、請求項7に記載の液体組成物。
- 前記液体組成物が、一般式F3C−O−[CF2−CF(CF3)−O]n−[CF2−O]m−CF3を有するペルフルオロポリエーテルの混合物を含有し、各ペルフルオロポリエーテルは、400amu〜600amuの間の分子量を有し、前記混合物は、80℃〜100℃の間に含まれる一般的(「平均的」)沸点および0.05未満の添字mとnとの間の平均比率(m/n)を有する、請求項7に記載の液体組成物。
- 前記フルオロカーボン液状媒体が、水素化フルオロポリエーテルを含む、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記フルオロカーボン液状媒体が、水素化フルオロポリエーテルの混合物からなる、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記水素化フルオロポリエーテル(HFPE)が、一般式R*−O−Rf’−R*’を有し、式中:
−R*およびR*’は、同一または互いに異なり、−CmF2m+1基と−CnF2n+1−hHh基との間で独立して選択され、ここで、m、nは、1〜3の整数であり、hは、h≦2n+1となるように選択される≧1の整数であるが、但し、R*およびR*’のうちの少なくとも一方は、上で規定されたとおりの−CnF2n+1−hHh基であり;
Rf’は、以下の構造(1)、(2)および(3)の間で選択され、ここで:
構造(1)は、−(CF2O)a−(CF2CF2O)b−(CF2−(CF2)z’−CF2O)cであり、ここで、a、bおよびcは、10まで、好ましくは50までの整数であり、z’は、1または2の整数であり、a≧0、b≧0、c≧0かつa+b>0であり;好ましくは、aおよびbは、各々、>0であり、b/aは、0.1〜10の間に含まれ;
構造(2)は、−(C3F6O)c’−(C2F4O)b−(CFXO)t−であり、ここで、Xは、各出現で独立して、−Fおよび−CF3の間で選択され;b、c’およびtは、10までの整数であり、c’>0、b≧0、t≧0であり;好ましくは、bおよびtは、>0であり、c’/bは、0.2〜5.0の間に含まれ、(c’+b)/tは、5〜50の間に含まれ;そして
構造(3)は、−(C3F6O)c’−(CFXO)t−であり、ここで、Xは、各出現で独立して、−Fおよび−CF3の間で選択され;c’およびtは、10までの整数であり、c’>0、t≧0、好ましくはt>0であり、c’/tは、5〜50の間に含まれる、
請求項10または11に記載の液体組成物。 - Rf’が、構造(1)および(2)の中から選択される、請求項12に記載の液体組成物。
- 前記フルオロカーボン液状媒体が、メトキシノナフルオロブタン異性体(CF3)2CFCF2−O−CH3および/またはCF3CF2CF2CF2−O−CH3を含む、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーが:
テトラフルオロエチレンを含むモノマー単位;
エチレン基と、親水性基に変換可能な官能基であって前記親水性基は−SO2F、−COOR、−COFおよびこれらの組み合わせ[式中、Rは、C1〜C20アルキルラジカルまたはC6〜C20アリールラジカルである]からなる群より選択される官能基とを含有するフッ素化モノマー単位;
式:
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
[式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である]のビス−オレフィンに由来するモノマー単位;ならびに
前記主鎖の末端位におけるヨウ素および/または臭素原子であって、前記ヨウ素および/または臭素が、式:
X1(CF)nX2
[式中、X1およびX2は、I、Brおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される]のフルオロカーボン連鎖移動剤に由来する、ヨウ素および/または臭素原子
を含む、請求項1に記載の液体組成物。 - エチレン基と親水性基に変換可能な官能基とを含有する前記フッ素化モノマー単位が、式:
CF2=CF−O−CF2CF2SO2F
を有する、請求項15に記載の液体組成物。 - 前記液体組成物が、追加的に、架橋剤およびラジカル開始剤を含む、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記架橋剤が、式:
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
[式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である]のビス−オレフィンである、請求項17に記載の液体組成物。 - 前記ラジカル開始剤が、有機ジアルキルペルオキシドである、請求項17に記載の液体組成物。
- 前記ラジカル開始剤が、2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサンである、請求項17に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーの少なくとも95重量%が、200nm未満の粒度の粒子からなる、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーの少なくとも99重量%が、200nm未満の粒度の粒子からなる、請求項1に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーの少なくとも99重量%が、125nm未満の粒度の粒子からなる、請求項22に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーの少なくとも99重量%が、40nm未満の粒度の粒子からなる、請求項22に記載の液体組成物。
- 前記フッ素化イオノマーの少なくとも99重量%が、15nm未満の粒度の粒子からなる、請求項22に記載の液体組成物。
- 架橋性フッ素化イオノマーを溶解または分散させて含有するフルオロカーボン液状媒体を含むフルオロカーボン液体組成物であって、前記架橋性フッ素化イオノマーの少なくとも90重量%は、200nm未満の粒度の粒子からなる、フルオロカーボン液体組成物。
- 前記液体組成物が、追加的に、架橋剤およびラジカル開始剤を含む、請求項26に記載の液体組成物。
- 微孔質膜複合材料であって、
前記微孔質膜複合材料は、微孔質膜支持体を含み、前記微孔質膜支持体は、前記微孔質膜支持体の表面および細孔上にコーティングを含み、前記コーティングは、酸性親水性基を有する非晶質イオノマーを含み、前記微孔質膜複合材料は、水中でのオートクレーブ処理後に非脱湿潤性であり、前記微孔質膜複合材料は、メタノールと水とを含有する溶液で湿潤され、そして前記微孔質膜複合材料は、97,905Paの圧力で500mLのイソプロピルアルコールを用いて測定される場合、前記微孔質膜支持体と比較して82%以下の流動損失を有する、微孔質膜複合材料。 - 物品であって、
前記物品は、メタノールと水との溶液で湿潤可能な微孔質膜複合材料を含み、前記微孔質膜複合材料は、水中でのオートクレーブ処理後に非脱湿潤性であり、前記微孔質膜複合材料は、10m2/g以上の表面積を有する微孔質膜支持体を含み、前記微孔質膜支持体は、前記微孔質膜支持体の表面上および細孔上にコーティングを有し、前記コーティングは、親水性基を有するイオノマーを含み、前記イオノマーは架橋されており、前記微孔質膜複合材料は、97,905Paの圧力で500mLのイソプロピルアルコールを用いて測定される場合、被覆されていない微孔質膜支持体についての平均イソプロピルアルコール流動損失と比較して、82%以下の平均イソプロピルアルコール流動損失を有し、前記微孔質膜支持体の細孔径は、0.45ミクロン以下である、物品。 - 物品であって、
前記物品は、微孔質膜複合材料を含み、前記微孔質膜複合材料は、微孔質膜支持体を含み、前記微孔質膜支持体は、0.2ミクロン以下の定格細孔径を有し、かつ前記微孔質膜支持体の表面上および細孔上に非晶質架橋フッ素化イオノマーを含むある量のコーティングを有し、これにより、前記微孔質膜複合材料は、水オートクレーブ後に非脱湿潤性であり、そして、前記微孔質膜複合材料は、水中80重量%未満のメタノール量のメタノールを含有する溶液で湿潤可能であり;前記微孔質膜複合材料は、97,905Paの圧力で500mLのイソプロピルアルコールを用いて測定される場合、被覆されていない微孔質膜支持体についての平均イソプロピルアルコール流動損失と比較して、82%以下の平均イソプロピルアルコール流動損失を有し、前記架橋フッ素化イオノマーは、親水性基を有さない架橋剤基を含む、物品。 - 前記フッ素化イオノマーが、ビス−オレフィンを含む架橋剤で架橋されている、請求項30に記載の物品。
- 前記イオノマーが、380g/当量〜620g/当量の間の当量重量を有する、請求項30に記載の物品。
- 前記微孔質膜複合材料が、95nmol/cm2以上のイオン交換容量を有する、請求項30に記載の物品。
- 前記微孔質膜支持体が、多層膜である、請求項30に記載の物品。
- 前記微孔質膜複合材料が、前記微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料のデンシトメトリー読取り値により決定される平均デンシトメーター値を有し、前記平均デンシトメーター値は、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の直径47mm試料を通しての、70℃〜80℃の間の温度にて、少なくとも80mL/分の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの4時間以上の貫流接触後の、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の前記デンシトメーターにより決定される平均デンシトメーター値の±9%の範囲内にある、請求項30に記載の物品。
- 前記多孔質膜複合材料は、前記微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料のデンシトメトリー読取り値により決定される平均デンシトメーター値を有し、前記平均デンシトメーター値は、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の直径47mm試料を通しての、70℃〜80℃の間の温度にて、少なくとも80mL/分の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの4時間以上の貫流接触後の、前記微孔質膜複合材料の前記メチレンブルー染料で染色された試料の前記デンシトメーターにより決定される平均デンシトメーター値と、スチューデントt検定により95%の信頼限界で異ならない、請求項30に記載の物品。
- 前記微孔質膜複合材料が、(1000L/atm×時間×m2)より高い透水度を有する、請求項30に記載の物品。
- 物品であって、
前記物品は、メタノールと水との溶液で湿潤可能な微孔質膜複合材料を含み、前記微孔質膜複合材料は、微孔質膜支持体と、前記微孔質膜支持体の表面上および細孔上に非晶質の架橋フッ素化イオノマーを含むある量のコーティングとを含み、前記微孔質膜複合材料は、水オートクレーブ後に非脱湿潤性であり、そして前記微孔質膜複合材料は、97,905Paの圧力で500mLのイソプロピルアルコールを用いて測定され被覆されていない微孔質膜支持体についての平均イソプロピルアルコール流動損失と比較して、82%以下の平均イソプロピルアルコール流動損失を有し、前記微孔質膜支持体の細孔径は、0.45ミクロン以下であり、前記架橋フッ素化イオノマーは:
テトラフルオロエチレンに由来するモノマー単位;
フッ素化エチレン基と親水性基に変換可能な官能基とを含むフッ素化モノマー単位に由来するフッ素化イオノマー単位であって、前記官能基は、−SO2F、−COOR、−COFおよびこれらの組み合わせ[ここで、Rは、C1〜C20アルキルラジカルまたはC6〜C20アリールラジカルである]からなる群より選択される、親水性基に変換可能である、フッ素化イオノマー単位;ならびに
式:
R1R2C=CH−(CF2)m−CH=CR5R6
[式中:m=2〜10であり、R1、R2、R5、R6は、互いに同一または異なり、HまたはC1〜C5アルキル基である]のビス−オレフィンに由来するモノマー架橋単位
を含む、物品。 - 前記コーティングの前記量が、前記微孔質膜複合材料の25重量%〜30重量%である、請求項38に記載の物品。
- 微孔質膜支持体が、多層微孔質膜である、請求項38に記載の物品。
- フッ素化イオノマー単位が、式:
CF2=CF−O−CF2CF2SO2F
のフッ素化モノマー単位に由来する、請求項38に記載の物品。 - 前記微孔質膜複合材料が、10m2/g以上の表面積および95nmol/cm2以上のイオン交換容量を有する、請求項38に記載の物品。
- 前記微孔質膜複合材料が、前記微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料のデンシトメトリー読取り値により決定される平均デンシトメーター値を有し、前記平均デンシトメーター値は、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の直径47mm試料を通しての、70℃〜80℃の間の温度にて、少なくとも80mL/分の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの4時間以上の貫流接触後の、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の前記デンシトメーターにより決定される平均デンシトメーター値の±9%の範囲内にある、請求項38に記載の物品。
- 前記微孔質膜複合材料が、前記微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料のデンシトメトリー読取り値により決定される平均デンシトメーター値を有し、前記平均デンシトメーター値は、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の直径47mm試料を通しての、70℃〜80℃の間の温度にて、少なくとも80mL/分の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの、4時間以上の貫流接触後の、前記微孔質膜複合材料の前記メチレンブルー染料で染色された試料の前記デンシトメーターにより決定される平均デンシトメーター値と、スチューデントt検定により95%の信頼限界で異ならない、請求項38に記載の物品。
- 前記フッ素化イオノマーが、0.01重量%〜5重量%の間の前記ビス−オレフィンを含有する、請求項38に記載の物品。
- 前記コーティングが、460g/当量〜600g/当量の間の当量重量を有するイオノマーを含む、請求項38に記載の物品。
- 0.1ミクロン以下の細孔および10m2/gの表面積を有する微孔質膜支持体を含む多孔質膜複合材料であって、前記微孔質膜支持体の表面および細孔は、酸性親水性基を有し380g/当量〜620g/当量の間の当量重量を有する少なくとも1種の架橋非晶質イオノマーで被覆されており、
前記微孔質膜複合材料が、95nmol/cm2以上のイオン交換容量を有し、非脱湿潤性であり、97,905Paの圧力で500mLのイソプロピルアルコールを用いて測定される場合、被覆されていない微孔質膜支持体の平均イソプロピルアルコール流動損失と比較して82%以下の平均イソプロピルアルコール流動損失を有し、前記微孔質支持体上の架橋非晶質イオノマー重量パーセントは、25重量%〜30重量%の間であり;そして
前記微孔質膜複合材料は、前記微孔質膜複合材料のメチレンブルー染料で染色された試料のデンシトメトリー読取り値により決定される平均デンシトメーター値を有し、前記平均デンシトメーター値は、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の直径47mm試料を通しての、70℃〜80℃の間の温度にて、少なくとも80mL/分の流量での、5000ppmのフルオロ界面活性剤を含有するイソプロピルアルコールとの4時間以上の貫流接触後の、前記メチレンブルー染料で染色された微孔質膜複合材料の前記デンシトメーターにより決定される平均デンシトメーター値の±9%の範囲内にある、
多孔質膜複合材料。
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