JP2014503634A - 陰イオン交換膜、その調製方法および用途 - Google Patents
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Abstract
Description
イオン交換膜は、電気−膜プロセス、例としては、例えば、電気透析、ドナン透析および拡散透析において広範に用いられる。効率的な電気−膜プロセスには、高い選択透過性、低抵抗、高い化学安定性および良好な形状安定性(制御可能な膨張とも呼ばれる)のような特性の組み合わせを有するイオン交換膜が、必要とされる。
本発明は、陰イオン交換膜、これを作製するための方法、およびその用途を提供する。本発明の実施形態による陰イオン交換膜は、低い抵抗、高い選択透過性および低い程度の寸法的な膨張のうちの所望の組み合わせを達成する。本発明の実施形態による陰イオン交換膜はまた費用効果的である。
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合したカチオン性基を含む、第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含む第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここでこの第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋される、陰イオン交換膜を提供する。
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合したカチオン性基を含む、第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでおり、さらにアニオン性基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここで前記第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋される、両性フィルムが提供される。
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合したカチオン性基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここで、第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーは、第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋されている。
i)芳香族ハロアルキル基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーとを混合することと;
ii)(i)の混合物をキャスティングしてフィルムを形成することと、芳香族ハロアルキル基の少なくとも一部および芳香族アミノ基の少なくとも一部を架橋してアルキル架橋を形成することと;
を包含する。
本発明は、低い抵抗、高い選択透過性および低い寸法的な膨張のような特性の固有の組み合わせを有する陰イオン交換膜に関する。本発明の実施形態による膜は必要に応じて、他のプラスチックおよび/または膜に対して密閉可能である。本発明は、さらにイオン伝導性スペーサーのためのコーティングおよび両性膜コーティングに関する。
「膜」という用語は、本明細書において言及される場合、特定の物質(例えば、分子および/またはイオン、液体および/または気体)が通過することを可能にし、一方では他の通過を保持する選択性のバリア(障壁)に関し得る。物質を識別する(例えば、それらの大きさおよび/または荷電および/または他の特徴に基づいて)膜の能力は、「選択性」と呼ぶこともできる。
i)第一の芳香族ポリマーであって、その芳香族環の少なくとも一部の上に−(CH2)nX基を含んでおり、ここでnが1〜6の整数であり、かつXがカチオン性基である第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここで、この第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが、アリール−アルキル−アミノ−アリール(Ar−R−NH−Ar)結合を通じて架橋されている、陰イオン交換膜が提供される。
i)アルキル基を通じて芳香族骨格に結合されたカチオン性基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでおり、かつさらにアニオン性基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここで、この第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーは、第一のポリマーの芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋されている両性フィルムを提供する。
1.PPOBrは、部分的に、トリエチルアミン(TEA)またはトリメチルアミン(TMA)で四級化されて、その溶解度が改善されて、これが混合されてSPPSUNH2との同種混合物が得られることが確認される。PPOBrは、部分的に、X、および2Xおよび1/2XモルのTEAまたはTMAで四級化されてもよい。次いで、この溶液をSPPSUNH2ポリマーの溶液に添加する。PPOBrの種々の程度の四級化によって、PPOBrとSPPSUNH2ポリマーとの間の溶解度パラメーターおよびポリマー−ポリマー間の相分離における相違という理由で、SPPSUNH2ポリマーでの種々の程度の均一性が生じる。
2.PPOBrの溶液は部分的にTEAまたはTMAと反応し、次にSPPSUNH2がキャスティングされてフィルムが形成される。
3.このフィルムを、陰イオン交換膜上にコーティングして、溶媒をエバポレートする(陰イオン交換膜を作製するために用いたのと同じ条件を用いて)。このフィルムを、残りの全てのBr基が反応されるまで、塩基性条件下でTMAの水溶液中に浸す。
i)アルキル基を通じて芳香族骨格に結合されたカチオン性基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと;を含んでおり、
ここで、この第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが、第一のポリマーの芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋されている。
1)ハロアルキル基をその芳香族環の少なくとも一部の上に含んでいる芳香族ポリマー(例えば、ブロモメチル化ポリフェニレンオキシド)と、芳香族アミノ基を含んでいる芳香族ポリマーとを混合することと(このポリマーは典型的には、アミノ基が第一のポリマーのハロメチル基と、溶液をゲル化点にさせる程度まで急速に反応しない条件下で共通の溶媒中で混合される);
2)この溶液をキャスティングして、自立式のフィルムまたはキャスティング/コーティングを、織布、網目状構造(net)または多孔性支持体上に形成し、溶媒をエバポレートして、このフィルムを上昇した温度(ハロアルキル基のいくつかと、アミノ化基のいくつかとの間の架橋反応を増強する)で乾燥することと;
3)乾燥したフィルムまたは膜を、試薬を含んでいる水性溶媒に入れて、ハロアルキル基を反応させて、永久カチオン性基(例えば、,四級アンモニウム)を形成することと(この工程には必要に応じて上昇した温度での別の乾燥工程が続いてもよい)、を包含する。
1)架橋およびマトリックスポリマーでの織布強化の使用、これは、架橋されることに加えて、また、疎水性であって、ポリマーサーファクタントを用いるイオン交換材料と適合する。
2)より強化された膜を達成するため、薄い表面層を膜に結合するため、および薄層を支持体上に結合するための架橋の使用。
3)架橋および織布強化の使用。
4)疎水性マトリックスポリマーを有する架橋の使用。
5)熱融着能力および寸法的な安定性を補助するため、ならびに水輸送を低下するための非架橋ポリマーの存在。
6)膜の端部をフレームに対して化学的に封着する、エポキシ樹脂のような試薬と反応され得るアミン基の存在。
7)酸化能力を増強するために部分的にハロゲン化されるかまたはニトロ化されているポリマーの使用。
8)低分子量のポリマーではなく高分子量のポリマーの使用。
電気透析(ED)は、イオン交換膜を含んでいるスタックを通じて電流を通過させることによって、イオンがフィードからブライン溶液に移される脱塩技術である。EVは、濾過プロセスで行われるように、供給水から塩を除去し、溶質から水を除去するのではない。従って、逆浸透(RO)とは異なり、これは、比較的少量の塩、または硝酸塩のような少量の望ましくない塩を含有する汽水(半塩水)の処理のために特に有利である。EDでは、高濃度の溶質は、高圧を必要とせず、種々の汚染物質を、ROよりも良好に取り扱うことができる。従って、EDは汽水の脱塩におけるブライン除去の、重大で、現在高価で、未解決の問題を解決し得る。EDはまた、海水の処置において、およびRO中で濃縮物の処理のために有用であり得る。その完全な能力を達成するために、EDは、いくつかの現在の技術的な問題例えば、修理および維持に関与する、EDスタックの高コストおよび操作上の問題を克服しなければならない。
以下の説明は、アミノ化ポリフェニルスルホンについて、および2,6ジメチルポリフェニレンオキシドについての特定の例であって、単なる例示目的のものを含む。以下においておよび実施例において、PPOという略号は、2,6ジメチルポリフェニレンオキシドを表し、PPSUは、ポリフェニルスルホンを表す。
PPSUのニトロ化:
1)20gのPPSUを、200mlのクロロホルム(CP)に溶解する。
2)機械的スターラーを備える丸底フラスコに、160mlのクロロホルム(CP)を充填し、次いで4mlのH2SO4および4mlのHNO370%を添加した。この溶液を30分間撹拌する。
3)(1)のPPSU溶液をフラスコに注ぐ。
4)そのフラスコを、反応混合物に添加する20mlのクロロホルムで洗浄する。この混合物は緑になり、次いでオレンジになり、次に赤に変わる。その反応を3時間続ける。
5)その混合物をメタノール中に沈殿し、濾過し、空気中で乾燥し、水で洗浄し、メタノールで洗浄して乾燥する。
1)6gのPPSUNO2を70mlのジメチルホルムアミド(DMF)分析物中に溶解する。
2)18gのSnCl2水和物、分析物を、窒素雰囲気下で溶液に添加する。
3)この溶液を一晩撹拌し、次いで氷で沈殿して、水で洗浄し、HCl溶液で洗浄し、再度水で洗浄して、pHを中性にする。
4)この沈殿物を、メタノールで洗浄し、空気中で乾燥する。次いで、これをDMFに溶解し、冷アンモニア溶液で沈殿し、水で洗浄し、メタノールで洗浄して、最初に空気中で乾燥し、次いで真空オーブン中で、50℃で乾燥する。
低分子量画分から高分子量画分を分離するための種々の方法は、当該分野で周知であり、低分子量画分はより良好な特性を示す場合が多い。このような精製方法の1例は、以下のとおりである:400gr.の市販等級の2,6ジメチルポリ(フェニレンオキシド)ポリマーで、0.49dl/gという固有粘度を有する微細粉末型(これはAldrich Companyから入手可能)を、機械的撹拌下で約2リットルのメチルエチルケトンを用いて還流させて、スラリーを形成する。次いで、このスラリーを、温かいままで、粗焼結ガラス濾過器を通して濾過し、それによって、部分的に精製されたポリマーを固体型で回収する。この回収されたポリマーを約1リットルの新鮮なメチルエチルケトンで洗浄する。このポリマーを、上に示されるように、再度灌流し、濾過し、洗浄して、さらに精製されたポリマーを得る。このポリマーを、得られた濾過物が透明かつ無色になるまで洗浄する。このポリマーを、真空オーブン中で、約80℃で一定重量まで乾燥する。ポリマー収率は約78%である。回収されたポリマーは、0.59dl/gという固有粘度を有するが、合わせた濾液(抽出部分)は、約0.34dl/gという固有粘度を有する。
t=1/2+Em/(2EIdeal)
ここで理想電位Eidealは以下によって示される
EIdeal=(RT/nF)*ln(C1γ1/C2γ2)。
S/km=S(l/kcm−/kcs)
kmは、は膜の伝導率であり、kcmおよびkcsはそれぞれ、膜の有無における1膜面積あたりのセルの伝導率である(kcm−膜ありのセル;kcs−溶液のみのセル)、そしてSは測定された膜の面積である。伝導率の逆数は、膜抵抗である:
Rm=1/km
実施例1:
ポリマー誘導体の調製
Radel 5900 ポリフェニルスルホン(PPSU)を、W.E.Daly、S.LeeおよびC.Rungaroonthaikul,「Modification of Condensation Polymers」:Chemical Reaction on Polymers,第1章,4〜23頁,ACS Symposium Series,Volume 364,1988に記載され、上記で詳細に示される手順によって、硝酸処理して、アミノ誘導体に還元し、2.8meq/gr−NH2基を有するPPSUNH2ポリマー誘導体を得た。
自己支持性フィルムとしての陰イオン交換膜の調製
実施例1のポリマーから陰イオン交換フィルムを調製するために、下の溶液1および2の両方を調製した。溶液1および2の両方を3時間撹拌し、次いで溶液2を溶液1に添加し、その混合物をさらに1時間撹拌した。次いで、その溶液を、200ミクロンの湿ったフィルム厚に対してキャスティングして、オーブン中で85℃で乾燥した。実施例1のポリマーを用いる、本明細書に記載のような膜を形成するための手順の模式図を図1に示す。
溶液1:
PPOBr(V101またはV137) 1.24g.
テトラヒドロフラン(THF)(分析用) 10ml.
CH3OH(CPまたは技術) 1.5ml
トリエチルアミン(分析用) 0.4ml
溶液2:
PPSUNH2(%N>3) 140mg.
DMF(分析用) 6ml
表1−自立式フィルムとしての陰イオン交換膜
支持された陰イオン交換膜調製
本実施例では、複数層の陰イオン交換組成物を、芳香族ポリエステル織布のクロス上にコーティングする。
材料
THF、DMF、TEA(CP)
メタノール(技術的)
1.所定の能力を有する1.24gのPPOBrを、カバーのあるボトルに入れて、15mlのTHFを添加して、完全に溶けるまで撹拌した。
2.2mlのメタノールを添加して、PPOBrを溶解した。メタノール添加によって得られる白色ゲルを撹拌によって溶解した。
3.ゲルの完全な溶解後、0.4mlのTEAをボトルに注いで、反応を行うまで室温で3時間撹拌した。
4.並行して、140mgのPPSUNH2をカバーつきの別のボトルに入れて、8mlのDMFを添加して、1時間撹拌した。
5.反応の3時間後、PPSUNH2を含む第二のボトルを、PPOBrを含む第一のボトルに注ぎ、混合を1時間継続した。
6.得られた混合物を、アプリケーター(Applicator)(Elcometer社のMotorized Film Applicator 4340)の使用によって陰イオン交換膜調製のために用いた。
1.市販のポリエステル織布を、膜支持体として用いた。織布の厚みは87μmであった;重量は45.87g/m2であった。この織布をなんら前処理することなく用いた。織布の小片を、紙テープPerfectの使用によってガラスシート上に固定した。
2.固定織布を有するガラスシートをアプリケーター(Applicator)のプレートに置いた。15mlのポリマー混合物を、ブレードにそって注いで、各々の層を形成した。アプリケーターの速度は、2であり、ブレードの高さは200μmであった。
3.各々の層の調製後、膜を直ちにオーブン中に1時間85℃でおいた。その後の層は、冷却した前の層の上にのみおいた。
4.仕上がった膜を、水の入った浴を用いることによってガラスシートから取り外し、TEAの5%水溶液中に2日間、撹拌しながらおいた。
5.TEA中で2日後、この膜を、TEA臭が完全になくなるように脱イオン水中で注意深く洗浄し、風乾し、次いでオーブン中に、85℃で1時間おいた。
6.乾燥した膜をIEC決定のために秤量して、1NのNaOH中に48時間入れた。後にOH−型IECへの膜の変換は、標準滴定法によって決定した。
表2−支持された陰イオン交換膜および自立式のフィルム
ED中の陰イオン交換膜の分極を減らすために、ある層を、既存の層よりも高いイオン交換能力を有する表面上に置く。従って実施例3の膜40M2を繰り返し、ここでは第四層を改変して、その結果高い能力(3meq/g)を有するPPOBrのみを、PPSUNH2と組み合わせて用いる。言い換えれば、90%のPPOBrは、3meq/grのポリマーしか含まない(2meq/grのポリマーはない)。
実施例4と同様に、ED中の陰イオン交換膜の分極を減らすために、追加の第五層を、第五層が改変されている実施例3の膜40M2に追加し、その結果、高い能力(3.3meq/g)を有するPPOBrのみを、PPSUNH2と組み合わせて用いる。言い換えれば、90%のPPOBrは、3.3meq/grのポリマーしか含まない(2meq/grのポリマーはない)。
実施例4と同様に、陰イオン交換膜の分極を減らすために、それらを、実施例2のフィルム41Fでコーティングする。このフィルムを、90%PPOBr(3meq/g)、TEAおよび10%PPSNH2の追加の層でコーティングする。
実施例6を、追加的な層を追加して繰り返し、この追加的な層は、実施例6の最終層と同様の組成物を有し、ただし以下を改変している:10%PPSUNH2を、アミノ基(1.7%のN)およびスルホン酸基(1.2meq/gr)の両方を含むポリフェニルスルホンで置き換えている。さらに、PPOBrおよびSPPSUNH2は50/50の比である。0.2%のポリマーを含有している溶液を表面コーティングのために用いる。最終の膜は、表面水で通常見出されるフミン酸の存在下で有意にファウリングが低下している。
EDユニットセルにおける膜の特徴付け
陰イオン交換膜を、下に記載の手順に従って、単一のEDセルユニット中でチェックした。電気透析の単一セルシステム(模式図は図2に示す)は、EDイオン交換膜を検査するための装置を提供する。このシステムは、1つの透析セル、2つのブラインセルおよび2つの電極セルを提供する、1対の陰イオンおよび陽イオンの交換膜から構成されるPlexiglas(登録商標)EDセルを備える。単一のセルをDC電源に、および4つのタンクに接続する:2つのタンクは電極溶液用(CおよびA)、1つは、希釈液用(D)および1つはブライン用(B)(図2)。これらのタンク中の溶液は、セルを通じてポンプで流、バッチ操作でタンクに戻る。温度をほぼ25℃に保持するために、恒温水循環槽を希釈タンクに接続する。伝導率およびpH電極を、希釈タンクに浸漬して、オンライン測定を得る。セルの電圧を、マルチメーターに接続される参照電極によって測定する。電源、pH計、導電率計およびマルチメーターを、実験の間に全てのデータを受容するPCコンピューターに接続する。
コーティングしたスペーサー
コーティングしたスペーサーを、0.6mmの厚みを有するポリプロピレン網目状構造(netting)Vexar(登録商標)(DuPont)から調製した。全てのスペーサーを、濃H2SO4中で48時間、事前処理して、脱イオン水を用いて注意深くリンスして、乾燥した。次に、このスペーサーを、アセトン中のエポキシ3M Scotch−Weld(登録商標)の2%溶液中に浸漬して、振盪して過剰の溶液を除去し、15分間排水して、オーブン中に85℃で1時間置いた。以下のコーティング溶液を、全てのサンプルについて用いた:THF/DMF(容積として15/8)の溶液中のPPOBr/TEA/PPSUNH2(重量比で82/10/8)の8.5%溶液。このスペーサーを、50mlのTHFで希釈したコーティング溶液中に10回浸漬し、各々のディップの間には85℃で30分乾燥した。次いでそのサンプルを10%のTMA水溶液中に2日間浸漬した。注意深く洗浄した後、そのサンプルをTMAの臭気が除去されるように0.01NのHCl中で2時間条件付けした。IECを、0.05NのNaOHによる逆滴定によって測定した。次いでそのサンプルを7日間50℃で0.1NのNaCl中で条件付けした。典型的なIECは、2.14meq/grであった。このスペーサーを、実施例8に記載と同じ膜を有するユニットセル中に入れた場合、0.01N〜0.004Nの脱塩に必要な時間は、約40%まで短くなった。
Claims (60)
- 陰イオン交換膜であって:
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合したカチオン性基を含む、第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含む第二の芳香族ポリマーと;を含み、
ここで前記第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋される、陰イオン交換膜。 - 請求項1に記載の陰イオン交換膜であって、カチオン性基を含む前記第一の芳香族ポリマーが、アルキル化ポリフェニレンオキシド、アルキル化ポリフェニルスルホン、ビスフェノールAベースのポリスルホン、アルキル化ポリエーテルスルホン、アルキル化多環芳香族エーテルケトンおよび芳香族アルキル化ポリスチレンからなる群より選択されるポリマーに基づく、イオン交換膜。
- カチオン性基を含む前記第一の芳香族ポリマーが、アルキル化ポリフェニレンオキシドに基づく、請求項2に記載の陰イオン交換膜。
- 前記アルキル化ポリフェニレンオキシドがメチル化ポリフェニレンオキシドである、請求項3に記載の陰イオン交換膜。
- 前記メチル化ポリフェニレンオキシドが、2,6,ジメチルポリフェニレンオキシドである、請求項4に記載の陰イオン交換膜。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方を含んでいる前記第一の芳香族ポリマーの前記アルキル基が、1〜6個のメチレン基を含んでいる短鎖アルキルである、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方を含んでいる、前記第一の芳香族ポリマーの前記アルキル基がメチルである、請求項6に記載の陰イオン交換膜。
- 前記カチオン性基が、四級アンモニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム基からなる群より選択される、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記カチオン性基のイオン交換能が、0.2〜5meq/grにおよぶ請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 芳香族アミノ基を含んでいる前記第二の芳香族ポリマーが芳香族縮合ポリマーに基づく、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記芳香族縮合ポリマーが、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフェニルスルフィドからなる群より選択される、請求項10に記載の陰イオン交換膜。
- 芳香族アミノ基を含む前記第二の芳香族ポリマーに対する前記アミン含量が0.2〜4meq/grにおよぶ、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 芳香族非誘導体化ポリマーをさらに含んでいる、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記芳香族非誘導体化ポリマーが、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびポリエーテルエーテルケトンからなる群より選択される、請求項13に記載の陰イオン交換膜。
- 疎水性部分で誘導体化された芳香族ポリマーをさらに含んでいる、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記追加のポリマーが、前記膜の総ポリマー含量の最大50%までを構成する、請求項13〜15のいずれか1項に記載の陰イオン交換膜。
- カチオン性基を含んでいる前記芳香族ポリマー、芳香族アミノ基を含んでいる前記芳香族ポリマー、またはその両方が、前記芳香族環の少なくとも一部の上にニトロ基をさらに含む、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- カチオン性基を含んでいる前記芳香族ポリマー、芳香族アミノ基を含んでいる前記芳香族ポリマー、またはその両方が、さらにハライド基を含む、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記ハライド基が、Fl、ClおよびBrからなる群より選択される、請求項18に記載の陰イオン交換膜。
- 前記膜が、乾燥状態および湿潤状態の両方で、その横寸法を10%内に維持する、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記膜が単一層を備える、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記膜が複数層を備える、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 非荷電の架橋された親水性のポリマーからできている表面コーティングをさらに備える、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 両性フィルムからできている表面コーティングをさらに備える、請求項1に記載の陰イオン交換膜。
- 前記表面コーティングが、薄い疎水性の中性層によって基礎にある膜から分離される、請求項23〜24のいずれか1項に記載の陰イオン交換膜。
- 膜表面をコーティングするための両性フィルムであって:
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合されたカチオン性基を含む第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含み、さらにアニオン性基を含む第二の芳香族ポリマーと;
を備え、
ここで前記第一の芳香族ポリマーおよび前記第二の芳香族ポリマーが、第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋される、両性フィルム。 - 請求項26に記載の両性フィルムであって、カチオン性基を含んでいる前記第一の芳香族ポリマーが、アルキル化ポリフェニレンオキシド、アルキル化ポリフェニルスルホン、ビスフェノールAベースのポリスルホン、アルキル化ポリエーテルスルホン、アルキル化多環芳香族エーテルケトンおよび芳香族アルキル化ポリスチレンからなる群より選択されるポリマーに基づく、両性フィルム。
- カチオン性基を含んでいる前記第一の芳香族ポリマーが、アルキル化ポリフェニレンオキシドに基づく、請求項27に記載の両性フィルム。
- 前記アルキル化ポリフェニレンオキシドがメチル化ポリフェニレンオキシドである、請求項28に記載の両性フィルム。
- 前記メチル化ポリフェニレンオキシドが2,6,ジメチルポリフェニレンオキシドである、請求項29に記載の両性フィルム。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方ともを含んでいる前記第一の芳香族ポリマーの前記アルキル基が、1〜6個のメチレン基を含んでいる短鎖アルキルである、請求項26に記載の両性フィルム。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方ともを含んでいる前記第一の芳香族ポリマーのアルキル基がメチルである、請求項31に記載の両性フィルム。
- 前記カチオン性基が、四級アンモニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム基からなる群より選択される、請求項26に記載の両性フィルム。
- 芳香族アミノ基を含んでおり、かつさらにアニオン性基を含んでいる前記第二の芳香族ポリマーが、芳香族縮合ポリマーに基づく、請求項26に記載の両性フィルム。
- 前記芳香族縮合ポリマーが、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフェニルスルフィドからなる群より選択される、請求項34に記載の両性フィルム。
- 前記アニオン性基がスルホン酸基、カルボン酸基およびリン酸基からなる群より選択される請求項26に記載の両性フィルム。
- 前記アニオン性基がスルホン酸基である、請求項36に記載の両性フィルム。
- 電気透析ユニット中のスペーサーのためのコーティングであって:
i)アルキル基を通じて第一の芳香族ポリマーの芳香族骨格に結合したカチオン性基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと;
ii)芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーと、
を含み、
ここで第一の芳香族ポリマーおよび第二の芳香族ポリマーが、第一のポリマーの芳香族骨格の芳香族環と第二のポリマーのアミンとの間のアルキル架橋を通じて架橋されている、コーティング。 - カチオン性基を含んでいる前記第一の芳香族ポリマーが、アルキル化ポリフェニレンオキシド、アルキル化ポリフェニルスルホン、ビスフェノールAベースのポリスルホン、アルキル化ポリエーテルスルホン、アルキル化多環芳香族エーテルケトンおよび芳香族アルキル化ポリスチレンからなる群より選択されるポリマーに基づく、請求項38に記載のコーティング。
- カチオン性基を含んでいる前記第一の芳香族ポリマーがアルキル化ポリフェニレンオキシドに基づく、請求項39に記載のコーティング。
- 前記アルキル化ポリフェニレンオキシドがメチル化ポリフェニレンオキシドである、請求項40に記載のコーティング。
- 前記メチル化ポリフェニレンオキシドが2,6,ジメチルポリフェニレンオキシドである、請求項41に記載のコーティング。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方ともを含んでいる前記第一の芳香族ポリマーの前記アルキル基が、1〜6個のメチレン基を含んでいる短鎖アルキルである請求項42に記載のコーティング。
- カチオン性基、アルキル架橋、またはその両方ともを含んでいる前記第一の芳香族ポリマーの前記アルキル基がメチルである、請求項43に記載のコーティング。
- 前記カチオン性基が、四級アンモニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム基からなる群より選択される、請求項38に記載のコーティング。
- 芳香族アミノ基を含んでおり、かつさらにアニオン性基を含んでいる前記第二の芳香族ポリマーが芳香族縮合ポリマーに基づく、請求項38に記載のコーティング。
- 前記芳香族縮合ポリマーが、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフェニルスルフィドからなる群より選択される、請求項46に記載のコーティング。
- 陰イオン交換膜の調製のためのプロセスであって:
i)芳香族ハロアルキル基を含んでいる第一の芳香族ポリマーと芳香族アミノ基を含んでいる第二の芳香族ポリマーとを混合することと;
ii)(i)の混合物をキャスティングしてフィルムを形成することと、芳香族ハロアルキル基の少なくとも一部および芳香族アミノ基の少なくとも一部を架橋してアルキル架橋を形成することと;
を包含する、プロセス。 - 非架橋の芳香族ハロアルキル基をカチオン性基に変換することをさらに包含する、請求項48に記載のプロセス。
- 非架橋の芳香族ハロアルキル基をカチオン性基に変換することが、ハロゲンを三級アミン基で置換して、それによってカチオン性四級アミンを形成することを包含する、請求項49に記載のプロセス。
- 四級化が、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミンおよびDABCOからなる群より選択される三級アミンを用いて行われる、請求項50に記載のプロセス。
- 前記アミノ芳香族ポリマーに対する前記ハロ−アルキル化芳香族ポリマーの比が、98/2〜50/50におよぶ、請求項48に記載のプロセス。
- 前記カチオン性基が、四級アミン、ホスホニウム、スルホニウム基およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項48に記載のプロセス。
- ハロアルキル基を含んでいる前記芳香族ポリマーの前記アルキル基がメチルである、請求項48に記載のプロセス。
- ハロアルキル基を含んでいる前記芳香族ポリマーの前記ハロ基がBrおよびClからなる群より選択される、請求項48に記載のプロセス。
- ハロアルキル基を含んでいる前記芳香族ポリマーが2,6ジメチルポリフェニレンオキシドに基づく、請求項48に記載のプロセス。
- ハロアルキル基を含んでいる前記芳香族ポリマーが、ブロモメチル化ポリフェニレンオキシドおよびクロロメチル化ポリフェニレンオキシドからなる群より選択される、請求項56に記載のプロセス。
- 芳香族アミノ基を含んでいる前記芳香族ポリマーが芳香族縮合ポリマーに基づく、請求項48に記載のプロセス。
- 前記芳香族縮合ポリマーが、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン類、ポリエーテルエーテルケトン類およびポリフェニルスルフィドからなる群より選択される、請求項58に記載のプロセス。
- ハロアルキル基を含んでいる前記芳香族ポリマーが、芳香族アミノ基を含んでいる芳香族ポリマーとの混合の前に三級アミンと混合される、請求項48に記載のプロセス。
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