JP2016013544A - Porous membrane - Google Patents

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吉景 大向
Yoshikage Omukai
吉景 大向
数行 佐藤
Kazuyuki Sato
数行 佐藤
大島 明博
Akihiro Oshima
明博 大島
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous membrane which is hardly clogged by a fouling substance and which is high in filtration efficiency.SOLUTION: The surface of a resin porous substrate is irradiated with an ionization radiation to create radicals, and the created radicals and chemical compounds containing bases reactive with the radicals are graft-polymerized, to prepare a fluid treatment resin porous film, in which molecular chains existing in a surface part have graft chains, in which the graft ratio is 0.1 to 5%, in which the contact angle of water is 80° or less, and in which the resin porous substrate is a fluororesin containing porous substrate.

Description

本発明は、流体処理用樹脂多孔膜に関する。   The present invention relates to a resin porous membrane for fluid treatment.

近年、流体、例えば溶液中から微小な粒子を取り除き、溶液を処理する多孔膜の需要が高まっている。主な用途として、水処理、例えば海水の淡水化、上下水の処理、および医療用途、例えば、血漿分画製剤や、バイオ医薬品等の製剤を人体に投与する際に、製剤中に含まれている可能性のあるウイルスおよび病原性タンパク質等の病原体を除去する用途等がある。   In recent years, there has been an increasing demand for porous membranes that remove fine particles from a fluid, for example, a solution, and process the solution. Main applications include water treatment such as seawater desalination, water and sewage treatment, and medical applications such as plasma fractionation and biopharmaceutical preparations when administered to the human body. There are uses for removing pathogens such as viruses and pathogenic proteins that may be present.

上記のように多孔膜により被処理液の分離を行う場合、ファウリング物質による膜の目詰まりが問題となる。このようなファウリング物質の膜への付着を抑制するために、多孔膜に対し、ファウリング物質と非親和性のグラフト鎖を導入することが行われている。例えば、特許文献1では、特に水溶液の処理において、ヒドロキシル基、アニオン交換基またはカチオン交換基を有するビニルモノマー等を基材にグラフトして、基材を親水化することにより、タンパク質等の疎水性ファウリング物質の膜への付着を抑制している。   When the liquid to be treated is separated by the porous membrane as described above, the clogging of the membrane by the fouling substance becomes a problem. In order to suppress the adhesion of such a fouling substance to the film, a graft chain having a non-affinity with the fouling substance is introduced into the porous film. For example, in Patent Document 1, in the treatment of an aqueous solution, a hydrophobic monomer such as a protein is obtained by grafting a vinyl monomer having a hydroxyl group, an anion exchange group or a cation exchange group to a base material and hydrophilizing the base material. It prevents fouling substances from adhering to the film.

特開2009−183804号公報JP 2009-183804 A

溶液処理用の多孔膜においては、(1)高い膜強度、(2)耐ファウリング性、(3)高い濾過効率が求められる。   In a porous membrane for solution treatment, (1) high membrane strength, (2) fouling resistance, and (3) high filtration efficiency are required.

しかしながら、従来のようにファウリング物質と非親和性のグラフト鎖を導入する場合、(2)耐ファウリング性は得られるが、多孔膜の細孔部分にもグラフト鎖が導入されて孔径が小さくなり、濾過抵抗が増大して、(3)高い濾過効率を得ることは困難である。   However, when a graft chain having a non-affinity with a fouling substance is introduced as in the prior art, (2) fouling resistance can be obtained, but the graft chain is also introduced into the pore portion of the porous membrane, resulting in a small pore diameter. Thus, the filtration resistance increases, and (3) it is difficult to obtain high filtration efficiency.

このように、上記(1)〜(3)をすべて満たす多孔膜を得ることは難しく、特に、(2)と(3)はトレードオフの関係にあるので、両立が困難であった。   Thus, it is difficult to obtain a porous film satisfying all of the above (1) to (3). In particular, since (2) and (3) are in a trade-off relationship, it is difficult to achieve both.

従って、本発明は、ファウリング物質による目詰まりが生じにくく、かつ、濾過効率が高い多孔膜を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a porous membrane that is less likely to be clogged with a fouling substance and that has high filtration efficiency.

本発明者らは、鋭意検討した結果、低エネルギーの電離放射線を用いることによって多孔膜基材の表面部分にグラフト鎖を偏析させることにより、(1)の基材の強度を劣化させることなく、(2)耐ファウリング性および(3)高い濾過効率を両立できることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors segregated graft chains on the surface portion of the porous membrane substrate by using low-energy ionizing radiation, without degrading the strength of the substrate of (1), It was found that (2) fouling resistance and (3) high filtration efficiency can be achieved at the same time.

即ち、本発明の要旨によれば、多孔質基材の表面部分に存在する分子鎖が、グラフト鎖を有することを特徴とする、流体処理用樹脂多孔膜が提供される。   That is, according to the gist of the present invention, there is provided a resin porous membrane for fluid treatment, wherein the molecular chain present on the surface portion of the porous substrate has a graft chain.

本発明によれば、樹脂多孔質基材の表面に、グラフト鎖を導入することにより、ファウリング物質による目詰まりが生じにくく、かつ、濾過効率に優れた多孔膜を提供することが可能になる。   According to the present invention, by introducing a graft chain to the surface of a resin porous substrate, it becomes possible to provide a porous membrane that is less likely to be clogged with a fouling substance and that has excellent filtration efficiency. .

本発明の多孔膜は、流体処理に用いられる。「流体処理」とは、不純物を含む流体から、この不純物を除去する処理を意味する。ここに、流体とは、気体または液体のいずれであってもよく、気体としては有機気体、空気などを包含し、液体としては、溶液、懸濁液、乳濁液、分散液などを包含する。不純物は、固体として存在するものであっても、溶質として溶け込んだものであってもよい。   The porous membrane of the present invention is used for fluid treatment. “Fluid treatment” means a treatment for removing impurities from a fluid containing impurities. Here, the fluid may be either gas or liquid. Examples of the gas include organic gas and air. Examples of the liquid include solutions, suspensions, emulsions, and dispersions. . The impurity may be present as a solid or may be dissolved as a solute.

本発明の多孔膜は、樹脂多孔質基材の表面部分に存在する分子鎖が、グラフト鎖を有することを特徴とする。   The porous membrane of the present invention is characterized in that the molecular chain present on the surface portion of the resin porous substrate has a graft chain.

本発明の多孔膜は、例えば、樹脂多孔質基材の表面に電離放射線を照射してラジカルを生成させ、生成したラジカルと、ラジカルと反応性の基を含む化合物とをグラフト重合させることにより製造することができる。具体的には、以下のように製造される。   The porous film of the present invention is produced, for example, by irradiating the surface of a resin porous substrate with ionizing radiation to generate radicals, and then graft-polymerizing the generated radicals and a compound containing a radical and a reactive group. can do. Specifically, it is manufactured as follows.

まず、樹脂多孔質基材(以下、単に「樹脂基材」ともいう)を準備する。   First, a resin porous substrate (hereinafter also simply referred to as “resin substrate”) is prepared.

樹脂基材を形成する材料は、電離放射線の照射によりラジカルを生成し得る樹脂、例えば電離放射線の照射により、放射線化学反応を起こし、水素原子またはフッ素原子などが脱離する化合物、または電離放射線の照射により主鎖/側鎖が切断される化合物から形成された樹脂であれば特に限定されず、例えば、フッ素樹脂および非フッ素樹脂を用いることができる。光、熱、薬品等に対する耐性がより高いことから、フッ素樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂基材の分子量は、用途に応じた材料特性を維持し得る分子量であればよく、表面へのグラフト鎖の導入のための電離放射線照射により、低分子化するものであってもよい。   The material that forms the resin substrate is a resin that can generate radicals upon irradiation with ionizing radiation, for example, a compound that undergoes a radiation chemical reaction upon irradiation with ionizing radiation and a hydrogen atom or fluorine atom is eliminated, or ionizing radiation. The resin is not particularly limited as long as it is a resin formed from a compound whose main chain / side chain is cleaved by irradiation. For example, a fluororesin and a non-fluorine resin can be used. Since the resistance to light, heat, chemicals and the like is higher, it is preferable to use a fluororesin. The molecular weight of the resin substrate may be any molecular weight that can maintain the material properties according to the application, and may be reduced by irradiation with ionizing radiation for introducing a graft chain onto the surface. .

上記フッ素樹脂としては、例えば、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、パーフルオロアルコキシ共重合体(PFA)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VdF−HFP)、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体(VdF−TFE)、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VdF−TFE−HFP)、その他フッ素系樹脂、フッ素ゴム等が挙げられるほか、これらのブレンド樹脂、ポリマーアロイ、レイヤーバイレイヤーのハイブリッド材であってもよい。   Examples of the fluororesin include, for example, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), ethylene. -Chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VdF-HFP) , Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer (VdF-TFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (VdF-TFE-HFP), and other fluorine-based trees In addition to the fluorine rubber, etc., these blends resins, polymer alloy, or a hybrid material of layer-by-layer.

上記非フッ素樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポロプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等のポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル系樹脂、アクリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタラート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、あるいはこれらを含む共重合体、ブレンド、ポリマーアロイ、レイヤーバイレイヤーのハイブリッド材等が挙げられる。   Examples of the non-fluorine resin include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polyolefin such as cycloolefin resin, modified polyolefin, and polyvinyl chloride. Acrylic resins such as vinyl chloride resin, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, polymethyl methacrylate (PMMA), acrylic-styrene copolymer Polymer (AS resin), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), butadiene-styrene copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terf Polyesters such as acrylate (PBT) and polycyclohexane terephthalate (PCT), polyether, polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether imide, polyacetal (POM), polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, Polyarylate, aromatic polyester (liquid crystal polymer), styrene resin, polyurethane resin, chlorinated polyethylene resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, silicone resin, polyurethane, etc. Examples thereof include copolymers, blends, polymer alloys, and layer-by-layer hybrid materials.

樹脂基材の材料の種類は、処理する溶液に応じて適宜選択することができる。   The kind of material of the resin base material can be appropriately selected according to the solution to be treated.

好ましい態様において、樹脂基材を形成する材料は、フッ化ビニリデン系樹脂である。   In a preferred embodiment, the material forming the resin base material is a vinylidene fluoride resin.

フッ化ビニリデン系樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、または、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体からなる樹脂である。   The vinylidene fluoride-based resin is a resin made of polyvinylidene fluoride or a copolymer having a vinylidene fluoride unit.

ポリフッ化ビニリデンの重量平均分子量は、樹脂基材の機械的強度および加工性の観点から、30000〜2000000であることが好ましく、50000〜1000000であることがより好ましい。   The weight average molecular weight of polyvinylidene fluoride is preferably 30,000 to 2,000,000, and more preferably 50,000 to 1,000,000 from the viewpoint of mechanical strength and processability of the resin base material.

フッ化ビニリデン単位を有する共重合体としては、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。機械的強度および耐アルカリ性の観点から、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体は、特にフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体であることが好ましい。   Examples of the copolymer having a vinylidene fluoride unit include a vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer and a vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer. From the viewpoint of mechanical strength and alkali resistance, the copolymer having a vinylidene fluoride unit is particularly preferably a vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer.

成膜性および耐アルカリ性の観点から、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体は、フッ化ビニリデン単位およびテトラフルオロエチレン単位のモル比(フッ化ビニリデン単位/テトラフルオロエチレン単位)が50〜99/50〜1であることが好ましい。このようなポリマーとしては、例えば、ダイキン工業(株)製のネオフロンVTシリーズが挙げられる。フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体は、フッ化ビニリデン単位/テトラフルオロエチレン単位がモル比で50〜95/50〜5であることがより好ましく、50〜90/50〜10であることが更に好ましい。また、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体は、フッ化ビニリデン単位およびテトラフルオロエチレン単位のみからなるフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体の他に、フッ化ビニリデン単位およびテトラフルオロエチレン単位に加えて、特性を損なわない範囲でヘキサフルオロプロピレン単位、クロロトリフルオロエチレン単位、パーフルオロビニルエーテル単位等を有する三元以上の共重合体でもよい。   From the viewpoint of film formability and alkali resistance, the vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer has a molar ratio of vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units (vinylidene fluoride units / tetrafluoroethylene units) of 50 to 99 / It is preferable that it is 50-1. As such a polymer, for example, NEOFRON VT series manufactured by Daikin Industries, Ltd. may be mentioned. The vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer preferably has a vinylidene fluoride unit / tetrafluoroethylene unit in a molar ratio of 50 to 95/50 to 5, more preferably 50 to 90/50 to 10. Further preferred. In addition to vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer consisting only of vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units, vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymers include vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units. In addition, a ternary or higher copolymer having a hexafluoropropylene unit, a chlorotrifluoroethylene unit, a perfluorovinyl ether unit or the like may be used as long as the characteristics are not impaired.

フッ化ビニリデン単位を有する共重合体の重量平均分子量は、樹脂多孔膜の用途によって異なるが、機械的強度および成膜性の観点からは、10000以上であることが好ましい。より好ましくは、30000〜2000000であり、更に好ましくは、50000〜1000000であり、特に好ましくは、100000〜800000である。上記重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めることができる。   The weight average molecular weight of the copolymer having a vinylidene fluoride unit varies depending on the use of the resin porous membrane, but is preferably 10,000 or more from the viewpoint of mechanical strength and film formability. More preferably, it is 30000-200000, More preferably, it is 50000-1 million, Most preferably, it is 100000-800000. The weight average molecular weight can be determined by gel permeation chromatography (GPC).

本発明で用いられる樹脂基材は、ポリマーとしてフッ化ビニリデン系樹脂およびフッ化ビニリデン単位を有する共重合体のみを含むものであってもよいし、ポリマーとしてフッ化ビニリデン系樹脂およびフッ化ビニリデン単位を有する共重合体とこれら以外の樹脂とを含むものであってもよい。   The resin base material used in the present invention may contain only a vinylidene fluoride resin and a copolymer having a vinylidene fluoride unit as a polymer, or a vinylidene fluoride resin and a vinylidene fluoride unit as a polymer. It may contain the copolymer which has, and resin other than these.

フッ化ビニリデン系樹脂およびフッ化ビニリデン単位を有する共重合体以外の樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、およびこれらの混合物や共重合体が挙げられる。これらと混和可能な他の樹脂を混和してもよい。   Examples of resins other than vinylidene fluoride resins and copolymers having vinylidene fluoride units include polyethylene resins, polypropylene resins, acrylic resins, polyacrylonitrile, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, polystyrene resins, Acrylonitrile-styrene (AS) resin, vinyl chloride resin, polyethylene terephthalate, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, modified polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, And mixtures and copolymers thereof. Other resins miscible with these may be mixed.

フッ化ビニリデン系樹脂およびフッ化ビニリデン単位を有する共重合体以外の樹脂としては、なかでも、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、および、アクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。   As the resin other than the vinylidene fluoride resin and the copolymer having a vinylidene fluoride unit, at least one selected from the group consisting of a polyethylene resin, a polypropylene resin, and an acrylic resin is preferable.

次いで、樹脂基材に電離放射線を照射する。樹脂基材に電離放射線を照射することにより、樹脂基材において、例えば、樹脂基材を形成する化合物から水素原子またはフッ素原子が脱離することにより、あるいは樹脂基材を形成する化合物の主鎖および/または側鎖が放射線化学反応によって切断されることによりラジカルが生成する。このラジカルが、ラジカルと反応性の基を有するグラフトモノマーとグラフト重合する。   Next, the resin substrate is irradiated with ionizing radiation. By irradiating the resin base material with ionizing radiation, in the resin base material, for example, a hydrogen atom or a fluorine atom is eliminated from the compound forming the resin base material, or the main chain of the compound forming the resin base material And / or a side chain is cut | disconnected by a radiation chemical reaction, and a radical is produced | generated. This radical is graft-polymerized with a graft monomer having a radical-reactive group.

電離放射線は、樹脂基材に照射した場合にラジカルを発生させることができるものであれば特に限定されず、例えば、電子線、X線、γ線、中性子線、イオン等を用いることができる。電離放射線の浸透深さ(飛程)の制御が容易で、樹脂中にラジカルを発生させやすいことから、電子線が好ましい。   The ionizing radiation is not particularly limited as long as it can generate radicals when irradiated onto a resin substrate, and for example, an electron beam, X-ray, γ-ray, neutron beam, ion, or the like can be used. An electron beam is preferable because the penetration depth (range) of ionizing radiation is easy and radicals are easily generated in the resin.

照射される電離放射線の吸収線量は、導入するグラフト鎖の量、グラフト深さ、樹脂基材の材料等に応じて適宜選択されるが、例えば、0.1〜1000kGy、好ましくは1〜300kGy、より好ましくは1〜100kGy、さらに好ましくは1〜50kGy、さらにより好ましくは1〜20kGy、例えば1〜15kGy、1〜10kGyであり得る。1000kGy以下の吸収線量とすることにより、樹脂基材の劣化を最小限に抑えることでき、多孔膜の強度の低下を抑制することができる。また、0.1kGy以上の吸収線量とすることにより、グラフト重合に十分な量のラジカルを生成することができる。樹脂基材への照射量は、ファラデーカップ、シンチレーション検出器や半導体検出器にて計測可能であるが、より好ましくは、例えば三酢酸セルロースフィルム(CTA:Cellulose triacetate)線量計や、ラジオクロミックフィルム線量計等を用いた吸収線量計により測定することができる。   The absorbed dose of the ionizing radiation to be irradiated is appropriately selected according to the amount of graft chains to be introduced, the graft depth, the material of the resin base material, etc., for example, 0.1 to 1000 kGy, preferably 1 to 300 kGy, More preferably 1-100 kGy, even more preferably 1-50 kGy, even more preferably 1-20 kGy, for example 1-15 kGy, 1-10 kGy. By setting the absorbed dose to 1000 kGy or less, deterioration of the resin base material can be suppressed to a minimum, and a decrease in the strength of the porous film can be suppressed. In addition, by setting the absorbed dose to 0.1 kGy or more, a sufficient amount of radicals for graft polymerization can be generated. The irradiation amount to the resin substrate can be measured with a Faraday cup, a scintillation detector, or a semiconductor detector, and more preferably, for example, a cellulose triacetate (CTA) dosimeter or a radiochromic film dose It can be measured by an absorption dosimeter using a meter.

電子線を用いる場合、電子加速器を用い、基材に照射される電子線の電子のエネルギーは、基材表面におけるエネルギーで、好ましくは5keV〜100keV、より好ましくは10keV〜80keV、さらに好ましくは30keV〜70keV、さらにより好ましくは40keV〜70keVである。基材表面での電子のエネルギーを100keV以下とすることにより、実質的に樹脂基材の表面付近のみで電子線が吸収され、樹脂基材の内部にまで浸透する電子線が少なくなるので、電子線による樹脂基材の劣化を抑制することができる。さらに、グラフト重合に関与しない樹脂内部での電子線の吸収が少なく、また、樹脂基材を透過する電子線が少ないので、エネルギー吸収効率も高めることができる。一方、基材表面での電子のエネルギーを5keV以上とすることにより、樹脂基材表面において、グラフト重合に十分な程度のラジカルを生成することができる。即ち、当該グラフト重合は、樹脂基材の表面部分のみでグラフト反応が生じるので、表面グラフト反応とも言える。   When an electron beam is used, the electron energy of the electron beam applied to the substrate using an electron accelerator is the energy on the substrate surface, preferably 5 keV to 100 keV, more preferably 10 keV to 80 keV, and even more preferably 30 keV to 70 keV, even more preferably 40 keV to 70 keV. By setting the energy of electrons on the substrate surface to 100 keV or less, the electron beam is absorbed substantially only near the surface of the resin substrate, and the number of electron beams penetrating into the resin substrate is reduced. Deterioration of the resin base material due to the wire can be suppressed. Furthermore, since the absorption of the electron beam inside the resin not involved in the graft polymerization is small and the amount of the electron beam passing through the resin base material is small, the energy absorption efficiency can be improved. On the other hand, by setting the energy of electrons on the substrate surface to 5 keV or more, radicals sufficient for graft polymerization can be generated on the resin substrate surface. That is, the graft polymerization can be said to be a surface graft reaction because the graft reaction occurs only on the surface portion of the resin substrate.

電子加速器からの電子線を用いる場合、電子銃から基材まで間が真空環境であれば、電子のエネルギーは、加速電圧と対応しその加速電圧は、好ましくは5〜100kV、より好ましくは10〜80kV、さらに好ましくは30〜70kV、さらにより好ましくは40〜70kVであればよい。   When an electron beam from an electron accelerator is used, if the space between the electron gun and the substrate is a vacuum environment, the electron energy corresponds to the acceleration voltage, and the acceleration voltage is preferably 5 to 100 kV, more preferably 10 to 10 kV. It may be 80 kV, more preferably 30 to 70 kV, and even more preferably 40 to 70 kV.

一方、電子銃から基材まで間に、大気中への取り出しのための照射窓があるような電子加速器の場合、真空中の照射であっても電子のエネルギーは、照射窓通過の際に減衰するので、加速電圧は、電子のエネルギーの減衰に応じてより高くする必要がある。もちろん、窒素気流中を通過する場合も同様に、試料までの気流中の密度と距離に応じて減衰するエネルギーを考慮して高くする必要がある。   On the other hand, in the case of an electron accelerator that has an irradiation window for extraction to the atmosphere between the electron gun and the base material, the electron energy is attenuated when passing through the irradiation window even in vacuum irradiation. Therefore, the acceleration voltage needs to be higher according to the attenuation of the energy of electrons. Of course, when passing through a nitrogen stream, it is also necessary to increase the energy in consideration of the energy that attenuates according to the density and distance in the stream to the sample.

電子線を用いる場合、基材に照射される電子の照射線量は、0.01μC/cm〜10mC/cm、好ましくは、0.1μC/cm〜500μC/cm、より好ましくは1μC/cm〜100μC/cm、例えば2μC/cmである。このような範囲の照射線量とすることにより、効率よくラジカルを発生させることができる。 When an electron beam is used, the irradiation dose of electrons applied to the substrate is 0.01 μC / cm 2 to 10 mC / cm 2 , preferably 0.1 μC / cm 2 to 500 μC / cm 2 , more preferably 1 μC / cm 2 ~100μC / cm 2, for example, 2μC / cm 2. By setting the irradiation dose in such a range, radicals can be generated efficiently.

樹脂基材への電離放射線の照射は、生成したラジカルの対消滅を抑制する観点から、好ましくは、実質的に酸素が存在しない雰囲気下、例えば、酸素濃度が1000ppm以下、より好ましくは、500ppm、さらにより好ましくは、100ppm以下の雰囲気下で行われる。例えば、電離放射線の照射は、真空中または不活性ガス雰囲気下、例えば窒素またはアルゴン雰囲気下で行われる。尚、真空とは、完全に真空である必要はなく、実質的に真空であればよく、例えば10Pa程度の低真空、10−2Pa程度の高真空のいずれでああってもよい。また、別の態様において、電離放射線の照射は、過酸化ラジカルを得るために、大気下で行ってもよく、また、ラジカル生成後に酸素を供給することもできる。また、本発明の樹脂基材に生成したラジカルの失活を防止するために、照射後の樹脂基材は、当該樹脂を構成するポリマーのガラス転移温度以下の低温で保管されることが好ましく、真空あるいは不活性雰囲気下での保管がより好ましい。 Irradiation of ionizing radiation to the resin substrate is preferably performed in an atmosphere substantially free of oxygen from the viewpoint of suppressing the pair annihilation of the generated radical, for example, an oxygen concentration of 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm, Even more preferably, it is performed under an atmosphere of 100 ppm or less. For example, the irradiation with ionizing radiation is performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere, for example, in a nitrogen or argon atmosphere. Note that the vacuum need not be a complete vacuum, but may be substantially a vacuum, for example, a low vacuum of about 10 3 Pa or a high vacuum of about 10 −2 Pa. In another embodiment, the irradiation with ionizing radiation may be performed in the atmosphere in order to obtain peroxide radicals, and oxygen may be supplied after radical generation. In addition, in order to prevent radical inactivation generated in the resin base material of the present invention, the resin base material after irradiation is preferably stored at a low temperature below the glass transition temperature of the polymer constituting the resin, Storage in a vacuum or inert atmosphere is more preferred.

電離放射線の浸透深さは、樹脂基材の厚みの0.1〜50%、好ましくは1〜30%、より好ましくは1〜20%、さらに好ましくは1〜5%である。好ましくは、浸透深さは、0.1μm以上である。例えば、電離放射線の浸透深さは、樹脂基材の表面から0.1〜40μm、好ましくは0.1〜20μm、より好ましくは0.1〜10μm、例えば0.5〜5μmの深さであってもよい。   The penetration depth of the ionizing radiation is 0.1 to 50%, preferably 1 to 30%, more preferably 1 to 20%, and still more preferably 1 to 5% of the thickness of the resin base material. Preferably, the penetration depth is 0.1 μm or more. For example, the penetration depth of the ionizing radiation is 0.1 to 40 μm, preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, for example 0.5 to 5 μm from the surface of the resin substrate. May be.

電離放射線の浸透深さとは、樹脂基材が電離放射線のエネルギーを吸収する深さを意味する。電離放射線の浸透深さは、グラフト重合が起きる領域と実質的に同じであるが、グラフト反応により、試料表面はわずかに膨潤するため、グラフト反応後の成形体におけるグラフト鎖が存在する深さは、電離放射線の浸透深さよりも深くなり得る。グラフト鎖が存在する深さは、グラフト重合後の成形体の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)によるEDX(Energy dispersive X-ray)分析、EPMA(Electron Probe Microanalyser)分析などにより測定することができる。また、グラフト鎖が存在する深さは、顕微FT−IRや、ラマン顕微鏡などによっても測定することができる。   The penetration depth of ionizing radiation means the depth at which the resin substrate absorbs the energy of ionizing radiation. The penetration depth of ionizing radiation is substantially the same as the region where graft polymerization occurs, but the surface of the sample slightly swells due to the graft reaction. It can be deeper than the penetration depth of ionizing radiation. The depth of the graft chain can be determined by analyzing the cross-section of the molded product after graft polymerization by EDX (Energy dispersive X-ray) analysis using a scanning electron microscope (SEM), EPMA (Electron Probe Microanalyser) analysis, etc. Can be measured. The depth at which the graft chain exists can also be measured with a microscopic FT-IR, a Raman microscope, or the like.

また、グラフト反応後の成形体におけるグラフト鎖が存在する深さは、陽電子寿命測定によっても測定することができる。陽電子が発生してから電子と対消滅するまでの時間を計測して得られる陽電子寿命は、高分子の非晶質自由体積および結晶中の原子空孔のサイズと相関を持つため、グラフト鎖がグラフトするにつれて基材における非晶質の自由体積が小さくなり、陽電子寿命も短くなる。このことから、陽電子寿命測定により、グラフト鎖が存在する深さを測定することができる。陽電子寿命測定は、一般に、β+崩壊時に放出されるガンマ線と消滅ガンマ線を異なるシンチレーション検出器で検出し、それらの入射時間差から、ある時間で消滅した陽電子の頻度を計数する。このようにして得られた減衰曲線を解析することで陽電子寿命を決定することができる。例えば、The 2nd Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS2013) で発表された T. Okaによる「Free volume study of the functionalized fluorinated polymer」において、フッ素樹脂にスチレンがグラフトされた例が紹介されている。本発明においても、この方法によりグラフト鎖の存在を計測することができる。   The depth at which the graft chain is present in the molded product after the graft reaction can also be measured by positron lifetime measurement. The positron lifetime obtained by measuring the time from the generation of a positron to the pair annihilation with the electron is correlated with the amorphous free volume of the polymer and the size of the vacancies in the crystal. As the grafting, the amorphous free volume in the substrate decreases, and the positron lifetime also decreases. From this, the depth at which the graft chain exists can be measured by positron lifetime measurement. In the positron lifetime measurement, generally, gamma rays and annihilation gamma rays emitted at the time of β + decay are detected by different scintillation detectors, and the frequency of positrons annihilated at a certain time is counted from the difference in incident time. The positron lifetime can be determined by analyzing the attenuation curve thus obtained. For example, in the “Free volume study of the functionalized fluorinated polymer” by T. Oka published at The 2nd Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS2013), an example of styrene grafted on a fluororesin is introduced. Also in the present invention, the presence of graft chains can be measured by this method.

次に、電離放射線を照射により生成した樹脂基材中のラジカルと、モノマーとしての化合物(以下、「グラフトモノマー」ともいう)とを、グラフト重合させる。   Next, the radical in the resin substrate generated by irradiation with ionizing radiation and a compound as a monomer (hereinafter also referred to as “graft monomer”) are graft-polymerized.

上記グラフトモノマーは、ラジカルと反応性の基を有する。かかるラジカルと反応性の基としては、特に限定されないが、例えばエチレン性二重結合を有する基および含酸素環状基(例えば、グリシジル基、オキセタニル基)、ならびにそれらの誘導体が挙げられる。   The graft monomer has a radical and a reactive group. The group reactive with the radical is not particularly limited, and examples thereof include a group having an ethylenic double bond and an oxygen-containing cyclic group (for example, glycidyl group, oxetanyl group), and derivatives thereof.

好ましいラジカルと反応性の基は、下記式:

Figure 2016013544
[式中、Rは、結合、−O−、−CO−または−OC(O)−であり、
は、水素原子、フッ素原子、あるいはフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基(好ましくは、炭素数1〜3のアルキル基、より好ましくはメチル基)、ラクタム基(好ましくは、β-ラクタム、γ-ラクタムまたはδ-ラクタム基、より好ましくはγ-ラクタム基)またはフェニル基を表し、好ましくは、メチル基または水素原子である。]
で表される基である。 Preferred radicals and reactive groups are represented by the following formula:
Figure 2016013544
Wherein R b is a bond, —O—, —CO— or —OC (O) —,
R c is a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom (preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a methyl group), a lactam group. (Preferably β-lactam, γ-lactam or δ-lactam group, more preferably γ-lactam group) or a phenyl group, preferably a methyl group or a hydrogen atom. ]
It is group represented by these.

より好ましいラジカルと反応性の基は、下記式:

Figure 2016013544
[式中、Rは、上記と同意義である。]
で表される基である。 More preferred radicals and groups reactive with radicals are:
Figure 2016013544
[Wherein R c has the same meaning as described above. ]
It is group represented by these.

さらに好ましいラジカルと反応性の基は、アクリロイル基またはメタクリロイル基である。   More preferred radical-reactive groups are acryloyl or methacryloyl groups.

上記表面グラフト重合は、電離放射線を照射することにより生成した樹脂基材中のラジカルと、グラフトモノマーを接触させることにより行われる。樹脂基材中のラジカルと、グラフトモノマーとの接触は、例えば、樹脂基材をグラフトモノマーの溶液に浸漬する、グラフトモノマーを樹脂基材上に滴下または塗布する、あるいは気体のモノマーの存在下に樹脂基材を置くことにより行われる。樹脂基材の表面とグラフトモノマーの濡れ性が低い場合であっても、均一かつ確実に接触させることができることから、樹脂基材を、グラフトモノマーの溶液に浸漬する方法が好ましい。   The surface graft polymerization is carried out by bringing a graft monomer into contact with a radical in a resin substrate generated by irradiating with ionizing radiation. The contact between the radical in the resin substrate and the graft monomer may be performed by, for example, immersing the resin substrate in a solution of the graft monomer, dropping or coating the graft monomer on the resin substrate, or in the presence of a gaseous monomer. This is done by placing a resin substrate. Even when the wettability between the surface of the resin substrate and the graft monomer is low, a method of immersing the resin substrate in a solution of the graft monomer is preferable because the resin substrate can be contacted uniformly and reliably.

上記グラフト重合の反応温度は、特に限定されないが、例えば室温(例えば20℃)〜100℃、好ましくは30〜80℃、より好ましくは30〜60℃である。   Although the reaction temperature of the said graft polymerization is not specifically limited, For example, it is room temperature (for example, 20 degreeC) -100 degreeC, Preferably it is 30-80 degreeC, More preferably, it is 30-60 degreeC.

上記表面グラフト重合の反応時間は、特に限定されないが、例えば30分〜32時間、好ましくは1〜12時間、より好ましくは2〜6時間である。   Although the reaction time of the said surface graft polymerization is not specifically limited, For example, it is 30 minutes-32 hours, Preferably it is 1-12 hours, More preferably, it is 2-6 hours.

尚、グラフト重合は、上記したように、電離放射線を照射した後に、樹脂基材とグラフトモノマーを接触させることにより行うことができるが、これに限定されず、電離放射線照射と同時に樹脂基材とグラフトモノマーを接触させてもよい。例えば、樹脂基板をグラフトモノマーの溶液に浸漬させた状態で、または気体のグラフトモノマーが存在する雰囲気下で、電離放射線を照射してもよい。また、予め樹脂基材とグラフトモノマーを接触させ、その状態で電離放射線を照射してもよい。例えば、樹脂基板上にグラフトモノマーを滴下または塗布等により存在させて、あるいは樹脂基板をグラフトモノマーに浸漬し、樹脂基板にグラフトモノマーを含浸させて、電離放射線を照射してもよい。樹脂基板をグラフトモノマーに浸漬し、樹脂基板にグラフトモノマーを含浸させて、電離放射線を照射することが好ましい。   In addition, as described above, the graft polymerization can be performed by bringing the resin base material and the graft monomer into contact with each other after irradiation with ionizing radiation, but is not limited thereto, and the resin base material and the resin base material simultaneously with the ionizing radiation irradiation. A graft monomer may be contacted. For example, ionizing radiation may be irradiated in a state where the resin substrate is immersed in a solution of the graft monomer or in an atmosphere in which a gaseous graft monomer is present. Alternatively, the resin base material and the graft monomer may be brought into contact with each other in advance and irradiated with ionizing radiation. For example, the graft monomer may be present on the resin substrate by dropping or coating, or the resin substrate may be immersed in the graft monomer so that the resin substrate is impregnated with the graft monomer and irradiated with ionizing radiation. It is preferable to immerse the resin substrate in the graft monomer, impregnate the resin substrate with the graft monomer, and irradiate with ionizing radiation.

上記のようにして製造された樹脂多孔膜は、樹脂多孔質基材の表面部分に存在する分子鎖が、グラフト鎖を有する。   As for the resin porous membrane manufactured as mentioned above, the molecular chain which exists in the surface part of a resin porous base material has a graft chain.

「グラフト鎖」とは、樹脂基材を構成するポリマーの主鎖に枝状に結合した側鎖を意味し、製造方法により限定されるものではない。即ち、グラフト鎖は、例えば上記のグラフト重合により形成されるグラフト鎖に加え、その他の方法により樹脂基材を構成するポリマーの主鎖に導入された鎖も包含する。   The “graft chain” means a side chain bonded in a branched manner to the main chain of the polymer constituting the resin substrate, and is not limited by the production method. That is, the graft chain includes, for example, a chain introduced into the main chain of the polymer constituting the resin substrate by other methods in addition to the graft chain formed by the above graft polymerization.

好ましい態様において、「グラフト鎖」は、樹脂基材のポリマー主鎖に対して枝分れした分枝鎖であって、電離放射線の照射によりグラフトモノマーをポリマー主鎖に共有結合したものであり得る。   In a preferred embodiment, the “graft chain” is a branched chain that is branched with respect to the polymer main chain of the resin base material, and can be obtained by covalently bonding the graft monomer to the polymer main chain by irradiation with ionizing radiation. .

グラフト鎖は、カチオン性、アニオン性またはノニオン性のいずれであってもよいが、ノニオン性であることが好ましい。ノニオン性であることにより、電荷を有するファウリング物質の付着を抑制することができる。   The graft chain may be cationic, anionic or nonionic, but is preferably nonionic. By being nonionic, adhesion of a charged fouling substance can be suppressed.

上記カチオン性のグラフト鎖としては、特に限定するものではないが、カチオン交換基を有するものが挙げられる。カチオン交換基は、カチオン交換可能な基であれば特に限定されず、酸基またはアルコール性水酸基等が挙げられる。酸基は塩を形成していてもよい。カチオン交換基としては、特に限定されないが、酸基であるスルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基、およびアルコール性水酸基からなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。   Although it does not specifically limit as said cationic graft chain, What has a cation exchange group is mentioned. The cation exchange group is not particularly limited as long as it is a cation exchangeable group, and examples thereof include an acid group and an alcoholic hydroxyl group. The acid group may form a salt. Although it does not specifically limit as a cation exchange group, At least 1 type chosen from the group which consists of a sulfonic acid group which is an acid group, a phosphoric acid group, a carboxyl group, and an alcoholic hydroxyl group is mentioned.

上記カチオン交換基を有するグラフト鎖は、例えば、カチオン交換基を有する化合物を樹脂基材にグラフト重合することにより導入することができる。カチオン交換基を有する化合物としては、例えば、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−スルホプロピル(メタ)アクリレート、スチレンスルホン酸等のラジカル重合性基とスルホン酸基を有する化合物;2−(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート等のラジカル重合性基とリン酸基を有する化合物;(メタ)アクリル酸等のラジカル重合性基とカルボキシル基を有する化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、p−ヒドロキシスチレン等のラジカル重合性基とアルコール性水酸基を有する化合物が挙げられる。   The graft chain having a cation exchange group can be introduced, for example, by graft polymerization of a compound having a cation exchange group onto a resin substrate. Examples of the compound having a cation exchange group include radical polymerizable groups such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methallylsulfonic acid, 2-sulfopropyl (meth) acrylate, styrenesulfonic acid, and sulfonic acid groups. A compound having a radical polymerizable group such as 2- (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate and a phosphate group; a compound having a radical polymerizable group such as (meth) acrylic acid and a carboxyl group; 2-hydroxyethyl Examples thereof include compounds having a radical polymerizable group and an alcoholic hydroxyl group such as (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and p-hydroxystyrene.

上記アニオン性のグラフト鎖としては、特に限定するものではないが、アニオン交換基を有するものが挙げられる。アニオン交換基は、アニオン交換可能な基であれば特に限定されず、ジエチルアミノ基(DEA、EtN−)、四級アンモニウム基(Q、R−)、四級アミノエチル基(QAE、R−(CH−)、ジエチルアミノエチル基(DEAE、EtN−(CH−)、ジエチルアミノプロピル(DEAP、EtN−(CH−)基などが挙げられる。式中、Rは、特に限定されるものではないが、同一または異なっていてもよく、好適には、アルキル基、フェニル基、アラルキル基などの炭化水素基を表す。 Although it does not specifically limit as said anionic graft chain, What has an anion exchange group is mentioned. The anion exchange group is not particularly limited as long as it is an anion exchangeable group. A diethylamino group (DEA, Et 2 N-), a quaternary ammonium group (Q, R 3 N + -), a quaternary aminoethyl group (QAE). , R 3 N + — (CH 2 ) 2 —), diethylaminoethyl group (DEAE, Et 2 N— (CH 2 ) 2 —), diethylaminopropyl (DEAP, Et 2 N— (CH 2 ) 3 —) group, etc. Is mentioned. In the formula, R is not particularly limited, but may be the same or different, and preferably represents a hydrocarbon group such as an alkyl group, a phenyl group, or an aralkyl group.

上記アニオン交換基を有するグラフト鎖は、例えば、アニオン交換基を有する化合物を樹脂基材にグラフト重合することにより導入することができる。アニオン交換基を有する化合物としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレートなどのアクリル酸アミノアルキルエステル類、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレートなどのメタクリル酸アミノアルキルエステル類のようなエステル系モノマーが挙げられる。   The graft chain having an anion exchange group can be introduced, for example, by graft polymerization of a compound having an anion exchange group onto a resin substrate. Examples of the compound having an anion exchange group include ester-based monomers such as acrylic acid aminoalkyl esters such as dimethylaminoethyl acrylate and diethylaminoethyl acrylate, and methacrylic acid aminoalkyl esters such as dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminomethyl methacrylate. Is mentioned.

上記ノニオン性のグラフト鎖としては、特に限定するものではないが、例えば水分子と水素結合し得る部分を有するものが挙げられる。   The nonionic graft chain is not particularly limited, and examples thereof include those having a portion capable of hydrogen bonding with a water molecule.

上記ノニオン性のグラフト鎖は、例えば、ノニオン性基を有する化合物を樹脂基材にグラフト重合することにより導入することができる。ノニオン性基は、好ましくは、酸性基を含まない基である。ノニオン性基は、具体的には、式:
CH(C2nO)
[式中、nは、mを付して括弧でくくられた単位毎に独立して1〜5の整数であり、mは1〜100の整数である。]
で表される基であり、好ましくはポリエチレングリコール基またはポリプロピレングリコール基である。ノニオン性基を有する化合物としては、例えば、N−ビニル−2−ピロリドン、アクリルアミド、アクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸(3−オキサブタン−1−イル)、(2−エトキシエチル)ビニルエーテル、(2−メトキシエチル)ビニルエーテル等、ポリエーテル、具体的には、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリプロピレングリコールメチルエーテルメタクリレート等、ならびにこれらの誘導体が挙げられる。
The nonionic graft chain can be introduced, for example, by graft polymerization of a compound having a nonionic group onto a resin substrate. The nonionic group is preferably a group that does not contain an acidic group. Nonionic groups are specifically represented by the formula:
CH 3 (C n H 2n O) m
[Wherein, n is an integer of 1 to 5 independently for each unit enclosed in parentheses with m, and m is an integer of 1 to 100. ]
And is preferably a polyethylene glycol group or a polypropylene glycol group. Examples of the compound having a nonionic group include N-vinyl-2-pyrrolidone, acrylamide, 2-methoxyethyl acrylate, methacrylic acid (3-oxabutan-1-yl), (2-ethoxyethyl) vinyl ether, (2 -Methoxyethyl) vinyl ether and the like, polyethers, specifically, polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polypropylene glycol methyl ether methacrylate and the like, and derivatives thereof.

一の態様において、上記した有機モノマーに加え、ゾルゲル化反応により無機的ネットワーク構造を形成することができる化合物、例えば金属アルコキシド類を添加してもよい。このような化合物を添加することにより、基材の耐薬品性をより向上させることができる。特に硫酸過水のような薬品に対する耐薬品性と、親水性(=薬液透過性)を両立する観点から、加水分解性金属アルコキシドおよび/または複合酸化物等を加えることが好ましい。   In one embodiment, in addition to the organic monomer described above, a compound capable of forming an inorganic network structure by a sol-gelation reaction, for example, a metal alkoxide may be added. By adding such a compound, the chemical resistance of the substrate can be further improved. In particular, it is preferable to add a hydrolyzable metal alkoxide and / or a composite oxide from the viewpoint of achieving both chemical resistance against chemicals such as sulfuric acid and water and hydrophilicity (= chemical solution permeability).

上記加水分解性金属アルコキシドとしては、下記式:
(R11M(OR12
[式中、
11は、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、ビニル基含有有機基、またはエポキシ基含有有機基を表し、
12は、それぞれアルキル基、アルコキシアルキル基、またはアリール基を表し、
Mはケイ素(Si)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)を表し、
mは2〜5(好ましくは、3または4)であり、nは0〜2(好ましくは、0または1)であり、m+nは3〜5(好ましくは、4)である。]
で表される化合物が挙げられる。
As the hydrolyzable metal alkoxide, the following formula:
(R 11 ) n M (OR 12 ) m
[Where:
R 11 represents a methacryloxy group, an acryloxy group, a vinyl group-containing organic group, or an epoxy group-containing organic group,
R 12 represents an alkyl group, an alkoxyalkyl group, or an aryl group,
M represents silicon (Si), titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr),
m is 2 to 5 (preferably 3 or 4), n is 0 to 2 (preferably 0 or 1), and m + n is 3 to 5 (preferably 4). ]
The compound represented by these is mentioned.

上記複合酸化物としては、シリカ・アルミナ、シリカ・アルミナ系合成ゼオライト、シリカ・アルミナ系天然ゼオライト、燐酸アルミニウム、燐酸アルミニウム系合成ゼオライト、およびSi−Al−P系合成ゼオライト(SAPO)等を挙げることができる。   Examples of the composite oxide include silica / alumina, silica / alumina based synthetic zeolite, silica / alumina based natural zeolite, aluminum phosphate, aluminum phosphate based synthetic zeolite, and Si—Al—P based synthetic zeolite (SAPO). Can do.

好ましくはグラフト鎖が存在する深さは、樹脂基材の厚みの0.1〜50%、好ましくは1〜30%、より好ましくは1〜20%、さらに好ましくは1〜5%であってもよい。即ち、グラフト鎖は樹脂基材の厚み全体にわたって存在しておらず、表面から所定の深さまでの領域に存在する。従って、このようなグラフト鎖は、表面グラフト鎖と言える。好ましくは、グラフト鎖が存在する深さは、0.1μm以上である。例えば、グラフト鎖は、樹脂基材の表面から、少なくとも深さ0.1μmまで、最大で深さ40μmまで、好ましくは少なくとも深さ0.1まで、最大で深さ20μmまで、より好ましくは少なくとも深さ0.1まで、最大で深さ10μmまで、例えば少なくとも深さ0.5まで、最大で5μmまで存在してもよい。   Preferably the depth at which the graft chain is present is 0.1 to 50% of the thickness of the resin substrate, preferably 1 to 30%, more preferably 1 to 20%, and even more preferably 1 to 5%. Good. That is, the graft chain does not exist over the entire thickness of the resin substrate, but exists in a region from the surface to a predetermined depth. Therefore, it can be said that such a graft chain is a surface graft chain. Preferably, the depth at which the graft chain exists is 0.1 μm or more. For example, the graft chain may be at least 0.1 μm deep, at most 40 μm deep, preferably at least 0.1 deep, and at most 20 μm deep, more preferably at least deep from the surface of the resin substrate. It may be present up to 0.1, up to a depth of 10 μm, for example at least up to a depth of 0.5, up to a maximum of 5 μm.

樹脂基材中の表面グラフト鎖が存在する深さは、例えば、走査型電子顕微鏡により、樹脂基材の断面を観察することにより測定することができる。より詳細には、EPMAやEDXによる元素分析を行うことで測定できる。   The depth at which the surface graft chain is present in the resin substrate can be measured, for example, by observing the cross section of the resin substrate with a scanning electron microscope. More specifically, it can be measured by conducting elemental analysis with EPMA or EDX.

また、上記のようにして製造された樹脂基材は、グラフト率が、0.1〜5.0%、好ましくは1〜3%、より好ましくは1.0〜2.0%となり得る。上限は、好ましくは4.0%、より好ましくは3.0%、さらに好ましくは2.5%、さらにより好ましくは2.0%であり、下限は、好ましくは0.3%、より好ましくは0.5%、例えば0.8%または1.0%である。グラフト率を0.1%以上とすることにより、高い耐ファウリング性を達成することができる。また、グラフト率を5.0%以下とすることにより、高い透水量を達成することができる。   Moreover, the graft ratio of the resin base material manufactured as mentioned above can be 0.1 to 5.0%, preferably 1 to 3%, more preferably 1.0 to 2.0%. The upper limit is preferably 4.0%, more preferably 3.0%, even more preferably 2.5%, even more preferably 2.0%, and the lower limit is preferably 0.3%, more preferably 0.5%, for example 0.8% or 1.0%. By setting the graft ratio to 0.1% or more, high fouling resistance can be achieved. Moreover, high water permeability can be achieved by making the graft ratio 5.0% or less.

「グラフト率」とは、樹脂基材に対して導入されたグラフト鎖の割合を意味する。具体的には、グラフト率(Dg)は、グラフト重合反応前後の樹脂基材の重量変化を測定し、下記式により算出することができる。
グラフト率:Dg[%]=(W−W)/W×100
[式中、Wは、グラフト重合前の樹脂基材の重量であり、Wは、グラフト重合後の樹脂基材の重量である。]
“Graft ratio” means the ratio of graft chains introduced to the resin substrate. Specifically, the graft ratio (Dg) can be calculated by the following formula by measuring the weight change of the resin base material before and after the graft polymerization reaction.
Graft ratio: Dg [%] = (W 1 −W 0 ) / W 0 × 100
[Wherein W 0 is the weight of the resin base material before graft polymerization, and W 1 is the weight of the resin base material after graft polymerization. ]

また、上記グラフト率は、熱重量測定(TG:thermogravimetric analysis)により算出することもできる。具体的には、グラフト鎖を有する樹脂基材を、樹脂基材の温度を一定のプログラムに従って変化させて(加熱または冷却させて)、樹脂基材の重量の変化を測定し、この重量変化から算出することができる。熱重量測定は、例えば、Rigaku社製や島津製作所のTGA測定器を用いて行うことができる。   The graft ratio can also be calculated by thermogravimetric analysis (TG). Specifically, the resin base material having a graft chain is measured by changing the temperature of the resin base material according to a certain program (heating or cooling), and measuring the change in the weight of the resin base material. Can be calculated. The thermogravimetric measurement can be performed, for example, using a TGA measuring instrument manufactured by Rigaku or Shimadzu Corporation.

本発明の樹脂多孔膜は、グラフト鎖が樹脂基材の表面(または表面付近)に偏在しており、樹脂基材の深部には実質的に存在しない。即ち、多孔膜の細孔に導入されるグラフト鎖が少なくなるので、グラフトによる濾過抵抗の増大を抑制することができる。また、樹脂基材の表面には、十分な量のグラフト鎖が導入されているので、ファウリング物質の付着防止効果を、十分に発揮することができる。   In the resin porous membrane of the present invention, the graft chain is unevenly distributed on the surface (or the vicinity of the surface) of the resin base material, and is not substantially present in the deep part of the resin base material. That is, since fewer graft chains are introduced into the pores of the porous membrane, an increase in filtration resistance due to grafting can be suppressed. In addition, since a sufficient amount of graft chains are introduced on the surface of the resin base material, the fouling substance adhesion preventing effect can be sufficiently exhibited.

一の態様において、本発明の樹脂多孔膜中のグラフト鎖は、上記グラフトモノマーの残基である。即ち、グラフト鎖は、グラフトモノマーが有する官能基を有する。   In one embodiment, the graft chain in the porous resin membrane of the present invention is a residue of the graft monomer. That is, the graft chain has a functional group that the graft monomer has.

従って、本発明は、樹脂基材の少なくとも表面部分に存在する分子鎖がグラフト鎖を有し、このグラフト鎖が、グラフトモノマーの残基であることを特徴とする樹脂多孔膜をも提供する。   Therefore, the present invention also provides a porous resin membrane characterized in that the molecular chain present at least on the surface portion of the resin substrate has a graft chain, and the graft chain is a residue of a graft monomer.

ここに、「グラフトモノマーの残基」とは、ラジカルと反応性の基を含むグラフトモノマーと樹脂基材とが結合した後の、グラフトモノマーに由来する部分を意味する。例えば、グラフトモノマーが、R−OC(O)−CH=CH(Rは任意の基を表す)で表される化合物である場合、グラフトモノマーの残基は、

Figure 2016013544
であり得る。 Here, the “residue of the graft monomer” means a portion derived from the graft monomer after the graft monomer containing a radical and a reactive group is bonded to the resin substrate. For example, when the graft monomer is a compound represented by R—OC (O) —CH═CH 2 (R represents an arbitrary group), the residue of the graft monomer is
Figure 2016013544
It can be.

本発明の樹脂多孔膜の厚みは、特に限定されず、処理する溶液に応じて適宜選択することができ、例えば、10μm〜3mmであり、好ましくは10μm〜1mmであり、より好ましくは20〜500μmである。   The thickness of the resin porous membrane of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the solution to be treated. For example, the thickness is 10 μm to 3 mm, preferably 10 μm to 1 mm, more preferably 20 to 500 μm. It is.

樹脂多孔膜の形状は、特に限定されず、例えば、フィルム状、中空糸膜等であり得る。   The shape of the resin porous membrane is not particularly limited, and can be, for example, a film shape, a hollow fiber membrane, or the like.

一の態様において、本発明の樹脂多孔膜は、水性溶液の処理に用いられる。   In one aspect, the resin porous membrane of the present invention is used for treatment of an aqueous solution.

この態様において、樹脂基材は、好ましくは含フッ素樹脂から形成され、より好ましくはポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも1つの含フッ素樹脂から形成され、さらに好ましくはポリフッ化ビニリデンから形成される。   In this embodiment, the resin substrate is preferably formed from a fluorine-containing resin, more preferably polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride. -It is formed from at least one fluorine-containing resin selected from tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, and more preferably formed from polyvinylidene fluoride.

この態様において、樹脂多孔膜は、親水化されていることが好ましい。親水化することにより、タンパク質などの疎水性物質によるファウリングを抑制することができる。   In this embodiment, the porous resin membrane is preferably made hydrophilic. By making it hydrophilic, fouling by a hydrophobic substance such as a protein can be suppressed.

好ましい態様において、グラフト鎖はノニオン性親水基を有する。   In a preferred embodiment, the graft chain has a nonionic hydrophilic group.

水性溶液の処理に多孔膜を用いる場合、多孔膜を親水化することが好ましく、例えば特許文献1は、親水化をイオン性のグラフト鎖を導入することにより行っている。しかしながら、このようなグラフト鎖は、電荷を有しないファウリング物質には有効であるが、逆の電荷を有するファウリング物質を引き寄せることになり、ファウリング物質の付着抑制効果を十分に発揮できない場合がある。ノニオン性親水基を有するグラフト鎖を、樹脂基材に導入することにより、このような電荷を有するファウリング物質の付着を抑制することができる。   When the porous membrane is used for the treatment of the aqueous solution, it is preferable to make the porous membrane hydrophilic, for example, Patent Document 1 performs hydrophilicity by introducing an ionic graft chain. However, such a graft chain is effective for a fouling substance having no charge, but it attracts a fouling substance having a reverse charge, and the adhesion prevention effect of the fouling substance cannot be sufficiently exhibited. There is. By introducing a graft chain having a nonionic hydrophilic group into a resin base material, adhesion of a fouling substance having such a charge can be suppressed.

上記ノニオン性親水基は、特に限定されないが、例えば水分子と水素結合し得る部分を有する基等であり得る。   The nonionic hydrophilic group is not particularly limited, and may be, for example, a group having a moiety capable of hydrogen bonding with a water molecule.

好ましい態様において、上記ノニオン性親水基を有するグラフト鎖は、ノニオン性親水基およびラジカルと反応性の基を含む化合物(グラフトモノマー)の残基である。   In a preferred embodiment, the graft chain having a nonionic hydrophilic group is a residue of a compound (graft monomer) containing a nonionic hydrophilic group and a radical reactive group.

上記グラフトモノマーの例としては、特に限定されないが、例えば、N−ビニル−2−ピロリドン、アクリルアミド、アクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸(3−オキサブタン−1−イル)、(2−エトキシエチル)ビニルエーテル、(2−メトキシエチル)ビニルエーテル等、ポリエーテル、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等、ならびにこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of the graft monomer are not particularly limited. For example, N-vinyl-2-pyrrolidone, acrylamide, 2-methoxyethyl acrylate, methacrylic acid (3-oxabutan-1-yl), (2-ethoxyethyl) Polyethers such as vinyl ether and (2-methoxyethyl) vinyl ether, specifically, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and the like, and derivatives thereof are mentioned.

樹脂多孔膜が水性溶液の処理用である場合、上記樹脂基材の厚みは、10μm〜1mmが好ましく、20〜500μmがより好ましい。   When the resin porous membrane is for treatment of an aqueous solution, the thickness of the resin substrate is preferably 10 μm to 1 mm, and more preferably 20 to 500 μm.

また、グラフト鎖は、樹脂基材表面から、0.1〜20μmの深さまで存在することが好ましく、0.1〜10μmの深さまで存在することがより好ましい。好ましくはグラフト鎖が存在する深さは、樹脂基材の厚みの0.1〜50%、好ましくは1〜30%、より好ましくは1〜20%、さらに好ましくは1〜5%であってもよい。好ましくは、グラフト鎖が存在する深さは、0.1μm以上である。例えば、グラフト鎖は、樹脂基材の表面から、0.1〜40μm、好ましくは0.1〜20μm、より好ましくは0.1〜10μm、例えば0.5〜5μmの深さまで存在してもよい。   Moreover, it is preferable that a graft chain exists from the resin base material surface to the depth of 0.1-20 micrometers, and it is more preferable to exist to the depth of 0.1-10 micrometers. Preferably the depth at which the graft chain is present is 0.1 to 50% of the thickness of the resin substrate, preferably 1 to 30%, more preferably 1 to 20%, and even more preferably 1 to 5%. Good. Preferably, the depth at which the graft chain exists is 0.1 μm or more. For example, the graft chain may be present from the surface of the resin substrate to a depth of 0.1 to 40 μm, preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, for example 0.5 to 5 μm. .

樹脂基材中のグラフト鎖が存在する深さは、例えば、走査型電子顕微鏡により、樹脂基材の断面を観察することにより測定することができる。より詳細には、EPMAやEDXによる元素分析を行うことで測定できる。   The depth at which the graft chain is present in the resin substrate can be measured, for example, by observing the cross section of the resin substrate with a scanning electron microscope. More specifically, it can be measured by conducting elemental analysis with EPMA or EDX.

樹脂多孔膜が水性溶液の処理用である場合、グラフト反応の際の電離放射線は、電子線が好ましい。また、照射時の試料表面での加速エネルギーは、5〜100keVが好ましく、30〜70keVがより好ましい。吸収線量は、1〜100kGyが好ましく、1〜50kGyがより好ましく、1〜25kGyがさらに好ましく、1〜15kGyがさらにより好ましく、例えば1〜10kGyが好ましい。   When the resin porous membrane is used for treatment of an aqueous solution, the ionizing radiation in the graft reaction is preferably an electron beam. Moreover, 5-100 keV is preferable and the acceleration energy in the sample surface at the time of irradiation has more preferable 30-70 keV. The absorbed dose is preferably 1 to 100 kGy, more preferably 1 to 50 kGy, still more preferably 1 to 25 kGy, still more preferably 1 to 15 kGy, for example 1 to 10 kGy.

樹脂多孔膜が水性溶液の処理用である場合、その表面の水の接触角が80°以下であることが好ましく、75°以下がより好ましく、70°以下がさらに好ましい。このような水の接触角を有することにより、より高い耐ファウリング性を達成することができる。   When the resin porous membrane is used for treatment of an aqueous solution, the contact angle of water on the surface is preferably 80 ° or less, more preferably 75 ° or less, and further preferably 70 ° or less. By having such a contact angle of water, higher fouling resistance can be achieved.

本発明において、接触角は、接触液体として水を用いた静的法により測定することができる。例えば、樹脂多孔膜が中空糸多孔膜である場合には、水に濡れた状態の中空糸多孔膜をガラス板上に固定し、中空糸多孔膜表面の水を拭き取った後、2μLの水滴を滴下する。固体(中空糸多孔膜)、液体(水)および気体(一般的には空気)の接する部位から、液体の曲面に接線を引いたとき、この接線と固体表面のなす角度を求め、それを接触角の値とする。   In the present invention, the contact angle can be measured by a static method using water as the contact liquid. For example, when the resin porous membrane is a hollow fiber porous membrane, the hollow fiber porous membrane wet with water is fixed on a glass plate, and after wiping off the water on the surface of the hollow fiber porous membrane, 2 μL of water droplets are added. Dripping. When a tangent line is drawn on the curved surface of the liquid from the part where the solid (hollow fiber porous membrane), liquid (water) and gas (generally air) are in contact, the angle formed by this tangent and the solid surface is contacted It is a corner value.

本発明の水性溶液の処理用樹脂多孔膜は、透水量が、好ましくは10〜10,000L/m・h・atmであり、より好ましくは100〜10,000L/m・h・atmである。 The resin porous membrane for treating an aqueous solution of the present invention has a water permeability of preferably 10 to 10,000 L / m 2 · h · atm, more preferably 100 to 10,000 L / m 2 · h · atm. is there.

本発明の水性溶液の処理用樹脂多孔膜における平均孔径は、好ましくは5〜500nmであり、より好ましくは5〜300nmであり、さらに好ましくは10〜200nmである。即ち、本発明の樹脂多孔膜は、限外濾過膜または精密濾過膜として用いることができる。   The average pore diameter in the treatment resin porous membrane of the aqueous solution of the present invention is preferably 5 to 500 nm, more preferably 5 to 300 nm, and still more preferably 10 to 200 nm. That is, the porous resin membrane of the present invention can be used as an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane.

上記平均孔径は、バブルポイント法により測定することができる。例えば、樹脂多孔膜が中空糸多孔膜である場合には、中空糸多孔膜の一端を閉塞してからエタノールに浸漬し、もう片方の末端を窒素ガスで加圧した際、多孔質中空糸膜から窒素ガスの泡が出始めた圧力(p)を用いて下記のように計算できる。最大細孔径をd、エタノールと空気の界面の表面張力をγとして、
d=Cγ/p
ここで、浸漬液がエタノールである場合にはCγ=0.632(kg/cm)であり、上式にp(kg/cm2)を代入することにより、最大細孔径d(μm)を求めることができる。
The average pore diameter can be measured by a bubble point method. For example, when the resin porous membrane is a hollow fiber porous membrane, when one end of the hollow fiber porous membrane is closed and then immersed in ethanol, and the other end is pressurized with nitrogen gas, the porous hollow fiber membrane Can be calculated as follows using the pressure (p) at which the bubble of nitrogen gas begins to come out. Assuming that the maximum pore diameter is d and the surface tension at the interface between ethanol and air is γ,
d = Cγ / p
Here, when the immersion liquid is ethanol, Cγ = 0.632 (kg / cm), and the maximum pore diameter d (μm) is obtained by substituting p (kg / cm 2 ) into the above equation. be able to.

本発明の水処理用樹脂多孔膜における気孔率は、20〜90%であり、好ましくは25〜85%、より好ましくは30〜70%である。濾過速度を速くする点から、気孔率が20%以上であることが好ましい。また、微粒子除去の確実性を維持し、かつ多孔膜の強度を維持する点から、90%以下であることが好ましい。ここで、気孔率とは、以下の式で定義される。
気孔率(%)=(1−樹脂の重量/(樹脂の密度×体積))×100
The porosity of the water treatment resin porous membrane of the present invention is 20 to 90%, preferably 25 to 85%, more preferably 30 to 70%. From the viewpoint of increasing the filtration rate, the porosity is preferably 20% or more. Moreover, it is preferable that it is 90% or less from the point which maintains the reliability of fine particle removal, and maintains the intensity | strength of a porous film. Here, the porosity is defined by the following equation.
Porosity (%) = (1-resin weight / (resin density × volume)) × 100

上記のような本発明の水性溶液処理用の多孔膜は、基材およびグラフト鎖を適宜選択することにより、親水性に加えて、耐薬品性、耐熱性、耐油性等を付与することができるので、種々の水性溶液の処理に用いることができる。水性溶液の処理としては、特に限定するものではないが、海水の淡水化、上下水の処理等の水処理、放射性物質含有水の水処理;血漿分画製剤、バイオ医薬品等の製剤中に含まれている可能性のあるウイルスおよび病原性タンパク質等を除去する処理;薬液の処理、例えばシリコンウェーハの洗浄に用いる硫酸過水中の不純物を除去する処理等が挙げられる。好ましくは、本発明の水性溶液処理用多孔膜は、水処理用多孔膜である。   The porous membrane for aqueous solution treatment of the present invention as described above can impart chemical resistance, heat resistance, oil resistance and the like in addition to hydrophilicity by appropriately selecting the base material and the graft chain. Therefore, it can be used for the treatment of various aqueous solutions. The treatment of the aqueous solution is not particularly limited, but is included in preparations such as seawater desalination, water treatment such as water and sewage treatment, water treatment of radioactive substance-containing water; plasma fractionation preparations, biopharmaceuticals, etc. Examples include treatment for removing viruses and pathogenic proteins that may be present; treatment of chemicals, for example, treatment for removing impurities in sulfuric acid-per-water used for cleaning silicon wafers, and the like. Preferably, the aqueous solution treatment porous membrane of the present invention is a water treatment porous membrane.

別の態様において、本発明の樹脂多孔膜は、有機溶媒溶液の処理に用いることができる。   In another aspect, the resin porous membrane of the present invention can be used for treating an organic solvent solution.

この態様において、樹脂基材は、有機溶媒溶液の種類にもよるが、耐薬品耐性の高い含フッ素樹脂から形成されるのが好ましい。   In this embodiment, the resin base material is preferably formed of a fluorine-containing resin having high chemical resistance, although it depends on the type of the organic solvent solution.

好ましいフッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびパーフルオロアルコキシ共重合体であり、ポリテトラフルオロエチレンがより好ましい。   Preferred fluororesins are polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer and perfluoroalkoxy copolymer, and polytetrafluoroethylene is more preferred.

グラフト鎖の種類は、有機溶媒溶液の有機溶媒の種類、ファウリング物質の種類に応じて、適宜選択される。   The type of graft chain is appropriately selected according to the type of organic solvent in the organic solvent solution and the type of fouling substance.

別の態様において、本発明の樹脂多孔膜は、気体の処理に用いることができる。   In another aspect, the resin porous membrane of the present invention can be used for gas treatment.

気体の処理としては、特に限定されないが、例えば有機溶媒の高純度化、エアフィルターが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a process of gas, For example, highly purified organic solvent and an air filter are mentioned.

樹脂基材の種類、グラフト鎖の種類は、気体の種類、ファウリング物質の種類に応じて、適宜選択される。   The type of the resin substrate and the type of graft chain are appropriately selected according to the type of gas and the type of fouling substance.

製造例1
ポリフッ化ビニリデン 16.0重量%と溶剤 N、N−ジメチルアセトアミド)79.0重量%、製膜補助剤(塩化リチウム)5重量%を混合し、ローターを用いて50℃で一昼夜混合し、混合原料を得た。得られた混合原料を、中空糸膜作製装置に投入し、25℃で二重管口金から水槽へ吐出し、毎分10mの速度で巻き取り、多孔膜を得た。この多孔膜を水に25℃で1時間浸漬する操作を4回繰り返して溶剤を抽出して除去し、中空糸膜形状の多孔膜を得た。
Production Example 1
16.0% by weight of polyvinylidene fluoride, 79.0% by weight of solvent N, N-dimethylacetamide) and 5% by weight of a film-forming auxiliary (lithium chloride) are mixed and mixed at 50 ° C. overnight using a rotor. The raw material was obtained. The obtained mixed raw material was put into a hollow fiber membrane production apparatus, discharged from a double tube cap to a water tank at 25 ° C., and wound up at a speed of 10 m / min to obtain a porous membrane. The operation of immersing the porous membrane in water at 25 ° C. for 1 hour was repeated four times to extract and remove the solvent, thereby obtaining a hollow fiber membrane-shaped porous membrane.

実施例1
上記製造例1で作製したポリフッ化ビニリデンの多孔膜を、50容量%ポリエチレングリコールメタクリレート(PEGMA)(平均分子量=300)水溶液に浸漬し、PEGMAを多孔膜に含浸させた。この多孔膜を超低エネルギー電子線 EB−ENGINE(浜松ホトニクス株式会社製)の電子線照射室に入れて窒素ガスで置換した後、多孔膜表面に電子線を8kGy照射した(照射条件:照射電圧60kV、照射強度10μA、掃引速度10cm/s、試料−照射窓間距離15mm)。片側に電子線を照射後、中空糸膜を裏返して他方に同じ照射線量で電子線を照射した。電子線照射後、多孔膜を50容量%アセトン/イソプロパノール溶液中で洗浄し、次に水で洗浄することによりPEGMAをグラフトしたポリフッ化ビニリデン多孔膜を得た。
Example 1
The polyvinylidene fluoride porous membrane prepared in Production Example 1 was immersed in an aqueous solution of 50% by volume polyethylene glycol methacrylate (PEGMA) (average molecular weight = 300) to impregnate the porous membrane with PEGMA. The porous film was placed in an electron beam irradiation chamber of an ultra-low energy electron beam EB-ENGINE (manufactured by Hamamatsu Photonics) and replaced with nitrogen gas, and then the surface of the porous film was irradiated with an electron beam of 8 kGy (irradiation condition: irradiation voltage). 60 kV, irradiation intensity 10 μA, sweep speed 10 cm / s, sample-irradiation window distance 15 mm). After irradiating an electron beam on one side, the hollow fiber membrane was turned over and the other was irradiated with an electron beam with the same irradiation dose. After the electron beam irradiation, the porous membrane was washed in a 50% by volume acetone / isopropanol solution, and then washed with water to obtain a polyvinylidene fluoride porous membrane grafted with PEGMA.

実施例2
照射線量を4kGy(照射電圧60kV、照射強度5μA、掃引速度10cm/s)とした以外は実施例1と同様にして、実施例2の多孔膜を得た。
Example 2
A porous film of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation dose was 4 kGy (irradiation voltage 60 kV, irradiation intensity 5 μA, sweep rate 10 cm / s).

実施例3
照射線量を2kGy(照射電圧60kV、照射強度5μA、掃引速度20cm/s)とした以外は実施例1と同様にして、実施例3の多孔膜を得た。
Example 3
A porous film of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation dose was 2 kGy (irradiation voltage 60 kV, irradiation intensity 5 μA, sweep rate 20 cm / s).

試験例1
(接触角)
製造例1および実施例1〜3で得られた多孔膜について、水の初期接触角を測定した。具体的には、初期静的接触角は、接触角測定装置を用いて、水2μLにて実施した。
Test example 1
(Contact angle)
About the porous film obtained by manufacture example 1 and Examples 1-3, the initial contact angle of water was measured. Specifically, the initial static contact angle was 2 μL of water using a contact angle measuring device.

(透水量測定)
製造例1および実施例1〜3で得られた多孔膜について、25℃、膜間差圧50kPaの条件で、内圧式試験により多孔膜の純水の透水量(透水量の単位:L/(m・hr・atm))を測定した。
(Measurement of water permeability)
For the porous membranes obtained in Production Example 1 and Examples 1 to 3, the water permeability of pure water (unit of water permeability: L / () was determined by an internal pressure test under the conditions of 25 ° C. and inter-membrane differential pressure of 50 kPa. m 2 · hr · atm)).

(熱重量測定)
実施例1〜3で得られた多孔膜のグラフト率を、示差熱天秤(TG−DTA)を用いて、熱重量測定により測定した。
(Thermogravimetry)
The graft ratio of the porous membranes obtained in Examples 1 to 3 was measured by thermogravimetry using a differential thermobalance (TG-DTA).

(耐ファウリング試験)
製造例1および実施例1〜3で得られた多孔膜について、外圧式透水量測定装置を用いて中空糸膜1本のファウリング試験を行った。供給液にはBSA(ウシ血清アルブミン:和光純薬工業社製)水溶液(1000ppm、pH7.0)を用いた。外圧式の透水量測定装置に中空糸膜を1本セットし、透過圧力を0.5atmに調整し、同時に膜の厚密化を行うため純水を温度25℃、流量15mL/minの条件で30分以上流した。その後、供給液をBSA水溶液に切り替え温度25℃、流量15mL/minの条件で流し、30分および2時間経過後の透水量を初期値と比較した。評価は下記の基準により行った。
◎:2時間経過後の透水量が初期と比較して50%以上を保持
○:30分経過後の透水量が初期と比較して50%以上を保持
×:30分経過後の透水量が初期と比較して50%以下
(Anti-fouling test)
About the porous membrane obtained by manufacture example 1 and Examples 1-3, the fouling test of one hollow fiber membrane was done using the external pressure type water permeability measuring apparatus. BSA (bovine serum albumin: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution (1000 ppm, pH 7.0) was used as the supply liquid. One hollow fiber membrane is set in the external pressure type water permeability measuring device, the permeation pressure is adjusted to 0.5 atm, and at the same time the pure water is supplied under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a flow rate of 15 mL / min. Flowed for more than 30 minutes. Thereafter, the feed liquid was switched to a BSA aqueous solution and allowed to flow under conditions of a temperature of 25 ° C. and a flow rate of 15 mL / min, and the water permeation amount after 30 minutes and 2 hours elapsed was compared with the initial value. Evaluation was performed according to the following criteria.
◎: Water permeability after 2 hours has been kept at 50% or more compared to the initial value ○: Water permeability after 30 minutes has been kept at 50% or more compared to the initial value ×: Water permeability after 30 minutes has passed 50% or less compared to the initial stage

結果を下記表にまとめて示す。

Figure 2016013544
The results are summarized in the following table.
Figure 2016013544

以上の結果から、多孔膜表面に電子線を照射することにより、多孔膜表面がグラフト化されていることが確認された。また、接触角が小さくなり多孔膜表面が親水化していることが確認された。さらに、十分な透水量も確保でき、耐ファウリング性にも優れていることが確認された。このことから、多孔膜表面は十分にグラフトされており、良好な耐ファウリング性が得られ、一方、多孔膜の内部、特に孔ではグラフト化があまり進行しておらず、十分な透水量が確保できたものと考えられる。   From the above results, it was confirmed that the surface of the porous membrane was grafted by irradiating the surface of the porous membrane with an electron beam. It was also confirmed that the contact angle was reduced and the surface of the porous membrane was made hydrophilic. Furthermore, it was confirmed that a sufficient amount of water permeability could be secured and that the fouling resistance was also excellent. From this, the surface of the porous membrane is sufficiently grafted, and good fouling resistance is obtained. On the other hand, the grafting does not progress so much in the porous membrane, particularly in the pores, and a sufficient amount of water permeability is obtained. It is thought that it was secured.

本発明の多孔膜は、種々の流体の処理に用いることができる。   The porous membrane of the present invention can be used for the treatment of various fluids.

Claims (7)

樹脂多孔質基材の表面部分に存在する分子鎖が、グラフト鎖を有し、グラフト率が0.1〜5%であることを特徴とする、流体処理用樹脂多孔膜。   A resin porous membrane for fluid treatment, wherein the molecular chain present on the surface portion of the resin porous substrate has a graft chain, and the graft ratio is 0.1 to 5%. 液体処理用である、請求項1に記載の樹脂多孔膜。   The resin porous membrane according to claim 1, which is used for liquid treatment. 水の接触角が、80°以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の樹脂多孔膜。   The resin porous film according to claim 1 or 2, wherein a water contact angle is 80 ° or less. 樹脂多孔質基材が、含フッ素樹脂多孔質基材である、請求項1または2に記載の樹脂多孔膜。   The resin porous membrane according to claim 1 or 2, wherein the resin porous substrate is a fluororesin porous substrate. 水性溶液処理用である、請求項2または3に記載の樹脂多孔膜。   The resin porous membrane according to claim 2 or 3, which is used for aqueous solution treatment. 有機溶媒溶液処理用である、請求項2または3に記載の樹脂多孔膜。   The resin porous membrane according to claim 2 or 3, which is used for organic solvent solution treatment. 樹脂多孔質基材の表面に電離放射線を照射してラジカルを生成させ、生成したラジカルと、ラジカルと反応性の基を含む化合物とをグラフト重合させることにより得られる、請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂多孔膜。   The surface of the resin porous substrate is irradiated with ionizing radiation to generate radicals, and is obtained by graft polymerization of the generated radical and a compound containing a radical and a reactive group. A resin porous membrane according to any one of the above.
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