JP2020535301A - 化学的に耐性のあるイソポーラス架橋ブロックコポリマー構造 - Google Patents

化学的に耐性のあるイソポーラス架橋ブロックコポリマー構造 Download PDF

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Abstract

有機、酸性又は塩基性材料からの過酷な溶媒条件に耐性がある、架橋構造のイソポーラスブロックコポリマー、及び調製方法が開示されている。【選択図】 図1

Description

関連特許出願への相互参照
本出願は、その全体は参照により本明細書に組み込まれる2017年9月19日に出願された米国仮特許出願第62/560,452号に対する優先権の利益を主張するものである。
発明の分野
架橋構造のイソポーラス(isoporous)ブロックコポリマー、及び有機、酸性又は塩基性材料由来の厳しい溶媒条件に耐性のある調製方法。
発明の背景
自己組織化イソポーラス構造を達成するために使用されるマルチブロックコポリマーは、高フラックス(flux)、耐溶剤性、イソポーラス材料の生成に従順である。加えて、ブロックコポリマーの性質により、材料の多機能性が可能になるが、1つのブロックは(例えば、架橋されている場合)有意な耐薬品性を付与できるが、他のブロックは、他の機能、例えば、機械的完全性、を提供する。これらの材料は、分離用の耐薬品性膜として特に有用である。
細孔形成の前に、ブロック又はその他の、ポリマーの架橋が知られている。例えば、
Wang et al. (J. Mem. Sci., 476, 2015, 449−456);
Decker et al. (Macromol. Chem. Phys. 200, 1999, 1965−1974.);
US3864229;
US8865841 B2;
を参照。
図面の簡単な説明
図1A〜1Dは、架橋ポリ(イソプレン)−b−ポリ(スチレン)−b−ポリ(4−ビニルピリジン)イソポーラス非対称膜の走査型電子画像である(以下に、例えば、段落[0038]に、記載される、テトラヒドロフラン(THF)暴露前及び後)。図2Aは、THF曝露前の材料の選択的表面である。図3Bは、THF暴露後の材料の選択的表面である。 図3A〜3Dは、架橋ポリ(イソプレン)−b−ポリ(スチレン)−b−ポリ(4−ビニルピリジン)イソポーラス非対称材料の走査電子画像である(以下で、例えば段落[0038]で、説明する、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)暴露の前及び後)。図3Aは、PGMEA曝露前の材料の断面図である。図3Bは、PGMEA曝露前の材料の選択的表面である。図3Cは、PGMEA曝露後の材料の断面図である。図3Dは、PGMEA暴露後の材料の選択的表面である。 図4は、本発明の材料を製造するための方法の説明図である。 図5Aは、本発明の材料のメソポーラス(mesoporous)領域でのポリマーマトリックスを架橋することの説明図である。図5Bは、本発明の材料のマクロポーラス領域でのポリマーマトリックスを架橋することの説明図である。図5Cは、本発明の材料のメソポーラスのポアライニングポリマー領域を架橋することの説明図である。
発明の概要
本発明は、階層的多孔性、イソポーラス架橋ブロックコポリマー構造、すなわち架橋構造、に関する。ここで、ブロックのうち少なくとも1つは、有機、酸性又は塩基性材料からの過酷な溶媒条件に対する耐薬品性を有するように化学的に修飾されており、且つその他のブロックは、さまざまな環境へのそれらの適合性を高めるために、前記構造体に機械的な完全性を提供する。マルチブロックポリマーは、イソポーラスマルチブロックポリマー材料の形成後に化学的に修飾及び架橋され、それにより、細孔を規定する壁面内及び壁面に沿った部位が架橋されている。
本発明はブロックコポリマー構造に関するものである。ここで、有機、酸性又は塩基性材料からの過酷な溶媒条件に耐薬品性を付与するために、ブロックのうち少なくとも1つが化学的に架橋されており、且つ、イソポロシティ(isoporosity,等孔性)が得られた後、さまざまな分離環境へのその適合性を高めるために、他のブロックは構造に機械的完全性を提供する。
本発明はまた、高い透過性及び優れた選択性を用いて興味対象の検体を分離することを包含する。膜は、興味対象の分析物を含有する非水性液体を、少なくとも2つの異なるポリマーブロックを有するイソポーラス架橋ブロックポリマー構造と接触させることにより、均一な多孔性を有する。
本発明はまた、有機、酸性又は塩基性液体によって生成される過酷な化学混合物からの高い透過性及び優れた選択性を用いて興味対象の検体を分離すること、及び前記混合物を前記イソポーラス架橋ブロックポリマー構造と接触させることにより、興味対象の前記検体を包含する。
本発明はまた、イソポロシティ(isoporosity,等孔性)が得られた後、等孔性が得られた後に、ブロックのうちの少なくとも1つを架橋反応で化学的に修飾することにより、イソポーラスブロックポリマー構造の完全性を維持するプロセスも包含する。
発明の詳細な説明
本発明は、少なくとも1つのマルチブロックポリマー(MBP)、ここで少なくとも1つのMBPのうち少なくとも1つのブロックが少なくとも架橋された部分を包含する、を含むイソポーラス構造、例えば、膜、フィルム、布地、モノリス、である。この文脈において、イソポーラスとは、実質的に狭い孔径分布を有することを意味する。架橋の組み込みにより、前記イソポーラスブロックコポリマー(BCP)構造に耐薬品性が付与される。架橋された材料は、架橋されていない材料と比較して、温度又は過酷な媒体に対する耐性の増加を示し得る。自己組織化によって生成されたマルチブロックコポリマー(例えばAーB、AーBーA、AーBーC、AーBーCーA、AーBーAーB、AーBーCーD、又はAーBーCーDーEなど)構造の架橋ポリマーブロックのこの組み合わせにより、非水性液体媒体、例えば有機又は過酷な液体媒体、での分離のための高透過性及び高選択性のイソポーラス構造が得られる。当該材料は、少なくとも2つのクラスの細孔: マクロ細孔及びメソ細孔、を含み、そのうちの少なくとも1つのクラスはイソポーラスである。メソ細孔は、約1nmから200nmの孔径を有し得る。マクロ細孔は、約200nmから約100ミクロンの孔径を有し得る。イソポーラス領域は、細孔(ボイド)、ポアライニングポリマー領域、及びポリマーマトリックス領域を含む。
ブロック共重合体構造の非限定的な例は、表1に特定されている。異なる文字は異なる化学種(chemistries)、[A]、[B]、[C]など、を示す。表記−co−は、特定のブロック内の化学種の混合物を示す。化学種の混合物の分布は、ブロック内で周期的(規則正しい)、ランダム/統計的、又は段階的であり得る。他の「複雑な」ブロック構造又はポリマーアーキテクチャも、材料が自己組織化されていれば、本発明に好適である。この文脈において、「複雑な」ブロック構造又はポリマーアーキテクチャは、少なくとも1つのブロックにおいて又はブロックに隣接する複数のモノマー、化学、構成、又は構造を意味する。異なるブロックコポリマーの出発材料の組み合わせは、別のこのような複雑なアーキテクチャである。
表1
Figure 2020535301
本発明の架橋等孔構造は、非対称、対称、部分的に対称、又は部分的に非対称である。
本発明の架橋構造は、多孔質支持体によって支持されているか、又は支持されていない。本発明の架橋イソポーラス構造は、二次元(例えば、フィルム、フラットシート)又は三次元(例えば、モノリス、ビーズ、中空繊維、管状)構成の形態である。
本発明の架橋イソ多孔質構造体は、分離媒体として、又は望ましい保護特性を有する布地(例えば、衣類、包帯)として好適であり、及びしたがって、材料は、分離媒体として、又は望ましい保護特性を有する布地として使用できる。液体ベースの分離用途では、本発明の架橋イソポーラス構造に曝露される液体は、純粋な水溶液に限定されない。架橋により本発明の架橋イソポーラス構造に付与される化学的安定性により、膜に接触する溶液が、そうでなければ非架橋構造を劣化、分解、又は溶解させることができる水溶液と同様に、部分的又は完全に非水性液体を含有することできる。本発明の架橋イソポーラス構造が使用される過酷な媒体は、高酸性溶液、高塩基性溶液、石油化学製品、有機溶媒、及び他の有機小分子を包含する。ブロックコポリマーの架橋はまた、膜にさらなる耐熱性を与え、高温での操作を可能にする。
マルチブロックポリマーは、マルチブロックポリマー及び溶媒系を含む析出溶液から処理される場合、少なくとも部分的に自己組織化しなければならない。プロセス中に、溶媒系の少なくとも一部が除去される。次に、材料を相分離溶媒系に曝露さらし、ポリマー材料の少なくとも一部が沈殿するようにする。イソポーラス材料の細孔が形成されると、材料は化学反応により架橋され、それにより、材料表面架橋と侵入型細孔架橋の両方が発生し得る。これは、図4に図示されるように、細孔形成前に架橋が行われた場合には発生しない。架橋される多孔性材料の領域は、1つの領域に限定されない。例えば、マクロポーラス領域、又はメソポーラス領域、又はポアライニング領域、又はそれらのいずれの組み合わせが架橋されてもよい。図5Aは、メソポーラス領域が架橋されている実施形態を示している。図5Bは、材料のマクロポーラス領域が架橋されている実施形態を示している。図5Cは、材料のメソ細孔のポアライニングポリマー領域が架橋されている実施形態を示している。
本発明を達成するための1つのアプローチは、
1)少なくとも1つの化学溶媒中のマルチブロックポリマー及び任意に(optionally)架橋剤を溶解すること、
2)ポリマー溶液を基板もしくは金型上に、又はダイもしくはテンプレートを通して分配すること、
3)化学溶媒の少なくとも一部を除去すること、
4)ポリマーの少なくとも一部の沈殿を引き起こす非溶媒への曝露、
5)オプションで、洗浄ステップ、
6)オプションで、架橋剤への曝露、
7)架橋反応。
である。
いくつかの実施形態において、架橋反応はチオール−エン反応であり、ここで、多官能性チオールの複数のチオール単位が複数の−エン(二重結合)単位と反応する。この実施形態の一例を以下に示すが、ここで、異なるポリマー鎖上のポリ(イソプレン)単位上の3つの二重結合は、三官能性チオール架橋剤と反応し、架橋を形成する。:
Figure 2020535301
光開始剤(*R3)は、反応を促進するUV照射によりラジカルを生成する。一実施形態において、ラジカル発生剤は、ラジカルを生成するために熱的に活性化され得る。
いくつかの実施形態では、架橋反応は、以下に示すように、反応して架橋を形成する2つのポリスチレン単位のラジカル反応である:
いくつかの実施形態において、架橋反応は、以下に示すように、反応して架橋を形成する2つのポリスチレン単位のラジカル反応である。:
Figure 2020535301
いくつかの実施形態において、架橋反応は、複数のアミン単位と反応する多官能性架橋剤を伴う。一実施形態において、多官能性架橋剤は、臭素、塩素、及びヨウ素から選択される2つ以上の反応性ハロゲン化物を含有する。ハロゲン化物は異なるアミン単位と反応して、架橋を生成する。このアプローチの一例を以下に示す。ここで、異なるポリマー鎖上のポリ(4−ビニルピリジン)の2つのビニルピリジン単位は、1,4−ジヨードブタンと反応して架橋を生じる。式中、R及びRは隣接するポリマー鎖部分を表し、yは4−ビニルピリジンブロックのビニルピリジンモノマー単位の数に等しい。:
Figure 2020535301
別の実施形態において、多官能性架橋剤は、α、β−不飽和カルボニル単位の2つ以上の反応性二重結合を含有する。異なる二重結合は、アミンとのマイケル付加反応を受けて、架橋を生成する。ここで、R及びRは隣接するポリマー鎖部分を表し、yは4−ビニルピリジンブロックのビニルピリジンモノマー単位の数に等しく、Rは、以下に示すように、1〜12の炭素原子の飽和又は不飽和炭素含有鎖として定義される。
Figure 2020535301
一実施形態において、多官能性架橋剤は、前述の架橋化学の1つより多いタイプを含有する(例えば、反応性チオール単位及び反応性ハロゲン化物単位、又は反応性α、β−不飽和カルボニル及び反応性ハロゲン化物単位)。一実施形態において、R及びRが隣接するポリマー鎖部分を表し、yが4−ビニルピリジンブロックのビニルピリジンモノマー単位の数に等しく、Rが、以下に示すように、飽和又は不飽和炭素含有鎖として定義される。
Figure 2020535301
別の実施形態において、1つより多い異なる架橋剤を架橋のために使用する。
一実施形態において、ブロックコポリマーは、トリブロックターポリマーであるポリ(イソプレン)−b−(スチレン)−b−(4−ビニルピリジン)(ISV)である。ポリマーは、約0.30ポリ(イソプレン)(PI)、0.55ポリ(スチレン)(PS)、及び0.15ポリ(4−ビニルピリジン)(P4VP)の体積分率を持つ。ポリマーは、約7:3 ジオキサン:THFの質量比で、溶媒:1,4−ジオキサン及びテトラヒドロフラン(THF)の混合物に溶解される。架橋剤、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート(PETMP)、及び光開始剤、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンをポリマー溶液に添加する。PETMPはポリマーの質量の約20%であり、光開始剤はポリマーの質量の約5%である。溶液は、段落[0032]のアプローチによりPET支持体上の自己組織化非対称膜に加工される。膜は、段落[0033]のアプローチを使用して、周囲で254nmのUV照射に30mW/cmの線量で両側に(on each side)5分間曝露することにより架橋される。図1A〜1D、2A〜2B、及び3A〜3Dに示すように、架橋後、膜は向上した耐溶剤性を示す。図1Aは溶媒暴露前の膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を示し、図1Cはジメチルホルムアミド(DMF)に1分間暴露した後の断面のSEM画像を示す。: 断面の多孔性は保持されている。図1Bは、溶媒暴露前の選択的表面層のSEM画像を示し、図1Dは、DMFへの1分間暴露後の選択的表面層のSEM画像を示している。: 断面の多孔性は保持され、耐溶剤性を示している。図2Aは、溶媒暴露前の選択的表面層のSEM画像を示し、図2Bは、テトラヒドロフラン(THF)への1分間暴露後の選択的表面層のSEM画像を示している。: 表面の多孔性は保持され、耐溶剤性を示している。図3Aは、溶媒暴露前の膜断面の走査電子顕微鏡(SEM)画像を示し、図3Cは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に1分間暴露した後の断面のSEM画像を示している。: 断面多孔性は保持されている。図3Bは、溶剤暴露前の選択的表面層のSEM画像を示し、図3Dは、PGMEAへの1分間暴露後の選択的表面層のSEM画像を示している。: 表面多孔性は保持され、耐溶剤性を示している。架橋しないと、3つの溶媒は表面の多孔性を破壊し、膜を溶解する。
いくつかの実施形態において、本発明の材料は、プリーツパック、クロスフローカセット内のフラットシート、渦巻き型モジュール、中空繊維、中空繊維モジュール、を包含するデバイスとして、又はセンサーとして包装される。一実施形態において、デバイスは、本発明の1つより多い異なる材料を利用する。
一実施形態において、材料又は本発明の材料を含むデバイスは、1つの刺激/(複数の)刺激に対して検出可能な応答を有する。例えば、材料又はデバイスは、特定の刺激に対して検出可能な光化学的又は電気化学的応答を有する場合がある。
いくつかの実施形態では、材料、又は本発明の材料を含むデバイスは、興味対象の分析物が材料又はデバイスに接触する興味対象の分析物を含有する媒体中で分離されるプロセスにおいて使用される。そのようなプロセスの1つにおいて、興味対象の分析物が結合と溶出によって分離される。別のそのようなプロセスでは、溶質又は懸濁粒子はろ過によって分離される。別のこのようなプロセスでは、結合と溶出の両方、及びろ過メカニズムによる分離が組み込まれている。
いくつかの実施形態において、材料、又は本発明の材料を含むデバイスは、興味対象の分析物が材料又はデバイスに接触する興味対象の分析物を含む媒体で検出されるプロセスにおいて使用される。そのようなプロセスの1つでは、興味対象の分析物は、興味対象の分析物の存在に対する材料/デバイスの応答によって検出される。
いくつかの実施形態において、本発明の1つより多い異なる材料がキットとして一緒に包装される。他の実施形態において、本発明の材料を含む1つより多いデバイスがキットとして一緒に包装される。例えば、キットは、本発明の複数の材料を包含し得る。;材料は同じでも異なっていてもよい。例えば、キットは、本発明の材料を含む複数のデバイスを包含してもよい。;デバイスは同じでも異なっていてもかまわない。
いくつかの実施形態において、本発明の材料は、支持体又は織物によって固定されるか、又は一体化される。例えば、材料は、機械的完全性のために多孔性又は非多孔性の支持体に支持されてもよい。別の例では、材料は、衣服、例えば気体透過性であるが耐溶剤性の衣服など、用の織物と一体化されてもよい。
本発明の製造のための1つのアプローチは、架橋されるべきイソポーラスブロックコポリマー材料を後修飾することである。このアプローチは、マルチブロックポリマーを直接化学的に修飾することを伴う。
架橋及び化学種(chemistry)の含有量は制御可能である。これは、架橋剤の含有量又は架橋条件、例えばUV線量、温度、架橋剤濃度、を変えることにより制御される。1つ以上の異なる架橋化学種及び/又は1つ以上の異なるポリマーブロックが使用されてもよい。
1つの変形例は、構成コポリマーの1つより多いブロックの部分的又は完全な架橋単位である。どのブロック(複数可)が架橋されているかは、構造のメジャーな表面を含むブロックに限定されない。
多孔質材料は、単位(nm)増分及びその間の範囲で、約5nmから約500nmの厚さを有する層を有し、且つ、直径約1nm〜約200nmの複数のメソ細孔を有する層を前記層に有する。一実施形態において、メソ細孔は約1nmから約200nmの範囲にある。一実施形態において、メソ細孔は約3nmから約200nmの範囲にある。一実施形態において、メソ細孔は約5nmから約200nmの範囲にある。一実施形態において、メソ細孔は約1nmから約100nmの範囲にある。一実施形態において、メソ細孔は約5nmから約100nmの範囲にある。一実施形態において、メソ細孔は約10nmから約100nmの範囲にある。材料は、約2ミクロンから約500ミクロンの厚さを有するバルク層を有してもよく、約200nmから約100ミクロンのサイズのマクロポアを包含する。ブロックコポリマーの少なくとも1つのブロックの少なくとも一部の中/上に、架橋を組み込んだイソポーラスブロックコポリマー膜。これにより、膜に耐薬品性が付与される。架橋された材料は、架橋されていない材料と比較して、温度又は過酷な媒体に対する耐性が向上している。
膜のメソポーラス領域の孔径も制御可能である。
ポリマーは、本発明の方法により自己組織化し且つ多孔質材料を形成できること、及び少なくとも1つのブロックの少なくとも一部をその後架橋できるという条件で、任意の方法で合成することができる。
本発明の利点は、自己組織化プロセスに必要な熱アニーリング、多孔性を形成するために除去を必要とする無駄な材料がなく、機械的安定性のために厚い材料を可能にし、自立材料を可能にし、表面アクセシビリティを高める非対称構造を可能にする。
図1〜5のうち選択されたフィーチャの表
ラベル フィーチャ
10 メソポーラス領域のポリマーマトリックス
20 メソポーラスのポアライニングポリマー領域
30 メソポア(ボイド)
40 マクロポーラス領域のポリマーマトリックス
50 マクロポーラス領域のポアライニングポリマー領域
60 マクロポア(ボイド)
100 メソポーラス領域の架橋ポリマーマトリックス
110 マクロポーラス領域の架橋ポリマーマトリックス
120 メソポーラス領域の架橋ポアライニングポリマー領域
130 架橋反応
140 貯蔵容器中の架橋剤を含むか、又は含まないポリマー溶液
145 貯蔵容器
150 ポリマー溶液を所望の構成に分配すること
160 自己組織化ポリマー溶液
170 非溶媒への暴露
180 非溶媒分子
190 沈殿性高分子材料
210 多孔質架橋ポリマー材料


Claims (17)

  1. 少なくとも2つのポリマー鎖を含む自己組織化マルチブロック架橋ポリマー材料であって、ここで、各鎖は別個のブロックを持ち、且つ当該材料は少なくとも2つのクラスの細孔、マクロ細孔及びメソ細孔、を含み、その少なくとも1つのクラスの少なくとも一部はイソポーラスであり、ここで、少なくとも1つのブロックの少なくとも一部は少なくとも前記少なくとも2つのポリマー鎖上の少なくとも1つの上の少なくとも1つの異なる部位に架橋されている、材料。
  2. 当該材料が非対称又は対称のいずれかである、請求項1に記載の材料。
  3. 当該材料が、約1nmから約200nmの範囲のメソポア、及び約200nmから約100ミクロンのマクロポアを含む、請求項1に記載の材料。
  4. 当該材料が二次元構造に形成される、請求項1に記載の材料。
  5. 当該材料が三次元構造に形成される、請求項1に記載の材料。
  6. 自己組織化マルチブロック架橋ポリマー材料を調製する方法であって、マルチブロックコポリマーからマクロポアとメソポアの両方でイソポーラス構造を形成すること、次いで、少なくとも1つのブロックの少なくとも一部を化学反応により架橋すること、を含む方法。
  7. 前記イソポーラス材料が以下:
    a.少なくとも1つの化学溶媒へのマルチブロックポリマー及び場合によって架橋剤の溶解、
    b.ポリマー溶液を基板もしくは金型上に、又はダイもしくはテンプレートを通して分配すること、
    c.化学溶媒の少なくとも一部の除去、
    d.前記ポリマーの少なくとも一部の沈殿を引き起こす非溶媒への暴露、
    e.場合によって、洗浄ステップ、
    f.場合によって、架橋剤への暴露、
    g.架橋反応、
    によって形成される請求項6に記載の方法。
  8. 前記架橋剤が、2つ以上の反応性チオールを有する多官能性チオール化合物、場合によりUV照射曝露時にラジカルを生成する光開始剤を含み、且つ少なくとも1つのポリマーブロックの少なくとも一部が、少なくとも1つの反応性二重結合を含む架橋性ポリマー単位を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記ポリマーが、UV照射曝露時にラジカルを生成する光開始剤の有無にかかわらず、UV照射曝露時に架橋する少なくとも1つの芳香環を含む少なくとも1つのブロックを含有する、請求項7に記載の方法。
  10. 前記架橋剤が、臭素、塩素、又はヨウ素から選択される2つ以上の反応性ハロゲン基を有する多官能性ハロゲン化合物を含み、且つ少なくとも1つのポリマーブロックの少なくとも一部が、少なくとも1つの反応性アミンを含む架橋性ポリマー単位を含む、請求項7に記載の方法。
  11. 前記架橋剤が、2つ以上の反応性α、β−不飽和カルボニル単位を有する多官能性α、β−不飽和カルボニル化合物を含み、且つ架橋性ポリマー単位を含む少なくとも1つのポリマーブロックの少なくとも一部が、少なくとも1つの反応性アミンを含む、請求項7記載の方法。
  12. 前記架橋剤がハロゲン化物、及び少なくとも1つのα、β−不飽和カルボニル単位及び少なくとも1つのハロゲン化物を含む2つ以上の反応基を有するα、β−不飽和カルボニル化合物、及び少なくとも1つの反応性アミンを含む架橋性ポリマー単位を含む少なくとも1つのポリマーブロックの少なくとも一部、を含む、請求項7に記載の方法。
  13. 1つより多い別個のかがく反応が1つのポリマーブロックの少なくとも一部の上に架橋を生成する、請求項7に記載の方法。
  14. 興味対象の分析物を含有する媒体を請求項1の材料と接触させる、興味対象の分析物を分離する又は検出するプロセス。
  15. プリーツパック、クロスフローカセット内のフラットシート、渦巻き型モジュール、中空繊維、中空繊維モジュール、又は請求項1の材料を含むセンサーなどのデバイス。
  16. 当該材料が、分離媒体として、又は望ましい保護特性を備えた布地として使用される、請求項1に記載の材料。
  17. 当該架橋材料が、非架橋材料と比較して、温度又は過酷な媒体に対する増加した耐性を示す、請求項1に記載の材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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WO2023244741A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Entegris, Inc. Membranes having a crosslinked block copolymer and processes for making same
CN117339029B (zh) * 2023-12-05 2024-02-13 山东瑞安泰医疗技术有限公司 一种超声定位抗污覆膜胆道支架的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016514049A (ja) * 2013-03-11 2016-05-19 ユニヴァーシティー オブ ノートル ダム デュ ラック マルチブロックコポリマー及び使用方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4014798A (en) * 1974-04-04 1977-03-29 California Institute Of Technology Insoluble polyelectrolyte and ion-exchange hollow fiber impregnated therewith
JP3153905B2 (ja) * 1990-05-15 2001-04-09 株式会社新素材総合研究所 親水性膜とその製造方法並びにこの膜を用いた濾過装置
US6045899A (en) * 1996-12-12 2000-04-04 Usf Filtration & Separations Group, Inc. Highly assymetric, hydrophilic, microfiltration membranes having large pore diameters
US8709536B2 (en) * 2010-09-01 2014-04-29 International Business Machines Corporation Composite filtration membranes and methods of preparation thereof
EP3636696A1 (en) * 2011-05-04 2020-04-15 Cornell University Multiblock copolymer films, methods of making same and uses thereof
WO2013043118A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-28 Nanyang Technological University Aquaporin based thin film composite membranes
KR101852924B1 (ko) * 2011-11-04 2018-04-30 삼성전자주식회사 혼성 다공성 구조체, 이를 포함하는 분리막 및 혼성 다공성 구조체의 제조 방법
US9440196B2 (en) * 2012-02-21 2016-09-13 Dow Global Technologies Llc Composite membrane
EP2695669B1 (de) * 2012-08-09 2016-10-12 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Membran mit isoporöser trennaktiver Schicht und Verfahren zur Herstellung einer Membran
US20160229969A1 (en) * 2013-09-25 2016-08-11 Cornell University Multiblock copolymer films with inorganic nanoparticles, methods of making same, and uses thereof
CN105536580B (zh) * 2016-03-14 2017-11-10 南京工业大学 一种均孔膜的制备方法
US11628409B2 (en) * 2016-04-28 2023-04-18 Terapore Technologies, Inc. Charged isoporous materials for electrostatic separations

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016514049A (ja) * 2013-03-11 2016-05-19 ユニヴァーシティー オブ ノートル ダム デュ ラック マルチブロックコポリマー及び使用方法

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