JP2022002839A - Porous membrane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔質膜に関する。 The present invention relates to a porous membrane.
芳香族ポリスルホンは、優れた耐熱性、難燃性、耐クリープ性、寸法安定性、耐熱水性、耐薬品性、耐久性(高強度・高伸度)、及び生体適合性を有する。そのため、芳香族ポリスルホンは、電気電子分野、機械分野、自動車分野、航空機分野、医療食品工業分野等の数々の用途に使用されている。
また、該芳香族ポリスルホンは、多孔質膜(芳香族ポリスルホン多孔質膜)の材料としても、用いられている。
Aromatic polysulfone has excellent heat resistance, flame retardancy, creep resistance, dimensional stability, heat resistance and water resistance, chemical resistance, durability (high strength and high elongation), and biocompatibility. Therefore, aromatic polysulfone is used in various applications such as electrical and electronic fields, mechanical fields, automobile fields, aircraft fields, and medical food industry fields.
The aromatic polysulfone is also used as a material for a porous membrane (aromatic polysulfone porous membrane).
例えば、特許文献1には、マクロボイド層を有する多孔質ポリエーテルスルホン膜が開示されている。該多孔質ポリエーテルスルホン膜は、空孔率が大きいために、良好な物質透過性を有すると記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a porous polyether sulfone membrane having a macrovoid layer. The porous polyether sulfone membrane is described as having good material permeability due to its high porosity.
近年、芳香族ポリスルホン多孔質膜の用途がさらに広がっており、各用途で求められる性能も高まっている。例えば、より透水性が高められた芳香族ポリスルホン多孔質膜が求められている。 In recent years, the applications of aromatic polysulfone porous membranes have further expanded, and the performance required for each application has also increased. For example, there is a demand for an aromatic polysulfone porous membrane having higher water permeability.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、透水性がより高められた多孔質膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a porous membrane having higher water permeability.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、アミノ基を有する芳香族ポリスルホンによって形成された多孔質膜は、アミノ基を有さない芳香族ポリスルホンによって形成された多孔質膜に比べて、透水性を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the porous membrane formed of aromatic polysulfone having an amino group is a porous membrane formed of aromatic polysulfone having no amino group. It has been found that the water permeability can be enhanced as compared with the above, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の態様を有する。
[1]アミノ基を有する芳香族ポリスルホンを含有する、多孔質膜。
[2]前記アミノ基を有する芳香族ポリスルホンは、主鎖末端の一部又は全部にアミノ基を有する、[1]に記載の多孔質膜。
[3]さらに、アミノ基を有さない芳香族ポリスルホンを含有する、[1]又は[2]に記載の多孔質膜。
That is, the present invention has the following aspects.
[1] A porous membrane containing an aromatic polysulfone having an amino group.
[2] The porous membrane according to [1], wherein the aromatic polysulfone having an amino group has an amino group in a part or all of the terminal of the main chain.
[3] The porous membrane according to [1] or [2], further containing an aromatic polysulfone having no amino group.
本発明によれば、透水性がより高められた多孔質膜を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a porous membrane having higher water permeability.
(多孔質膜)
本実施形態の多孔質膜は、多数の細孔を有する膜である。
本実施形態の多孔質膜は、例えば、該細孔の孔径より小さい分子は透過させ、該細孔の孔径より大きい分子は透過させないような分離膜である。該分離膜は、例えば、人工透析用の分離膜、水処理(浄水)用等の液体を処理(ろ過)する分離膜として用いられる。
(Porous membrane)
The porous membrane of this embodiment is a membrane having a large number of pores.
The porous membrane of the present embodiment is, for example, a separation membrane that allows molecules smaller than the pore size of the pores to permeate and does not allow molecules larger than the pore size of the pores to permeate. The separation membrane is used, for example, as a separation membrane for artificial dialysis, a separation membrane for treating (filtering) a liquid for water treatment (purification) or the like.
本実施形態の多孔質膜の形状としては、特に限定されず、例えば、平膜、基材(不織布等)に支持された平膜、中空糸膜、管状膜、スパイラル膜、薄膜(フィルム)等が挙げられる。 The shape of the porous membrane of the present embodiment is not particularly limited, and for example, a flat membrane, a flat membrane supported by a base material (nonwoven fabric, etc.), a hollow fiber membrane, a tubular membrane, a spiral membrane, a thin film (film), and the like. Can be mentioned.
本実施形態の多孔質膜の膜構造としては、特に限定されず、例えば、膜の中央部にマクロボイドや指状(フィンガーライク)構造を持つ非対称膜であってもよいし、全体がスポンジ状の均一構造の膜であってもよい。 The membrane structure of the porous membrane of the present embodiment is not particularly limited, and may be, for example, an asymmetric membrane having a macrovoid or a finger-like (finger-like) structure in the center of the membrane, or the entire membrane may be spongy. It may be a film having a uniform structure.
本実施形態の多孔質膜の孔径は、特に限定されず、透過させない物質の大きさによって決定される。
例えば、本実施形態の多孔質膜を人工透析用の分離膜として用いる場合、多孔質膜の孔径は、赤血球、白血球、血小板、アルブミン、補体などは透過させないような大きさに設計される。その場合の多孔質膜の孔径は、例えば、10nm以下である。
The pore size of the porous membrane of the present embodiment is not particularly limited and is determined by the size of the substance that does not allow permeation.
For example, when the porous membrane of the present embodiment is used as a separation membrane for artificial dialysis, the pore size of the porous membrane is designed to be large enough to prevent erythrocytes, leukocytes, platelets, albumin, complement and the like from permeating. In that case, the pore size of the porous membrane is, for example, 10 nm or less.
また、本実施形態の多孔質膜を液体処理用の分離膜として用いる場合、多孔質膜の孔径等を変更させることで、逆浸透(RO)膜、ナノろ過(NF)膜、限外ろ過(UF)膜、精密ろ過(MF)膜として用いることができる。 When the porous membrane of the present embodiment is used as a separation membrane for liquid treatment, reverse osmosis (RO) membrane, nanofiltration (NF) membrane, and ultrafiltration (ultrafiltration) can be obtained by changing the pore size of the porous membrane. It can be used as a UF) membrane or an ultrafiltration (MF) membrane.
・逆浸透(RO)膜
逆浸透(RO)膜は、濃厚溶液と希薄溶液を膜で仕切り、濃厚溶液側に浸透圧より大きな圧力を加える事によって、膜を通して水分子のみを濃厚溶液側から希薄溶液側に移行させ、イオン類や低分子有機物の分離を行う膜である。
本実施形態の多孔質膜が逆浸透(RO)膜である場合、多孔質膜の孔径は、例えば、0.002μm以下程度である。
-Reverse osmosis (RO) membrane In the reverse osmosis (RO) membrane, the concentrated solution and the dilute solution are separated by a membrane, and by applying a pressure larger than the osmotic pressure to the concentrated solution side, only water molecules are diluted from the concentrated solution side through the membrane. It is a membrane that is transferred to the solution side to separate ions and low molecular weight organic substances.
When the porous membrane of the present embodiment is a reverse osmosis (RO) membrane, the pore size of the porous membrane is, for example, about 0.002 μm or less.
・ナノろ過(NF)膜
ナノろ過(NF)膜は、上記逆浸透(RO)膜と後述する限外ろ過(UF)膜との中間の膜であり、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分及び分子量が200程度以上のトリハロメタンや農薬などの有機物を除去することができる膜である。
本実施形態の多孔質膜がナノろ過(NF)膜である場合、多孔質膜の孔径は、例えば、0.002〜0.01μm程度である。
-Nanofiltration (NF) membrane The nanofiltration (NF) membrane is an intermediate membrane between the reverse osmosis (RO) membrane and the ultrafiltration (UF) membrane described later, and has a hardness component such as calcium and magnesium and a molecular weight. It is a membrane capable of removing more than 200 organic substances such as trihalomethane and pesticides.
When the porous membrane of the present embodiment is a nanofiltration (NF) membrane, the pore size of the porous membrane is, for example, about 0.002 to 0.01 μm.
・限外ろ過(UF)膜
限外ろ過(UF)膜は、膜の孔径と溶質の分子の大きさによって分子レベルでふるい分けて、溶質の分離、分画、濃縮、精製を行う膜であり、細菌やウイルス、酵素やタンパク質などの高分子を分離することができる。
本実施形態の多孔質膜が限外ろ過(UF)膜である場合、多孔質膜の孔径は、例えば、0.01〜0.1μm程度である。
-Ultrafiltration (UF) membrane An ultrafiltration (UF) membrane is a membrane that separates, fractionates, concentrates, and purifies solutes by sieving at the molecular level according to the pore size of the membrane and the size of the solute molecule. It can isolate polymers such as bacteria, viruses, enzymes and proteins.
When the porous membrane of the present embodiment is an ultrafiltration (UF) membrane, the pore size of the porous membrane is, for example, about 0.01 to 0.1 μm.
・精密ろ過(MF)膜
精密ろ過(MF)膜は、液体中に含まれる懸濁質、コロイド粒子を精度良く、かつ、効率的に分離・精製するために使用される膜である。
本実施形態の多孔質膜が精密ろ過(MF)膜である場合、多孔質膜の孔径は、例えば、0.01〜10μm程度である。
-Microfiltration (MF) membrane A microfiltration (MF) membrane is a membrane used to accurately and efficiently separate and purify suspended matter and colloidal particles contained in a liquid.
When the porous membrane of the present embodiment is a microfiltration (MF) membrane, the pore size of the porous membrane is, for example, about 0.01 to 10 μm.
<アミノ基を有する芳香族ポリスルホン>
本実施形態の多孔質膜は、アミノ基を有する芳香族ポリスルホン(以下、「PN0」ともいう)を含有する。
<Aromatic polysulfone with amino group>
The porous membrane of this embodiment contains an aromatic polysulfone having an amino group (hereinafter, also referred to as “PN0”).
本実施形態の多孔質膜におけるPN0は、典型的には、2価の芳香族基(芳香族化合物から、その芳香環に結合した水素原子を2個除いてなる残基)とスルホニル基(−SO2−)と酸素原子(−O−)とを含む繰り返し単位を有する樹脂であり、該樹脂の主鎖中又は主鎖末端にアミノ基(−NH2)を有するものである。 The PN0 in the porous membrane of the present embodiment is typically a divalent aromatic group (residue obtained by removing two hydrogen atoms bonded to the aromatic ring from the aromatic compound) and a sulfonyl group (-). It is a resin having a repeating unit containing SO 2 −) and an oxygen atom (−O−), and has an amino group (−NH 2 ) in the main chain or at the end of the main chain of the resin.
PN0は、下記式(S−1)で表される構造を含む繰り返し単位を有することが好ましい。
−ph1−SO2−ph2−O− ・・・(S−1)
[式中、ph1及びph2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいフェニレン基である。]
PN0 preferably has a repeating unit including a structure represented by the following formula (S-1).
−ph 1 −SO 2 −ph 2 −O − ・ ・ ・ (S-1)
[In the formula, ph 1 and ph 2 are phenylene groups which may independently have a substituent. ]
ph1及びph2におけるフェニレン基は、p−フェニレン基であってもよいし、m−フェニレン基であってもよいし、o−フェニレン基であってもよいが、p−フェニレン基であることが好ましい。 The phenylene group in ph 1 and ph 2 may be a p-phenylene group, an m-phenylene group, an o-phenylene group, or a p-phenylene group. Is preferable.
上記フェニレン基が有してもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子が挙げられる。
該アルキル基としては、炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基等が好適に挙げられる。
Examples of the substituent that the phenylene group may have include an alkyl group, an aryl group, and a halogen atom.
The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an s-butyl group, and the like. Preferable examples include t-butyl group, n-hexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group, n-decyl group and the like.
該アリール基としては、炭素原子数6〜20のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が好適に挙げられる。 The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and specifically, a phenyl group, an o-tolyl group, an m-tolyl group, a p-tolyl group, a 1-naphthyl group, or a 2-naphthyl group. Etc. are preferably mentioned.
該ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
前記フェニレン基の水素原子が上述した官能基で置換されている場合、その数は、前記フェニレン基ごとに、それぞれに独立に、2個以下であることが好ましく、1個であることがより好ましい。
前記フェニレン基の水素原子は置換されていてもよく、置換されていなくてもよい。本実施形態においては、置換されていないことが特に好ましい。
なお、PN0が主鎖中にアミノ基を有する場合は、前記フェニレン基は置換基として、アミノ基を有する。
When the hydrogen atom of the phenylene group is substituted with the above-mentioned functional group, the number thereof is preferably 2 or less, more preferably 1 for each phenylene group independently. ..
The hydrogen atom of the phenylene group may or may not be substituted. In this embodiment, it is particularly preferable that it is not substituted.
When PN0 has an amino group in the main chain, the phenylene group has an amino group as a substituent.
PN0は、上記式(S−1)で表される構造に加えて、下記式(S−2)で表される構造又は下記式(S−3)で表される構造を含む繰り返し単位を含んでもよい。
−ph3−R−ph4−O− ・・・(S−2)
−(ph5)n−O− ・・・(S−3)
[式(S−2)中、ph3及びph4は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいフェニレン基である。Rは、アルキリデン基、酸素原子又は硫黄原子である。
式(S−3)中、ph5は、置換基を有してもよいフェニレン基である。nは、1〜3の整数である。nが2以上である場合、複数存在するPh5は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
In addition to the structure represented by the above formula (S-1), PN0 includes a repeating unit including a structure represented by the following formula (S-2) or a structure represented by the following formula (S-3). But it may be.
−ph 3 −R−ph 4 −O− ・ ・ ・ (S-2)
− (Ph 5 ) n −O − ・ ・ ・ (S-3)
[In the formula (S-2), ph 3 and ph 4 are phenylene groups which may independently have a substituent. R is an alkylidene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
In formula (S-3), ph 5 is a phenylene group which may have a substituent. n is an integer of 1 to 3. when n is 2 or more, Ph 5 there are a plurality, it may be the same or different from each other. ]
ph3、ph4及びph5としては、それぞれ、式(S−1)中のph1及びph2における置換基を有してもよいフェニレン基と同様のものが挙げられる。 Examples of ph 3 , ph 4 and ph 5 include those similar to the phenylene group which may have a substituent in ph 1 and ph 2 in the formula (S-1), respectively.
上記アルキリデン基としては、炭素原子数1〜5のアルキリデン基が好ましく、メチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、1−ブチリデン基等が挙げられる。 The alkylidene group is preferably an alkylidene group having 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylidene group, an isopropylidene group, and a 1-butylidene group.
式(S−3)中、nは、好ましくは1又は2である。 In formula (S-3), n is preferably 1 or 2.
PN0が有するアミノ基は、一部がアミン誘導体からなる基であってもよい。該アミン誘導体からなる基としては、PN0が有するアミノ基とカルボキシ基を有する化合物とが縮合し、アミド結合を形成した基等が挙げられる。 The amino group contained in PN0 may be a group partially composed of an amine derivative. Examples of the group composed of the amine derivative include a group in which an amino group of PN0 and a compound having a carboxy group are condensed to form an amide bond.
PN0は、アミノ基を主鎖中に有してよく、主鎖末端に有してもよいが、アミノ基を主鎖末端の一部又は全部に有することが好ましい。
より具体的には、PN0は、下記式(S−1−1)で表される繰り返し単位と、下記式(Se−1−1)で表される末端単位とを有する芳香族ポリスルホンであることが好ましい。
PN0 may have an amino group in the main chain and may have an amino group at the end of the main chain, but it is preferable to have an amino group in a part or all of the end of the main chain.
More specifically, PN0 is an aromatic polysulfone having a repeating unit represented by the following formula (S-1-1) and a terminal unit represented by the following formula (Se-1-1). Is preferred.
式(S−1−1)及び(Se−1−1)中のR1及びR2における炭素原子数1〜10のアルキル基、及び炭素原子数6〜20のアリール基としては、式(S−1)中のph1及びph2におけるフェニレン基が有してもよい置換基で例示したものと、それぞれ同様のものが挙げられる。
式(S−1−1)及び(Se−1−1)中、n1及びn2は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2、より好ましくは0〜1、さらに好ましくは0である。
The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and the aryl group having 6 to 20 carbon atoms in R 1 and R 2 in the formulas (S-1-1) and (Se-1-1) are represented by the formula (S). -1) Examples of substituents that the phenylene group in ph 1 and ph 2 may have, and similar ones can be mentioned.
In the formulas (S-1-1) and (Se-1-1), n1 and n2 are independently, preferably 0 to 2, more preferably 0 to 1, and even more preferably 0, respectively.
ビスフェノールから誘導される基は、具体的には、ビスフェノールの2つのヒドロキシ基のうち、1つのヒドロキシ基と、もう1つのヒドロキシ基の水素原子とを除いた2価の基である。具体的には、ビスフェノールA:(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールAF:2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、及びビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテルからそれぞれ誘導される基が挙げられ、その中でも、ビスフェノールAから誘導される基、すなわちビスフェノールAの2つのヒドロキシ基のうち、1つのヒドロキシ基と、もう1つのヒドロキシ基の水素原子とを除いた2価の基が好適である。 Specifically, the group derived from bisphenol is a divalent group excluding one hydroxy group and the hydrogen atom of the other hydroxy group among the two hydroxy groups of bisphenol. Specifically, bisphenol A: (2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane), bisphenol AF: 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, Examples thereof include groups derived from bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) sulfide and bis (4-hydroxyphenyl) ether, respectively, and among them, a group derived from bisphenol A, that is, two hydroxy groups of bisphenol A. Of the groups, a divalent group excluding one hydroxy group and the hydrogen atom of the other hydroxy group is preferable.
ビフェノールから誘導される基としては、4,4’−ビフェノール(4,4’−ジヒドロキシビフェニル)、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジフェニル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル及び4,4’’’−ジヒドロキシ−p−クォターフェニルからそれぞれ誘導される基が挙げられ、4,4’−ビフェノールから誘導される基、すなわち4,4’−ビフェノールの2つのヒドロキシ基のうち、1つのヒドロキシ基と、もう1つのヒドロキシ基の水素原子とを除いた2価の基が好適である。 Groups derived from biphenols include 4,4'-biphenol (4,4'-dihydroxybiphenyl), 2,2'-dihydroxybiphenyl, 3,5,3', 5'-tetramethyl-4,4'. Groups derived from -dihydroxybiphenyl, 2,2'-diphenyl-4,4'-dihydroxybiphenyl and 4,4'''-dihydroxy-p-quarterphenyl are listed, respectively, from 4,4'-biphenol. Of the two hydroxy groups of the derived group, that is, 4,4'-biphenol, a divalent group excluding one hydroxy group and the hydrogen atom of the other hydroxy group is preferable.
Xは、好ましくは単結合である。 X is preferably a single bond.
nは、5〜600が好ましい。 n is preferably 5 to 600.
式(Se−1−1)中、Arは、式(Se−1)中のArと同一である。 In the formula (Se-1-1), Ar is the same as Ar in the formula (Se-1).
[数平均絶対分子量]
PN0の数平均絶対分子量は、1000以上が好ましく、2000以上がより好ましく、4000以上がさらに好ましい。
また、PN0の数平均絶対分子量は、30000以下が好ましく、25000以下がより好ましく、15000以下がさらに好ましい。
[Number average absolute molecular weight]
The number average absolute molecular weight of PN0 is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and even more preferably 4000 or more.
The number average absolute molecular weight of PN0 is preferably 30,000 or less, more preferably 25,000 or less, and even more preferably 15,000 or less.
PN0の数平均絶対分子量が上記の好ましい下限値以上であれば、本実施形態の多孔質膜の機械的強度がより向上する。
また、例えば、PN0が主鎖末端にアミノ基を有するものである場合、PN0の数平均絶対分子量が上記の好ましい上限値以下であれば、質量当たりの末端アミノ基量を増やすことができるため、より透水性を高めやすくなる。
When the number average absolute molecular weight of PN0 is at least the above-mentioned preferable lower limit value, the mechanical strength of the porous membrane of the present embodiment is further improved.
Further, for example, when PN0 has an amino group at the end of the main chain, the amount of the terminal amino group per mass can be increased if the number average absolute molecular weight of PN0 is equal to or less than the above-mentioned preferable upper limit value. It becomes easier to increase the water permeability.
例えば、PN0の数平均絶対分子量は、1000以上30000以下が好ましく、2000以上25000以下がより好ましく、4000以上15000以下がさらに好ましい。 For example, the number average absolute molecular weight of PN0 is preferably 1000 or more and 30,000 or less, more preferably 2000 or more and 25,000 or less, and further preferably 4000 or more and 15,000 or less.
本明細書において、数平均絶対分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析によって算出される。具体的な算出方法は、以下の通りである。
[測定条件]
試料:10mM臭化リチウム含有N,N−ジメチルホルムアミド溶液1mLに対し、PN0を、0.002gを配合する。
試料注入量:100μL。
カラム(固定相):東ソー株式会社製「TSKgel GMHHR−H」(Φ7.8mm×300mm)を2本直列に連結。
カラム温度:40℃
溶離液(移動相):10mM臭化リチウム含有N,N−ジメチルホルムアミド
溶離液流量:0.8mL/分
検出器:示差屈折率計(RI)+多角度光散乱光度計(MALS)
標準試薬:ポリスチレン
分子量算出法:多角度光散乱光度計(MALS)から絶対分子量を算出する。
As used herein, the number average absolute molecular weight is calculated by gel permeation chromatography (GPC) analysis. The specific calculation method is as follows.
[Measurement condition]
Sample: Add 0.002 g of PN0 to 1 mL of N, N-dimethylformamide solution containing 10 mM lithium bromide.
Sample injection amount: 100 μL.
Column (stationary phase): Two "TSKgel GMHHR-H" (Φ7.8 mm x 300 mm) manufactured by Tosoh Corporation are connected in series.
Column temperature: 40 ° C
Eluent (mobile phase): N, N-dimethylformamide containing 10 mM lithium bromide Eluent flow rate: 0.8 mL / min Detector: Differential refractometer (RI) + multi-angle light scattering photometer (MALS)
Standard reagent: Polystyrene Molecular weight calculation method: Absolute molecular weight is calculated from a multi-angle light scattering photometer (MALS).
[アミノ基量]
PN0が、アミノ基を主鎖末端に有する場合、1H−NMRのピーク面積比から算出される、主鎖末端に有するアミノ基の量(以下、「アミノ基量」という)は、PN0を形成している繰り返し単位100ユニット当たり、0.1個以上が好ましく、0.5個以上がより好ましく、0.7個以上がさらに好ましく、1個以上が特に好ましい。
アミノ基量は、PN0の主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たり、40個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、8個以下がさらに好ましい。
[Amino acid group amount]
When PN0 has an amino group at the end of the main chain, the amount of amino groups at the end of the main chain (hereinafter referred to as "amino group amount") calculated from the peak area ratio of 1 H-NMR forms PN0. Per 100 units of repeating units, 0.1 or more is preferable, 0.5 or more is more preferable, 0.7 or more is further preferable, and 1 or more is particularly preferable.
The amount of amino groups is preferably 40 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 8 or less, per 100 repeating units forming the main chain of PN0.
PN0において、アミノ基量が、上記の好ましい下限値以上であれば、本実施形態の多孔質膜の透水性がより向上する。
また、アミノ基量が、上記の好ましい上限値以下であれば、実施形態の多孔質膜の機械的強度がより向上する。
In PN0, when the amount of amino groups is at least the above-mentioned preferable lower limit value, the water permeability of the porous membrane of the present embodiment is further improved.
Further, when the amount of amino groups is not more than the above-mentioned preferable upper limit value, the mechanical strength of the porous membrane of the embodiment is further improved.
例えば、PN0において、1H−NMRのピーク面積比から算出されるアミノ基量は、PN0の主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たり、0.1個以上40個以下が好ましく、0.5個以上10個以下がより好ましく、0.7個以上8個以下がさらに好ましく、1個以上8個以下が特に好ましい。 For example, in PN0, the amount of amino groups calculated from the peak area ratio of 1 H-NMR is preferably 0.1 or more and 40 or less per 100 repeating units forming the main chain of PN0. 5 or more and 10 or less are more preferable, 0.7 or more and 8 or less are further preferable, and 1 or more and 8 or less are particularly preferable.
アミノ基量は、1H−NMR測定によって算出される。具体的な算出方法は、以下の通りである。
(i)PN0の主鎖の繰り返し単位において、既に水素原子の数が分かっている主鎖の芳香環に結合している水素原子に帰属されるピーク面積Aを、1H−NMRの測定で求める。
(ii)ピーク面積Aを、PN0の主鎖の芳香環に結合している水素原子の数で割ることにより、繰り返し単位数(ユニット数)を算出することができる(例えば、ピーク面積Aが、主鎖の芳香環に結合している4つの水素原子に帰属されるピーク面積である場合は、4で割る)。
(iii)PN0の主鎖末端の芳香環におけるアミノ基が結合している炭素原子に隣接する炭素原子に結合している水素原子に帰属されるピーク面積Bを、1H−NMRの測定で求める。
(iv)ピーク面積Bを、アミノ基が結合している炭素原子に隣接する炭素原子に結合している水素原子の数で割ることにより、アミノ基の数を算出することができる(例えば、ピーク面積Bが、アミノ基が結合している炭素原子に隣接する炭素原子に結合している2つの水素原子に帰属されるピーク面積である場合は、2で割る)。
(v)(iv)で求めたアミノ基の数を、(ii)で求めた繰り返し単位数(ユニット数)で割り、さらに100(100ユニット)を掛けることにより、PN0の主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たりのアミノ基量を算出することができる。
The amount of amino groups is calculated by 1 1 H-NMR measurement. The specific calculation method is as follows.
(I) In the repeating unit of the main chain of PN0, the peak area A assigned to the hydrogen atom bonded to the aromatic ring of the main chain whose number of hydrogen atoms is already known is determined by 1 H-NMR measurement. ..
(Ii) The number of repeating units (number of units) can be calculated by dividing the peak area A by the number of hydrogen atoms bonded to the aromatic ring of the main chain of PN0 (for example, the peak area A is: If it is the peak area attributed to the four hydrogen atoms bonded to the aromatic ring of the main chain, divide by 4).
(Iii) The peak area B assigned to the hydrogen atom bonded to the carbon atom adjacent to the carbon atom to which the amino group is bonded in the aromatic ring at the end of the main chain of PN0 is determined by 1 H-NMR measurement. ..
(Iv) The number of amino groups can be calculated by dividing the peak area B by the number of hydrogen atoms bonded to the carbon atom adjacent to the carbon atom to which the amino group is bonded (for example, peak). If area B is the peak area attributed to two hydrogen atoms bonded to a carbon atom adjacent to the carbon atom to which the amino group is bonded, divide by 2).
(V) The number of amino groups determined in (iv) is divided by the number of repeating units (number of units) determined in (ii), and further multiplied by 100 (100 units) to form the main chain of PN0. The amount of amino groups per 100 units of repeating units can be calculated.
1H−NMR測定における測定溶媒としては、1H−NMR測定が可能であり、PN0を溶解し得る溶媒であればよく、重ジメチルスルホキシドが好適である。
測定溶媒として重ジメチルスルホキシドを用いた場合の1H−NMRの測定装置及び測定条件としては、以下のものが挙げられる。
As the measurement solvent in 1 H-NMR measurement, 1 H-NMR measurement is possible, any solvent may be used as long as it can dissolve PN0, and deuterated dimethylsulfoxide is preferable.
When heavy dimethyl sulfoxide is used as the measuring solvent , the following 1 H-NMR measuring device and measuring conditions can be mentioned.
[測定装置]
NMR装置:Varian NMR System PS400WB
磁場強度:9.4T (400MHz)
プローブ:Varian 400 DB AutoX WB Probe
(5mm)
[measuring device]
NMR equipment: Varian NMR System PS400WB
Magnetic field strength: 9.4T (400MHz)
Probe: Varian 400 DB AutoX WB Probe
(5 mm)
[溶液1H−NMRの測定条件]
測定核:1H
測定法:シングルパルス法
測定温度:50℃
重溶媒:d6−DMSO(TMS含有)
待ち時間:10sec
パルス照射時間:11.9μsec(90℃パルス)
積算回数:64回
外部標準:TMS(0ppm)
[ Measurement conditions for solution 1 1 H-NMR]
Measurement nucleus: 1 H
Measurement method: Single pulse method Measurement temperature: 50 ° C
Deuterated solvent: d6-DMSO (containing TMS)
Waiting time: 10 sec
Pulse irradiation time: 11.9 μsec (90 ° C pulse)
Number of integrations: 64 times External standard: TMS (0ppm)
PN0のアミノ基量のより具体的な算出方法は、以下の通りである(算出例1〜3)。 A more specific method for calculating the amino group amount of PN0 is as follows (calculation examples 1 to 3).
・アミノ基量の算出例1
PN0の主鎖が下記式(mc−1)で表される繰り返し単位により構成されており、主鎖末端が下記式(e−1)で表される構造である場合、下記式(mc−1)で表される繰り返し単位100ユニット当たりのアミノ基量は、以下に示す計算方法により算出される。なお、以下の式において、Xpは、式(mc−1)中の水素原子(Hx)に帰属されるピーク面積であり、Ypは、式(e−1)中の水素原子(Hy)に帰属されるピーク面積である。
-Calculation example 1 of amino group amount
When the main chain of PN0 is composed of repeating units represented by the following formula (mc-1) and the end of the main chain has a structure represented by the following formula (e-1), the following formula (mc-1) is used. The amount of amino groups per 100 units of the repeating unit represented by) is calculated by the calculation method shown below. In the following equation, Xp is the peak area assigned to the hydrogen atom (Hx) in the equation (mc-1), and Yp is assigned to the hydrogen atom (Hy) in the equation (e-1). The peak area to be.
ユニット数n01=Xp/4
アミノ基数=Yp/2
アミノ基量=(Yp/2)/(Xp/4)×100
=Yp/Xp×200
Number of units n01 = Xp / 4
Amino cardinal number = Yp / 2
Amino group amount = (Yp / 2) / (Xp / 4) × 100
= Yp / Xp × 200
・アミノ基量の算出例2
PN0の主鎖が下記式(mc−1)で表される繰り返し単位及び(mc−2)で表される繰り返し単位により構成されており、主鎖末端が下記式(e−1)で表される構造である場合、下記式(mc−1)で表される繰り返し単位及び下記式(mc−2)で表される繰り返し単位100ユニット当たりのアミノ基量は、以下に示す計算方法により算出される。なお、以下の式において、Xpは、式(mc−1)中の水素原子(Hx)に帰属されるピーク面積であり、Zpは、式(mc−2)中の水素原子(Hz)に帰属されるピーク面積であり、Ypは、式(e−1)中の水素原子(Hy)に帰属されるピーク面積である。
-Calculation example 2 of amino group amount
The main chain of PN0 is composed of a repeating unit represented by the following formula (mc-1) and a repeating unit represented by (mc-2), and the end of the main chain is represented by the following formula (e-1). The amino group amount per 100 units of the repeating unit represented by the following formula (mc-1) and the repeating unit represented by the following formula (mc-2) is calculated by the calculation method shown below. To. In the following equation, Xp is the peak area assigned to the hydrogen atom (Hx) in the equation (mc-1), and Zp is assigned to the hydrogen atom (Hz) in the equation (mc-2). Yp is the peak area attributed to the hydrogen atom (Hy) in the formula (e-1).
ユニット数n02+n03=Xp/4+Zp/4
アミノ基数=Yp/2
アミノ基量=(Yp/2)/(Xp/4+Zp/4)×100
=Yp/(Xp+Zp)×200
Number of units n02 + n03 = Xp / 4 + Zp / 4
Amino cardinal number = Yp / 2
Amino group amount = (Yp / 2) / (Xp / 4 + Zp / 4) × 100
= Yp / (Xp + Zp) x 200
・アミノ基量の算出例3
PN0の主鎖が下記式(mc−3)で表される繰り返し単位により構成されており、主鎖末端が下記式(e−1)で表される構造である場合、下記式(mc−3)で表される繰り返し単位100ユニット当たりのアミノ基量は、以下に示す計算方法により算出される。なお、以下の式において、CH3pは、式(mc−3)中のメチル基に帰属されるピーク面積であり、Ypは、式(e−1)中の水素原子(Hy)に帰属されるピーク面積である。
-Calculation example 3 of amino group amount
When the main chain of PN0 is composed of repeating units represented by the following formula (mc-3) and the end of the main chain has a structure represented by the following formula (e-1), the following formula (mc-3) is used. The amount of amino groups per 100 units of the repeating unit represented by) is calculated by the calculation method shown below. In the following formula, CH 3 p is the peak area assigned to the methyl group in the formula (mc-3), and Yp is assigned to the hydrogen atom (Hy) in the formula (e-1). Peak area.
ユニット数n04=CH3p/24
アミノ基数=Yp/2
アミノ基量=(Yp/2)/(CH3p/24)×100
=Yp/CH3p×1200
Number of units n04 = CH 3 p / 24
Amino cardinal number = Yp / 2
Amino group amount = (Yp / 2) / ( CH 3 p / 24) × 100
= Yp / CH 3 p × 1200
本実施形態の多孔質膜は、2種以上のPN0を含んでもよく、PN0と、PN0以外の1種以上の樹脂との混合樹脂を含んでもよい。
本実施形態の多孔質膜は、PN0と、アミノ基を有さない芳香族ポリスルホン(以下、「PS0」という)との混合樹脂を含んでもよい。
該混合樹脂において、上述した1H−NMRのピーク面積比から算出される、アミノ基量が、PN0及びPS0の主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たり、0.1個以上が好ましく、0.5個以上がより好ましく、0.7個以上がさらに好ましく、1個以上が特に好ましく、また、40個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、8個以下がさらに好ましく、5個以下が特に好ましい。
前記混合樹脂において、前記アミノ基量は、PN0及びPS0の主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たり、0.1個以上40個以下が好ましく、0.5個以上10個以下がより好ましく、0.7個以上8個以下がさらに好ましく、1個以上5個以下が特に好ましい。
前記混合樹脂における前記アミノ基量は、PN0のアミノ基量と、PN0とPS0との配合割合とに基づいて算出することができる。
The porous membrane of the present embodiment may contain two or more kinds of PN0, or may contain a mixed resin of PN0 and one or more kinds of resins other than PN0.
The porous membrane of the present embodiment may contain a mixed resin of PN0 and an aromatic polysulfone having no amino group (hereinafter referred to as “PS0”).
In the mixed resin, the amount of amino groups calculated from the peak area ratio of 1 H-NMR described above is preferably 0.1 or more per 100 repeating units forming the main chain of PN0 and PS0. 0.5 or more is more preferable, 0.7 or more is further preferable, 1 or more is particularly preferable, 40 or less is preferable, 10 or less is more preferable, 8 or less is further preferable, and 5 or less is more preferable. Is particularly preferable.
In the mixed resin, the amount of the amino groups is preferably 0.1 or more and 40 or less, and more preferably 0.5 or more and 10 or less, per 100 units of repeating units forming the main chain of PN0 and PS0. , 0.7 or more and 8 or less are more preferable, and 1 or more and 5 or less are particularly preferable.
The amino group amount in the mixed resin can be calculated based on the amino group amount of PN0 and the blending ratio of PN0 and PS0.
PN0のアミノ基量は、例えば、後述するPN0の製造方法で用いるアミノ基を有する化合物の添加量;後述するPN0の製造方法で用いる塩基の添加量;PN0の重合度等を適宜調整することにより制御することができる。
また、本実施形態の多孔質膜のアミノ基量は、PN0とPS0との混合比率を調整することにより制御することもできる。多孔質膜のアミノ基量はPN0とPS0との混合比率から算出することができる。また、多孔質膜を上述の1H−NMR測定し、得られた結果をもとに、アミノ基数を、PNOとPS0のユニット数の合計で除することにより、算出することもできる。
The amount of the amino group of PN0 is, for example, the amount of the compound having an amino group used in the method for producing PN0 described later; the amount of the base added in the method for producing PN0 described later; the degree of polymerization of PN0 and the like are appropriately adjusted. Can be controlled.
Further, the amount of amino groups in the porous membrane of the present embodiment can also be controlled by adjusting the mixing ratio of PN0 and PS0. The amount of amino groups in the porous membrane can be calculated from the mixing ratio of PN0 and PS0. It can also be calculated by measuring the porous membrane in 1 H-NMR as described above and dividing the number of amino groups by the total number of units of PNO and PS0 based on the obtained results.
本実施形態の多孔質膜は、該多孔質膜の膜特性(特に、透水性)をより向上させる観点から、好ましくはPN0と、PS0との混合樹脂を含む。 The porous membrane of the present embodiment preferably contains a mixed resin of PN0 and PS0 from the viewpoint of further improving the membrane characteristics (particularly, water permeability) of the porous membrane.
<アミノ基を有さない芳香族ポリスルホン>
PS0として、具体的には、上記一般式(S−1−1)で表される繰り返し単位を有し、例えば、主鎖末端にハロゲン原子、ヒドロキシ基、メトキシ基又はフェニル基を有する芳香族ポリスルホンが挙げられる。
<Aromatic polysulfone without amino group>
As PS0, specifically, an aromatic polysulfone having a repeating unit represented by the above general formula (S-1-1) and having, for example, a halogen atom, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group at the end of the main chain. Can be mentioned.
PS0の市販品としては、例えば、住友化学株式会社製のポリエーテルスルホンである、スミカエクセル(登録商標)PES 3600P、4100P、4800P、5200P及び5900P等が挙げられる。
PS0の数平均絶対分子量は、上述したPN0の数平均絶対分子量よりも大きいことが好ましい。
Examples of commercially available products of PS0 include Sumika Excel (registered trademark) PES 3600P, 4100P, 4800P, 5200P and 5900P, which are polyether sulfones manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
The number average absolute molecular weight of PS0 is preferably larger than the above-mentioned number average absolute molecular weight of PN0.
[ガラス転移温度]
PS0のガラス転移温度(Tg)は、222℃以上が好ましく、223℃以上がより好ましく、224℃以上が特に好ましい。
また、PS0のガラス転移温度の上限値は特に限定されず、一例を挙げると、250℃以下、240℃以下、230℃以下である。
ガラス転移温度は、例えばJIS−K7121に準じた方法で測定できる。
[Glass-transition temperature]
The glass transition temperature (Tg) of PS0 is preferably 222 ° C. or higher, more preferably 223 ° C. or higher, and particularly preferably 224 ° C. or higher.
The upper limit of the glass transition temperature of PS0 is not particularly limited, and for example, it is 250 ° C. or lower, 240 ° C. or lower, and 230 ° C. or lower.
The glass transition temperature can be measured, for example, by a method according to JIS-K7121.
[還元粘度]
PS0の還元粘度(単位:dL/g)は0.32以上であることが好ましく、0.35以上がより好ましい。
還元粘度の上限値は特に限定されず、一例を挙げると、0.80以下、0.75以下、0.7以下である。
[Reduced viscosity]
The reduction viscosity (unit: dL / g) of PS0 is preferably 0.32 or more, more preferably 0.35 or more.
The upper limit of the reduction viscosity is not particularly limited, and for example, it is 0.80 or less, 0.75 or less, 0.7 or less.
本実施形態の多孔質膜におけるPN0及びPS0の合計の含有量は、本実施形態の多孔質膜全量に対して、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよい。
PN0及びPS0の配合割合(PN0の質量%:PS0の質量%)は、5:95〜95:5が好ましく、10:90〜90:10がより好ましく、20:80〜80:20であってもよく、40:60〜60:40であってもよい。
The total content of PN0 and PS0 in the porous membrane of the present embodiment is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and 90% by mass or more, based on the total amount of the porous membrane of the present embodiment. More preferably, it may be 100% by mass.
The blending ratio of PN0 and PS0 (mass% of PN0: mass% of PS0) is preferably 5:95 to 95: 5, more preferably 10:90 to 90:10, and 20:80 to 80:20. It may be 40:60 to 60:40.
<任意成分>
本実施形態の多孔質膜は、上述したPN0とPS0以外の任意成分を含有していてもよい。任意成分としては、上述したPN0とPS0以外の樹脂、有機溶媒、着色剤、潤滑剤、各種界面活性剤、酸化防止剤、熱安定剤、その他各種安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等が挙げられる。
<Arbitrary ingredient>
The porous membrane of the present embodiment may contain arbitrary components other than the above-mentioned PN0 and PS0. Optional components include resins other than the above-mentioned PN0 and PS0, organic solvents, colorants, lubricants, various surfactants, antioxidants, heat stabilizers, various other stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents and the like. Can be mentioned.
≪芳香族ポリスルホン以外の樹脂≫
PN0とPS0以外の樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリケトン、ポリエーテルイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びその変性物等が挙げられる。
≪Resin other than aromatic polysulfone≫
Examples of the resin other than PN0 and PS0 include polyamide, polyester, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyphenylene ether, aromatic polyketone, polyetherimide, phenol resin, epoxy resin, polyimide resin and modified products thereof.
<アミノ基を有する芳香族ポリスルホンの製造方法>
主鎖中にアミノ基を有する芳香族ポリスルホンは、例えば、該芳香族ポリスルホンの原料となるモノマーの一部に、アミノ基を修飾させて、その後、重縮合反応することにより製造することができる。また、原料として、アミノ基で置換されたモノマーを用いてもよい。
<Method for producing aromatic polysulfone having an amino group>
Aromatic polysulfone having an amino group in the main chain can be produced, for example, by modifying a part of the monomer as a raw material of the aromatic polysulfone with an amino group and then performing a polycondensation reaction. Further, as a raw material, a monomer substituted with an amino group may be used.
一方で、主鎖末端にアミノ基を有する芳香族ポリスルホンは、例えば、ハロゲン原子を主鎖末端に有する芳香族ポリスルホン前駆体と、アミノ化合物とを反応させることにより製造することができる。 On the other hand, aromatic polysulfone having an amino group at the end of the main chain can be produced, for example, by reacting an aromatic polysulfone precursor having a halogen atom at the end of the main chain with an amino compound.
主鎖末端にアミノ基を有する芳香族ポリスルホンの製造方法の一実施形態は、ハロゲン原子を主鎖末端に有する芳香族ポリスルホン前駆体(以下、「PSP」という)を準備する工程(i)と、
前記PSPと、アミノ化合物とを反応させて、アミノ基を主鎖末端に有する芳香族ポリスルホン(以下、「PN01」という)を生成する工程(ii)と、を含む。
One embodiment of the method for producing aromatic polysulfone having an amino group at the end of the main chain includes a step (i) of preparing an aromatic polysulfone precursor having a halogen atom at the end of the main chain (hereinafter referred to as “PSP”).
It said PSP, by reacting an amino compound, comprising an aromatic polysulfone having an amino group in the main chain terminal (hereinafter, referred to as "PN0 1") and the step of generating (ii), the.
工程(i):
PSPは、後述する方法により合成したものでもよく、市販品であってもよい。
PSPの市販品としては、例えば、住友化学株式会社製のポリエーテルスルホンである、スミカエクセル(登録商標)PES 3600P、4100P、4800P、5200P及び5900P等が挙げられる。
Step (i):
The PSP may be synthesized by the method described later, or may be a commercially available product.
Examples of commercially available PSP products include Sumika Excel (registered trademark) PES 3600P, 4100P, 4800P, 5200P and 5900P, which are polyether sulfones manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
PSPの数平均絶対分子量は、1000以上30000以下であることが好ましく、2000以上25000以下であることがより好ましく、4000以上15000以下であることがさらに好ましい。 The number average absolute molecular weight of the PSP is preferably 1000 or more and 30,000 or less, more preferably 2000 or more and 25,000 or less, and further preferably 4000 or more and 15,000 or less.
<PSPの製造方法>
本実施形態におけるPSPは、ジハロゲノ芳香族スルホン化合物、ジヒドロキシ芳香族化合物等をモノマーとして用い、これらのモノマーを、有機溶媒中、塩基存在下で重縮合反応させることにより製造することができる。
<Manufacturing method of PSP>
The PSP in the present embodiment can be produced by using a dihalogeno aromatic sulfone compound, a dihydroxyaromatic compound and the like as monomers, and polycondensing these monomers in an organic solvent in the presence of a base.
≪モノマー≫
ジハロゲノ芳香族スルホン化合物は、1分子中に芳香環と、スルホニル基と、上記芳香環に結合する2個のハロゲン原子とを有する化合物である。
ジヒドロキシ芳香族化合物は、1分子中に芳香環と、該芳香環に結合する2個のヒドロキシ基とを有する化合物である。
ジハロゲノ芳香族スルホン化合物及びジヒドロキシ芳香族化合物は、PSPを構成する繰り返し単位に対応する。
≪Monomer≫
The dihalogeno aromatic sulfone compound is a compound having an aromatic ring, a sulfonyl group, and two halogen atoms bonded to the aromatic ring in one molecule.
A dihydroxyaromatic compound is a compound having an aromatic ring and two hydroxy groups bonded to the aromatic ring in one molecule.
The dihalogeno aromatic sulfone compound and the dihydroxy aromatic compound correspond to the repeating units constituting the PSP.
本実施形態におけるPSPが、上述した式(S−1)で表される構造を含む繰り返し単位を有する場合は、ジハロゲノ芳香族スルホン化合物として、下記式(mx−1)で表される化合物を用い、ジヒドロキシ芳香族化合物として、下記式(my−1)で表される化合物を用いることにより、製造することができる。
X1−ph1−SO2−ph2−X2 ・・・(mx−1)
HO−ph1−SO2−ph2−OH ・・・(my−1)
[式(mx−1)中、ph1及びph2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいフェニレン基である。X1及びX2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子である。
式(my−1)中、ph1及びph2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいフェニレン基である。]
When the PSP in the present embodiment has a repeating unit containing the structure represented by the above formula (S-1), the compound represented by the following formula (mx-1) is used as the dihalogenoaromatic sulfone compound. , The dihydroxyaromatic compound can be produced by using a compound represented by the following formula (my-1).
X 1- ph 1- SO 2- ph 2- X 2 ... (mx-1)
HO-ph 1- SO 2 -ph 2- OH ... (my-1)
[In the formula (mx-1), ph 1 and ph 2 are phenylene groups which may independently have a substituent. X 1 and X 2 are independent halogen atoms.
In the formula (my-1), ph 1 and ph 2 are phenylene groups which may independently have a substituent. ]
式(mx−1)及び(my−1)中、ph1及びph2は、それぞれ上述した式(S−1)中のph1及びph2と同一である。 Wherein (mx-1) and (my-1), ph 1 and ph 2 are the same as ph 1 and ph 2 in each above-mentioned formula (S-1).
式(mx−1)中、X1及びX2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子であることが好ましい。 In the formula (mx-1), X 1 and X 2 are independent halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a chlorine atom is preferable.
式(mx−1)で表される化合物としては、ビス(4−クロロフェニル)スルホン、及び4−クロロフェニル−3’,4’−ジクロロフェニルスルホン等が挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (mx-1) include bis (4-chlorophenyl) sulfone, 4-chlorophenyl-3', 4'-dichlorophenyl sulfone and the like.
式(my−1)で表される化合物としては、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)スルホン及びビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)スルホン等が挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (my-1) include bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) sulfone and bis (4-hydroxy-3-phenylphenyl) sulfone. And so on.
本実施形態におけるPSPが、上述した式(S−1)で表される構造及び上述した式(S−2)で表される構造を含む繰り返し単位を有する場合は、ジハロゲノ芳香族スルホン化合物として、上記式(mx−1)で表される化合物を用い、芳香族ジヒドロキシ化合物として、下記式(my−2)で表される化合物を用いることにより、上述した式(S−1)で表される構造及び上述した式(S−2)で表される構造を含む繰り返し単位を有するPSPを製造することができる。
HO−ph3−R−ph4−OH ・・・(my−2)
[式(my−2)中、ph3及びph4は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいフェニレン基である。Rは、アルキリデン基、酸素原子又は硫黄原子である。]
When the PSP in the present embodiment has a repeating unit containing a structure represented by the above-mentioned formula (S-1) and a structure represented by the above-mentioned formula (S-2), it is used as a dihalogeno aromatic sulfone compound. By using the compound represented by the above formula (mx-1) and using the compound represented by the following formula (my-2) as the aromatic dihydroxy compound, it is represented by the above formula (S-1). A PSP having a structure and a repeating unit including the structure represented by the above formula (S-2) can be produced.
HO-ph 3- R-ph 4- OH ... (my-2)
[In the formula (my-2), ph 3 and ph 4 are phenylene groups which may independently have a substituent. R is an alkylidene group, an oxygen atom or a sulfur atom. ]
式(my−2)中、ph3、ph4及びRは、上述した式(S−2)中のph3、ph4及びRとそれぞれ同一である。 Wherein (my-2), ph 3 , ph 4 and R are each identical to ph 3, ph 4 and R in the above-mentioned formula (S-2).
式(my−2)で表される化合物としては、ビスフェノールA:(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールAF:2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、及びビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル等が挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (my-2) include bisphenol A: (2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane), bisphenol AF: 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and the like. Examples thereof include bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) sulfide, and bis (4-hydroxyphenyl) ether.
本実施形態におけるPSPが、上述した式(S−1)で表される構造及び上述した式(S−3)で表される構造を含む繰り返し単位を有する場合は、ジハロゲノ芳香族スルホン化合物として、上記式(mx−1)で表される化合物を用い、ジヒドロキシ芳香族化合物として、下記式(my−3)で表される化合物を用いることにより、上述した式(S−1)で表される構造及び上述した式(S−3)で表される構造を含む繰り返し単位を有するPSPを製造することができる。 When the PSP in the present embodiment has a repeating unit containing the structure represented by the above-mentioned formula (S-1) and the above-mentioned structure represented by the formula (S-3), it is designated as a dihalogenoaromatic sulfone compound. By using the compound represented by the above formula (mx-1) and using the compound represented by the following formula (my-3) as the dihydroxyaromatic compound, it is represented by the above formula (S-1). A PSP having a structure and a repeating unit including the structure represented by the above formula (S-3) can be produced.
HO−(ph5)n−OH ・・・(my−3)
[式(my−3)中、ph5は、置換基を有してもよいフェニレン基である。nは、1〜3の整数である。nが2以上である場合、複数存在するph5は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
HO- (ph 5 ) n- OH ... (my-3)
[In the formula (my-3), ph 5 is a phenylene group which may have a substituent. n is an integer of 1 to 3. when n is 2 or more, ph 5 there are a plurality, it may be the same or different from each other. ]
式(my−3)中、ph5及びnは、上述した式(S−3)中のph5及びnとそれぞれ同一である。 Wherein (my-3), ph 5 and n are each identical to ph 5 and n in the above-mentioned formula (S-3).
式(my−3)で表される化合物としては、ヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、フェニルヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジヒドロキシビフェニル、3,5,3’,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2’−ジフェニル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル及び4,4’’’−ジヒドロキシ−p−クォターフェニル等が挙げられる。 Examples of the compound represented by the formula (my-3) include hydroquinone, resorcin, catechol, phenylhydroquinone, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,2'-dihydroxybiphenyl, 3,5,3', 5'-tetra. Examples thereof include methyl-4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,2'-diphenyl-4,4'-dihydroxybiphenyl and 4,4'''-dihydroxy-p-quarterphenyl.
本実施形態においては、目的とする芳香族ポリスルホンの種類に応じて、ジハロゲノ芳香族スルホン化合物及びジヒドロキシ芳香族化合物を、いずれも、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 In the present embodiment, one of the dihalogeno aromatic sulfone compound and the dihydroxy aromatic compound may be used alone or in combination of two or more, depending on the type of the target aromatic polysulfone. May be.
≪塩基、有機溶媒≫
ジハロゲノ芳香族スルホン化合物とジヒドロキシ芳香族化合物との重縮合は、塩基として炭酸のアルカリ金属塩を用いて行われることが好ましい。また、重縮合は、有機溶媒中で行われることが好ましい。重縮合は、塩基として炭酸のアルカリ金属塩を用い、かつ、有機溶媒中で行われることがより好ましい。
≪Base, organic solvent≫
The polycondensation of the dihalogeno aromatic sulfone compound and the dihydroxy aromatic compound is preferably carried out using an alkali metal salt of carbonic acid as a base. Further, the polycondensation is preferably performed in an organic solvent. It is more preferable that the polycondensation is carried out using an alkali metal salt of carbonic acid as a base and in an organic solvent.
炭酸のアルカリ金属塩は、炭酸アルカリ(アルカリ金属の炭酸塩)であってもよいし、重炭酸アルカリ(炭酸水素アルカリ、アルカリ金属の炭酸水素塩)であってもよいし、これらの混合物であってもよい。
炭酸アルカリとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
重炭酸アルカリとしては、重炭酸ナトリウム(炭酸水素ナトリウム)、重炭酸カリウム(炭酸水素カリウム)等が挙げられる。
The alkali metal salt of carbonic acid may be alkali carbonate (alkali metal carbonate), bicarbonate alkali (hydrogencarbonate, alkali metal hydrogen carbonate), or a mixture thereof. May be.
Examples of the alkali carbonate include sodium carbonate, potassium carbonate and the like.
Examples of the alkali bicarbonate include sodium bicarbonate (sodium hydrogencarbonate) and potassium bicarbonate (potassium hydrogencarbonate).
有機溶媒は、非プロトン性極性溶媒であることが好ましい。
有機溶媒の沸点は、100℃以上400℃以下であることが好ましく、100℃以上350℃以下であることがより好ましい。
The organic solvent is preferably an aprotic polar solvent.
The boiling point of the organic solvent is preferably 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
このような有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド;スルホラン(1,1−ジオキソチラン)、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、ジフェニルスルホン等のスルホン;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。 Examples of such an organic solvent include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone; sulfolanes (1,1-dioxotyran) and dimethyl sulfones. , Dethyl sulfone, diisopropyl sulfone, diphenyl sulfone and the like; 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-diethyl-2-imidazolidinone and the like.
有機溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the organic solvent, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
重縮合の反応温度は、180℃以上400℃以下であることが好ましく、反応時間は、4〜10時間であることが好ましい。 The reaction temperature of the polycondensation is preferably 180 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and the reaction time is preferably 4 to 10 hours.
工程(ii)
<アミノ化合物>
末端キャップ剤であるアミノ化合物としては、PSPの主鎖末端に有するハロゲン原子を、アミノ基に置換することができる化合物であれば、特に限定されない。
アミノ化合物として、具体的には、4−アミノフェノール、3−アミノフェノール、2,4−ジアミノフェノール、2,5−ジアミノフェノール、3−アミノプロパノール、4−(2−アミノエチル)フェノール等が挙げられ、その中でも、4−アミノフェノール、3−アミノフェノールが好ましい。
Process (ii)
<Amino compound>
The amino compound as the terminal cap agent is not particularly limited as long as it is a compound capable of substituting the halogen atom at the end of the main chain of the PSP with an amino group.
Specific examples of the amino compound include 4-aminophenol, 3-aminophenol, 2,4-diaminophenol, 2,5-diaminophenol, 3-aminopropanol, 4- (2-aminoethyl) phenol and the like. Among them, 4-aminophenol and 3-aminophenol are preferable.
工程(ii)は、有機溶媒中、塩基存在下で行ってもよく、該有機溶媒及び塩基としては、上述したPSPの製造方法で説明した有機溶媒及び塩基と同様のものが挙げられる。 The step (ii) may be performed in an organic solvent in the presence of a base, and examples of the organic solvent and base include the same organic solvent and base as described in the above-mentioned method for producing PSP.
PSPと、アミノ化合物とを反応させる反応温度は、100〜400℃であることが好ましく、100〜300℃であることが好ましく、反応時間は、1〜50時間であることが好ましく、2〜30時間であることがより好ましい。 The reaction temperature for reacting the PSP with the amino compound is preferably 100 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C, and the reaction time is preferably 1 to 50 hours, preferably 2 to 30. It is more preferable that it is time.
工程(ii)におけるアミノ化合物の使用量は、PSP100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.2〜5質量部であることがより好ましい。 The amount of the amino compound used in the step (ii) is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of PSP.
工程(ii)における塩基の使用量は、PSP100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.3〜5質量部であることがより好ましい。 The amount of the base used in the step (ii) is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.3 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of PSP.
以上説明した本実施形態の多孔質膜は、アミノ基を有する芳香族ポリスルホンを含有する。該芳香族ポリスルホンは、親水性基であるアミノ基を有するため、本実施形態の多孔質膜は、親水性が高められている。したがって、本実施形態の多孔質膜は、透水性が高い。
また、本実施形態の多孔質膜が、アミノ基を主鎖末端に有する芳香族ポリスルホンを含有する場合、該芳香族ポリスルホンが有する芳香環の間に働く相互作用を弱めることなく、堅固な構造を維持することができ、かつ、多孔質膜の表面にアミノ基が配置されるため、本実施形態の多孔質膜は、透水性がより高く、かつ、機械的強度がより高いものとなる。
The porous membrane of the present embodiment described above contains aromatic polysulfone having an amino group. Since the aromatic polysulfone has an amino group which is a hydrophilic group, the porous membrane of the present embodiment is highly hydrophilic. Therefore, the porous membrane of this embodiment has high water permeability.
Further, when the porous membrane of the present embodiment contains an aromatic polysulfone having an amino group at the end of the main chain, a robust structure can be obtained without weakening the interaction between the aromatic rings of the aromatic polysulfone. Since the amino group can be maintained and the amino group is arranged on the surface of the porous membrane, the porous membrane of the present embodiment has higher water permeability and higher mechanical strength.
(多孔質膜の製造方法)
本実施形態の多孔質膜の製造方法としては、PN0を溶媒に溶解させ、得られた溶液を所定の形状に押し出し、エアギャップを介して乾湿式で、またはエアギャップを介さずに湿式で、凝固液に導入して、相分離および脱溶媒することにより製造することができる。
また、この方法とは別に、PN0を溶媒に溶解させ、得られた溶液を所定の形状の基材に流延し、凝固液に浸漬して、相分離および脱溶媒することにより行ってもよい。
(Manufacturing method of porous membrane)
As a method for producing the porous film of the present embodiment, PN0 is dissolved in a solvent, the obtained solution is extruded into a predetermined shape, and the solution is dry-wet through an air gap or wet without an air gap. It can be produced by introducing it into a coagulating solution, phase separation and desolvation.
Further, separately from this method, PN0 may be dissolved in a solvent, the obtained solution may be cast on a substrate having a predetermined shape, immersed in a coagulating liquid, and phase-separated and desolved. ..
また、多孔質膜として中空糸膜を製造する場合、PN0を溶媒に溶解させた溶液を紡糸原液とし、二重環状ノズルを用いる。具体的に、多孔質中空糸膜の製造は、外側より前記溶液を吐出させると共に、内側より凝固液(以下、「内部凝固液」ということがある)または気体を吐出させて行われる。これらを、エアギャップを介してまたは介さずに、凝固液(以下、「外部凝固液」ということがある)中に導入することが好ましい。 When a hollow fiber membrane is produced as a porous membrane, a solution in which PN0 is dissolved in a solvent is used as a spinning stock solution, and a double annular nozzle is used. Specifically, the porous hollow fiber membrane is manufactured by discharging the solution from the outside and discharging a coagulating liquid (hereinafter, may be referred to as “internal coagulating liquid”) or a gas from the inside. It is preferable to introduce these into a coagulating liquid (hereinafter, may be referred to as "external coagulating liquid") with or without an air gap.
また、多孔質膜として薄膜(フィルム)を製造する場合、PN0を溶媒に溶解させ、得られた溶液を、ガラス板の一面にフィルムアプリケーターを用いて塗布した後、水に浸漬させ、ガラス板から剥離させることで、製造することができる。 When producing a thin film (film) as a porous film, PN0 is dissolved in a solvent, the obtained solution is applied to one surface of a glass plate using a film applicator, and then immersed in water to be used from the glass plate. It can be manufactured by peeling it off.
前記溶液の調製に用いられる芳香族ポリスルホンの良溶媒(以下、単に「良溶媒」ということがある)としては、例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドおよびN,N−ジメチルアセトアミドが挙げられる。 Examples of the good solvent for the aromatic polysulfone used in the preparation of the solution (hereinafter, may be simply referred to as “good solvent”) include N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide. Can be mentioned.
また、前記溶液には、さらに膨潤剤を含有させてもよい。
膨潤剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのエチレングリコール類が挙げられ、除去し易いことからエチレングリコールが好ましい。
Further, the solution may further contain a swelling agent.
Examples of the swelling agent include ethylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol, and ethylene glycol is preferable because it is easy to remove.
凝固液としては、貧溶媒や、貧溶媒と良溶媒との混合溶媒を用いることができる。凝固液として、貧溶媒と良溶媒との混合溶媒を用いることが好ましい。貧溶媒と良溶媒との混合比を調節することにより、得られる多孔質膜の孔径や孔径分布を調節することができる。 As the coagulation liquid, a poor solvent or a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent can be used. As the coagulant, it is preferable to use a mixed solvent of a poor solvent and a good solvent. By adjusting the mixing ratio of the poor solvent and the good solvent, the pore size and the pore size distribution of the obtained porous membrane can be adjusted.
また、上述の製造方法により得られた多孔質膜を、必要に応じて、熱処理や放射線処理を行ってもよい。
熱処理を行う場合の加熱温度は、例えば、150〜190℃である。
放射線処理を行う場合の放射線は、例えば、α線、β線、γ線、X線又は電子線である。
Further, the porous membrane obtained by the above-mentioned production method may be heat-treated or radiation-treated, if necessary.
The heating temperature when the heat treatment is performed is, for example, 150 to 190 ° C.
The radiation used for radiation treatment is, for example, α-rays, β-rays, γ-rays, X-rays or electron beams.
また、多孔質膜として中空糸膜を製造する場合、オートクレーブなどを用いて中空糸膜を水蒸気滅菌処理してもよい。 Further, when the hollow fiber membrane is produced as the porous membrane, the hollow fiber membrane may be sterilized by steam using an autoclave or the like.
また、PN0中のアミノ基を、多孔質膜を形成する前後で化学的に反応(変性)させてもよい。 Further, the amino group in PN0 may be chemically reacted (modified) before and after forming the porous film.
以下、具体的な実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the examples shown below.
<アミノ基量の測定方法>
各例の多孔質膜における芳香族ポリスルホンの主鎖を形成している繰り返し単位100ユニット当たりの主鎖末端のアミノ基量(A01)は、NMR測定によって算出した。
具体的には、1H−NMRの測定で、芳香族ポリスルホンの主鎖の(−ph1−SO2−ph2−O−)において、Sに結合するph1の炭素原子に隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合している2つの水素原子、及びSに結合するph2の炭素原子に隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合している2つの水素原子(計4つの水素原子)に帰属されるピーク面積(Xp01)と、芳香族ポリスルホンの主鎖末端の芳香環におけるアミノ基が結合している炭素原子に隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合する2つの水素原子に帰属されるピーク面積(Yp01)とを用いて、下記式(a1)に基づいて算出した。
A01=(Yp01/2)/(Xp01/4)×100
=Yp01/Xp01×200・・・(a1)
なお、Xp01としては、7.9から8.1ppmの積分値を採用した。また、Yp01としては、6.6から6.7ppmの積分値を採用した。
<Measurement method of amino group amount>
The amount of amino groups (A 01 ) at the end of the main chain per 100 units of repeating units forming the main chain of aromatic polysulfone in the porous membrane of each example was calculated by NMR measurement.
Specifically, in 1 H-NMR measurement, in the main chain of aromatic polysulfone (-ph 1- SO 2- ph 2- O-), two atoms adjacent to the carbon atom of ph 1 bonded to S are adjacent to each other. It is attributed to two hydrogen atoms bonded to each carbon atom and two hydrogen atoms bonded to two carbon atoms adjacent to the ph 2 carbon atom bonded to S (a total of four hydrogen atoms). Peak area (Xp 01 ) and the peak area assigned to two hydrogen atoms bonded to two carbon atoms adjacent to the carbon atom to which the amino group is bonded in the aromatic ring at the end of the main chain of the aromatic polysulfone. It was calculated based on the following formula (a1) using (Yp 01).
A 01 = (Yp 01/2 ) / (Xp 01/4) × 100
= Yp 01 / Xp 01 × 200 ... (a1)
As Xp 01 , an integrated value of 7.9 to 8.1 ppm was adopted. Further, as Yp 01 , an integrated value of 6.6 to 6.7 ppm was adopted.
[測定装置]
NMR装置:Varian NMR System PS400WB
磁場強度:9.4T(400MHz)
プローブ:Varian 400 DB AutoX WB Probe
(5mm)
[measuring device]
NMR equipment: Varian NMR System PS400WB
Magnetic field strength: 9.4T (400MHz)
Probe: Varian 400 DB AutoX WB Probe
(5 mm)
[測定条件]
測定核:1H
測定法:シングルパルス法
測定温度:50℃
重溶媒:d6−DMSO(TMS含有)
待ち時間:10sec
パルス照射時間:11.9μsec(90℃パルス)
積算回数:64回
外部標準:TMS(0ppm)
[Measurement condition]
Measurement nucleus: 1 H
Measurement method: Single pulse method Measurement temperature: 50 ° C
Deuterated solvent: d6-DMSO (containing TMS)
Waiting time: 10 sec
Pulse irradiation time: 11.9 μsec (90 ° C pulse)
Number of integrations: 64 times External standard: TMS (0ppm)
なお、上記アミノ基量は、原料として用いた芳香族ポリスルホンから算出した値である。実施例1〜3の多孔質膜については、アミノ基を有する芳香族ポリスルホンとアミノ基を有さない芳香族ポリスルホンとの混合物であるが、該混合物のアミノ基量は、アミノ基を有する芳香族ポリスルホンのアミノ基量を算出した後に、該混合物の混合割合から算出した値(例えば、実施例1ではPN1のアミノ基量を1/10した値)である。 The amount of the amino group is a value calculated from the aromatic polysulfone used as a raw material. The porous membranes of Examples 1 to 3 are a mixture of an aromatic polysulfone having an amino group and an aromatic polysulfone having no amino group, and the amount of the amino group in the mixture is an aromatic having an amino group. After calculating the amino group amount of the polysulfone, it is a value calculated from the mixing ratio of the mixture (for example, in Example 1, the value obtained by dividing the amino group amount of PN1 by 1/10).
<芳香族ポリスルホンの数平均絶対分子量の測定方法>
芳香族ポリスルホンの数平均絶対分子量(Mn)は、GPC測定により求めた。なお、Mnはいずれも2回測定し、その平均値を求めた。
[測定条件]
試料:10mM臭化リチウム含有N,N−ジメチルホルムアミド溶液1mLに対し、芳香族ポリスルホン0.002gを配合した。
試料注入量:100μL。
カラム(固定相):東ソー株式会社製「TSKgel GMHHR−H」(7.8mmφ×300mm)を2本直列に連結。
カラム温度:40℃
溶離液(移動相):10mM臭化リチウム含有N,N−ジメチルホルムアミド
溶離液流量:0.8mL/分
検出器:示差屈折率計(RI)+多角度光散乱光度計(MALS)
標準試薬:ポリスチレン
分子量算出法:多角度光散乱光度計(MALS)から絶対分子量を算出した。
<Measurement method of number average absolute molecular weight of aromatic polysulfone>
The number average absolute molecular weight (Mn) of aromatic polysulfone was determined by GPC measurement. In addition, Mn was measured twice in each case, and the average value was calculated.
[Measurement condition]
Sample: 0.002 g of aromatic polysulfone was added to 1 mL of a 10 mM lithium bromide-containing N, N-dimethylformamide solution.
Sample injection amount: 100 μL.
Column (stationary phase): Two "TSKgel GMHHR-H" (7.8 mmφ x 300 mm) manufactured by Tosoh Corporation are connected in series.
Column temperature: 40 ° C
Eluent (mobile phase): N, N-dimethylformamide containing 10 mM lithium bromide Eluent flow rate: 0.8 mL / min Detector: Differential refractometer (RI) + multi-angle light scattering photometer (MALS)
Standard reagent: Polystyrene Molecular weight calculation method: Absolute molecular weight was calculated from a multi-angle light scattering photometer (MALS).
<アミノ基含有芳香族ポリスルホンの製造>
≪製造例1≫
撹拌機、窒素導入管、温度計、及び先端に受器を付したコンデンサーを備えた重合槽に、炭酸カリウム3.57質量部、ビス(4−クロロフェニル)スルホン5.13質量部及びN−メチル−2−ピロリドン120質量部を混合し、100℃に昇温後、ポリエーテルスルホン(住友化学株式会社製、スミカエクセル(登録商標)PES 3600P)120質量部を加えた。ポリエーテルスルホンが溶解した後、190℃に昇温後、4−アミノフェノール4.53質量部及びN−メチル−2−ピロリドン60質量部を混合し、滴下し、200℃に昇温して10時間反応させた。
次いで、得られた反応混合溶液を、NMPで希釈し、室温まで冷却して、未反応の炭酸カリウム及び副生した塩化カリウムを析出させた。上述の析出操作後の反応混合溶液を水中に滴下し、芳香族ポリスルホンを析出させ、ろ過で不要なNMPを除去することにより、析出物を得た。得られた析出物を、入念に水で繰返し洗浄し、150℃で加熱乾燥させることにより、アミノ基を主鎖の末端の少なくとも一方に有するアミノ基含有芳香族ポリスルホンPN1を得た。得られたPN1の数平均絶対分子量は6600であり、PN1のアミノ基量は7.4(個/100ユニット)であった。
<Manufacturing of Amino Group-Containing Aromatic Polysulfone>
<< Manufacturing Example 1 >>
3.57 parts by mass of potassium carbonate, 5.13 parts by mass of bis (4-chlorophenyl) sulfone and N-methyl in a polymerization tank equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a condenser with a receiver at the tip. After mixing 120 parts by mass of -2-pyrrolidone and raising the temperature to 100 ° C., 120 parts by mass of polyether sulfone (Sumika Excel (registered trademark) PES 3600P manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added. After the polyether sulfone is dissolved, the temperature is raised to 190 ° C., then 4.53 parts by mass of 4-aminophenol and 60 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed, added dropwise, and the temperature is raised to 200 ° C. to 10 Reacted for time.
The resulting reaction mixture was then diluted with NMP and cooled to room temperature to precipitate unreacted potassium carbonate and by-produced potassium chloride. The reaction mixture solution after the above-mentioned precipitation operation was dropped into water to precipitate aromatic polysulfone, and unnecessary NMP was removed by filtration to obtain a precipitate. The obtained precipitate was carefully washed repeatedly with water and dried by heating at 150 ° C. to obtain an amino group-containing aromatic polysulfone PN1 having an amino group at at least one of the ends of the main chain. The number average absolute molecular weight of the obtained PN1 was 6600, and the amino group weight of PN1 was 7.4 (pieces / 100 units).
≪製造例2≫
撹拌機、窒素導入管、温度計、及び先端に受器を付したコンデンサーを備えた重合槽に、4−アミノフェノール1.22質量部、炭酸カリウム1.24質量部及びN−メチル−2−ピロリドン180質量部を混合し、100℃に昇温後、ポリエーテルスルホン(住友化学株式会社製、スミカエクセル(登録商標)PES 3600P)120質量部を加えた。ポリエーテルスルホンが溶解した後、200℃に加熱して10時間反応させた。
次いで、得られた反応混合溶液を、NMPで希釈し、室温まで冷却して、未反応の炭酸カリウム及び副生した塩化カリウムを析出させた。上述の析出操作後の反応混合溶液を水中に滴下し、芳香族ポリスルホンを析出させ、ろ過で不要なNMPを除去することにより、析出物を得た。得られた析出物を、入念に水で繰返し洗浄し、150℃で加熱乾燥させることにより、アミノ基を主鎖の末端の少なくとも一方に有するアミノ基含有芳香族ポリスルホンPN2を得た。得られたPN2の数平均絶対分子量は12400であり、PN2のアミノ基量は2.1(個/100ユニット)であった。
<< Manufacturing Example 2 >>
In a polymerization tank equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a condenser with a receiver at the tip, 1.22 parts by mass of 4-aminophenol, 1.24 parts by mass of potassium carbonate, and N-methyl-2- 180 parts by mass of pyrrolidone was mixed, and after raising the temperature to 100 ° C., 120 parts by mass of polyether sulfone (Sumika Excel (registered trademark) PES 3600P manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added. After the polyether sulfone was dissolved, the mixture was heated to 200 ° C. and reacted for 10 hours.
The resulting reaction mixture was then diluted with NMP and cooled to room temperature to precipitate unreacted potassium carbonate and by-produced potassium chloride. The reaction mixture solution after the above-mentioned precipitation operation was dropped into water to precipitate aromatic polysulfone, and unnecessary NMP was removed by filtration to obtain a precipitate. The obtained precipitate was carefully washed repeatedly with water and dried by heating at 150 ° C. to obtain an amino group-containing aromatic polysulfone PN2 having an amino group at at least one of the ends of the main chain. The number average absolute molecular weight of the obtained PN2 was 12400, and the amino group weight of PN2 was 2.1 (pieces / 100 units).
≪製造例3≫
撹拌機、窒素導入管、温度計、及び先端に受器を付したコンデンサーを備えた重合槽に、4−アミノフェノール0.405質量部、炭酸カリウム0.618質量部及びN−メチル−2−ピロリドン180質量部を混合し、100℃に昇温後、ポリエーテルスルホン(住友化学株式会社製、スミカエクセル(登録商標)PES 4800P)120質量部を加えた。ポリエーテルスルホンが溶解した後、200℃に加熱して10時間反応させた。
次いで、得られた反応混合溶液を、NMPで希釈し、室温まで冷却して、未反応の炭酸カリウム及び副生した塩化カリウムを析出させた。上述の析出操作後の反応混合溶液を水中に滴下し、芳香族ポリスルホンを析出させ、ろ過で不要なNMPを除去することにより、析出物を得た。得られた析出物を、入念に水で繰返し洗浄し、150℃で加熱乾燥させることにより、アミノ基を主鎖の末端の少なくとも一方に有するアミノ基含有芳香族ポリスルホンPN3を得た。得られたPN3の数平均絶対分子量は21800であり、PN3のアミノ基量は0.6(個/100ユニット)であった。
<< Manufacturing Example 3 >>
In a polymerization tank equipped with a stirrer, a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a condenser with a receiver at the tip, 0.405 parts by mass of 4-aminophenol, 0.618 parts by mass of potassium carbonate, and N-methyl-2- 180 parts by mass of pyrrolidone was mixed, the temperature was raised to 100 ° C., and then 120 parts by mass of polyether sulfone (Sumika Excel (registered trademark) PES 4800P manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added. After the polyether sulfone was dissolved, the mixture was heated to 200 ° C. and reacted for 10 hours.
The resulting reaction mixture was then diluted with NMP and cooled to room temperature to precipitate unreacted potassium carbonate and by-produced potassium chloride. The reaction mixture solution after the above-mentioned precipitation operation was dropped into water to precipitate aromatic polysulfone, and unnecessary NMP was removed by filtration to obtain a precipitate. The obtained precipitate was carefully washed repeatedly with water and dried by heating at 150 ° C. to obtain an amino group-containing aromatic polysulfone PN3 having an amino group at at least one of the ends of the main chain. The number average absolute molecular weight of the obtained PN3 was 21,800, and the amino group weight of PN3 was 0.6 (pieces / 100 units).
<多孔質膜の製造>
<実施例1>
加熱容器内で、PN1を1.8質量部と、ポリエーテルスルホンPS1(住友化学株式会社製、スミカエクセル(登録商標)PES 5900P)を16.2質量部と、NMPを82質量部とをそれぞれ混合し、80℃で2時間撹拌することで、淡黄色の溶液を得た。この溶液を、厚さ3mmのガラス板の一面にフィルムアプリケーターを用いて塗布した後、水に浸漬させることで、膜厚が140〜170μmである実施例1の多孔質膜を形成した。
各例の多孔質膜をガラス板から剥離し、水により複数回洗浄した後、測定開始まで膜を水中で保存した。
<Manufacturing of porous membrane>
<Example 1>
In the heating container, 1.8 parts by mass of PN1, 16.2 parts by mass of polyether sulfone PS1 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., Sumika Excel (registered trademark) PES 5900P), and 82 parts by mass of NMP, respectively. The mixture was mixed and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a pale yellow solution. This solution was applied to one surface of a glass plate having a thickness of 3 mm using a film applicator and then immersed in water to form a porous film having a film thickness of 140 to 170 μm.
The porous membrane of each example was peeled off from the glass plate, washed with water multiple times, and then the membrane was stored in water until the start of measurement.
<実施例2>
加熱容器内で、PN1を5.4質量部と、PS1を12.6質量部と、NMPを82質量部とをそれぞれ混合したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の多孔質膜を得た。
<Example 2>
Porous medium of Example 2 in the same manner as in Example 1 except that 5.4 parts by mass of PN1, 12.6 parts by mass of PS1 and 82 parts by mass of NMP were mixed in the heating container. Obtained a membrane.
<実施例3>
加熱容器内で、PN2を9質量部と、PS1を9質量部と、NMPを82質量部とをそれぞれ混合したこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の多孔質膜を得た。
<Example 3>
A porous membrane of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 9 parts by mass of PN2, 9 parts by mass of PS1 and 82 parts by mass of NMP were mixed in the heating container. ..
<実施例4>
加熱容器内で、PN3を18質量部と、NMPを82質量部とをそれぞれ混合したこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の多孔質膜を得た。
<Example 4>
A porous membrane of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 18 parts by mass of PN3 and 82 parts by mass of NMP were mixed in the heating container.
<比較例1>
加熱容器内で、PS1を18質量部と、NMPを82質量部とをそれぞれ混合したこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の多孔質膜を得た。
<Comparative Example 1>
A porous film of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 18 parts by mass of PS1 and 82 parts by mass of NMP were mixed in the heating container.
[透水速度の測定]
直径47mmの圧力セルを用い、該圧力セルに装着できるように各例の多孔質膜をそれぞれ円形に切り出し、各例の試験膜を作製した。各例の試験膜を該圧力セルにそれぞれ装着し、各例の試験膜に対して、23℃、0.2バール(20kPa)の圧力で、純水をろ過し、ろ過開始から9分30秒経過時から10分経過時の間(30秒間)に各例の試験膜を透過した純水の量を測定して、透水速度(L/m2/h/105Pa)を求めた。その結果を表1に示した。
[Measurement of permeability rate]
Using a pressure cell having a diameter of 47 mm, the porous membranes of each example were cut out in a circular shape so that they could be attached to the pressure cell, and test membranes of each example were prepared. The test membranes of each example were attached to the pressure cells, and pure water was filtered through the test membranes of each example at a pressure of 23 ° C. and 0.2 bar (20 kPa), and 9 minutes and 30 seconds from the start of filtration. the amount of pure water which has passed through the test membrane of the examples from the time elapsed 10 minutes elapsed o'clock (30 seconds) was measured to determine the water permeation rate (L / m 2 / h / 10 5 Pa). The results are shown in Table 1.
また、表1に、各例の多孔質膜が含有する芳香族ポリスルホン、アミノ基を有する芳香族ポリスルホンとアミノ基を有さない芳香族ポリスルホンの混合割合(質量部)、各例の多孔質膜が含有する芳香族ポリスルホンの繰り返し単位100ユニット当たりのアミノ基量、各例の多孔質膜の透水速度を示した。 Table 1 shows the aromatic polysulfone contained in the porous membrane of each example, the mixing ratio (parts by mass) of the aromatic polysulfone having an amino group and the aromatic polysulfone having no amino group, and the porous membrane of each example. The amount of amino groups per 100 units of repeating units of aromatic polysulfone contained in is shown, and the water permeation rate of the porous membrane of each example is shown.
表1に示す通り、実施例の芳香族ポリスルホンを用いて形成された多孔質膜は、比較例の芳香族ポリスルホンを用いて形成された多孔質膜よりも透過速度が大きく、透水性に優れることが確認できた。 As shown in Table 1, the porous membrane formed by using the aromatic polysulfone of the example has a higher permeation rate and is excellent in water permeability than the porous membrane formed by using the aromatic polysulfone of the comparative example. Was confirmed.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021067461A JP2022002839A (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Porous membrane |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021067461A JP2022002839A (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Porous membrane |
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ID=79247068
Family Applications (1)
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JP2021067461A Pending JP2022002839A (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Porous membrane |
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2021
- 2021-04-13 JP JP2021067461A patent/JP2022002839A/en active Pending
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