JP5858154B2 - 多孔質膜用樹脂組成物、製膜原液、多孔質膜の製造方法、中空糸膜用多孔質膜の製造方法、水処理装置用多孔質膜の製造方法、電解質支持体用多孔質膜の製造方法、及びセパレーター用多孔質膜の製造方法 - Google Patents

多孔質膜用樹脂組成物、製膜原液、多孔質膜の製造方法、中空糸膜用多孔質膜の製造方法、水処理装置用多孔質膜の製造方法、電解質支持体用多孔質膜の製造方法、及びセパレーター用多孔質膜の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂組成物、製膜原液、多孔質膜、前記多孔質膜を用いた中空糸膜、水処理装置、電解質支持体、及びセパレーターに関する。
本発明は、2013年3月15日に日本国に出願された特願2013−052690号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
多孔質膜は、飲料水製造、浄水処理、排水処理等の水処理分野等の様々な分野で利用されている。近年、高い分画性能や親水性といった膜の性能に加え、製造工程の簡略化が望まれている。
多孔質膜を得るための製造方法としては、例えば、特許文献1のように孔形成剤としてポリビニルピロリドン(PVP)のような親水性の高分子を、膜基材を形成するポリマーに含有させ、膜を製造した後に前記親水性の高分子を取り除く工程を含む製造方法が挙げられる。
また、特許文献2及び特許文献3には、多孔質膜を親水化する目的で、親水成分が水中に溶出しないように水不溶性とした、ビニルピロリドンと(メタ)アクリレートのグラフトコポリマーやランダムコポリマー等の親水性高分子を含む分離膜が開示されている。
特開平2−302449号公報 特開2006−239680号公報 特開2006−205067号公報
しかしながら、特許文献1で得られた多孔質膜は疎水性であるため、前記多孔質膜を親水化する目的で、多孔質膜からポリビニルピロリドンを全て取り除かずに、少量のポリビニルピロリドンを膜中に残存させた状態で、更にポリビニルピロリドンを架橋して膜中に固定化する工程を含むため、製造方法が煩雑である。
また、特許文献2及び特許文献3の親水性高分子を含有する分離膜を製造する際、膜製造用の溶液調製時に白濁が生じ、得られた分離膜の均一性が低下してロット毎に品質のぶれが生じる場合がある。
本発明の1つの態様は、分画性能が良好で、高い透水性を有する多孔質膜を得るために好適な樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明の1つの態様は、前記樹脂組成物を含有する製膜原液であって、透明性にも優れる製膜原液を提供することを目的とする。
また、本発明の1つの態様では、直径1μm以上の大きな孔の形成が抑制された均一性の高い細孔を有し、分画性能が良好で、かつ高い透水性を有する多孔質膜の提供を目的とする。また本発明の1つの態様では、前記多孔質膜を用いた中空糸膜、水処理装置、及び電解質支持体、並びに前記多孔質膜を用いたセパレーターを提供することを目的とする。
前記課題は、以下の本発明[1]〜[11]によって解決される。
[1] 下記(A)、(B)及び(C)含む溶液。
(A):膜形成ポリマー
(B):下式(1)で示される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)及びその他のモノマー(b2)を含むモノマー組成物を重合して得られるポリマー
(C):ビニルピロリドン単位を含むポリマー
Figure 0005858154
式(1)において、R及びR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基である。
〜Xは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。
Zは、末端基である。
nは、3〜10,000の自然数である。
[2] 400nmにおける透過率が70%以上である[1]に記載の溶液。
[3] 膜形成ポリマー(A)が、フッ素含有ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスチレン誘導体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びセルロースアセテートから選ばれる少なくとも1種である[1]〜[2]のいずれかに記載の溶液。
[4] 膜形成ポリマー(A)が、フッ素含有ポリマー、ポリエチレン及びポリエーテルスルホンから選ばれる少なくとも1種である[1]〜[2]のいずれかに記載の溶液。
[5] 膜形成ポリマー(A)が、フッ素含有ポリマーである[1]〜[2]のいずれかに記載の溶液。
[6] フッ素含有ポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−co−ヘキサフルオロプロピレン、エチレン−co−クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル及びポリテトラフルオロエチレンから選ばれる少なくとも1種である[2]〜[5]のいずれかに記載の溶液。
[7] ポリマー(B)中の、マクロモノマー(b1)単位及びその他のモノマー(b2)単位の合計に対するマクロモノマー(b1)単位の比率が5〜99質量%である[1]〜[6]のいずれかに記載の溶液。
[8] その他のモノマー(b2)が(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール単位を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル、及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルを少なくとも1つ含む(メタ)アクリル酸エステルである[1]〜[7]のいずれかに記載の溶液。
[9] [1]〜[8]のいずれかに記載の溶液から、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を取り除くことによって得られる多孔質膜。
[10] [9]に記載の多孔質膜を使用した電解質支持体。
[11] [10]に記載の多孔質膜を使用したセパレーター。
また、本発明は以下の側面を有する。
<1>下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含む樹脂組成物;
(A)成分:膜形成ポリマー
(B)成分:下記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)と、その他のモノマー(b2)とを含むモノマー組成物を重合して得られるポリマー
(C)成分:ビニルピロリドン単位を含むポリマー
Figure 0005858154
(上記式(1)において、R及びR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、X〜Xは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、Zは、末端基を表し、nは、3〜10,000の自然数を表す。)
<2>前記(A)成分が、フッ素原子、又は塩素原子を分子内に含有するポリマーである<1>に記載の樹脂組成物;
<3>前記フッ素原子を分子内に含有するポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーである、<2>に記載の樹脂組成物;
<4>前記塩素原子を分子内に含有するポリマーが、ポリ塩化ビニル、及びポリ塩素化塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーである、<2>に記載の樹脂組成物;
<5>前記成分(A)が、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース、又はこれらの誘導体である、<1>に記載の樹脂組成物;
<6>前記(B)成分中の、前記マクロモノマー(b1)のモノマー単位、及び前記その他のモノマー(b2)のモノマー単位の合計質量に対する、前記マクロモノマー(b1)のモノマー単位の割合が、5〜99質量%である<1>〜<5>のいずれか一項に記載の樹脂組成物;
<7>前記その他のモノマー(b2)が、(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール単位を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル、及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群より選択される少なくとも1つの(メタ)アクリル酸エステルである、<1>〜<6>のいずれか一項に記載の樹脂組成物;
<8>前記(A)成分、(B)成分、(C)成分の合計量100質量部に対する前記(C)成分の含有量が、0.1〜50質量部である<1>〜<7>のいずれか一項に記載の樹脂組成物;
<9><1>〜<8>のいずれか一項に記載の樹脂組成物と、前記(A)成分を溶解可能な溶剤とを含む、製膜原液;
<10>波長400nmの可視光の透過率が70%以上である、<9>に記載の製膜原液;
<11><9>又は<10>に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含む製造方法によって得られる多孔質膜;
<12><11>に記載の多孔質膜から構成されている中空糸膜;
<13><11>に記載の多孔質膜と、電解質とを含む、電解質支持体;
<14><11>に記載の多孔質膜を用いたセパレーター;
<15><11>に記載の多孔質膜を用いた水処理装置。
本発明において、特定の成分を含む樹脂組成物を含み、良好な透明性を有する製膜原液を使用することにより、直径1μm以上の大きな孔の形成が抑制された、均一性の高い細孔を有し、分画性能が良好で、高い透水性を有する多孔質膜を得ることができる。そのため、水処理分野において好適な平均孔径(約1〜1×10−1μm)を有する中空糸膜等に利用できる多孔質膜や、リチウムイオン電解液で膨潤した支持体等の電解質支持体、及び前記多孔質膜を使用したリチウムイオン電池等のセパレーターを提供することができる。
本発明の多孔質膜の1つの実施形態である水処理装置の斜視図である。 図1の水処理装置が備える平型中空糸膜エレメントの正面図である。 図1の水処理装置が備える平型中空糸膜エレメントの左側面である。
[樹脂組成物]
本発明の1つの態様において、樹脂組成物は、下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含むものである。
(A)成分:膜形成ポリマー
(B)成分:下記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)と、その他のモノマー(b2)とを含むモノマー組成物を重合して得られるポリマー
(C)成分:ビニルピロリドン単位を含むポリマー
Figure 0005858154
(上記式(1)において、R及びR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、X〜Xは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、Zは、末端基を表し、nは、3〜10,000の自然数を表す。)
また、上記式(1)においてRからRまでの間には、R、R、R、・・・、Rn−1の置換基を有する(メタ)アクリル酸単位が並んでいる。XからXまでの間も同様である。
以下、各成分について順次説明する。
<成分(A):膜形成ポリマー>
成分(A)は、膜形成ポリマーであり、前記膜形成ポリマー(以下、「膜形成ポリマー(A)」と言うこともある)は、本発明の製膜原液、及び多孔質膜を構成する成分の一つである。
膜形成ポリマー(A)は本発明の多孔質膜の構造を維持するためのもの、すなわち、多孔質膜の膜構造を形成するための成分であり、多孔質膜に求められる特性に応じてその組成を選択することができる。
本発明の1つの態様において、多孔質膜として耐薬品性、耐酸化劣化性及び耐熱性が要求される場合には、膜形成ポリマー(A)としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PVDF−co−ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、エチレン−co−クロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有ポリマー、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスチレン誘導体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びセルロースアセテートが挙げられる。
本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)としては、多孔質膜の耐薬品性及び耐酸化劣化性が優れる点から、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PVDF−co−ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、エチレン−co−クロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有ポリマー、ポリエチレン、及びポリエーテルスルホンからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーが好ましい。
また、本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)としては、フッ素原子、又は塩素原子を分子内に含有するポリマーが好ましい。
本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)のフッ素原子を分子内に含有するポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーが好ましく、多孔質膜の耐酸化劣化性及び機械的耐久性の点で、PVDFが更に好ましい。これらフッ素原子を分子内に含有するポリマーとしては、例えば、質量平均分子量が10,000〜2,000,000のものを用いることが好ましい。
また、本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)の塩素原子を分子内に含有するポリマーとしては、ポリ塩化ビニル(PVC)、及びポリ塩素化塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーが好ましい。これら塩素原子を分子内に含有するポリマーとしては、例えば、質量平均分子量が10,000〜2,000,000のものを用いることが好ましい。
また、本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)としては、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース、又はこれらの誘導体であることが好ましい。これらポリマーとしては、例えば、質量平均分子量が10,000〜2,000,000のものを用いることが好ましい。
また本明細書において、「ポリ塩素化塩化ビニル」とは、ポリ塩化ビニルを塩素化したポリマーのことを指す。
膜形成ポリマー(A)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)は、後述の溶剤(III)に溶解可能であり、純水に溶解しないポリマーが好ましい。
ここで「溶解可能」とは、溶剤100質量部に対してポリマー0.1質量部以上が溶解している状態のことを意味する。
前述のポリマーの中で、後述する(B)成分のポリマー(以下、「ポリマー(B)」と言うこともある)及びビニルピロリドン単位を含むポリマーである(C)成分(以下、「ポリマー(C)、又はビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)」と言うこともある)と、溶剤(III)への相溶性、耐薬品性及び耐熱性の観点からPVDFが好ましい。
本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)としては、質量平均分子量(以下、「Mw」という)100,000〜2,000,000のポリマーが好ましい。Mwが100,000以上の場合に、本発明の多孔質膜の機械的強度が良好となる傾向にあり、Mwが2,000,000以下の場合に、溶剤(III)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)との相溶性が良好となる傾向にある。Mwの下限値は300,000がより好ましく、Mwの上限値は1,500,000がより好ましい。すなわち、本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)の質量平均分子量は、100,000〜2,000,000が好ましく、300,000〜2,000,000がより好ましく、300,000〜1,500,000が更に好ましい。
前記質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用いて、東ソー(株)製のポリスチレンスタンダード(Mp(ピークトップ分子量)が76,969,900、2,110,000、1,260,000、775,000、355,000、186,000、19,500、1,050及びNSスチレンモノマー(株)製のスチレンモノマー(M=104)の9種)を用いて作成した検量線を使用して求めた値のことを指す。
尚、膜形成ポリマー(A)として上記のMwを有するものを使用する場合、異なるMwを有するものを混合して目的とするMwを有する膜形成ポリマー(A)とすることができる。
すなわち、本発明の1つの態様において、膜形成ポリマー(A)の前述のMwは、1種類のポリマーのMwであってもよく、2種類以上のポリマーを併用する場合は、それぞれのポリマーのMwの平均値であってもよい。Mwが2種類以上のポリマーの平均値である場合、その算出方法としては、例えば、併用した全ポリマーの合計100質量部に対する各ポリマー質量部を百分率で掛け合わせ、得られたMwを合計する方法が挙げられる。
<(B)成分:上記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)と、その他のモノマー(b2)とを含むモノマー組成物を重合して得られるポリマー>
本発明の1つの態様において、樹脂組成物に含まれる(B)成分は、上記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)(以下、「マクロモノマー(b1)」と言うこともある)と、その他のモノマー(b2)とを含むモノマー組成物を重合して得られるポリマーである。
(モノマー組成物)
本発明の1つの態様において、モノマー組成物とは、マクロモノマー(b1)及びその他のモノマー(b2)を含む。
モノマー組成物中のマクロモノマー(b1)とその他のモノマー(b2)の合計質量を100質量部とした際、前記合計質量に対するマクロモノマー(b1)の含有量は、5〜99質量部が好ましい。マクロモノマー(b1)の含有量が5質量部以上であれば、本発明の製膜原液の透明性が良好となる傾向にある。また、マクロモノマー(b1)の含有量が99質量部以下であれば、本発明の多孔質膜の純水に対する接触角が良好、すなわち、接触角が1〜75°となる傾向にある。
ここで「多孔質膜の純粋に対する接触角」とは、接触角測定装置を用いて、多孔質膜の表面に純水の水滴を滴下してから3秒後の水滴の状態をCCDカメラで撮影し、得られた写真の水滴の接触角を接触角測定装置に組み込まれた画像処理プログラムで計測することにより求めることができる。
マクロモノマー(b1)の含有量の下限値は20質量部がより好ましく、40質量部が更に好ましく、50質量部が特に好ましい。マクロモノマー(b1)の含有量の上限値は、98質量部がより好ましく、95質量部が更に好ましい。
すなわち、本発明の1つの態様において、モノマー組成物中のマクロモノマー(b1)の含有量は、マクロモノマー(b1)とその他のモノマー(b2)の合計質量を100質量部とした際、前記合計質量に対して5〜99質量部が好ましく、20〜98質量部がより好ましく、40〜98質量部が更に好ましく、40〜95質量部が更に好ましく、50〜95質量部が特に好ましい。
((メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1))
(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)は、本発明の製膜原液、及び多孔質膜に含有されるポリマー(B)を構成するための原料の一つである。
マクロモノマー(b1)は、ポリ(メタ)アクリル酸エステルセグメントの片末端にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するものであって、上記式(1)で表されるモノマーである。ここで、マクロモノマーとは、重合可能な官能基を持った高分子量のモノマーであり、別名マクロマーとも呼ばれるものである。尚、本発明において、「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸」又は「メタクリル酸」を示す。
すなわち、本発明の1つの態様において、マクロモノマー(b1)とは、その他のモノマー(b2)とラジカル重合可能な不飽和二重結合を一方の末端に有する、上記式(1)で表されるポリ(メタ)アクリル酸エステルのことを指す。
ここで「マクロモノマーの末端」とは、分子鎖の最も長い部分をモノマーの主鎖とした場合、その主鎖の端部のことを意味する。
マクロモノマー(b1)は、上記の一般式(1)で表されるものである。
一般式(1)において、R及びR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基である。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基は、更に置換基を有することができる。
ここで、R及びR〜Rが置換基を有するとは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は複素環基の少なくとも1つの水素原子が、後述する基に置き換えられていることを意味する。
R又はR〜Rのアルキル基としては、例えば、炭素数1〜20の直鎖アルキル基が挙げられる。R又はR〜Rのアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基及びi−プロピル基等が挙げられる。本発明の1つの態様において、R及びR〜Rのアルキル基に分岐鎖が含まれている場合、前記分岐鎖部分は置換基として定義される。
R又はR〜Rのシクロアルキル基としては、例えば、炭素数3〜20のシクロアルキル基が挙げられる。R又はR〜Rのシクロアルキル基の具体例としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基及びアダマンチル基等が挙げられる。
R又はR〜Rのアリール基としては、例えば、炭素数6〜18のアリール基が挙げられる。R又はR〜Rのアリール基の具体例としては、フェニル基及びナフチル基等が挙げられる。
R又はR〜Rの複素環基としては、例えば、炭素数5〜18の窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を含む複素環基が挙げられる。R又はR〜Rの複素環基の具体例としては、γ−ラクトン基及びε−カプロラクトン基等が挙げられる。
本発明の1つの態様において、R又はR〜Rの前述の好ましい基が、更に置換基を含む場合、その置換基としては、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(−COOR’)、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基(−CONR’R’’)、ハロゲン、アリル基、エポキシ基、アルコキシ基(−OR’)又は親水性若しくはイオン性を示す基からなる群から選択される基又は原子が挙げられる。尚、R’又はR’’は、それぞれ独立して、複素環基を除いてRと同様の基が挙げられる。
R又はR〜Rの置換基のアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基が挙げられる。
R又はR〜Rの置換基のアミド基としては、例えば、ジメチルアミド基が挙げられる。
R又はR〜Rの置換基のハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素が挙げられる。
R又はR〜Rの置換基のアルコキシ基としては、例えば、炭素数1〜12のアルコキシ基が挙げられ、具体例としては、メトキシ基が挙げられる。
R又はR〜Rの置換基の親水性又はイオン性を示す基としては、例えば、カルボキシル基(−COOH)のアルカリ塩又はスルホキシル基(−SOH)のアルカリ塩、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基等のポリ(アルキレンオキシド)基、及び四級アンモニウム塩基等のカチオン性置換基が挙げられる。
本発明の1つの態様において、R及びR〜Rは、アルキル基、及びシクロアルキル基からなる群より選択される少なくとも1つが好ましく、アルキル基がより好ましい。
また、本発明の1つの態様において、R及びR〜Rのアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はi−プロピル基が好ましく、入手のしやすさの観点から、メチル基がより好ましい。
上記式(1)において、X〜Xは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基であり、メチル基が好ましい。
上記式(1)において、X〜Xは、合成し易さの観点から、X〜Xの半数以上がメチル基であることが好ましい。ここで、X〜Xの半数以上がメチル基であることを確認する方法としては、例えば、公知の磁気共鳴スペクトル(NMR)による解析方法が挙げられる。
上記式(1)において、Zは、マクロモノマー(b1)の末端基である。ここでマクロモノマー(b1)の末端基とは、マクロモノマー(b1)の、不飽和二重結合を有する基が付加している側とは、反対側の基のことを意味する。マクロモノマー(b1)の末端基としては、例えば、公知のラジカル重合で得られるポリマーの末端基と同様に、水素原子、及びラジカル重合開始剤に由来する基が挙げられる。
上記式(1)において、nは、3〜10,000の自然数である。また、nは10〜10,000がより好ましい。
マクロモノマー(b1)中のポリ(メタ)アクリル酸エステルセグメント(骨格)を構成する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸n−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸イソブトキシエチル、(メタ)アクリル酸t−ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸ノニルフェノキシエチル、(メタ)アクリル酸3−メトキシブチル等が挙げられる。また市販品としては、例えば、プラクセルFM(商品名、ダイセル化学(株)製、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン)、ブレンマーPME−100(商品名、日油(株)製、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が2であるもの))、ブレンマーPME−200(商品名、日油(株)製、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が4であるもの))、ブレンマーPME−400(商品名、日油(株)製、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が9であるもの))、ブレンマー50POEP−800B(商品名、日油(株)製、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−メタクリレート(エチレングリコールの連鎖が8であり、プロピレングリコールの連鎖が6であるもの))、ブレンマー20ANEP−600(商品名、日油(株)製、ノニルフェノキシ(エチレングリコール−ポリプロピレングリコール)モノアクリレート)、ブレンマーAME−100(商品名、日油(株)製)、ブレンマーAME−200(商品名、日油(株)製)及びブレンマー50AOEP−800B(商品名、日油(株)製)が挙げられる。
これらの中で、モノマーの入手のし易さ、及びポリマー(B)の機械物性の点で、メタクリル酸エステルが好ましく、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、ブレンマーPME−100、ブレンマーPME−200及びブレンマーPME−400がより好ましく、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−ブチルメタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、ブレンマーPME−100、ブレンマーPME−200及びブレンマーPME−400が更に好ましい。このうち、膜形成ポリマー(A)がPVDFである場合、PVDFとの相溶性が良好な点でメタクリル酸メチルが特に好ましい。
前述のメタクリル酸エステルは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の1つの態様において、マクロモノマー(b1)の数平均分子量(以下、「Mn」という)は、得られるポリマー(B)の機械物性バランスの点から、1,000以上1,000,000以下が好ましい。Mnの下限値は、3,000以上がより好ましく、4,000以上が更に好ましい。Mnの上限値は、60,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。前記Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用いて、Polymer Laboratories製のポリメタクリル酸メチル(Mp(ピークトップ分子量)が141,500、55,600、10,290及び1,590の4種)を用いて作成した検量線を使用して求めた値のことを指す。
本発明の1つの態様において、マクロモノマー(b1)の分子量分布(以下、「Mw/Mn」という)は、得られるポリマー(B)の機械物性のバランスから、1.5以上5.0以下が好ましい。
本発明の1つの態様においては、マクロモノマー(b1)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
このようなマクロモノマー(b1)の製造方法としては、例えば、コバルト連鎖移動剤を用いて製造する方法(例えば、米国特許第4,680,352号明細書)、α−ブロモメチルスチレン等のα−置換不飽和化合物を連鎖移動剤として用いる方法(例えば、国際公開第88/04,304号)、重合性基を化学的に結合させる方法(例えば、特開昭60−133007号公報、米国特許第5,147,952号明細書)及び熱分解による方法(例えば、特開平11−240854号公報)が挙げられる。これらの中で、効率的にマクロモノマー(b1)を製造可能である点から、コバルト連鎖移動剤を用いて製造する方法が好ましい。
マクロモノマー(b1)の製造方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法及び懸濁重合法、乳化重合法等の水系分散重合法が挙げられる。これらの中で、マクロモノマー(b1)の回収工程の簡略化の点から、溶液重合及び懸濁重合法、乳化重合法等の水系分散重合法が好ましい。
本発明の1つの態様において、マクロモノマー(b1)を溶液重合法で得る際に使用される溶剤(I)としては、例えば、トルエン等の炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;アセトン等のケトン;メタノール等のアルコール;アセトニトリル等のニトリル;酢酸エチル等のビニルエステル;エチレンカーボネート等のカーボネート;及び超臨界二酸化炭素が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
すなわち、本発明の1つの態様において、マクロモノマー(b1)を溶液重合法にて重合する場合、前述の溶剤(I)と、(メタ)アクリル酸エステルと、重合開始剤と、連鎖移動剤とを、25〜200℃の反応温度で、0.5〜24時間反応させる工程を含む方法であることが好ましい。
(その他のモノマー(b2))
本発明の1つの態様において、その他のモノマー(b2)は、本発明の製膜原液、及び多孔質膜に含有されるポリマー(B)を構成するための原料の一つである。
本発明の1つの態様において、その他のモノマー(b2)としては、例えば、マクロモノマー(b1)中のポリ(メタ)アクリル酸エステルセグメントを構成する(メタ)アクリル酸エステルと同様のモノマーが挙げられる。
本発明においては、その他のモノマー(b2)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
<ポリマー(B)>
本発明の1つの態様において、ポリマー(B)は、本発明の多孔質膜及び製膜原液の構成成分の一つである。
本発明の1つの態様において、ポリマー(B)は、マクロモノマー(b1)及びその他のモノマー(b2)を含むモノマー組成物を重合して得られるポリマーであり、マクロモノマー(b1)とその他のモノマー(b2)のブロック共重合体、及び側鎖にマクロモノマー(b1)単位を有するその他のモノマー(b2)のグラフト共重合体からなる群より選択される少なくとも1つで構成されることが好ましい。
本発明の1つの態様において、ポリマー(B)中にはマクロモノマー(b1)単位のみを有するポリマー、その他のモノマー(b2)単位のみを有するポリマー、未反応のマクロモノマー(b1)及び未反応のその他のモノマー(b2)からなる群より選択される少なくとも1つを含有することができる。
ポリマー(B)のMnは、ポリマー(B)の引張強度、引張伸度、曲げ強度及び熱安定性の点から、1,000以上5,000,000以下が好ましい。ポリマー(B)のMnの下限値は2,000がより好ましく、5,000が更に好ましい。ポリマー(B)のMnの上限値は、300,000がより好ましい。ここでポリマー(B)のMnとは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィにより、Polymer Laboratories製のポリメタクリル酸メチル(Mp(ピークトップ分子量)が141,500、55,600、10,290及び1,590の4種)を用いて作成した検量線を使用して求めた値のことを指す。
本発明の1つの態様において、ポリマー(B)としては、前述のポリマー単独で、又は異なる組成比、連鎖分布若しくは分子量を有する前述のポリマーを2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明の1つの態様において、ポリマー(B)の製造方法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法及び乳化重合法が挙げられる。このうち、マクロモノマー(b1)とその他のモノマー(b2)の重合反応性の観点から、溶液重合法が好ましい。
ポリマー(B)を溶液重合法で製造する場合に使用される溶剤(II)としては、例えば、マクロモノマー(b1)を溶液重合法で得る際に使用される溶剤(I)と同様の溶剤、又はテトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)、テトラメチルウレア(TMU)、トリエチルホスフェート(TEP)及びリン酸トリメチル(TMP)が挙げられる。これらの中で、膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の溶解性及び取り扱いの容易さの点で、THF、DMF、DMAc、DMSO及びNMPが好ましい。溶剤(II)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリマー(B)を製造する際には、ポリマー(B)の分子量を調節するために、メルカプタン、水素、αメチルスチレンダイマー、テルペノイド等の連鎖移動剤を使用することができる。
ポリマー(B)を得る際にはラジカル重合開始剤を使用することができる。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物及びアゾ化合物が挙げられる。
有機過酸化物の具体例としては、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレート、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、ビス−3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、シクロヘキサノンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド及びジ−t−ブチルパーオキサイドが挙げられる。
アゾ化合物の具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)が挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、入手のし易さ、重合条件に好適な半減期温度を有する点から、ベンゾイルパーオキサイド、AIBN、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)が好ましい。これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ラジカル重合開始剤の添加量は、その他のモノマー(b2)100質量部に対して0.0001質量部以上10質量部以下が好ましい。
ポリマー(B)を得るための重合温度としては、例えば、使用する溶媒の沸点やラジカル重合開始剤の使用温度範囲が好適である点で、−100℃〜250℃が好ましい。重合温度の下限値は0℃がより好ましく、上限値は200℃がより好ましい。
また反応時間としては、0.5〜24時間がより好ましい。
<ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)>
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)は、本発明の樹脂組成物、及び製膜原液の構成成分の一つである。
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)は、膜形成ポリマー(A)と溶剤(III)との相分離を制御するために添加される。
本明細書において、ビニルピロリドン単位を含むポリマーとは、その分子内に、ビニルピロリドンのモノマーユニットを有するポリマーのことを指す。
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)としては、例えば、ポリビニルピロリドン、又はビニルピロリドン単位、及びその他のモノマー(c−1)単位を含有するポリマーが挙げられる。
その他のモノマー(c−1)としては、例えば、マクロモノマー(b1)中のポリ(メタ)アクリル酸エステルセグメントに含まれる(メタ)アクリル酸エステルと同様のモノマーが挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)としては、本発明の多孔質膜の物性等の点で、RI検出器を使用したGPC測定で得られたクロマトグラムのピーク面積の総面積値に対する質量平均分子量1×10以上のピーク面積値が10%以下の分子量分布を有するポリマーであることが好ましい。
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の分子量分布は、ビニルピロリドン単位を含むポリマーを得る際の重合時間によって制御できる。すなわち、重合時間が0.5〜24時間であれば、上述のような分子量分布を有するポリマー(C)を得ることができる。
上記の分子量分布を有するビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を用いることにより、相分離制御剤として良好な洗浄性(除去性)を発揮し、本発明の多孔質膜の構造中に微細な割れが発生しやすくなるため、本発明の多孔質膜の濾過性能を良好とすることができる傾向にある。
ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)中の、質量平均分子量が1×10以上である高分子ポリマーの含有量の下限値としては、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を後述の多孔質膜前駆体中から取り除きやすい点、及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)が多孔質膜に残存することで多孔質膜が水で膨潤して孔が閉塞しにくく、多孔質膜が良好な透水性を有する点で、5質量%が好ましく、6質量%がより好ましく、7質量%が更に好ましい。また、前記高分子ポリマーの含有量の上限値としては、20質量%がより好ましい。ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)中の質量平均分子量が1×10以上の高分子ポリマーの含有量を5質量%以上とすることにより、特に下排水用濾過膜として使用する場合に濾過特性を良好にすることができる傾向にある。
各成分の混合比は、透明性の高い溶液となるよう混合比を適宜調整すれば良い。膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)及び溶剤(III)の合計量100質量部に対する膜形成ポリマー(A)の含有量は0.1〜40質量部が好ましい。また、前記合計量100質量部に対するポリマー(B)の含有量は、0.1〜40質量部が好ましい。また、前記合計量100質量部に対するビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の含有量は、0.1〜20質量部が好ましい。また、前記合計量100質量部に対する溶剤(III)の含有量は、70〜99.7質量部が好ましい。透明性の高い溶液は時間の経過と共に相分離が生じることがなく、経時変化も少ない。尚、本発明の溶液は、構成成分の一部が溶解せずに分散していても、均一であり、透明性を維持できていればよい。
[製膜原液]
本発明の1つの態様において、製膜原液は、膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を含む樹脂組成物と、THF、DMF、DMAc、DMSO、及びNMPからなる群より選択される少なくとも1種の溶媒とを含むことが好ましい。
本発明の1つの態様において製膜原液は、膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)が前述の溶剤(III)等へ均一に溶解しており、透明な溶液である。透明な溶液とは、可視光領域の散乱が起こらないサイズでポリマー分子が分散、又は溶解している状態であり、マクロな相分離を起こさず、経時的な変化も少ないものである。
本発明の1つの態様において、製膜原液は、波長400nmの光における透過率が70%以上であることが好ましい。透過率が70%以上の溶液とすることで、欠陥が抑制された、ロットぶれの少ない多孔質膜が得られる傾向にある。また、前記透過率の上限は本発明の効果を有する限り特に限定されず、100%以下であることが好ましい。
本発明の製膜原液は、ポリマー(B)に、膜形成ポリマー(A)、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を含む樹脂組成物、及び溶剤(III)を混合することにより得ることができる。
各成分の混合比は、透明性の高い製膜原液となるよう混合比を適宜調整すれば良い。膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)及び溶剤(III)の合計量100質量部に対する膜形成ポリマー(A)の含有量は0.1〜40質量部が好ましい。また、前記合計量を100質量部とした際、前記合計量に対するポリマー(B)の含有量は、0.1〜40質量部が好ましい。また、前記合計量100質量部に対する溶剤(III)の含有量は、70〜99.7質量部が好ましい。
透明性の高い製膜原液は時間の経過と共に相分離が生じることがなく、経時変化も少ない。尚、本発明の製膜原液は、構成成分の一部が溶解せずに分散していても、均一であり、透明性、すなわち、製膜原液の波長400nmの光における透過率が70%以上を維持できていればよい。
本発明の製膜原液の調製方法としては、例えば、溶剤(III)中に膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を一括で混合して溶解する方法、並びに溶剤(III)中に膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を少量ずつ添加しながら溶解する方法が挙げられる。
尚、本発明の製膜原液を得る際、溶剤(III)が蒸発して系外へ放出されてしまうことがなければ溶剤(III)を加熱しながら膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を溶解することができる。また、本発明の製膜原液を必要に応じて冷却することができる。
溶剤(III)としては、例えば、溶剤(II)と同様のものが挙げられる。これらの中で、膜形成ポリマー(A)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の溶解性及び取り扱いの容易さの点で、THF、DMF、DMAc、DMSO、及びNMPからなる群より選択される少なくとも1つの溶剤が好ましい。これら溶剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[多孔質膜]
本発明の1つの態様において、多孔質膜は、本発明の製膜原液からビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の一部、または全部を取り除く工程を含む製造方法によって得られる。また、前記多孔質膜は、膜形成ポリマー(A)及びポリマー(B)を含む。
本発明の多孔質膜の製造方法については後述する。
本発明の多孔質膜中の膜形成ポリマー(A)の含有量としては、多孔質膜を形成している膜形成ポリマー(A)及びポリマー(B)の合計量100質量部に対して、20〜95質量部が好ましい。多孔質膜中の膜形成ポリマー(A)の含有量が20質量部以上であれば、多孔質膜とすることができる傾向にある。
また、膜形成ポリマー(A)の含有量が95質量部以下で、多孔質膜の表面の純水に対する接触角を低く、すなわち、1〜75°にすることができる傾向にある。
膜形成ポリマー(A)の含有量の下限値は25質量部がより好ましく、30質量部が更に好ましく、40質量部が特に好ましい。膜形成ポリマー(A)の含有量の上限値は92質量部がより好ましく、90質量部が更に好ましく、85質量部が特に好ましい。
本発明の1つの態様において、多孔質膜中の膜形成ポリマー(A)の含有量は、多孔質膜を形成している膜形成ポリマー(A)及びポリマー(B)の合計量に対して、20〜95質量部が好ましく、30〜90質量部がより好ましく、40〜85質量部が特に好ましい。
本発明の多孔質膜の表面はポリマー(B)を含むことで親水化されており、従来の親水化剤による処理を必ずしも必要としない。
本発明の多孔質膜の表面の純水に対する接触角を低くする方法としては、例えば、マクロモノマー(b1)、及びその他のモノマー(b2)の少なくとも1つのモノマーが、水酸基、カルボキシル基等の親水性の官能基を有するモノマーであるモノマー組成物を重合して得られるコポリマーをポリマー(B)として使用して多孔質膜を得る方法が挙げられる。また、本発明の1つの態様において、前記水酸基、カルボキシル基等の親水性の官能基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール単位を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル、及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群より選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましい。
また、本発明の1つの態様において、前記その他のモノマー(b2)が、(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール単位を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル、及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群より選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましい。
上記のコポリマーを使用して多孔質膜を得ることにより、多孔質膜の表面に効率的に親水性の官能基を有するポリマーセグメントを偏在化させたものを得ることができる傾向にある。
本発明の多孔質膜の表面の純水に対する接触角の上限値は70°がより好ましく、65°が更に好ましい。また、多孔質膜の表面の純水に対する接触角の下限値は低い程好ましく、一般的に1°である。
本発明の多孔質膜の表面の純水に対する接触角の下限値は、使用するポリマー(A)の種類によって変動するが、ポリマー(A)としてPVDFを使用する場合には、20°が一般的である。
本発明の多孔質膜の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、本発明の製膜原液を凝固液中で凝固させて多孔質膜前駆体を得る。この後、多孔質膜前駆体中に残存する溶剤(III)を洗浄して取り除き、溶剤洗浄後の多孔質膜前駆体を得る。更に、溶剤洗浄後の多孔質膜前駆体を次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の酸化剤や水酸化ナトリウム等のアルカリを含む薬液で洗浄し、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を分解する。この工程を数回繰り返すことで、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)及び溶剤(III)を溶剤洗浄後の多孔質膜前駆体から取り除くことができ、得られた薬液洗浄後の多孔質膜前駆体を乾燥して本発明の多孔質膜を得ることができる。
すなわち、本発明の1つの態様において、前記製膜原液を凝固して多孔質膜前駆体を得たのち、前記多孔質膜前駆体中に残存する(C)成分を分解除去する工程を含む製造方法により得られる多孔質膜であることが好ましい。
また、(C)成分を分解除去する方法としては、前記多孔質膜前駆体を酸化剤や、アルカリを含む溶液で洗浄する方法が好ましい。
多孔質膜前駆体を得る際に使用される凝固液としては、膜の孔径制御の点から、製膜原液に使用される溶剤(III)の0.1〜50質量%水溶液が好ましい。
凝固液の温度は、10℃以上90℃以下が好ましい。凝固液の温度が10℃以上で本発明の多孔質膜の透水性能を向上できる傾向に有り、90℃以下で本発明の多孔質膜の機械強度を損なわない傾向がある。
得られた多孔質膜前駆体を洗浄する方法としては、60〜100℃の熱水中への浸漬、洗浄により、溶剤(III)を除去する方法が好ましい。この際にビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の一部も同時に除去することができる。熱水の温度が60℃以上で、多孔質膜前駆体に対する高い洗浄効果が得られる傾向に有り、熱水の温度が100℃以下で多孔質膜前駆体が融着しにくい傾向にある。
多孔質膜前駆体を熱水で洗浄した後、溶剤洗浄後の多孔質膜前駆体を次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の薬液で洗浄することが好ましい。これにより多孔質膜内部のビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)が分解し、取り除かれる。この段階でビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)の大部分を取り除くことができる。次亜塩素酸ナトリウム水溶液を使用する場合、その濃度は10〜120,000mg/Lが好ましい。次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が10mg/L以上で得られる多孔質膜の透水流量が高くなる傾向にあり、好ましい。次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度に上限はないが、実用的には120,000mg/Lであれば十分である。
本発明においては、薬液洗浄後の多孔質膜前駆体を60℃〜100℃の熱水中で数回洗浄することが好ましい。これにより、残存しているビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を取り除くことができる傾向にある。
上記の熱水洗浄後の多孔質膜前駆体は、60℃以上120℃以下で、1分間以上24時間以下乾燥させることが好ましい。熱水洗浄後の多孔質膜前駆体の乾燥温度が60℃以上で、乾燥処理時間が短時間で良く、生産コストも抑えられるため工業生産上好ましい。また、熱水洗浄後の多孔質膜前駆体の乾燥温度が120℃以下で、乾燥工程で熱水洗浄後の多孔質膜前駆体が収縮しすぎることがない傾向にあり、多孔質膜表面に微小な亀裂が発生することもない傾向にあり、好ましい。
本発明の多孔質膜の形態としては、例えば、平膜及び中空糸膜が挙げられる。
本発明の多孔質膜が平膜の場合、厚みは、10〜1,000μmが好ましい。厚み10μm以上で本発明の多孔質膜の伸縮性及び耐久性を良好とすることができる傾向にあり、1,000μm以下で本発明の多孔質膜を低コストで生産できる傾向にある。本発明の多孔質膜が平膜の場合、厚みの下限値は20μm以上がより好ましく、30μm以上が更に好ましい。厚みの上限値は、900μm以下がより好ましく、800μm以下が更に好ましい。
ここで「平膜の厚み」とは、走査型電子顕微鏡を用いて多孔質膜の断面における外表面と内表面の最短距離を測定した値である。
本発明の多孔質膜は、膜の内部の構造としては、例えば、膜の断面における特定方向に孔の大きさが大きくなる傾斜構造、又は均質な孔を有する構造が挙げられる。特に、多孔質膜が中空糸膜の場合、中空糸膜の一方の表面が最も緻密で、他方の表面に向けて孔の傾斜構造を付けると好適な分離機能を得ることができるので好ましい。
本発明の多孔質膜は、膜中にはマクロボイド又は球晶構造を有することができる。
[中空糸膜]
また、本発明の1つの態様は、前記多孔質膜から構成される中空糸膜である。
本発明の多孔質膜が中空糸膜の場合、中空糸膜の外径は、20〜2,000μmが好ましい。多孔質膜の外径が20μm以上で製膜時に糸切れが発生しにくい傾向にある。また、中空糸膜の外径が2,000μm以下で中空形状を保ちやすく、外圧がかかっても扁平化しにくい傾向にある。中空糸膜の外径の下限値は、30μmがより好ましく、40μmが更に好ましい。また、中空糸膜の外径の上限値は、1,800μmがより好ましく、1,500μmが更に好ましい。
ここで、「中空糸膜の外径」とは、中空糸膜断面の直径のことを指し、走査型電子顕微鏡等を用いて測定した値である。
本発明の多孔質膜の形状が中空糸膜の場合、中空糸膜の肉厚は、5〜500μmが好ましい。中空糸膜の肉厚が5μm以上で、製膜時に糸切れが発生しにくい傾向に有り、500μm以下で中空形状を保ちやすい傾向にある。中空糸膜の肉厚の下限値は、10μmが好ましく、15μmが更に好ましい。中空糸膜の肉厚の上限値は、480μmがより好ましく、450μmが更に好ましい。
ここで、「中空糸膜の肉厚」とは、中空糸膜断面における外表面から内表面にかけての厚みのことを指し、電子顕微鏡等を用いて測定した値である。
[電解質支持体]
本発明の1つの態様において、電解質支持体は、電解質を本発明の多孔質膜中に担持させたものである。すなわち、本発明の1つの態様は、電解質と、多孔質膜とを含む電解質支持体である。
また、本発明の1つの側面は、前記多孔質膜の電解質支持体としての使用、もしくは前記多孔質膜を原料として用いた電解質支持体の製造方法である。
電解質としては、例えば、リチウムイオンを含有する高分子溶液が挙げられる。
本発明の1つの態様において、電解質支持体の製造方法としては、例えば、リチウムイオン電解質を調製する工程、リチウムイオン電解質を本発明の多孔質膜に含浸させる工程を含む製造方法が挙げられる。
本発明の電解質支持体は、例えば、ゲル電池、固体電池等の各種電池に用いることができる。
[セパレーター]
本発明のセパレーターは、本発明の多孔質膜がリチウムイオンバッテリー等の電池内の正極と負極を分離するための分離膜として使用されているものである。
すなわち、本発明の1つの態様は、前記多孔質膜のセパレーターとしての使用、もしくは前記多孔質膜を含むリチウムイオンバッテリー等の電池の製造方法である。
[水処理装置]
本発明の1つの態様は、前記多孔質膜の水処理装置への使用である。本発明の多孔質膜は、飲料水製造、浄水処理、排水処理等の水処理装置に好適に用いることができる。
本発明の1つの態様において、前記多孔質膜を用いた水処理装置としては、例えば、図1のような水処理装置1が挙げられる。図1の水処理装置1は、本発明の多孔質膜を中空糸膜として用いたものである。また、図1は、本発明の1つの形態である多孔質膜の1実施形態に係る水処理装置1の斜視図である。
図1に示す水処理装置は、膜分離層2内に設けられた膜モジュールユニット3と、膜洗浄用の散気装置4とを備え、膜モジュールユニット3には、吸引ポンプ5が接続され、散気装置4には、図示しないブロワーが接続されている。散気装置4は、膜モジュールユニット3の下方に設けられ、上記ブロワーと連通する管状体である散気管6を複数備えている。
また、膜モジュールユニット3は、シート状に配列された複数本の液透過性を有する中空糸膜7と、中空糸膜7の上端側を固定し、上方に配される第1ハウジング8と、中空糸膜7の下端側を固定し、下方に配される第2ハウジング9とを有する平型中空糸膜エレメント10を複数備え、これら平型中空糸膜エレメント10を、ラック11に並設して構成されている。ここで、中空糸膜7は、本発明の多孔質膜から構成されている。
すなわち、図1の水処理装置1は、本発明の多孔質膜の1形態である中空糸膜7を複数本引きそろえてシート状とし、このシート状物を、取水口12を設けた第1、第2ハウジング8、9で上下に固定してエレメントとしている。
第1、第2ハウジング8、9はそれぞれ、正面視で長尺な矩形状を呈している。第1ハウジング8の左端部には、左方に突出して、ろ過水を流す取水口12が設けられ、取水口12にはコ字状にクランクした配管部材13の一端が接続されている。配管部材13の他端は、ラック11の上方に配された集水ヘッダー14に接続されている。
膜モジュールユニット3では、吸引ポンプ5により膜分離槽2内の被処理水を中空糸膜7の細孔を介して吸引ろ過することで被処理水を固液分離する。各平型中空糸膜エレメント10で処理された処理水は、配管部材13を通して集水ヘッダー14でまとめて集水されるようになっている。
なお、本発明の1つの態様においては、中空糸膜7を複数本引きそろえたシート状物に変えて、本発明の多孔質膜の別の形態である、フィルム上の多孔質膜(平膜)を用いてもよい。
本発明の1つの態様において、前記多孔質膜を中空糸膜7として用いた水処理装置1において、平型中空糸膜エレメント10は、ラック11に固定され、図1に示すように、ラック11は、複数のフレーム部材から構成されている。ラック11は、散気装置4の左右から立ち上がる左右立設フレーム25L、25Rの上部にクロスフレーム26を架設し、左立設フレーム25Lの上部からエレメントの連設方向に延出する左上部フレーム27と、左立設フレーム25Lの上部からエレメントの連設方向に延出する左下部フレーム28と、立設フレーム25Rの上部からエレメントの連設方向に延出する右上部フレーム29と、右立設フレーム25Rの下部からエレメントの連設方向に延出する右下部フレーム30と、紙面奥側に位置し左右立設フレーム25L、25Rと同様の図示省略するフレームとを有する。
本発明の1つの態様である多孔質膜を中空糸膜として用いた水処理装置は、透水性能(フラックス)が高いため、単位時間当たりの水処理能力に優れている。
また、本発明は以下の側面を有する。
以下の(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含む、樹脂組成物(X);
(A)成分:質量平均分子量が100,000〜2,000,000のPVDFポリマー、
(B)成分:メタクリル酸メチルセグメントの末端に不飽和二重結合を有する、数平均分子量が1,000〜1,000,000のマクロモノマー(b1)と、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(b2)からなるモノマー組成物を重合して得られるポリマー(B)、
(C)成分:ポリビニルピロリドン
前記樹脂組成物(X)と、前記膜形成ポリマー(A)、を溶解可能な溶剤とを含む、製膜原液(Y);
前記製膜原液(Y)を凝固して得られる多孔質膜前駆体から、ポリビニルピロリドンを除去することによって得られる、多孔質膜(Z);
前記多孔質膜(Z)の中空糸膜、電解質支持体、セパレーター、又は水処理装置への使用。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。尚、以下において、マクロモノマー(b1)及びポリマーの組成及び構造、ポリマーのMw並びにマクロモノマー(b1)並びにポリマーのMn及びMw/Mnは、以下の方法により評価した。
また、以下において「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を示す。
(1)マクロモノマー(b1)及びポリマーの組成及び構造
マクロモノマー(b1)及びポリマーの組成及び構造をH−NMR(日本電子(株)製、製品名:JNM−EX270)により解析した。
(2)膜形成ポリマー(A)のMw
膜形成ポリマー(A)のMwは、GPC(東ソー(株)製、「HLC−8020」(商品名))を使用して以下の条件で求めた。
・カラム:TSK GUARD COLUMN α(7.8mmφ×40mm)と3本のTSK−GEL α−M(7.8mmφ×300mm)を直列に接続
・溶離液:LiBr 20mM DMF溶液
・測定温度:40℃
・流速:0.1mL/分
尚、Mwは、東ソー(株)製のポリスチレンスタンダード(Mp(ピークトップ分子量)が76,969,900、2,110,000、1,260,000、775,000、355,000、186,000、19,500、1,050及びNSスチレンモノマー(株)製のスチレンモノマー(M=104)の9種)を用いて作成した検量線を使用して求めた。
(3)マクロモノマー(b1)、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)のMn及びMw/Mn
マクロモノマー(b1)のMn及びMw/Mnは、GPC(東ソー(株)製、「HLC−8220」(商品名))を使用して以下の条件で求めた。
・カラム:TSK GUARD COLUMN SUPER HZ−L(4.6mmφ×35mm)と2本のTSK−GEL SUPER HZM−N(6.0mmφ×150mm)を直列に接続
・溶離液:LiBr 20mM DMF溶液
・測定温度:40℃
・流速:0.6mL/分
尚、Mw及びMnは、Polymer Laboratories製のポリメタクリル酸メチル(Mp(ピークトップ分子量)が141,500、55,600、10,290及び1,590の4種)を用いて作成した検量線を使用して求めた。
(4)溶液の透過率の測定
紫外線可視分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製、製品名:U−3300)を用い、調製した溶液を縦1cm×横1cmの内径を有するキュベットに加え、400nmの透過率測定を実施した。溶液の透明性を以下の基準で評価した。
○:溶液の透過率が90%以上
△:溶液の透過率が70%以上90%未満
×:溶液の透過率が70%未満
(5)接触角
多孔質膜の純水に対する接触角を以下の方法で測定した。
多孔質膜を接触角測定装置(Kruss社製、製品名:DSA−10)のサンプルテーブルの上に設置した。次いで、多孔質膜の表面に純水(和光純薬(株)製、LC/MS用)の水滴(10μL)を滴下してから3秒後の水滴の状態を、装置に付属しているCCDカメラを用いて撮影した。得られた写真の水滴の接触角を接触角測定装置に組み込まれた画像処理プログラムでの自動計測によって求めた。
(6)表面観察
走査型電子顕微鏡(日立電子(株)製、製品名:JSM−7400)を用い、多孔質膜の表面の任意の500μm×500μmの範囲を5箇所選択し、それらの中の穴の状態について下記基準で評価した。
○:直径1μm以上の穴は確認されなかった。
×:直径1μm以上の穴が1つ以上確認された。
(7)微粒子の阻止率
多孔質膜試験片を直径4.2cmの円形に裁断し、エタノール(和光純薬(株)製、試薬特級)に20分間浸漬しエタノールを含浸させた。次いで、エタノールを含浸させた多孔質膜試験片を脱イオン水に2時間以上浸漬し、タンク付ステンレスホルダー(Advantec(株)社製、KST−47(商品名)、有効膜面積12、5cm)に挟み込んだ。
次いで、脱イオン水に平均粒径0.132μmのポリスチレンラテックス粒子((株)マグスフェア製、公称粒径0.132μm)を25ppmの濃度になるように分散させてなる評価原液をタンク内に充填させて、挟み込んだ多孔質膜で測定圧力0.1MPaでろ過し、評価原液とろ過液の波長320nmの吸光度から
Rjc = [(A1−A2)/A1]×100
Rjc:微粒子阻止率(%)
A1:評価原液の吸光度(abs)
A2:ろ過液の吸光度(abs)
によって求めた。
吸光度測定は、分光光度計(パーキンエルマー製 LAMBDA850)を用いた。
[合成例1]コバルト連鎖移動剤CoBF−1の合成
撹拌装置を備えた反応装置中に、窒素雰囲気下で、酢酸コバルト(II)四水和物(和光純薬(株)製、和光特級)1.00g、ジフェニルグリオキシム(東京化成(株)製、EPグレード)1.93g及び30分以上窒素で置換し、脱酸素を行ったジエチルエーテル(関東化学(株)製、特級)80mLを入れ、室温で30分間攪拌し、混合物を得た。次いで、得られた混合物に三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(東京化成(株)製、EPグレード)10mLを加え、更に6時間攪拌し、反応物を得た。得られた反応物をろ過し、固体をジエチルエーテル(関東化学(株)製、特級)で洗浄し、15時間真空乾燥して、赤褐色固体であるコバルト連鎖移動剤CoBF−1を2.12g得た。
[合成例2]分散剤1の合成
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた反応装置中に、17%水酸化カリウム水溶液61.6部、メタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)19.1部及び脱イオン水19.3部を仕込んだ。次いで、反応装置内の液を室温にて撹拌し、発熱ピークを確認した後、更に4時間撹拌し、反応液を得た。この後、反応液を室温まで冷却してメタクリル酸カリウム水溶液を得た。
次いで、撹拌機、冷却管及び温度計を備えた重合装置中に、脱イオン水900部、42%メタクリル酸2−スルホエチルナトリウム水溶液(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルSEM−Na)70部、上記のメタクリル酸カリウム水溶液16部及びメタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)7部を入れて撹拌し、重合装置内を窒素置換しながら、50℃に昇温した。その中に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩(和光純薬工業(株)製、商品名:V−50)0.053部を添加し、更に60℃に昇温した。重合開始剤の投入後、15分毎にメタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)1.4部を計5回、分割添加した。この後、重合装置内の液を撹拌しながら60℃で6時間保持した後、室温に冷却して、透明な水溶液である固形分8%の分散剤1を得た。
[合成例3]マクロモノマー(b1−1)の合成
冷却管付フラスコに、メタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)100部、トルエン100部(和光純薬工業(株)製、和光一級)、CoBF−1、0.00075部を仕込んだ。フラスコ内の液を70℃に加温した状態でCoBF−1を溶解させ、窒素バブリングによりフラスコ内部を窒素置換した。次いで、AIBN、1部を加えた後、内温を70℃に保った状態で、6時間保持し、重合を完結させ、重合反応物を得た。この後、重合反応物を大量のn−ヘキサン(和光純薬(株)、試薬特級)で再沈殿させた。再沈殿によって析出したポリマーを回収し、50℃及び50mmHg(6.67kPa)以下で真空乾燥して、マクロモノマー(b1−1)を得た。マクロモノマー(b1−1)のMnは12,200、Mw/Mnは1.8であった。マクロモノマー(b1−1)の末端二重結合の導入率はほぼ100%であった。マクロモノマー(b1−1)は、前記の式(1)において、Rはメチル基であった。
[合成例4]マクロモノマー(b1−2)の合成
冷却管付フラスコに、メタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)100部、脱イオン水150部、硫酸ナトリウム1.39部、分散剤1:1.53部、CoBF−1:0.00075部を仕込んだ。フラスコ内の液を70℃に加温した状態でCoBF−1を溶解させ、窒素バブリングにより内部を窒素置換した。次いで、AIBN、1部を加えた後、内温を70℃に保った状態で、6時間保持し、重合を完結させ、重合反応物を得た。この後、重合反応物を室温まで冷却し、更にろ過して重合体を回収した。得られた重合体を水洗後、50℃で一晩真空乾燥することによりマクロモノマー(b1−2)を得た。マクロモノマー(b1−2)のMnは11,000、Mw/Mnは2.0であった。マクロモノマー(b1−2)の末端二重結合の導入率はほぼ100%であった。マクロモノマー(b1−2)は、前記の式(1)において、Rはメチル基であった。
[合成例5]ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C−1)の合成
冷却管付フラスコに、1−ビニル−2−ピロリドン(和光純薬(株)製、和光一級)500部及びジメチルホルムアミド(和光純薬(株)製、和光一級)750部を投入し、窒素バブリングにより内部を窒素置換した。次いで、AIBN、0.5部(和光純薬(株)、和光特級)を加えた後、内温を70℃に保った状態で4時間保持し、次いで80℃に昇温して30分間保持し、重合を完結させ、重合反応物を得た。重合反応物を室温まで冷却し、大量の酢酸エチル(和光純薬(株)、試薬特級)で再沈殿させた。再沈殿によって析出したポリマーを回収し、50℃及び50mmHg(6.67kPa)以下の条件で一晩真空乾燥してビニルピロリドン単位を含むポリマー(C−1)としてポリビニルピロリドンを得た。ポリビニルピロリドンのMnは66,000、Mw/Mnは2.5であった。
[合成例6]ポリマー(B−1)の合成
冷却管付フラスコに、マクロモノマー(b1−1)95部、その他のモノマー(b2)としてHEA(アクリル酸2−ヒドロキシエチル(和光純薬(株)製、和光一級))5部及び溶剤(II)としてDMAc(N,N−ジメチルアセトアミド、和光純薬(株)製、和光特級)150部を含有するモノマー組成物を投入し、窒素バブリングにより内部を窒素置換した。次いで、モノマー組成物を加温して内温を70℃に保った状態で、ラジカル重合開始剤としてAIBN:0.1部(和光純薬(株)、和光特級)をモノマー組成物に加えた後、4時間保持し、次いで80℃に昇温して30分間保持し、重合を完結させ、重合反応物を得た。この後、重合反応物を室温まで冷却し、大量のヘキサン(和光純薬(株)、試薬特級)で再沈殿させた。再沈殿によって析出したポリマーを回収し、50℃及び50mmHg(6.67kPa)以下の条件で一晩真空乾燥してポリマー(B−1)を得た。得られたポリマー(B−1)の収率は、ほぼ100%であった。ポリマー(B−1)のMnは4,600であり、Mw/Mnは4.6であった。評価結果を表1に示す。
Figure 0005858154
表中の略号は以下の化合物を示す。
MMA:メタクリル酸メチル(三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリエステルM)
HEA:アクリル酸2−ヒドロキシエチル(和光純薬(株)製、和光一級)
4HBA:アクリル酸4−ヒドロキシブチル(日本合成化学(株)製)
PME−400(日本油脂(株)製、ブレンマーPME−400(商品名))
なお、表1〜5に記載の、「溶液」とは「製膜原液」のことを指す。
[合成例7〜20]ポリマー(B−2)〜(B−10)及び(B’−1)〜(B’−5)の合成
表1に示す組成のモノマー組成物を使用する以外は合成例6と同様の方法にてポリマーB−2)〜(B−10)、及び(B’−1)〜(B’−5)を得た。得られたポリマー(B−2)〜(B−10)、及び(B’−1)〜(B’−5)の収率は、ほぼ100%であった。ポリマー(B−2)〜(B−10)及び(B’−1)〜(B’−5)の評価結果を表1に示す。
[実施例1]
膜形成ポリマー(A)としてKynar301F(アルケマ社製、PVDFホモポリマー、商品名、Mw=550,000)20部、ポリマー(B)としてポリマー(B−1)0.4部、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)としてポリビニルピロリドン(PVP)4部及び溶剤(III)としてDMF(和光純薬(株)製、試薬特級)70部をガラス容器に配合し、50℃で、スターラーで10時間攪拌して溶液を調製した。得られた溶液の透過率を測定した結果、400nmにおける全光線透過率が90%以上と良好な透明性を示した。評価結果を表2に示す。
Figure 0005858154
表中の略号は以下の化合物を示す。
Kynar301F:PVDFホモポリマー(アルケマ社製、商品名、Mw=600,000)
NMP:N−メチルピロリドン(和光純薬(株)製、和光特級)
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬(株)製、試薬特級)
DMAc:N,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬(株)製、和光一級)
[実施例2〜37]
ポリマー(B)及び溶剤(III)として表2に示すものを使用した以外は実施例1と同様にして溶液を得た。評価結果を表2に示す。
[比較例1]
膜形成ポリマー(A)としてKynar301F、16部、ポリマー(B’)としてポリマー(B’−4)0.8部、ビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)としてポリビニルピロリドン4部及び溶剤(III)としてDMF70部をガラス容器に添加し、50℃で、スターラーで10時間攪拌して溶液を調製した。得られた溶液の透過率を測定した結果、400nmにおける全光線透過率が70%未満と良好な透明性を示さず、白濁した溶液であった。評価結果を表3に示す。
Figure 0005858154
表中の略号は以下の化合物を示す。
Kynar301F:PVDFホモポリマー(アルケマ社製、商品名、Mw=600,000)
NMP:N−メチルピロリドン(和光純薬(株)製、和光特級)
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬(株)製、試薬特級)
DMAc:N,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬(株)製、和光特級)
[比較例2〜6]
ポリマー(B’)及び溶剤(ハ)として表3に示すものを使用した以外は比較例1と同様にして溶液を得た。評価結果を表3に示す。
比較例1では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
比較例2では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
比較例3では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
比較例4では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
比較例5では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
比較例6では、マクロモノマー(b−1)の変わりにMMAを使用したため、相溶性が悪く透明な溶液を得ることが出来なかった。
[実施例38]
実施例26で調製した溶液26を用い、溶液26をバーコーターを用いてガラス基板上に125μmの厚みになるように塗工した。室温で3分問保持した後、貧溶媒である80℃ の熱水中に浸漬し、溶剤(III)を取り除き、多孔質膜前駆体を作製した。この多孔質膜前駆体を純水で充分に洗浄した後、一昼夜乾燥させた。乾燥して得られた多孔質膜前駆体の純水に対する接触角を測定した。次いで、多孔質膜前駆体を次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬(株)製、有効塩素濃度5.0+%)に6時間浸漬し、その後流水で洗浄することによりポリビニルピロリドンを分解洗浄処理し、多孔質膜を作製した。該多孔質膜について純水に対する接触角を測定した。評価結果を表4に示す。
[実施例39〜41]
溶液26の代わりに表4に示した溶液を用いた以外は実施例38と同様にして多孔質膜前駆体、多孔質膜を作製し、それぞれ純水に対する接触角を測定した。評価結果を表4に示す。
[比較例7および比較例9]
溶液26の代わりに表4に示した溶液を用いた以外は実施例38と同様にして多孔質膜前駆体、多孔質膜を作製し、それぞれ純水に対する接触角を測定した。評価結果を表4に示す。
比較例7で得られた多孔質膜は、用いた溶液にポリマー(B)を含んでいなかったために良好な親水性を示さず、接触角は66°と実施例39と比べて高かった。
比較例9で得られた多孔質膜は、用いた溶液にポリマー(B)を含んでいなかったために良好な親水性を示さず、接触角は88°と実施例37と比べて高かった。
[比較例8]
溶液26の代わりに、アルケマ社製のKynar301F(商品名)のみをDMAcに溶解させて得られたPVDF14.6%溶液を用いた以外は実施例35と同様に多孔質膜前駆体、多孔質膜を作製し、それぞれ純水に対する接触角を測定した。評価結果を表4に示す。
得られた多孔質膜は、ポリマー(B)及びビニルピロリドン単位を含むポリマー(C)を含まないために低い親水性を示し、接触角が高かった。
Figure 0005858154
[実施例42]
実施例11で調製した溶液11を用い、熱水の代わりに貧溶媒としてDMFの5%水溶液を用いた以外は実施例38と同様にして多孔質膜を得た。得られた多孔質膜の表面観察を行ったところ、直径1μm以上の穴は認められず、均一性の高い多孔質膜が得られた。評価結果を表5に示す。
[実施例4350
表5に示す溶液と貧溶媒を用いた以外は実施例38と同様にして多孔質膜を作製した。評価結果を表5に示す。
[比較例10〜12]
表5に示す溶液と貧溶媒を用いた以外は実施例38と同様にして多孔質膜を作製した。評価結果を表5に示す。
Figure 0005858154
比較例10では、マクロモノマー(b−1)の代わりにMMAを使用した、相溶性が悪く透明でない比較例1の溶液1′を用いて多孔質膜を調製したため、直径1μm以上の大きな穴があいてしまい、均一性の高い多孔質膜を得ることが出来なかった。
比較例11では、マクロモノマー(b−1)の代わりにMMAを使用した、相溶性が悪く透明でない比較例2の溶液2′を用いて多孔質膜を調製したため、直径1μm以上の大きな穴があいてしまい、均一性の高い多孔質膜を得ることが出来なかった。
比較例12では、マクロモノマー(b−1)の代わりにMMAを使用した、相溶性が悪く透明でない比較例6の溶液6′を用いて多孔質膜を調製したため、直径1μm以上の大きな穴があいてしまい、均一性の高い多孔質膜を得ることが出来なかった。
[実施例51〜53]
実施例48〜50で調製した多孔質膜を用いて、阻止率測定を行った。評価結果を表6に示す。
[比較例13]
表6に示した多孔質膜を用いた以外は、実施例51と同様の方法で阻止率測定を行った。評価結果を表6に示す。
比較例13では、直径1μm以上の大きな穴があいてしまい、均一性の高い多孔質膜を得ることが出来なかった比較例12の多孔質膜を用いたため、0.132μmのラテックス粒子を完全に阻止することができず、阻止率が64.3%と低い値を示した。
Figure 0005858154
1 水処理装置
2 膜分離層
3 膜モジュールユニット
4 散気装置
5 吸引ポンプ
6 散気管
7 中空糸膜
8 第1ハウジング
9 第2ハウジング
10 平型中空糸膜エレメント
12 取水口

Claims (15)

  1. 下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含む多孔質膜用樹脂組成物;
    (A)成分:膜形成ポリマー
    (B)成分:下記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルマクロモノマー(b1)と、その他のモノマー(b2)とを含むモノマー組成物を重合して得られるポリマー
    (C)成分:ビニルピロリドン単位を含むポリマー
    Figure 0005858154
    (上記式(1)において、R及びR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、X〜Xは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、Zは、末端基を表し、nは、3〜10,000の自然数を表す。)
  2. 前記(A)成分が、フッ素原子、又は塩素原子を分子内に含有するポリマーである、請求項1に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  3. 前記フッ素原子を分子内に含有するポリマーが、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーである、請求項2に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  4. 前記塩素原子を分子内に含有するポリマーが、ポリ塩化ビニル、及びポリ塩素化塩化ビニルからなる群より選択される少なくとも1つのポリマーである、請求項2に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  5. 前記(A)成分が、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース、又はこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1つのポリマーである、請求項1に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  6. 前記(B)成分中の、前記マクロモノマー(b1)のモノマー単位、及び前記その他のモノマー(b2)のモノマー単位の合計質量に対する、前記マクロモノマー(b1)のモノマー単位の割合が、5〜99質量%である請求項1〜5のいずれか一項に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  7. 前記その他のモノマー(b2)が、(メタ)アクリル酸、ポリエチレングリコール単位を側鎖に有する(メタ)アクリル酸エステル、及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群より選択される少なくとも1つの(メタ)アクリル酸エステルである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  8. 前記(A)成分、(B)成分、(C)成分の合計量100質量部に対する前記(C)成分の含有量が、0.1〜50質量部である請求項1〜7のいずれか一項に記載の多孔質膜用樹脂組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の多孔質膜用樹脂組成物と、前記(A)成分を溶解可能な溶剤とを含む、製膜原液。
  10. 波長400nmの可視光の透過率が70%以上である、請求項9に記載の製膜原液。
  11. 請求項9又は10に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含む多孔質膜の製造方法
  12. 請求項9又は10に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含む中空糸膜用多孔質膜の製造方法
  13. 請求項9又は10に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含む電解質支持体用多孔質膜の製造方法
  14. 請求項9又は10に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含むセパレーター用多孔質膜の製造方法
  15. 請求項9又は10に記載の製膜原液を用いて多孔質膜前駆体を得る工程と、前記前駆体から(C)成分の一部、または全部を取り除く工程とを含む水処理装置用多孔質膜の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016190416A1 (ja) * 2015-05-27 2016-12-01 三菱レイヨン株式会社 多孔質膜
CN106571231A (zh) * 2016-10-26 2017-04-19 安徽飞达电气科技有限公司 一种大功率电解电容器及其制备方法
JP6855786B2 (ja) * 2016-12-26 2021-04-07 三菱ケミカル株式会社 多孔質膜、及び多孔質膜の製造方法
JP6690780B2 (ja) 2017-03-27 2020-04-28 三菱ケミカル株式会社 多孔質膜、膜モジュール、水処理装置、及び多孔質膜の製造方法
JP6262385B1 (ja) * 2017-04-18 2018-01-17 東京応化工業株式会社 多孔質膜の形成に用いられる分散液、多孔質膜、蓄電素子、及び多孔質膜の製造方法
JP6978102B2 (ja) * 2017-05-15 2021-12-08 ミリバット, インコーポレイテッドMillibatt, Inc. 電解質の製造方法
CN106984197A (zh) * 2017-05-27 2017-07-28 湖南科技大学 一种淹没式模块化结构平板陶瓷膜过滤系统
JP6487134B1 (ja) * 2017-09-13 2019-03-20 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータ、および非水系二次電池
EP3689444A4 (en) * 2017-09-25 2020-11-11 Mitsubishi Chemical Corporation HOLLOW FIBER MEMBRANE
CA3104104A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Flat sheet porous membrane
AU2019415278A1 (en) * 2018-12-26 2021-07-15 Toray Industries, Inc. Porous film, composite film, and method for producing porous film
KR102556930B1 (ko) * 2019-02-26 2023-07-19 비와이케이-케미 게엠베하 빗모양 공중합체를 포함하는 조성물
CN112218913B (zh) * 2019-03-04 2023-10-27 株式会社伊玛尔斯京都 多孔质体和多孔质体的制造方法
JP7185766B2 (ja) * 2019-03-29 2022-12-07 旭化成メディカル株式会社 多孔質膜
CN110204115A (zh) * 2019-06-19 2019-09-06 中山朗清膜业有限公司 一种复合过滤组件及污水处理设备
JP7177016B2 (ja) 2019-07-24 2022-11-22 富士フイルム株式会社 多孔質膜およびフィルターカートリッジ
CN110635089B (zh) * 2019-09-27 2022-04-19 宁德卓高新材料科技有限公司 高透气性偏氟乙烯聚合物混涂隔膜的制备方法
CN110600657B (zh) * 2019-09-27 2022-04-19 宁德卓高新材料科技有限公司 丝状偏氟乙烯聚合物复合涂覆隔膜的制备方法
CN110635090B (zh) * 2019-09-27 2022-04-29 宁德卓高新材料科技有限公司 高耐热性偏氟乙烯聚合物混涂隔膜的制备方法
US11476549B2 (en) 2020-08-19 2022-10-18 Millibatt, Inc. Three-dimensional folded battery unit and methods for manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098452A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池用負極活物質およびリチウムイオン二次電池
WO2012093689A1 (ja) * 2011-01-06 2012-07-12 三菱レイヨン株式会社 ポリフッ化ビニリデン用改質剤、電池用バインダー樹脂組成物、二次電池用電極及び電池
JP2013004355A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Toyota Motor Corp 電池の製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60133007A (ja) 1983-12-20 1985-07-16 Toagosei Chem Ind Co Ltd マクロモノマ−の製造方法
US4680352A (en) 1985-03-01 1987-07-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cobalt (II) chelates as chain transfer agents in free radical polymerizations
EP0333758B1 (en) 1986-12-05 1995-11-02 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Control of molecular weight and end group functionality of polymers
NL8901090A (nl) 1989-04-28 1990-11-16 X Flow Bv Werkwijze voor het vervaardigen van een microporeus membraan en een dergelijk membraan.
JPH04108808A (ja) 1990-08-28 1992-04-09 Toagosei Chem Ind Co Ltd マクロモノマーの製造方法
ATE400352T1 (de) 1996-08-26 2008-07-15 Massachusetts Inst Technology Herstellung von polymergegenständen mit hydrophiler oberfläche
JPH11240854A (ja) 1998-02-23 1999-09-07 Toagosei Co Ltd オリゴマーの製造方法
JP4582911B2 (ja) * 1998-10-19 2010-11-17 チッソ石油化学株式会社 プロピレン・エチレンブロックコポリマー
ITMI20010087A1 (it) * 2001-01-18 2002-07-18 Ausimont Spa Dispersione acquose di fluoropolimeri
US7160455B2 (en) * 2001-11-05 2007-01-09 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Hollow fiber membrane module
US7517581B2 (en) * 2003-09-26 2009-04-14 Parker-Hannifin Corporation Semipermeable hydrophilic membrane
WO2006070846A1 (ja) * 2004-12-27 2006-07-06 Konishi Chemical Ind. Co., Ltd. ポリシルセスキオキサン微粒子有機溶媒分散液及びその製造方法、並びにポリシルセスキオキサン微粒子水分散液及びその製造方法
JP4626319B2 (ja) * 2005-01-28 2011-02-09 東レ株式会社 多孔質膜およびその製造方法、固液分離装置
JP5066810B2 (ja) * 2005-02-04 2012-11-07 東レ株式会社 高分子分離膜及びその製造方法
WO2007120631A1 (en) * 2006-04-11 2007-10-25 Massachusetts Institute Of Technology Fouling resistant membranes formed with polyacrylonitrile graft copolymers
US9327247B2 (en) * 2006-11-21 2016-05-03 Arkema Inc. Caustic resistant membrane
CA2790627A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-19 Sawgrass Technologies, Inc. Process for forming an image on a transparent acrylic article
CN102151491B (zh) * 2011-05-23 2014-04-09 刘镇江 改性聚氯乙烯合金超滤膜及其中空纤维超滤膜制备方法
CN102911540B (zh) * 2012-10-24 2014-07-16 华南理工大学 一种疏水性mma树脂地坪涂料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098452A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 日本ゼオン株式会社 リチウムイオン二次電池用負極活物質およびリチウムイオン二次電池
WO2012093689A1 (ja) * 2011-01-06 2012-07-12 三菱レイヨン株式会社 ポリフッ化ビニリデン用改質剤、電池用バインダー樹脂組成物、二次電池用電極及び電池
JP2013004355A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Toyota Motor Corp 電池の製造方法

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