JP6855797B2 - Surface-modified porous membrane and its manufacturing method - Google Patents

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本発明は、表面修飾多孔質膜およびその製造方法に関する。本発明を用いることで、水処理分野や食品・医薬品の分離精製分野で用いられる精密ろ過膜や限外ろ過膜、電池用セパレータ等の多孔質膜の表面を簡便に修飾し、機能を付与することができる。 The present invention relates to a surface-modified porous membrane and a method for producing the same. By using the present invention, the surfaces of microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, battery separators and other porous membranes used in the fields of water treatment and separation and purification of foods and pharmaceuticals are easily modified to impart functions. be able to.

多孔質膜表面の修飾方法としては、膜表面に機能性ポリマーをコーティングする方法、膜素材に機能性ポリマーをブレンドした後多孔質膜に製膜する方法、プラズマやコロナで処理する方法、膜表面に重合開始基を導入しグラフト重合する方法等が提案されている。機能性ポリマーをコーティングする方法は簡便であり幅広く用いられているが、コーティングした機能性ポリマーが多孔質膜から剥離しやすく、長期間安定して機能を維持することが難しかった。膜素材に機能性ポリマーをブレンドした後、分離多孔質膜に製膜する方法は特別な設備が不要で簡便な方法ではあるが、膜表面を機能性ポリマーで十分被覆するためには機能性ポリマー添加量をかなり多くしなければならず、膜の機械的特性の低下や耐薬品性の低下を招きやすく、更に機能性ポリマーの大量添加によるコストアップも問題となる。一方、プラズマ処理やコロナ処理による方法は大掛かりな装置が必要であり、処理の過程で基材を損傷しやすいといった欠点があった。表面に重合開始基を導入しグラフト重合する方法は長期安定性に優れ、基材の損傷もないことから優れた修飾方法であるが、基材の種類ごとに重合開始基導入方法が異なり、複雑な導入反応を必要とする点が欠点であった。 As a method for modifying the surface of a porous membrane, a method of coating the membrane surface with a functional polymer, a method of blending a functional polymer with a membrane material and then forming a porous membrane, a method of treating with plasma or corona, and a method of treating the membrane surface. A method of introducing a polymerization initiating group into the membrane and performing graft polymerization has been proposed. The method of coating the functional polymer is simple and widely used, but the coated functional polymer is easily peeled off from the porous membrane, and it is difficult to maintain the function stably for a long period of time. The method of blending the functional polymer with the membrane material and then forming the membrane into the separated porous membrane is a simple method that does not require special equipment, but the functional polymer is required to sufficiently coat the membrane surface with the functional polymer. The amount to be added must be considerably increased, which tends to cause a decrease in the mechanical properties of the film and a decrease in chemical resistance, and further, an increase in cost due to a large amount of addition of a functional polymer becomes a problem. On the other hand, the plasma treatment and corona treatment methods require a large-scale device, and have a drawback that the base material is easily damaged during the treatment process. The method of introducing a polymerization initiating group on the surface and performing graft polymerization is an excellent modification method because it has excellent long-term stability and does not damage the base material, but the method of introducing a polymerization initiating group differs depending on the type of the base material, which is complicated. The disadvantage is that it requires a simple introduction reaction.

上記従来の修飾方法の欠点を改善する方法として、ニトレンの挿入反応を利用した機能性ポリマーの基材表面への導入方法が特許文献1、2に記載されている。この方法は機能性ポリマーのコーティングとUV照射といった簡便な方法で機能性ポリマーを共有結合を介して基材表面に導入できる点で優れた方法である。しかし、前記ニトレンの挿入反応が、基材界面での基材との反応のみならず、機能性ポリマーの内部架橋にも消費されてしまうためか、導入・固定化された機能性ポリマーが多いにもかかわらず機能が発現しないということがあった。また、他の表面修飾方法と比較して耐久性や機能面で劣るといった欠点を有していた。 Patent Documents 1 and 2 describe a method for introducing a functional polymer onto the surface of a substrate using a nitrene insertion reaction as a method for improving the drawbacks of the conventional modification method. This method is an excellent method in that the functional polymer can be introduced into the surface of the substrate via a covalent bond by a simple method such as coating of the functional polymer and UV irradiation. However, probably because the insertion reaction of nitrene is consumed not only for the reaction with the base material at the base material interface but also for the internal cross-linking of the functional polymer, there are many introduced and immobilized functional polymers. Nevertheless, there were cases where the function did not appear. In addition, it has a drawback that it is inferior in durability and function as compared with other surface modification methods.

特表平3−505979号公報Special Table No. 3-505979 特開2010−59346号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-59346

本発明は、多孔質膜の表面に簡便に機能性ポリマー層を導入して機能を付与するとともに、耐久性にも優れた表面修飾多孔質膜を製造し提供することを目的とする。 An object of the present invention is to manufacture and provide a surface-modified porous membrane having excellent durability as well as simply introducing a functional polymer layer onto the surface of the porous membrane to impart functions.

上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、機能性ポリマー層に電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)の親水性基を含む機能性成分を選定すること、特定の割合でニトレン前駆体官能基を有する成分を導入すること、および機能性ポリマー層を多孔質膜表面に5〜100nmの厚みで形成させることで、表面修飾多孔質膜に高機能と耐久性を付与できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to achieve the above object, as a result of diligent studies by the present inventors, a functional component containing an electrically neutral (apparently uncharged) hydrophilic group in the functional polymer layer is selected. By introducing a component having a nitrene precursor functional group in a specific ratio and forming a functional polymer layer on the surface of the porous film with a thickness of 5 to 100 nm, the surface-modified porous film has high functionality and durability. We have found that it is possible to impart sex, and have completed the present invention.

即ち本発明は、
[1]多孔質膜と、多孔質膜表面に共有結合を介して形成された機能性ポリマー層とからなり、前記機能性ポリマー層が親水性基を含む機能性成分及び多孔質膜とニトレンの反応によって生じた架橋成分を含む表面修飾多孔質膜であって、前記機能性ポリマー層が5〜30モル%の架橋成分を含み、前記機能性ポリマー層の厚みが5〜100nmであることを特徴とする表面修飾多孔質膜。
[2]前記機能性ポリマー層に導入される機能性成分が、アルコキシアルキル基、モノアルコキシポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン基又はベタイン性基から選ばれた官能基と、ビニル基とを有するモノマーの重合体であることを特徴とする、[1]に記載の表面修飾多孔質膜。
[3]前記機能性ポリマー層に導入される架橋成分が、ニトレン前駆体官能基とビニル基とを有するモノマーの重合体であることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の表面修飾多孔質膜。
[4]前記機能性ポリマー層に導入される成分が、一般式(1)で示される構造を有する重合体であることを特徴とする、[1]〜[3]のいずれかに記載の表面修飾多孔質膜。
(式中、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表し、Xは置換基を有しても良いフェニレン基、又はエステル結合若しくはアミド結合で示される基を表し、Yはベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基から選ばれた親水性基を表し、Zは−O−又は−N(R)−で示される基を表し、Aは−O−又は−CH−で示される基を表し、R、R及びRは互いに独立して水素原子又はC〜Cの炭化水素基を表し、RはC〜Cの2価の炭化水素基を表し、Rはフッ素原子を表し、pは0〜4の整数を表す。)
That is, the present invention
[1] It is composed of a porous membrane and a functional polymer layer formed on the surface of the porous membrane through a covalent bond, and the functional polymer layer is composed of a functional component containing a hydrophilic group and the porous membrane and nitrene. A surface-modified porous membrane containing a cross-linking component generated by the reaction, wherein the functional polymer layer contains 5 to 30 mol% of the cross-linking component, and the thickness of the functional polymer layer is 5 to 100 nm. Surface-modified porous membrane.
[2] A monomer having a functional group selected from an alkoxyalkyl group, a monoalkoxypolyoxyethylene group, a polyoxyethylene group or a betaine group, and a vinyl group as the functional component introduced into the functional polymer layer. The surface-modified porous film according to [1], which is a polymer of.
[3] The surface according to [1] or [2], wherein the cross-linking component introduced into the functional polymer layer is a polymer of a monomer having a nitrene precursor functional group and a vinyl group. Modified porous membrane.
[4] The surface according to any one of [1] to [3], wherein the component introduced into the functional polymer layer is a polymer having a structure represented by the general formula (1). Modified porous membrane.
(In the formula, m and n represent integers of 1 or more independently of each other, X represents a phenylene group which may have a substituent, or a group represented by an ester bond or an amide bond, and Y represents a betaine group. , alkoxyalkyl group, alkoxy polyoxyethylene group, a hydrophilic group selected from hydroxy polyoxyethylene group, Z is -O- or -N (R 3) - represents a group represented by, a is -O Representing a group represented by − or −CH 2− , R 1 , R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group of C 1 to C 6 , and R 4 represents a group of C 3 to C 6 . It represents a divalent hydrocarbon group, R 5 represents a fluorine atom, and p represents an integer of 0-4.)

Figure 0006855797
[5]膜分離活性汚泥法に用いられることを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに記載の表面修飾多孔質膜。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の表面修飾多孔質膜からなる水処理分離膜。
[7]機能性成分と5〜30モル%のニトレン前駆体官能基を有する成分からなる機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に共有結合を介して機能性ポリマー層を形成することを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに表面修飾多孔質膜の製造方法。
Figure 0006855797
[5] The surface-modified porous membrane according to any one of [1] to [4], which is used in the membrane separation activated sludge method.
[6] A water treatment separation membrane comprising the surface-modified porous membrane according to any one of [1] to [5].
[7] A functional polymer composed of a functional component and a component having a 5 to 30 mol% nitrene precursor functional group is present on the surface of the porous membrane, and is functionally exposed to the surface of the porous membrane via a covalent bond. A method for producing a surface-modified porous film according to any one of [1] to [4], which comprises forming a polymer layer.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本発明の表面修飾多孔質膜は、多孔質膜と、膜表面に形成された機能性ポリマー層とからなる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
The surface-modified porous membrane of the present invention comprises a porous membrane and a functional polymer layer formed on the surface of the membrane.

本発明で用いられる多孔質膜の材質は特に制限されないが、機能性ポリマーへのUV照射で生じるニトレンと反応する部位を有している必要がある。ニトレンと反応する部位とは炭素−水素結合や窒素−水素結合を指し、アルミニウム、鉄、ステンレス、チタン、金、白金、銀、銅等の金属やシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、シリコン、ガラス、炭素繊維等の無機材料からなる多孔質膜の場合は、アルキルメルカプタンやシランカップリング剤などを用いて膜表面に反応部位を導入する必要がある。一方、有機ポリマーで作成された多孔質膜の場合はそのような必要はなく、そのまま用いることができる。有機ポリマーの若干の例としては、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ABS、ポリメタクリル酸メチル、酢酸セルロース、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。 The material of the porous membrane used in the present invention is not particularly limited, but it is necessary to have a site that reacts with nitrene generated by UV irradiation of the functional polymer. The sites that react with nitrene refer to carbon-hydrogen bonds and nitrogen-hydrogen bonds, and are metals such as aluminum, iron, stainless steel, titanium, gold, platinum, silver, and copper, silica, alumina, zirconia, titania, silicon nitride, and silicon. In the case of a porous film made of an inorganic material such as glass or carbon fiber, it is necessary to introduce a reaction site on the film surface using an alkyl mercaptan or a silane coupling agent. On the other hand, in the case of a porous membrane made of an organic polymer, such a need is not necessary and it can be used as it is. Some examples of organic polymers include polyethylene, chlorinated polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, chlorinated polyvinylidene chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymers, ABS, polymethyl methacrylate, Cellulose acetate, cellulose, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polyetheretherketone, polycarbonate, polyacetal, polyester, polyamide, polyimide, polyurethane, epoxy resin, phenol resin, non-existent Saturated polyester and the like can be mentioned.

多孔質膜の形状としては平膜状多孔質膜や中空糸状多孔質膜が挙げられ、特に、精密ろ過膜や限外ろ過膜として用いられている多孔質膜が本発明において好ましく用いられる。ここで言う精密ろ過膜とは、0.05〜10μm程度の孔径を有する多孔質膜であり、材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスルホン、酢酸セルロース等の有機ポリマーやアルミナ等のセラミックスが用いられている。一方、限外ろ過膜とは2〜50nm程度の孔径を有する多孔質膜であり、材質としてはポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニル−ポリアクリロニトリル共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロース等の有機ポリマーやアルミナ等のセラミックスが用いられている。 Examples of the shape of the porous membrane include a flat membrane-like porous membrane and a hollow filamentous porous membrane, and in particular, a porous membrane used as a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane is preferably used in the present invention. The microfiltration membrane referred to here is a porous membrane having a pore size of about 0.05 to 10 μm, and is made of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, or polytetrafluoroethylene. , Polyacrylonitrile, polycarbonate, polysulfone, organic polymers such as cellulose acetate, and ceramics such as alumina are used. On the other hand, the ultrafiltration membrane is a porous membrane having a pore size of about 2 to 50 nm, and is made of polyethylene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride-polyacrylonitrile copolymer, polysulfone, polyethersulfone, etc. Organic polymers such as polyvinylidene fluoride, aromatic polyamide, polyimide and cellulose acetate and ceramics such as alumina are used.

精密ろ過膜が多くの場合、均一多孔構造を有しているのに対し、限外ろ過膜の多孔構造は、表面の緻密層と内部の支持層で多孔構造が異なる非対称膜構造を有している。更に、二種類以上の材質を複合化した複合膜を用いても良い。複合膜としては、分離機能層である多孔質層とそれを補強するための基材とが複合化された膜が好適に用いられる。ここで言う補強に用いられる基材としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、綿、絹などの有機繊維及びそれらの織物、編物、不織布等や、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維及びそれらの織物、編物等が挙げられる。複合膜の若干の例としては、ポリエーテルスルホン製多孔質膜にポリエステル不織布を組み合わせた平膜状限外ろ過膜やポリフッ化ビニリデン製多孔質膜にポリエステル不織布を組み合わせた平膜状精密ろ過膜、ポリフッ化ビニリデン製多孔質膜にポリエステル組紐を組み合わせた中空糸状精密ろ過膜等が挙げられる。 While microfiltration membranes often have a uniform porous structure, ultrafiltration membranes have an asymmetric membrane structure in which the porous layer on the surface and the support layer inside have different porous structures. There is. Further, a composite film in which two or more kinds of materials are composited may be used. As the composite membrane, a membrane in which a porous layer, which is a separation functional layer, and a base material for reinforcing the porous layer are composited is preferably used. The base material used for reinforcement referred to here is organic fibers such as polyester fibers, nylon fibers, polyurethane fibers, acrylic fibers, rayon fibers, cotton and silk, their textiles, knitted fabrics, non-woven fabrics, etc., glass fibers and metal fibers. Examples thereof include inorganic fibers such as, and their woven fabrics and knitted fabrics. Some examples of composite membranes include flat membrane microfiltration membranes in which a polyester non-woven membrane is combined with a porous membrane made of polyether sulfone, and flat membrane microfiltration membranes in which a polyester non-woven membrane is combined with a porous membrane made of polyvinylidene fluoride. Examples thereof include a hollow filament microfiltration membrane in which a polyester braid is combined with a porous membrane made of polyvinylidene fluoride.

また、電池セパレータも本発明で用いられる多孔質膜として好ましく用いられる。電池セパレータとしては、電池の中で正極と負極を隔離し、かつ電解液を保持して正極と負極との間のイオン伝導性を確保する多孔質膜であり、孔径は0.05〜1μm程度である。膜の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、芳香族ポリアミド等が挙げられ、これら素材の積層化やコーティングによる複合化も行われている。 The battery separator is also preferably used as the porous membrane used in the present invention. The battery separator is a porous membrane that isolates the positive electrode and the negative electrode in the battery and holds the electrolytic solution to ensure ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode, and has a pore size of about 0.05 to 1 μm. Is. Examples of the material of the film include polyethylene, polypropylene, cellulose, aromatic polyamide and the like, and these materials are laminated or composited by coating.

多孔質膜の膜厚は光が内部に届く範囲であれば特に制約はなく、1〜500μmの範囲で選択することができる。 The film thickness of the porous film is not particularly limited as long as the light reaches the inside, and can be selected in the range of 1 to 500 μm.

本発明で用いられる機能性ポリマー層とは、多孔質膜表面に共有結合を介して形成されたポリマー層であり、電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)の親水性基を含む機能性成分、例えばアルコキシアルキル基、モノアルコキシポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、ベタイン性基を有する機能性成分と、ニトレンの反応によって生じた架橋成分とからなる。機能性成分であるアルコキシアルキル基の具体例としては、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシエチル基等が挙げられる。 The functional polymer layer used in the present invention is a polymer layer formed on the surface of a porous film via a covalent bond, and has a function of containing an electrically neutral (apparently uncharged) hydrophilic group. It is composed of a functional component having a sex component such as an alkoxyalkyl group, a monoalkoxypolyoxyethylene group, a polyoxyethylene group, and a betaine group, and a cross-linking component generated by the reaction of nitrene. Specific examples of the alkoxyalkyl group which is a functional component include a methoxyethyl group, a methoxypropyl group, a methoxybutyl group, an ethoxyethyl group and the like.

また、モノアルコキシポリオキシエチレン基の具体例としては、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−(2−エトキシエトキシ)エチル基、2−{2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ}エチル基、メトキシポリオキシエチレン基、エトキシポリオキシエチレン基等が挙げられ、ポリオキシエチレン基の具体例としては、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル基、2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル基、ω−ヒドロキシポリオキシエチレン基等が挙げられる。 Specific examples of the monoalkoxypolyoxyethylene group include 2- (2-methoxyethoxy) ethyl group, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl group, and 2- {2- (2-methoxyethoxy) ethoxy} ethyl. Examples thereof include a group, a methoxypolyoxyethylene group, an ethoxypolyoxyethylene group, and specific examples of the polyoxyethylene group include a 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl group and a 2- {2- (2-hydroxyethoxy) group. Examples thereof include an ethoxy} ethyl group and an ω-hydroxypolyoxyethylene group.

また、ベタイン性基とは、電離状態で正電荷を持つ部分と負電荷を持つ部分を同一基内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離し得る水素原子が結合しておらず、全体としては電気的に中性(電荷を持たない)である基を指す。このベタイン性基の具体例としては、スルホベタイン基、カルボベタイン基、ホスホベタイン基を例示することができる。 A betaine group has a positively charged portion and a negatively charged portion in the same group at non-adjacent positions in the ionized state, and a dissociable hydrogen atom is bonded to the positively charged atom. It refers to a group that is not electrically neutral (has no charge) as a whole. Specific examples of this betaine group include a sulfobetaine group, a carbobetaine group, and a phosphobetaine group.

本発明において「機能性成分」とは、親水性や電解質溶液に対するぬれ性の付与、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性、生体親和性、帯電防止等の機能を多孔質膜に付与するための成分であり、電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)の親水性基を含むものである。 In the present invention, the "functional component" has a porous function such as imparting hydrophilicity or wettability to an electrolyte solution, suppressing protein adsorption, preventing the occurrence of biofouling, antithrombotic property, biocompatibility, and antistatic property. It is a component to be applied to the membrane and contains an electrically neutral (apparently uncharged) hydrophilic group.

本発明において「架橋成分」とは、ニトレン前駆体官能基を有する成分が光照射によってニトレンを生成し、そのニトレンが炭素−水素結合や窒素−水素結合に挿入して架橋し共有結合を形成する成分である。この架橋成分が機能性ポリマー中に5〜30モル%の割合で含まれることが、本発明の効果を発現する上で重要である。架橋成分が5モル%未満であると、機能性ポリマー層の多孔質膜表面への固定化が不十分となるため好ましくなく、一方、30モル%を超えると、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性等の機能の低下が生じるため好ましくない。 In the present invention, the "crosslinking component" means that a component having a nitrene precursor functional group produces nitrene by light irradiation, and the nitrene is inserted into a carbon-hydrogen bond or a nitrogen-hydrogen bond to crosslink and form a covalent bond. It is an ingredient. It is important that this cross-linking component is contained in the functional polymer in a proportion of 5 to 30 mol% in order to exhibit the effects of the present invention. If the cross-linking component is less than 5 mol%, the functional polymer layer is insufficiently immobilized on the surface of the porous membrane, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 30 mol%, protein adsorption is suppressed and biofouling is performed. It is not preferable because it causes deterioration of functions such as prevention of occurrence of blood clots and antithrombotic properties.

本発明において「機能性ポリマー層」とは、前記「機能性成分」と「架橋成分」からなり、多孔質膜表面に共有結合を介して形成されたポリマー層を指す。機能性ポリマー層を多孔質膜表面に形成することで、機能性成分由来の各種機能を多孔質膜表面に固定化・導入することができる。 In the present invention, the "functional polymer layer" refers to a polymer layer composed of the "functional component" and the "crosslinking component" and formed on the surface of a porous membrane through covalent bonds. By forming the functional polymer layer on the surface of the porous membrane, various functions derived from the functional components can be immobilized and introduced on the surface of the porous membrane.

多孔質膜表面に形成される機能性ポリマー層の厚みは、5〜100nmである。ポリマー層の厚みが5nm未満であると、付与する機能の発現が十分でないため好ましくない。一方、ポリマー層の厚みが100nmを超えると、更なる高機能化が望めないだけではなく、多孔質膜の細孔が閉塞してしまう恐れが出てくるため好ましくない。なお、ポリマー層の厚みが10nm未満の場合、親水性や電解質溶液に対するぬれ性の付与、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性、生体親和性、帯電防止性等の機能は発現するものの過酷な条件下で長期間使用する場合には耐久性に劣る場合もある。それに対して、厚みを10nm以上にすると耐久性が高められ、過酷な条件下で長時間用いても機能の低下は抑制できる。 The thickness of the functional polymer layer formed on the surface of the porous membrane is 5 to 100 nm. If the thickness of the polymer layer is less than 5 nm, the function to be imparted is not sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, if the thickness of the polymer layer exceeds 100 nm, not only further high functionality cannot be expected, but also the pores of the porous film may be clogged, which is not preferable. When the thickness of the polymer layer is less than 10 nm, the functions such as imparting hydrophilicity and wettability to the electrolyte solution, suppressing protein adsorption, preventing the occurrence of biofouling, antithrombotic property, biocompatibility, and antistatic property are exhibited. Although it develops, it may be inferior in durability when used for a long period of time under harsh conditions. On the other hand, when the thickness is 10 nm or more, the durability is enhanced, and the deterioration of the function can be suppressed even if it is used for a long time under harsh conditions.

特に、膜分離活性汚泥法(以下MBRと略す)で用いられる多孔質膜は非常に汚れやすく、膜閉塞を防止するために高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いて洗浄を繰り返す等の過酷な条件で使用されるが、そのような用途においても機能性ポリマー層の厚みを10〜100nmとすることで、長期間機能を維持することができる。 In particular, the porous membrane used in the membrane separation active sludge method (hereinafter abbreviated as MBR) is very easy to get dirty, and it is harsh such as repeating washing with a high concentration sodium hypochlorite aqueous solution to prevent membrane clogging. Although it is used under various conditions, even in such an application, the function can be maintained for a long period of time by setting the thickness of the functional polymer layer to 10 to 100 nm.

本発明の表面修飾多孔質膜の製造方法は、機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に共有結合を介して機能性ポリマー層を形成することを特徴とする。 The method for producing a surface-modified porous membrane of the present invention is characterized in that a functional polymer is present on the surface of the porous membrane and a functional polymer layer is formed on the surface of the porous membrane through covalent bonds by light irradiation. ..

機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させる方法としては特に限定はなく、機能性ポリマーをそのままもしくは溶媒で希釈して多孔質膜にコーティングする方法等を用いることができる。コーティング方法も特に制約はなく、多孔質膜の形状やコーティングする機能性ポリマー(溶液)の粘性に応じてディップコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、ダイコーティング、ナイフコーティング等から選択すれば良い。機能性ポリマーを溶媒で希釈してコーティングに用いた場合は、光照射の前に乾燥等により溶媒を除去することが好ましい。 The method for allowing the functional polymer to exist on the surface of the porous membrane is not particularly limited, and a method of coating the porous membrane with the functional polymer as it is or by diluting it with a solvent can be used. The coating method is also not particularly limited, and can be selected from dip coating, spin coating, gravure coating, roll coating, bar coating, die coating, knife coating, etc. according to the shape of the porous film and the viscosity of the functional polymer (solution) to be coated. Just do it. When the functional polymer is diluted with a solvent and used for coating, it is preferable to remove the solvent by drying or the like before light irradiation.

上記方法により機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させた後、光を照射する。光は用いる光反応性基がニトレンを発生できる波長の光である必要があり、光反応性基としてアジド基を用いる場合には波長が10〜400nm、好ましくは250〜380nm付近の紫外線を照射する。照射する紫外線の強度は特に限定されないが、1〜1000mW/cmの範囲で適宜選択できる。 After the functional polymer is present on the surface of the porous membrane by the above method, it is irradiated with light. The light needs to be light having a wavelength at which the photoreactive group used can generate nitrene, and when an azide group is used as the photoreactive group, it irradiates ultraviolet rays having a wavelength of 10 to 400 nm, preferably around 250 to 380 nm. .. The intensity of the ultraviolet rays to be irradiated is not particularly limited, but can be appropriately selected in the range of 1 to 1000 mW / cm 2.

本発明で用いられる機能性ポリマーの分子量は1,000〜1,000,000の範囲で選択できるが、コーティング時の粘度や溶解性、ポリマー層の機械的強度の観点から5,000〜500,000の範囲が好ましい。該機能性ポリマーは機能性成分と架橋成分との共重合体であるが、それらはランダム状に配列していてもブロック状に配列していてもかまわない。また、該機能性ポリマーの水への溶解性であるが、水溶性であっても水不溶性であってもかまわない。例えば、機能性成分が水溶性で架橋成分の割合が低い場合は水溶性となるが、機能性成分が水に不溶で架橋成分の割合が高い場合は水には溶解しない。 The molecular weight of the functional polymer used in the present invention can be selected in the range of 1,000 to 1,000,000, but from the viewpoint of viscosity and solubility at the time of coating and mechanical strength of the polymer layer, 5,000 to 500, The range of 000 is preferable. The functional polymer is a copolymer of a functional component and a cross-linking component, but they may be arranged in a random manner or in a block shape. Further, although the functional polymer is soluble in water, it may be water-soluble or water-insoluble. For example, if the functional component is water-soluble and the proportion of the cross-linking component is low, it becomes water-soluble, but if the functional component is insoluble in water and the proportion of the cross-linking component is high, it is insoluble in water.

本発明の機能性ポリマーを構成する機能性成分として、アルコキシアルキル基、モノアルコキシポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、スルホベタイン基、カルボベタイン基、ホスホベタイン基から選ばれた官能基とビニル基とを有するモノマーの重合体を用いることができる。上記ビニル基としては、メタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリル基等が挙げられるが、ポリマーの機械的強度の高さや多孔質膜との親和性に優れる点でメタクリルオキシ基、アクリルオキシ基が好ましい。 Functional groups and vinyl groups selected from an alkoxyalkyl group, a monoalkoxypolyoxyethylene group, a polyoxyethylene group, a sulfobetaine group, a carbobetaine group, and a phosphobetaine group as functional components constituting the functional polymer of the present invention. A polymer of a monomer having and can be used. Examples of the vinyl group include a methacryloxy group, a methacrylicamide group, an acrylicoxy group, an acrylamide group, a styryl group, etc., and methacrylicoxy in terms of high mechanical strength of the polymer and excellent affinity with a porous film. A group and an acrylic oxy group are preferable.

上記モノマーの具体例としては、メトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリルアミド、メトキシエチルアクリルアミド、2−メトキシエトキシスチレン、2−(2−メトキシエトキシ)エチルメタクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルメタクリルアミド、2−(2−メトキシエトキシ)エチルアクリルアミド、2−(2−メトキシエトキシ)エトキシスチレン、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリルアミド、ポリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールエチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールエチルエーテルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールエチルエーテルアクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルメタクリレート、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルメタクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルアクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシスチレン、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノアクリルアミド、N−メタクリロイル−L−ヒスチジン、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート等が挙げられる。 Specific examples of the above monomers include methoxyethyl methacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylate, methoxyethyl acrylamide, 2-methoxyethoxystyrene, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate, and 2- (2-methoxyethoxy). Ethyl acrylate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl acrylamide, 2- (2-methoxyethoxy) ethoxystyrene, polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate, polyethylene Glycolmethyl ether methacrylicamide, polyethylene glycol methyl ether acrylamide, polyethylene glycol ethyl ether methacrylate, polyethylene glycol ethyl ether acrylate, polyethylene glycol ethyl ether methacrylicamide, polyethylene glycol ethyl ether acrylamide, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl methacrylate, 2- (2-Hydroxyethoxy) ethyl acrylate, 2- (2-hydroxyethoxy) ethylmethacrylate, 2- (2-hydroxyethoxy) ethylacrylamide, 2- (2-hydroxyethoxy) ethoxystyrene, polyethylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol Monoacrylate, polyethylene glycol monomethacrylicamide, polyethylene glycol monoacrylamide, N-methacryloyl-L-histidine, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate, 2 -(N-Carbomethoxy-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate and the like can be mentioned.

本発明の機能性ポリマーを構成する架橋成分として、ニトレン前駆体官能基とビニル基とを有するモノマーの重合体を用いることができる。上記ニトレン前駆体官能基はアジド基であり、具体的にはフェニルアジド、テトラフルオロフェニルアジド等のアリールアジド;ベンゾイルアジドメチルベンゾイルアジド等のアシルアジド;エチルアジドホルメート、フェニルアジドホルメート等のアジドホルメート;ベンゼンスルホニルアジド等のスルホニルアジドが挙げられるが、好ましくはアリールアジドが用いられる。上記ビニル基としては、メタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリル基等が挙げられるが、機能性成分がメタクリルオキシ基、アクリルオキシ基を有するモノマーの重合体の場合、共重合性を高める点でメタクリルオキシ基、アクリルオキシ基であることが好ましい。 As the cross-linking component constituting the functional polymer of the present invention, a polymer of a monomer having a nitrene precursor functional group and a vinyl group can be used. The nitrene precursor functional group is an azide group, specifically, an aryl azide such as phenyl azide or tetrafluorophenyl azide; an acyl azide such as benzoyl azide methyl benzoyl azide; an azide format such as ethyl azide format or phenyl azido format; Examples thereof include sulfonyl azides such as benzene sulfonyl azide, but aryl azide is preferably used. Examples of the vinyl group include a methacryloxy group, a methacrylicamide group, an acrylicoxy group, an acrylamide group, a styryl group and the like, but when the functional component is a polymer of a monomer having a methacrylicoxy group or an acrylicoxy group, both are used. A methacryloxy group or an acrylicoxy group is preferable from the viewpoint of enhancing the polymerizable property.

上記モノマーの具体例としては、メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピルオキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピルオキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチル4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチル4−フェニルアジド、アクリルアミドエチル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシプロピル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピル4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピル4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド、メタクリルアミドブチル4−フェニルアジド、アクリルアミドブチル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミド4−フェニルアジド、アクリルアミド4−フェニルアジド、メタクリルアミド2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミド2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド等が挙げられる。 Specific examples of the above monomers include methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide, acryloyloxypropyloxy4-phenyl azide, methacrylamidopropyloxy 4-phenyl azide, acrylamide propyloxy 4-phenyl azide, and methacryloyl oxyethyl oxy 4-phenyl. Azide, acryloyloxyethyloxy4-phenyl azide, methacrylamide ethyloxy4-phenyl azide, acrylamide ethyloxy4-phenyl azide, methacryloyloxyethyloxycarboxy4-phenyl azide, acryloyloxyethyloxycarboxy4-phenyl azide, methacrylamide Ethyloxycarboxy4-phenyl azide, acrylamide ethyloxycarboxy4-phenyl azide, methacryloyloxyethyl 4-phenyl azide, acryloyloxyethyl 4-phenyl azide, methacrylamidoethyl 4-phenyl azide, acrylamide ethyl 4-phenyl azide, methacryloyloxy Propyl4-phenyl azide, acryloyloxypropyl 4-phenyl azide, methacrylamidopropyl 4-phenyl azide, acrylamide propyl 4-phenyl azide, methacryloyl oxybutyl 4-phenyl azide, acryloyl oxybutyl 4-phenyl azide, methacrylamid butyl 4- Phenyl azide, acrylamide butyl 4-phenyl azide, methacryloyloxyethyl oxycarboxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, acryloyl oxyethyl oxycarboxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl Azide, Methacrylate ethyloxycarboxy 2,3,5,6-Tetrafluoro-4-phenyl azide, Acrylethyloxycarboxy 2,3,5,6-Tetrafluoro-4-phenyl azide, Methacryloyloxypropyloxy 2,3 , 5,6-Tetrafluoro-4-phenyl azide, acryloyloxypropyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, methacrylamidopropyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4- Phenyl azide, acrylamide propyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, methacrylicamide 4-phenyl azide, acrylamide 4-phenyl azide, methacrylicamide 2,3,5,6-tetrafluo Examples thereof include ro-4-phenyl azide and acrylamide 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide.

本発明で用いられる機能性ポリマーは、上記例示のモノマーのコポリマーであるが、好ましくは一般式(1)で示される構造を有するポリマーである。 The functional polymer used in the present invention is a copolymer of the above-exemplified monomers, but is preferably a polymer having a structure represented by the general formula (1).

Figure 0006855797
(式中、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表し、Xは置換基を有しても良いフェニレン基、又はエステル結合若しくはアミド結合で示される基を表し、Yはベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基から選ばれた親水性基を表し、Zは−O−又は−N(R)−で示される基を表し、Aは−O−又は−CH−で示される基を表し、R、R及びRは互いに独立して水素原子又はC〜Cの炭化水素基を表し、RはC〜Cの2価の炭化水素基を表し、Rはフッ素原子を表し、pは0〜4の整数を表す。)
Xで表される置換基を有しても良いフェニレン基の置換基として、特に限定されないが、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基等が例示される。Xとしては、エステル結合が好ましい。
Figure 0006855797
(In the formula, m and n represent integers of 1 or more independently of each other, X represents a phenylene group which may have a substituent, or a group represented by an ester bond or an amide bond, and Y represents a betaine group. , alkoxyalkyl group, alkoxy polyoxyethylene group, a hydrophilic group selected from hydroxy polyoxyethylene group, Z is -O- or -N (R 3) - represents a group represented by, a is -O Representing a group represented by − or −CH 2− , R 1 , R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group of C 1 to C 6 , and R 4 represents a group of C 3 to C 6 . It represents a divalent hydrocarbon group, R 5 represents a fluorine atom, and p represents an integer of 0-4.)
The substituent of the phenylene group which may have a substituent represented by X is not particularly limited, but is limited to an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, sec- Butyl group, tert-butyl group, etc.), alkoxy group (eg, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxy group , Amino group, hydroxy group and the like are exemplified. As X, an ester bond is preferable.

Yで示される親水性基としては、ベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基を挙げることができる。なお、本発明において「ベタイン性」とは、電離状態で正電荷を持つ部分と負電荷を持つ部分を同一基内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離し得る水素原子が結合しておらず、全体としては中性である(電荷を持たない)ことをいうものとする。ベタイン性基としては特に限定されないが、カルボベタイン性基、スルホベタイン性基、ホスホベタイン性基、アミドベタイン性基等が例示される。アルコキシアルキル基としては特に限定されないが、2−メトキシエチル基、3−メトキシプロピル基、4−メトキシブチル基が例示される。アルコキシポリオキシエチレン基としては特に限定されないが、例えば、メトキシポリオキシエチレン基、エトキシポリオキシエチレン基、ノルマルプロポキシポリオキシエチレン基、イソプロポキシポリオキシエチレン基が挙げられ、親水性の点でメトキシポリオキシエチレン基が好ましい。 Examples of the hydrophilic group represented by Y include a betaine group, an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, and a hydroxypolyoxyethylene group. In the present invention, "betaine" means hydrogen that has a positively charged portion and a negatively charged portion in the same group at non-adjacent positions in the ionized state and can be dissociated into a positively charged atom. It is assumed that the atoms are not bonded and are neutral (have no charge) as a whole. The betaine group is not particularly limited, and examples thereof include a carbobetaine group, a sulfobetaine group, a phosphobetaine group, and an amide betaine group. The alkoxyalkyl group is not particularly limited, and examples thereof include a 2-methoxyethyl group, a 3-methoxypropyl group, and a 4-methoxybutyl group. The alkoxypolyoxyethylene group is not particularly limited, and examples thereof include a methoxypolyoxyethylene group, an ethoxypolyoxyethylene group, a normal propoxypolyoxyethylene group, and an isopropoxypolyoxyethylene group, and methoxypoly in terms of hydrophilicity. An oxyethylene group is preferred.

、R及びRで表されるC〜Cの炭化水素基としては特に限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基が例示される。 The hydrocarbon group of C 1 to C 6 represented by R 1 , R 2 and R 3 is not particularly limited, but is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and the like. sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, neopentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, cyclobutylmethyl group, cyclopentyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, Examples thereof include 4-methylpentyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group and phenyl group.

で表されるC〜Cの2価の炭化水素基としては特に限定されないが、−(CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−、フェニレン基等が例示される。Rで示される2価の炭化水素基の炭素数が2以下であると、光反応性ポリマーのガラス転移温度が上昇し側鎖の分子運動性が低下するためか、アジド基から生成するニトレンが基材との反応より光反応性ポリマー間の架橋反応に消費され、基材表面への光反応性ポリマー固定化率が低下してしまうため好ましくない。一方、Rで示される2価の炭化水素基の炭素数が6を越えると、光反応性ポリマー中のアジド基濃度が低下し、架橋点が減少して基材表面への光反応性ポリマー固定化率が低下してしまうため好ましくない。 The divalent hydrocarbon group of C 3 to C 6 represented by R 4 is not particularly limited, but-(CH 2 ) 3 -,-(CH 2 ) 4 -,-(CH 2 ) 5 -,-. (CH 2 ) 6 −, phenylene group and the like are exemplified. When the number of carbon atoms of the divalent hydrocarbon group represented by R 4 is 2 or less, or the glass transition temperature of the photoreactive polymer is lowered molecular mobility of elevated side chains, nitrenes generated from azide group Is consumed in the cross-linking reaction between the photoreactive polymers rather than the reaction with the base material, and the immobilization rate of the photoreactive polymer on the surface of the base material is lowered, which is not preferable. On the other hand, when the number of carbon atoms of the divalent hydrocarbon group represented by R 4 exceeds 6, the concentration of azide groups in the photoreactive polymer decreases, the number of cross-linking points decreases, and the photoreactive polymer on the surface of the substrate is used. It is not preferable because the immobilization rate is lowered.

上記一般式(1)で示される構造を有する光反応性ポリマーにおいて、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表す。ここで、m/(m+n)の値は、0.02〜0.7であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.5である。この範囲であれば、基材への接着性とタンパク質の吸着抑制効果の両立という点で優れる。 In the photoreactive polymer having the structure represented by the general formula (1), m and n represent integers of 1 or more independently of each other. Here, the value of m / (m + n) is preferably 0.02 to 0.7, more preferably 0.05 to 0.5. Within this range, it is excellent in terms of both adhesion to the substrate and the effect of suppressing protein adsorption.

一般式(1)中に含まれる、下記一般式(2) The following general formula (2) included in the general formula (1)

Figure 0006855797
(式中、R、X、Y及びnは前記と同じ意味を表す。)で表される構造単位としては、特に限定されないが、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン等のモノマーに由来する構造単位が例示され、タンパク質吸着抑制効果の点から、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレートや2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタインに由来する構造単位が好ましい。
Figure 0006855797
(In the formula, R 1 , X, Y and n have the same meanings as described above.) The structural unit represented by is not particularly limited, but is polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate. , Polyethylene glycol acrylate, 2-Hydroxyethyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxy Structural units derived from monomers such as ethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine are exemplified, and from the viewpoint of protein adsorption inhibitory effect, polyethylene glycol methyl ether methacrylate and 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, [ Structural units derived from 2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine are preferred.

一般式(1)中に含まれる、下記一般式(3) The following general formula (3) included in the general formula (1)

Figure 0006855797
(式中、R、R、R、A、Z、m及びpは前記と同じ意味を表す。)で表される構造単位としては、特に限定されないが、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェノキシ)ブチルメタクリレート、5−(4−アジドフェノキシ)ペンチルメタクリレート、6−(4−アジドフェノキシ)ヘキシルメタクリレート、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリレート、4−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ブチルメタクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリルアミド等のモノマーに由来する構造単位が例示され、アジドの光分解速度の点から、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレートに由来する構造単位が好ましい。
Figure 0006855797
(In the formula, R 2 , R 4 , R 5 , A, Z, m and p have the same meanings as described above.) The structural unit represented by is not particularly limited, but is 3- (4-azidophenoxy). ) Propyl methacrylate, 4- (4-azidophenoxy) butyl methacrylate, 5- (4-azidophenoxy) pentyl methacrylate, 6- (4-azidophenoxy) hexyl methacrylate, 3- (4-azido-2,3,5) 6-Tetrafluorophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl methacrylate, 4- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenyl) butyl methacrylate, 3- (4-azidophenoxy) Propyl acrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl acrylate, 3- (4-azidophenoxy) propylmethacrylate, 3- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) propylmethacrylate, 3 Structural units derived from monomers such as − (4-azidophenoxy) propylacrylamide, 4- (4-azidophenyl) butylmethacrylate, 4- (4-azidophenyl) butylacrylamide are exemplified, and the photodegradation rate of azide is illustrated. From the point of view, structural units derived from 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylate are preferred.

一般式(2)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位との配列は特に限定されず、ランダム、ブロック、交互のいずれの順序であっても良い。 The arrangement of the structural unit represented by the general formula (2) and the structural unit represented by the general formula (3) is not particularly limited, and may be in any order of random, block, and alternate.

一般式(1)で示される構造を有する光反応性ポリマーの数平均分子量は1,000〜1,000,000の範囲で選択できるが、コーティング時の粘度や溶解性、ポリマー層の機械的強度の観点から10,000〜500,000の範囲が好ましい。また、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される多分散度(Mw/Mn)は、特に限定されるものではないが、例えば疎水性基材への接着性や塗膜の安定性の観点から1〜5程度が好ましい。 The number average molecular weight of the photoreactive polymer having the structure represented by the general formula (1) can be selected in the range of 1,000 to 1,000,000, and the viscosity and solubility at the time of coating and the mechanical strength of the polymer layer can be selected. From the viewpoint of, the range of 10,000 to 500,000 is preferable. The polydispersity (Mw / Mn) represented by the ratio of the mass average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but is, for example, adhesiveness to a hydrophobic substrate. From the viewpoint of the stability of the coating film and the coating film, it is preferably about 1 to 5.

上記一般式(1)で示される構造を有する光反応性ポリマーは、本発明の効果を逸脱しない範囲において、他のモノマー由来の構造単位を有してもかまわない。他のモノマー由来の構造単位としては、特に限定されないが、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルアニリン、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニル安息香酸、ポリビニルリン酸、ポリビニルピリジン、ポリジメチルアミノメチルスチレン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリイソプレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のポリ(ハロゲン化オレフィン);ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル等のポリビニルエステルやそのケン化物であるポリビニルアルコール;ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー;ポリメタクリル酸、ポリパーフルオロアルキルメタクリレート、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリジメチルアミノエチルアクリレート等の(メタ)アクリル系ポリマー;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド、等の(メタ)アクリルアミド系ポリマー等が例示される。 The photoreactive polymer having the structure represented by the general formula (1) may have a structural unit derived from another monomer as long as the effect of the present invention is not deviated. The structural unit derived from other monomers is not particularly limited, but is limited to polystyrene, poly (α-methylstyrene), polyvinylbenzyl chloride, polyvinylaniline, sodium polystyrenesulfonate, polyvinylbenzoic acid, polyvinylphosphate, polyvinylpyridine, polydimethyl. Sterite polymers such as aminomethylstyrene and polyvinylbenzyltrimethylammonium chloride; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutadiene, polybutene and polyisoprene; poly (halogenated olefins) such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and polytetrafluoroethylene; Polyvinyl ester such as polyvinyl acetate and vinyl polypropionate and polyvinyl alcohol which is a saponification thereof; nitrile polymer such as polyacrylonitrile; polymethacrylic acid, polyperfluoroalkyl methacrylate, ethyl polyacrylate, polyacrylic acid, polydimethyl (Meta) acrylic polymers such as aminoethyl acrylate; (meth) acrylamide polymers such as polyacrylamide, polymethacrylate, polydimethylaminopropylacrylamide, etc. are exemplified.

本発明の光反応性ポリマーは、例えば、一般式(4)で示される構造を有する光反応性ポリマーであるものが挙げられる。 Examples of the photoreactive polymer of the present invention include those that are photoreactive polymers having a structure represented by the general formula (4).

Figure 0006855797
(式中、m、n、r及びRは前記と同じ意味を表す。)
rの値は、重合の進行しやすさから、2〜20の範囲の整数が好ましい。Rは、−(CH−または−(CH−であることが好ましく、更に好ましくは−(CH−である。
Figure 0006855797
(In the formula, m, n, r and R 4 have the same meanings as described above.)
The value of r is preferably an integer in the range of 2 to 20 from the viewpoint of easiness of polymerization. R 4 is preferably − (CH 2 ) 3 − or − (CH 2 ) 4 −, and more preferably − (CH 2 ) 3 −.

上記一般式(1)で示される構造を有する光反応性ポリマーは、モノマー化合物の調製及びそれらの重合を含め、基本的には当業者の技術水準に基づき、常法により製造することができる。例えば、使用するモノマーとしては特に限定されないが、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン等の親水性基を有するモノマーと、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェノキシ)ブチルメタクリレート、5−(4−アジドフェノキシ)ペンチルメタクリレート、6−(4−アジドフェノキシ)ヘキシルメタクリレート、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリレート、4−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ブチルメタクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリルアミド等の光反応性基を有するモノマーを用いる。 The photoreactive polymer having the structure represented by the above general formula (1) can be produced by a conventional method basically based on the technical level of those skilled in the art, including preparation of monomer compounds and polymerization thereof. For example, the monomer used is not particularly limited, but polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate, polyethylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl. It has hydrophilic groups such as phosphorylcholine, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine, etc. Monomers and 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenoxy) butyl methacrylate, 5- (4-azidophenoxy) pentyl methacrylate, 6- (4-azidophenoxy) hexyl methacrylate, 3-( 4-Azido-2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl methacrylate, 4- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenyl) butyl Methacrylate, 3- (4-azidophenoxy) propyl acrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl acrylate, 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylate, 3- (4-azido-2,3,5,6 -Has photoreactive groups such as tetrafluorophenoxy) propylmethacrylate, 3- (4-azidophenoxy) propylacrylamide, 4- (4-azidophenyl) butylmethacrylate, 4- (4-azidophenyl) butylacrylamide, etc. Use monomer.

重合については特に制約はなく、例えば、ラジカル重合、イオン重合、配位重合例示され、操作の簡便性の点から、ラジカル重合、特にフリーラジカル重合または、リビングラジカル重合が好ましく用いられる。重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシピバレート、tert−ブチルペルオキシジイソブチレート、過硫酸塩または過硫酸−亜硫酸水素塩等の公知のラジカル開始剤を用いることができる。重合溶媒としては、例えば、水、THF、ジオキサン、アセトン、2−ブタノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、ベンゼン、トルエン、DMF、DMSO、メタノール、エタノール、イソプロパノールやその混合物等の公知のラジカル重合溶媒を使用すればよく、例えば、モノマー濃度が0.01〜5mol/L、重合開始剤濃度が1〜100mmol/Lになるように希釈し、0〜80℃で1〜72時間反応を行うことにより製造できる。また、重合形態としては特に制約はなく、例えば、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、分散重合、沈殿重合が例示され、操作の簡便性から溶液重合が好ましく用いられる。 The polymerization is not particularly limited, and for example, radical polymerization, ionic polymerization, and coordination polymerization are exemplified, and radical polymerization, particularly free radical polymerization or living radical polymerization is preferably used from the viewpoint of ease of operation. The polymerization initiator is not particularly limited, and is, for example, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), benzoyl peroxide, diisopropylperoxydicarbonate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert. Known radical initiators such as -butylperoxypivalate, tert-butylperoxydiisobutyrate, persulfate or persulfate-hydrogen sulfite can be used. As the polymerization solvent, for example, known radical polymerization solvents such as water, THF, dioxane, acetone, 2-butanone, ethyl acetate, isopropyl acetate, benzene, toluene, DMF, DMSO, methanol, ethanol, isopropanol and a mixture thereof are used. For example, it can be produced by diluting it so that the monomer concentration is 0.01 to 5 mol / L and the polymerization initiator concentration is 1 to 100 mmol / L, and carrying out the reaction at 0 to 80 ° C. for 1 to 72 hours. .. The polymerization form is not particularly limited, and examples thereof include bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, and precipitation polymerization, and solution polymerization is preferably used because of the ease of operation.

一般式(1)で示される機能性ポリマーの例としては、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体等が挙げられる。 Examples of the functional polymer represented by the general formula (1) include polyethylene glycol methyl ether methacrylate / methacryloyloxypropyloxy4-phenylazide copolymer and 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine / methacryloyloxypropyloxy4-phenylazide. Polymer, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyloxypropyloxy4-phenylazide copolymer, 2- (N-carbomethoxy-N, N-dimethylammonium) Ethyl methacrylate / methacryloyloxypropyloxy4-phenylazide copolymer, polyethylene glycol methyl ether methacrylate / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2- (N-carbomethoxy-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyl Examples thereof include an oxybutyl 4-phenylazide copolymer and the like.

機能性成分を構成するモノマーとニトレン前駆体官能基を有するモノマーの共重合性が良好な場合、モノマーの仕込比はニトレン前駆体官能基を有するモノマーが全モノマー中5〜30モル%となるように仕込んで重合すれば良い。一方、ニトレン前駆体官能基を有するモノマーの共重合性が低い場合には、ニトレン前駆体官能基を有するモノマーを過剰量仕込む必要がある。なお、本発明の効果を逸脱しない範囲において、他のモノマーを共重合してもかまわない。重合については特に制約はなく、ラジカル重合を用いてもイオン重合を用いても良いし、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、分散重合、沈殿重合等いずれの方式を用いてもかまわない。操作の簡便性の点から、ラジカル重合、特にフリーラジカル重合が好ましく用いられる。 When the copolymerization of the monomer constituting the functional component and the monomer having the nitren precursor functional group is good, the charging ratio of the monomer is such that the monomer having the nitren precursor functional group is 5 to 30 mol% in the total monomer. It may be charged in and polymerized. On the other hand, when the copolymerizability of the monomer having a nitrene precursor functional group is low, it is necessary to charge an excess amount of the monomer having a nitrene precursor functional group. Other monomers may be copolymerized as long as the effects of the present invention are not deviated. The polymerization is not particularly limited, and radical polymerization or ionic polymerization may be used, or any method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, or precipitation polymerization may be used. Absent. From the viewpoint of ease of operation, radical polymerization, particularly free radical polymerization, is preferably used.

本発明によれば、多孔質膜の表面に簡便に機能性ポリマー層を導入して多孔質膜に様々な機能、例えば、親水性や電解質溶液に対するぬれ性の付与、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性、生体親和性、帯電防止等を付与することができる。特に、機能性ポリマー層の厚みを5〜100nmとし、ニトレン前駆体成分量を特定の範囲にコントロールすることで、高い機能を発現させることができる。このような特性は、長期間高い機能性を維持できる耐久性が要求される水処理分離膜や電池セパレータにおいて特に有用であり、本用途分野において幅広く用いることができる。 According to the present invention, a functional polymer layer is easily introduced on the surface of a porous film to impart various functions to the porous film, for example, imparting hydrophilicity or wettability to an electrolyte solution, suppressing protein adsorption, and biofau. It is possible to impart ring generation prevention, antithrombotic property, biocompatibility, antistatic property, and the like. In particular, by setting the thickness of the functional polymer layer to 5 to 100 nm and controlling the amount of the nitrene precursor component within a specific range, high functionality can be exhibited. Such characteristics are particularly useful in water treatment separation membranes and battery separators that are required to have durability that can maintain high functionality for a long period of time, and can be widely used in this field of application.

以下に、本発明を更に詳細に実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーAの製造)
ガラス製のシュレンクフラスコにポリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(アルドリッチ製、数平均分子量300、以下PEGMAと略す)(18mmol)およびメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド(2mmol)、開始剤として、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(0.09mmol)を秤量した。THF25mlを用いてモノマー、開始剤を溶解させ、均一溶液を調製した。十分に溶液中の酸素を窒素で除去後、60℃で8時間重合を行った。重合終了後、ヘキサンを用いて再沈殿法により未反応のモノマーを除去し、減圧乾燥して褐色の水飴状のポリマーを得た。得られたポリマーは、数平均分子量72,000、重量平均分子量253,000、アジド基含有量は9mol%であった。
Example 1
(Production of Functional Polymer A with Azide Group Content of 9 Mol%)
Polyethylene glycol monomethyl ether methacrylate (made by Aldrich, number average molecular weight 300, hereinafter abbreviated as PEGMA) (18 mmol) and methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide (2 mmol) in a glass Schlenk flask, 2,2'-as an initiator. Azobisisobutyronitrile (AIBN) (0.09 mmol) was weighed. The monomer and initiator were dissolved using 25 ml of THF to prepare a homogeneous solution. After sufficiently removing oxygen in the solution with nitrogen, polymerization was carried out at 60 ° C. for 8 hours. After completion of the polymerization, unreacted monomers were removed by a reprecipitation method using hexane and dried under reduced pressure to obtain a brown starch syrup-like polymer. The obtained polymer had a number average molecular weight of 72,000, a weight average molecular weight of 253,000, and an azide group content of 9 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
多孔質膜としてポリエステル不織布を基材として用いた公称孔径0.2μmのPVDF複合膜(マイクロダイン・ナディア製MV020)を用い、機能性ポリマーAの2%メタノール溶液に5分間浸漬させた。その後、窒素雰囲気下室温にて乾燥させ、次いで、LED(アイテックシステム製主波長365nm)を用いて1分間UV照射(100mW/cm)を行った。その後、超純水、メタノール中で各1分間超音波を照射することにより洗浄し、表面にPEGMAコポリマーを固定化したPVDF製MF膜を得た。膜表面のPEGMAコポリマー層の厚みを算出するため、ATR/FT−IRを用いてPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度(1730cm−1前後)をPVDF由来の870cm−1前後の吸収強度で規格化して相対強度を求めたところ、相対強度は0.073であった。また、コーティング前後の重量増加率と膜の比表面積からコーティング層の膜厚を算出し、カルボニル相対強度に対してプロットすることで検量線を作成した。この検量線を用い、上記カルボニル相対強度からコーティング膜厚みを見積もったところ、膜厚は12nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
A PVDF composite membrane (MV020 manufactured by Microdyne Nadia) having a nominal pore size of 0.2 μm using a polyester non-woven fabric as a substrate was used as the porous membrane, and the functional polymer A was immersed in a 2% methanol solution for 5 minutes. Then, it was dried at room temperature under a nitrogen atmosphere, and then UV irradiation (100 mW / cm 2 ) was performed for 1 minute using an LED (main wavelength 365 nm manufactured by Aitec System). Then, it was washed by irradiating ultrasonic waves in ultrapure water and methanol for 1 minute each to obtain a PVDF MF membrane having a PEGMA copolymer immobilized on the surface. To calculate the thickness of PEGMA copolymer layer of the film surface, the relative normalized PEGMA copolymer derived from carbonyl absorption intensity (1730 cm -1 before and after) in the absorption intensity of 870 cm -1 before and after from PVDF using ATR / FT-IR When the strength was determined, the relative strength was 0.073. In addition, a calibration curve was created by calculating the film thickness of the coating layer from the weight increase rate before and after coating and the specific surface area of the film and plotting it against the relative carbonyl strength. When the coating film thickness was estimated from the carbonyl relative strength using this calibration curve, the film thickness was 12 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
インスリン(和光純薬製)をサンプルタンパク質として使用した。上記の表面コート多孔質膜を1cm×1cmに切り出し、インスリン溶液(1mg/mL、PBSで希釈)に浸漬して室温下で2時間振とう(80rpm)させインスリンを吸着させた後、PBSで洗浄した。φ12×105の試験管に膜を入れ、BCA試薬(Thermo scientific製)を1mL、ドデシル硫酸ナトリウムの4重量%PBS溶液を1mL加え、1時間60℃に加熱した。その後、分光光度計を用いて波長562nmにおける吸光度を測定することにより、膜へ吸着したインスリンの量を定量したところ、インスリン吸着量は0.7μg/cmであった。また、表面修飾多孔質膜の耐薬品性を評価するため、表面修飾多孔質膜を1380ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液に7日間室温で浸漬し、同様の方法でインスリン吸着量を測定した。その結果、インスリン吸着量は0.8μg/cmであり、浸漬前の吸着量とほぼ同じ値を示したことから、表面コート層の高い次亜塩素酸耐性を確認することができた。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
Insulin (manufactured by Wako Junyaku) was used as a sample protein. The above surface-coated porous membrane is cut into 1 cm × 1 cm, immersed in an insulin solution (1 mg / mL, diluted with PBS), shaken at room temperature for 2 hours (80 rpm) to adsorb insulin, and then washed with PBS. did. The membrane was placed in a φ12 × 105 test tube, 1 mL of BCA reagent (manufactured by Thermo Scientific) and 1 mL of 4 wt% PBS solution of sodium dodecyl sulfate were added, and the mixture was heated to 60 ° C. for 1 hour. Then, the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by measuring the absorbance at a wavelength of 562 nm using a spectrophotometer, and the amount of insulin adsorbed was 0.7 μg / cm 2 . Further, in order to evaluate the chemical resistance of the surface-modified porous membrane, the surface-modified porous membrane was immersed in a 1380 ppm sodium hypochlorite aqueous solution at room temperature for 7 days, and the amount of insulin adsorbed was measured by the same method. As a result, the insulin adsorption amount was 0.8 μg / cm 2 , which was almost the same value as the adsorption amount before immersion, and thus it was possible to confirm the high hypochlorous acid resistance of the surface coat layer. The results are summarized in Table 1.

実施例2
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーBの製造)
ガラス製のシュレンクフラスコにPEGMA(18mmol)、メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド(2mmol)、アセトン3mlを入れ、均一溶液とした後窒素バブリングにより酸素を除去した。次いで臭化第一銅(0.1 mmol)、臭化第二銅(0.025 mmol)、ビピリジル(0.25 mmol)、2−ブロモイソ酪酸エチル(0.1 mmol)を加え、50℃で6時間重合を行った。重合終了後、ヘキサンを用いて再沈殿法により未反応のモノマーを除去し、減圧アルミナカラムを通して銅を除去した後乾燥して褐色水飴状のポリマーを得た。得られたポリマーは、数平均分子量33,000、重量平均分子量52,800、アジド基含有量は7mol%であった。
Example 2
(Production of functional polymer B having an azide group content of 7 mol%)
PEGMA (18 mmol), methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide (2 mmol), and 3 ml of acetone were placed in a glass Schlenk flask to prepare a uniform solution, and then oxygen was removed by nitrogen bubbling. Then cuprous bromide (0.1 mmol), cupric bromide (0.025 mmol), bipyridyl (0.25 mmol) and ethyl 2-bromoisobutyrate (0.1 mmol) were added and at 50 ° C. The polymerization was carried out for 6 hours. After completion of the polymerization, unreacted monomers were removed by a reprecipitation method using hexane, copper was removed through a reduced pressure alumina column, and then dried to obtain a brown water candy-like polymer. The obtained polymer had a number average molecular weight of 33,000, a weight average molecular weight of 52,800, and an azide group content of 7 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーBを表面に固定化したPVDF製MF膜を得た。カルボニル相対強度は0.0483、コーティング層の膜厚は8nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
A PVDF MF membrane having the functional polymer B immobilized on the surface was obtained by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.0483, and the film thickness of the coating layer was 8 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は4.8μg/cmであった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was 4.8 μg / cm 2 . The results are summarized in Table 1.

実施例3
(アジド基含有量が6モル%である機能性ポリマーCの製造)
アジド基含有モノマーとしてメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジドに代えてメタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジドを用いたこと、配位子としてビピリジルに代えてペンタメチルジエチレントリアミン(0.14mmol)を用いたこと、重合時間を6時間から3.5時間に変更したことを除いて実施例2と同様の方法で機能性ポリマーCを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量18,000、重量平均分子量37,800、アジド基含有量は6mol%であった。
Example 3
(Production of functional polymer C having an azide group content of 6 mol%)
Methacryloyloxyethyloxycarboxy4-phenyl azide was used instead of methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide as the azide group-containing monomer, and pentamethyldiethylenetriamine (0.14 mmol) was used instead of bipyridyl as the ligand. The functional polymer C was produced in the same manner as in Example 2 except that the polymerization time was changed from 6 hours to 3.5 hours. The obtained polymer had a number average molecular weight of 18,000, a weight average molecular weight of 37,800, and an azide group content of 6 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
UV照射時間を5分間に変更したことを除いて、実施例1と同様の操作で機能性ポリマーCを表面に固定化したPVDF製MF膜を得た。カルボニル相対強度は0.051、コーティング層の膜厚は8nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
A PVDF MF membrane having the functional polymer C immobilized on the surface was obtained by the same operation as in Example 1 except that the UV irradiation time was changed to 5 minutes. The relative carbonyl strength was 0.051 and the film thickness of the coating layer was 8 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は4.8μg/cmであった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was 4.8 μg / cm 2 . The results are summarized in Table 1.

実施例4
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーDの製造)
アジド基含有モノマーとしてメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジドに代えてメタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジドを用いたこと、重合時間を8時間から5時間に変更したことを除いて実施例1と同様の方法で機能性ポリマーDを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量27,000、重量平均分子量45,900、アジド基含有量は7mol%であった。
Example 4
(Production of Functional Polymer D with Azide Group Content of 7 Mol%)
Using methacryloyloxyethyloxycarboxydo 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide instead of methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide as the azide group-containing monomer, the polymerization time was reduced from 8 hours to 5 hours. Functional polymer D was produced in the same manner as in Example 1 except that it was modified. The obtained polymer had a number average molecular weight of 27,000, a weight average molecular weight of 45,900, and an azide group content of 7 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
UV照射時間を5分間に変更したことを除いて、実施例1と同様の操作で機能性ポリマーDを表面に固定化したPVDF製MF膜を得た。カルボニル相対強度は0.055、コーティング層の膜厚は9nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
A PVDF MF membrane having the functional polymer D immobilized on the surface was obtained by the same operation as in Example 1 except that the UV irradiation time was changed to 5 minutes. The relative strength of the carbonyl was 0.055, and the film thickness of the coating layer was 9 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は2.2μg/cmであった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was 2.2 μg / cm 2 . The results are summarized in Table 1.

実施例5
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーBの製造)
実施例2と同様の方法で機能性ポリマーBを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量33,000、重量平均分子量52,800、アジド基含有量は7mol%であった。
Example 5
(Production of functional polymer B having an azide group content of 7 mol%)
Functional polymer B was produced in the same manner as in Example 2. The obtained polymer had a number average molecular weight of 33,000, a weight average molecular weight of 52,800, and an azide group content of 7 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
多孔質膜としてPVDF製MF膜に代えてPVDF製UF膜(分画分子量200,000)を用いたこと、多孔質膜のポリマー溶液への浸漬時間を5分間から30分間に延長したことを除いて実施例1と同様の操作で機能性ポリマーBをUF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.085、コーティング層の膜厚は14nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
Except for the fact that PVDF UF membrane (fractional molecular weight 200,000) was used instead of PVDF MF membrane as the porous membrane, and that the immersion time of the porous membrane in the polymer solution was extended from 5 minutes to 30 minutes. The functional polymer B was immobilized on the surface of the UF membrane by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.085, and the film thickness of the coating layer was 14 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例6
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーEの製造)
アジド基含有モノマーとしてメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジドに代えてメタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジドを用いたことを除いて実施例1と同様の方法で機能性ポリマーEを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量61,000、重量平均分子量152,000、アジド基含有量は9mol%であった。
Example 6
(Production of functional polymer E having an azide group content of 9 mol%)
Functional polymer E was produced in the same manner as in Example 1 except that methacryloyloxybutyl 4-phenyl azide was used instead of methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide as the azide group-containing monomer. The obtained polymer had a number average molecular weight of 61,000, a weight average molecular weight of 152,000, and an azide group content of 9 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーEをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.091、コーティング層の膜厚は15nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer E was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.091, and the film thickness of the coating layer was 15 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例7
(アジド基含有量が6モル%である機能性ポリマーFの製造)
PEGMAに代えてメトキシエチルアクリレート(以下MEAと略す)を用いたこと、重合温度を50℃、重合時間を4時間に変更したことを除いて実施例1と同様の方法で機能性ポリマーFを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量83,000、重量平均分子量206,000、アジド基含有量は6mol%であった。
Example 7
(Production of functional polymer F having an azide group content of 6 mol%)
Functional polymer F was produced in the same manner as in Example 1 except that methoxyethyl acrylate (hereinafter abbreviated as MEA) was used instead of PEGMA, the polymerization temperature was changed to 50 ° C., and the polymerization time was changed to 4 hours. did. The obtained polymer had a number average molecular weight of 83,000, a weight average molecular weight of 206,000, and an azide group content of 6 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
多孔質膜の浸漬溶媒をメタノールからクロロホルムに変更したことを除いて実施例1と同様の操作で機能性ポリマーFをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.26、コーティング層の膜厚は42nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer F was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1 except that the immersion solvent of the porous membrane was changed from methanol to chloroform. The relative strength of the carbonyl was 0.26, and the film thickness of the coating layer was 42 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例8
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーGの製造)
PEGMAに代えてポリエチレングリコールメタクリレート(アルドリッチ製、数平均分子量360、以下PEGMA(OH)と略す)を用いたことを除いて実施例1と同様の方法で機能性ポリマーGを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量68,000、重量平均分子量170,000、アジド基含有量は9mol%であった。
Example 8
(Production of Functional Polymer G with Azide Group Content of 9 Mol%)
The functional polymer G was produced in the same manner as in Example 1 except that polyethylene glycol methacrylate (manufactured by Aldrich, having a number average molecular weight of 360, hereinafter abbreviated as PEGMA (OH)) was used instead of PEGMA. The obtained polymer had a number average molecular weight of 68,000, a weight average molecular weight of 170,000, and an azide group content of 9 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーGをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.061、コーティング層の膜厚は10nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer G was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.061, and the film thickness of the coating layer was 10 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例9
(アジド基含有量が8モル%である機能性ポリマーHの製造)
PEGMAに代えて2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(東京化成製、以下MPCと略す)を用いたこと、溶媒をTHFに代えてエタノール/ジオキサン(1/1)混合溶媒を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法で機能性ポリマーHを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量44,000、重量平均分子量115,000、アジド基含有量は8mol%であった。
Example 9
(Production of Functional Polymer H with Azide Group Content of 8 Mol%)
Performed except that 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., hereinafter abbreviated as MPC) was used instead of PEGMA, and an ethanol / dioxane (1/1) mixed solvent was used instead of THF. Functional polymer H was produced in the same manner as in Example 1. The obtained polymer had a number average molecular weight of 44,000, a weight average molecular weight of 115,000, and an azide group content of 8 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーHをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.071、コーティング層の膜厚は12nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer H was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.071, and the film thickness of the coating layer was 12 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例10
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーBの製造)
実施例2と同様の方法で機能性ポリマーBを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量33,000、重量平均分子量52,800、アジド基含有量は7mol%であった。
Example 10
(Production of functional polymer B having an azide group content of 7 mol%)
Functional polymer B was produced in the same manner as in Example 2. The obtained polymer had a number average molecular weight of 33,000, a weight average molecular weight of 52,800, and an azide group content of 7 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
多孔質膜としてPVDF製MF膜に代えてポリエステル不織布を基材として用いた塩素化PVC製MF膜(ユアサメンブレンシステム製MF−20V、公称孔径0.2μm)を用いたことを除いて実施例1と同様の操作で機能性ポリマーBを塩素化PVC製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は、コート層由来のカルボニル吸収強度(1730cm−1前後)を塩素化PVC由来の1250cm−1前後の吸収強度で規格化して相対強度とした。得られた相対強度は0.110であり、コーティング層の膜厚は22nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
Example 1 except that a chlorinated PVC MF membrane (MF-20V manufactured by Yuasa Membrane System, nominal pore size 0.2 μm) using a polyester non-woven fabric as a base material was used instead of the PVDF MF membrane as the porous membrane. The functional polymer B was immobilized on the surface of the chlorinated PVC MF membrane by the same operation as in the above. The carbonyl relative strength was defined as the relative strength by standardizing the carbonyl absorption strength derived from the coat layer ( around 1730 cm -1 ) with the absorption strength derived from chlorinated PVC around 1250 cm -1. The obtained relative strength was 0.110, and the film thickness of the coating layer was 22 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2. The results are summarized in Table 1.

実施例11
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーIの製造)
ポリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレートの数平均分子量を300から950に替えたことを除いて、実施例1と同様の方法で機能性ポリマーIを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量93,000、重量平均分子量279,000、アジド基含有量は9mol%であった。
Example 11
(Production of Functional Polymer I with Azide Group Content of 9 Mol%)
Functional polymer I was produced in the same manner as in Example 1 except that the number average molecular weight of polyethylene glycol monomethyl ether methacrylate was changed from 300 to 950. The obtained polymer had a number average molecular weight of 93,000, a weight average molecular weight of 279,000, and an azide group content of 9 mol%.

(膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーIをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.086、コーティング層の膜厚は14nmであった。
(Immobilization on the film surface)
The functional polymer I was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.086, and the film thickness of the coating layer was 14 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、0.4μg/cm未満であった。次亜塩素酸耐性について実施例1と同様の条件で評価を行ったところ、浸漬後のインスリン吸着量は0.4μg/cm未満であった。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was less than 0.4 μg / cm 2. When the hypochlorous acid resistance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the amount of insulin adsorbed after immersion was less than 0.4 μg / cm 2.

実施例12
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーBの製造)
実施例2と同様の方法で機能性ポリマーBを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量33,000、重量平均分子量52,800、アジド基含有量は7mol%であった。
Example 12
(Production of functional polymer B having an azide group content of 7 mol%)
Functional polymer B was produced in the same manner as in Example 2. The obtained polymer had a number average molecular weight of 33,000, a weight average molecular weight of 52,800, and an azide group content of 7 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
多孔質膜としてPVDF製MF膜に代えて中空糸状PVDF製MF膜モジュール(旭化成ケミカルズ製UMP−053、公称孔径0.2μm)を用い、機能性ポリマーBの2%メタノール溶液を10ml/min.で5分間循環通液させた。その後、メタノールに切り替えて3分間通液し、窒素を吹き込んで乾燥させた。次いで、高圧水銀ランプを用いて照射強度100mW/cmにて10分間UV照射を行った。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
As the porous membrane, a hollow filamentous PVDF MF membrane module (UMP-053 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., nominal pore size 0.2 μm) was used instead of the PVDF MF membrane, and a 2% methanol solution of the functional polymer B was added at 10 ml / min. Was circulated for 5 minutes. Then, the mixture was switched to methanol and passed through the solution for 3 minutes, and nitrogen was blown into the solution to dry it. Next, UV irradiation was performed for 10 minutes at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 using a high-pressure mercury lamp.

その後、メタノール、超純水で各3分間通液して洗浄し、表面にPEGMAコポリマーを固定化したPVDF製MF膜を得た。膜表面のPEGMAコポリマー層の厚みを算出するため、ATR/FT−IRを用いてPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度(1730cm−1前後)をPVDF由来の870cm−1前後の吸収強度で規格化して相対強度を求めたところ、相対強度は0.043であった。また、コーティング前後の重量増加率と膜の比表面積からコーティング層の膜厚を算出し、カルボニル相対強度に対してプロットすることで検量線を作成した。この検量線を用い、上記カルボニル相対強度からコーティング膜厚みを見積もったところ、膜厚は7nmであった。 Then, it was washed by passing it through methanol and ultrapure water for 3 minutes each to obtain a PVDF MF membrane on which the PEGMA copolymer was immobilized. To calculate the thickness of PEGMA copolymer layer of the film surface, the relative normalized PEGMA copolymer derived from carbonyl absorption intensity (1730 cm -1 before and after) in the absorption intensity of 870 cm -1 before and after from PVDF using ATR / FT-IR When the strength was determined, the relative strength was 0.043. In addition, a calibration curve was created by calculating the film thickness of the coating layer from the weight increase rate before and after coating and the specific surface area of the film and plotting it against the relative carbonyl strength. When the coating film thickness was estimated from the carbonyl relative strength using this calibration curve, the film thickness was 7 nm.

(タンパク質溶液通液時の圧力変化)
ウシ血清アルブミンの1000mg/L水溶液を調製し、上記PEGMAコポリマー固定化MF膜モジュールに100nl/min.で5分間通液して通液開始時からの膜入口圧力の上昇を測定した。圧力上昇は22kPaとわずかであり、タンパク質の膜への吸着が抑制されたため、圧力上昇も抑制されたと考えられる。
(Pressure change when passing protein solution)
A 1000 mg / L aqueous solution of bovine serum albumin was prepared and applied to the above PEGMA copolymer-immobilized MF membrane module at 100 ln / min. The liquid was passed for 5 minutes and the increase in the membrane inlet pressure from the start of the liquid passage was measured. The pressure increase was as small as 22 kPa, and it is considered that the pressure increase was also suppressed because the adsorption of the protein on the membrane was suppressed.

実施例13
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーAの製造)
実施例1と同様の方法で機能性ポリマーAを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量72,000、重量平均分子量252,000、アジド基含有量は9mol%であった。
Example 13
(Production of Functional Polymer A with Azide Group Content of 9 Mol%)
Functional polymer A was produced in the same manner as in Example 1. The obtained polymer had a number average molecular weight of 72,000, a weight average molecular weight of 252,000, and an azide group content of 9 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
実施例1と同様の操作で機能性ポリマーAを表面に固定化したPVDF製MF膜を得た。カルボニル相対強度は0.073、コーティング層の膜厚は12nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
A PVDF MF membrane having the functional polymer A immobilized on the surface was obtained by the same operation as in Example 1. The relative strength of the carbonyl was 0.073, and the film thickness of the coating layer was 12 nm.

(活性汚泥槽への浸漬テスト)
実際の活性汚泥を用い、膜のファウリング挙動を評価した。評価装置は小型MBR試験機(ユアサメンブレン製)を用い、活性汚泥は霞コンビナート排水処理設備よりサンプリングし、MLSS濃度を8000mg/Lとなるように調整して試験機に導入した。膜エレメントは、上記表面修飾MF膜を型枠両面に超音波溶着にて貼り付け、試験機にセットした。ろ過流束は0.8m/m/Dayとなるようにチューブポンプで吸引し、膜エレメント下部より4NL/min.・mの曝気量で連続的に曝気した。この状態で一週間連続運転し、膜間差圧の上昇を測定したところ膜間差圧の上昇は3kPaと非常に小さく、ファウリングが抑制できていた。
(Immersion test in activated sludge tank)
The fouling behavior of the membrane was evaluated using actual activated sludge. A small MBR testing machine (manufactured by Yuasa Membrane) was used as the evaluation device, and activated sludge was sampled from the Kasumi Complex wastewater treatment facility, adjusted to an MLSS concentration of 8000 mg / L, and introduced into the testing machine. For the film element, the surface-modified MF film was attached to both sides of the mold by ultrasonic welding and set in a testing machine. The filtration flux was sucked by a tube pump so as to be 0.8 m 3 / m 2 / Day, and 4 NL / min. It was continuously aerated with aeration of · m 3. In this state, continuous operation was performed for one week, and when the increase in the intermembrane differential pressure was measured, the increase in the intermembrane differential pressure was very small at 3 kPa, and fouling could be suppressed.

比較例1
PVDF製MF膜として、実施例1で用いたのと同じ公称孔径0.2μmのMF膜(マイクロダイン・ナディア社製MV020)を用いて、タンパク質吸着量の定量を行った。
Comparative Example 1
As the PVDF MF membrane, the same MF membrane having a nominal pore size of 0.2 μm (MV020 manufactured by Microdyne Nadia) used in Example 1 was used to quantify the amount of protein adsorbed.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、63μg/cmであり、実施例に比べ大きな値を示した。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was 63 μg / cm 2 , which was larger than that in Example 1.

比較例2
PVDF製UF膜として、分画分子量200,000のUF膜(マイクロダイン・ナディア社製UV200)を用いて、タンパク質吸着量の定量を行った。
(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、84μg/cmであり、実施例に比べ大きな値を示した。
Comparative Example 2
As the PVDF UF membrane, a UF membrane having a molecular weight cut-off of 200,000 (UV200 manufactured by Microdyne Nadia) was used to quantify the amount of protein adsorbed.
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was 84 μg / cm 2 , which was larger than that in Example 1.

比較例3
塩素化PVC製MF膜として、公称孔径0.4μmのMF膜(ユアサメンブレン製MF−40B)を用いて、タンパク質吸着量の定量を行った。
(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、16μg/cmであり、実施例に比べ大きな値を示した。
Comparative Example 3
As an MF membrane made of chlorinated PVC, an MF membrane having a nominal pore size of 0.4 μm (MF-40B made by Yuasamembrane) was used to quantify the amount of protein adsorbed.
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was 16 μg / cm 2 , which was larger than that in Example 1.

比較例4
(アジド基含有量が48モル%である機能性ポリマーJの製造)
PEGMAとメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジドをそれぞれ10mmol用いたことを除いて、実施例1と同様の方法で機能性ポリマーIを製造した。得られたポリマーは、数平均分子量30,000、重量平均分子量91,000、アジド基含有量は48mol%であった。
Comparative Example 4
(Manufacture of Functional Polymer J with Azide Group Content of 48 Mol%)
Functional Polymer I was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10 mmol each of PEGMA and methacryloyloxypropyloxy4-phenyl azide was used. The obtained polymer had a number average molecular weight of 30,000, a weight average molecular weight of 91,000, and an azide group content of 48 mol%.

(多孔質膜表面への固定化)
分離多孔質膜の浸漬溶媒をメタノールからクロロホルムに変更したことを除いて実施例1と同様の操作で機能性ポリマーJをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.20、コーティング層の膜厚は35nmであった。
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer J was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1 except that the immersion solvent of the separated porous membrane was changed from methanol to chloroform. The relative strength of the carbonyl was 0.20, and the film thickness of the coating layer was 35 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、43μg/cmであった。コーティング層の厚みが十分厚くても架橋成分量が本発明の範囲外になると、インスリン吸着量が増大することがわかる。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was 43 μg / cm 2. It can be seen that even if the coating layer is sufficiently thick, the amount of insulin adsorbed increases when the amount of the cross-linking component is out of the range of the present invention. The results are summarized in Table 1.

比較例5
(アジド基含有量が7モル%である機能性ポリマーBの製造)
実施例2と同様の方法で機能性ポリマーBを製造した。得られたポリマーは、数平均分子
量33,000、重量平均分子量52,800、アジド基含有量は7mol%であった。
(多孔質膜表面への固定化)
機能性ポリマーBのメタノール溶液濃度を0.5%とし、浸漬時間を10秒に変更したことを除いて実施例1と同様の操作で機能性ポリマーBをPVDF製MF膜表面に固定化した。カルボニル相対強度は0.011、コーティング層の膜厚は2nmであった。
Comparative Example 5
(Production of functional polymer B having an azide group content of 7 mol%)
Functional polymer B was produced in the same manner as in Example 2. The obtained polymer had a number average molecular weight of 33,000, a weight average molecular weight of 52,800, and an azide group content of 7 mol%.
(Immobilization on the surface of porous membrane)
The functional polymer B was immobilized on the surface of the PVDF MF membrane by the same operation as in Example 1 except that the concentration of the functional polymer B in the methanol solution was 0.5% and the immersion time was changed to 10 seconds. The relative carbonyl strength was 0.011 and the film thickness of the coating layer was 2 nm.

(タンパク質吸着量の定量)
実施例1と同様の操作で膜へのインスリン吸着量を定量したところ、50μg/cmであった。コーティング層の厚みが薄いと、インスリン吸着量が増大することがわかる。結果を表1にまとめて示す。
(Quantification of protein adsorption amount)
When the amount of insulin adsorbed on the membrane was quantified by the same operation as in Example 1, it was 50 μg / cm 2. It can be seen that when the thickness of the coating layer is thin, the amount of insulin adsorbed increases. The results are summarized in Table 1.

比較例6
(タンパク質溶液通液時の圧力変化)
未修飾中空糸状PVDF製MF膜モジュール(旭化成ケミカルズ製UMP−053、公称孔径0.2μm)に、ウシ血清アルブミン1000mg/L水溶液を100nl/min.で5分間通液して、通液開始時からの膜入口圧力の上昇を測定した。圧力上昇は60kPaと実施例12に比べると大きな値となった。タンパク質が膜に多量に吸着することで、圧力上昇が大きくなったと考えられる。
Comparative Example 6
(Pressure change when passing protein solution)
An aqueous solution of bovine serum albumin 1000 mg / L was added to an unmodified hollow filament PVDF MF membrane module (UMP-053 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., nominal pore size 0.2 μm) at 100 ln / min. The liquid was passed for 5 minutes, and the increase in the membrane inlet pressure from the start of the liquid passage was measured. The pressure increase was 60 kPa, which was a large value as compared with Example 12. It is considered that the pressure rise increased due to the large amount of protein adsorbed on the membrane.

比較例7
PVDF製MF膜として、実施例1で用いたのと同じ公称孔径0.2μmのMF膜(マイクロダイン・ナディア社製MV020)を用いて、活性汚泥槽への浸漬テストを行った。
(活性汚泥槽への浸漬テスト)
実施例13と同様の方法で膜間差圧の上昇を測定したところ、膜間差圧の上昇は45kPaに達しファウリングの進行が確認できた。
Comparative Example 7
As the PVDF MF membrane, the same MF membrane having a nominal pore size of 0.2 μm (MV020 manufactured by Microdyne Nadia Co., Ltd.) used in Example 1 was used to perform an immersion test in an activated sludge tank.
(Immersion test in activated sludge tank)
When the increase in the intermembrane differential pressure was measured by the same method as in Example 13, the increase in the intermembrane differential pressure reached 45 kPa, and the progress of fouling could be confirmed.

Figure 0006855797
Figure 0006855797

Claims (4)

多孔質膜と、多孔質膜表面に共有結合を介して形成された機能性ポリマー層とからなり、前記機能性ポリマー層が親水性基を含む機能性成分及び多孔質膜とニトレンの反応によって生じた架橋成分を含む表面修飾多孔質膜であって、前記機能性ポリマー層に導入される成分が、一般式(1)で示される構造を有する重合体であり、前記機能性ポリマー層が5〜30モル%の架橋成分を含み、前記機能性ポリマー層の厚みが5〜100nmであることを特徴とする表面修飾多孔質膜。
(式中、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表し、Xは置換基を有しても良いフェニレン基、又はエステル結合若しくはアミド結合で示される基を表し、Yはベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基から選ばれた親水性基を表し、Zは−O−又は−N(R)−で示される基を表し、Aは−O−又は−CH−で示される基を表し、R、R及びRは互いに独立して水素原子又はC〜Cの炭化水素基を表し、RはC〜Cの2価の炭化水素基を表し、Rはフッ素原子を表し、pは0〜4の整数を表す。)
Figure 0006855797
It is composed of a porous membrane and a functional polymer layer formed on the surface of the porous membrane through a covalent bond, and the functional polymer layer is generated by a functional component containing a hydrophilic group and a reaction between the porous membrane and nitrene. a surface-modified porous membrane comprising a crosslinked component, component introduced into the functional polymer layer, polymer der having the structure represented by the general formula (1) is, the functional polymer layer 5 A surface-modified porous membrane containing up to 30 mol% of a crosslinked component and having a thickness of the functional polymer layer of 5 to 100 nm.
(In the formula, m and n represent integers of 1 or more independently of each other, X represents a phenylene group which may have a substituent, or a group represented by an ester bond or an amide bond, and Y represents a betaine group. , alkoxyalkyl group, alkoxy polyoxyethylene group, a hydrophilic group selected from hydroxy polyoxyethylene group, Z is -O- or -N (R 3) - represents a group represented by, a is -O Representing a group represented by − or −CH 2− , R 1 , R 2 and R 3 independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group of C 1 to C 6 , and R 4 represents a group of C 3 to C 6 . It represents a divalent hydrocarbon group, R 5 represents a fluorine atom, and p represents an integer of 0-4.)
Figure 0006855797
膜分離活性汚泥法に用いられることを特徴とする、請求項1に記載の表面修飾多孔質膜。 The surface-modified porous membrane according to claim 1, which is used in a membrane separation activated sludge method. 請求項1又は2に記載の表面修飾多孔質膜からなる水処理分離膜。 A water treatment separation membrane comprising the surface-modified porous membrane according to claim 1 or 2. 機能性成分と5〜30モル%のニトレン前駆体官能基を有する成分からなる機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に共有結合を介して機能性ポリマー層を形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の表面修飾多孔質膜の製造方法。 A functional polymer composed of a functional component and a component having a 5 to 30 mol% nitrene precursor functional group is present on the surface of the porous membrane, and a functional polymer layer is formed on the surface of the porous membrane via a covalent bond by light irradiation. The method for producing a surface-modified porous film according to claim 1 or 2, wherein the surface-modified porous film is formed.
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