KR20160138030A - 개질된 탄성중합체 표면 - Google Patents

개질된 탄성중합체 표면 Download PDF

Info

Publication number
KR20160138030A
KR20160138030A KR1020167026014A KR20167026014A KR20160138030A KR 20160138030 A KR20160138030 A KR 20160138030A KR 1020167026014 A KR1020167026014 A KR 1020167026014A KR 20167026014 A KR20167026014 A KR 20167026014A KR 20160138030 A KR20160138030 A KR 20160138030A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
elastomer
component
polymerizable composition
membrane
composition
Prior art date
Application number
KR1020167026014A
Other languages
English (en)
Inventor
둥찬 안
제임스 라발
크리스토퍼 웡
Original Assignee
다우 코닝 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다우 코닝 코포레이션 filed Critical 다우 코닝 코포레이션
Publication of KR20160138030A publication Critical patent/KR20160138030A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12—Chemical modification
    • C08J7/16—Chemical modification with polymerisable compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093—Chemical modification
    • B01D67/00931—Chemical modification by introduction of specific groups after membrane formation, e.g. by grafting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/70—Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/701—Polydimethylsiloxane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C08F220/1804—C4-(meth)acrylate, e.g. butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate or tert-butyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/10—Esters
    • C08F222/1006—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
    • C08F222/102—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols of dialcohols, e.g. ethylene glycol di(meth)acrylate or 1,4-butanediol dimethacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/42—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/52—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides selected from boron, aluminium, gallium, indium, thallium or rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/06—Coating with compositions not containing macromolecular substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/30—Cross-linking
    • C08F2220/1825—
    • C08F2222/1013—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • C08J2383/05—Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • C08J2383/06—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • C08J2383/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C08J2483/07—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups

Abstract

개시된 다양한 실시 형태는 개질된 탄성중합체 표면 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 다양한 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공한다. 이 방법은 중합성 조성물과, 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 중합성 조성물은 자유-라디칼 중합성 단량체, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제 및 아민-반응성 화합물을 포함할 수 있다. 이 방법은 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 탄성중합체의 표면 상에 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

개질된 탄성중합체 표면{MODIFIED ELASTOMER SURFACE}
상호 참조
본 출원은, 35 U.S.C. §119(e) 하에, 2014년 3월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/970036호의 이득을 주장한다. 미국 가특허 출원 제61/970036호는 본 명세서에 참고로 포함된다.
탄성중합체는 원하는 응용에 대해 바람직하지 않거나 이상적이지 않은 표면 특성, 예컨대 질감 또는 화학적 특성을 갖는 재료로 종종 형성된다. 탄성중합체의 표면의 개질을 사용하여 탄성중합체를 개선시킬 수 있다. 중합성 혼합물이 탄성중합체 표면 상에서 다양한 패턴을 형성하도록 주형(mold)을 사용할 수 있으나, 주형의 사용은 지루한 제조 단계를 필요로 할 수 있고, 이용가능한 패턴의 유형 및 크기 면에서 제한될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공한다. 본 방법은 중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 A, 즉 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 B, 즉 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 포함한다. 또한, 중합성 조성물은 성분 C, 즉 하나 이상의 아민-반응성 화합물을 포함한다. 본 방법은 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 부분적인 중합은 탄성중합체의 표면 상에 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공한다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공한다. 본 방법은 중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 A, 즉 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체를 포함한다. 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체의 약 0.01 중량% 내지 약 75 중량%는 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제이다. 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체의 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%는 하나 이상의 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체이다. 중합성 조성물은 성분 B, 즉 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 C, 즉 C1-C20 알칸산으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 아민-반응성 화합물을 포함한다. 중합성 조성물은 하나 이상의 선택적인 담체 유체를 선택적으로 포함한다. 성분 A는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량%이다. 성분 B는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%이다. 성분 C는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.00001 중량% 내지 약 10 중량%이다. 또한, 본 방법은 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 탄성중합체의 표면 상에 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공하며, 본 방법은 중합성 조성물과, 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 A, 즉 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체를 포함한다. 중합성 조성물은 성분 B, 즉 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 포함한다. 또한, 중합성 조성물은 성분 C, 즉 아민-반응성 화합물을 포함한다. 또한, 본 방법은 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 탄성중합체의 표면 상에 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함한다. 탄성중합체는 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있다. 중합 생성물은 주형-비사용 패턴(mold-free pattern)을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 형태는 다른 개질된 탄성중합체 표면, 및 이의 제조 및 사용 방법에 비해 소정의 이점을 제공한다. 예를 들어, 다양한 실시 형태에서, 탄성중합체 표면을 개질하거나 또는 탄성중합체 표면 상에서 조성물을 중합하는 다른 방법에 비해, 본 방법을 사용하여 매우 다양한 탄성중합체가 개질될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 본 방법은, 예컨대 주형의 사용을 포함하는 기술에 비해, 탄성중합체의 표면 상에서 다양한 패턴을 생성시키는 데 더 효율적이고 비용이 덜 드는 방식일 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 예컨대 패턴의 크기 또는 유형으로 인하여, 주형의 사용에 의해 입수할 수 없는 패턴을 탄성중합체 표면 상에 형성할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 패턴을 유기 용매와 같은 액체로 팽윤시키거나, 이를 패턴으로부터 증발시킴으로써, 생성된 패턴을 가역적으로 확대할 수 있거나, 크기를 증가시킬 수 있거나, 또는 크기를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 본 방법은 중합된 조성물이 그 위에 있게 되는 탄성중합체 표면을 생성시킬 수 있고, 이는 비처리된 표면보다 더 큰 표면적을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 증가된 표면적을 갖는 탄성중합체는 실리콘 막(membrane)과 같은 막이다. 다양한 실시 형태에서, 본 방법에 의해 제공되는 표면적의 증가는 탄성중합체 막이 더 높은 유량(flux)을 제공할 수 있게 하여, 이에 따라 더 효율적인 분리 특성을 제공할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 표면 상에 생긴 물리적 패턴은 막 표면 근처에서 흐름 패턴의 단절(disruption)을 제공함으로써 (예를 들어, '마이크로배플'(microbaffle)로서 기능함으로써) 물질 이동에 대한 경계 층 저항을 극복하는 데 도움이 될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 중합된 조성물에 의해 형성된 표면 패턴은 탄성중합체와 화학적으로 구별되고, 더 나아가 투과성, 혼합물 중의 소정 화학종에 대한 선택성, 기계적 특성 (연질 탄성중합체의 경우 보강 층으로서 작용함), 및 내오염성 중 적어도 하나의 유리한 개질을 막 응용에 제공한다. 다양한 실시 형태에서, 본 방법은 실리콘 중공 섬유 막의 내부 및 외부 표면들 중 하나 또는 둘 모두를 개질시키는 데 사용되어, 중공 섬유 막의 분리 특성을 증가시키고 막을 통한 다양한 성분들의 더 높은 유량을 제공할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는, 본 방법이 1) 예를 들어, UV-오존 처리를 통해 탄성중합체 표면을 전처리하지 않고 "슈퍼층"(superlayer)을 형성하는 것; 2) 가해진 열을 사용하지 않는 것; 3) UV 또는 방사선 공급원이 없는 것; 4) 고가일 수 있는 광개시제를 사용하지 않는 것; 5) UV 불투과성 재료를 사용하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 조건 하에 수행되면서 효과적이고 효율적일 수 있도록, 독특한 실시 형태를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 혼합 시에 신속한 중합을 허용할 수 있으며, 이는 독특한 구조를 가능하게 할 수 있다.
도면은 일반적으로 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시 형태들을 예로서 그러나 제한적이지 않게 도시한다.
도 1은, 다양한 실시 형태에 따른, 회전타원체 특징부(spheroidal feature)를 갖는 패턴화 표면의 3D 간섭 프로파일(interferometry profile)을 도시한다.
도 2는, 다양한 실시 형태에 따른, 연속 평행 정현파 특징부(continuous parallel sinusoidal feature)를 갖는 패턴화 표면의 3D 간섭 프로파일을 도시한다.
도 3a는, 다양한 실시 형태에 따른, 헵탄으로 팽윤되기 전의 주름 패턴(wrinkle pattern)을 도시한다.
도 3b는, 다양한 실시 형태에 따른, 헵탄으로 팽윤된 후의 도 3a의 주름 패턴을 도시한다.
도 3c는, 다양한 실시 형태에 따른, 왼쪽은 헵탄으로 팽윤된 후이고 오른쪽은 그렇지 않은 도 3a의 주름 패턴을 도시한다.
도 4a는, 다양한 실시 형태에 따른, 기계적으로 변형된 실리콘 고무 튜빙(tubing)을 도시한다.
도 4b는 다양한 실시 형태에 따른, 표면 개질 후 실리콘 고무 튜빙의 내부 표면을 도시한다.
도 5는, 다양한 실시 형태에 따른, 표면 개질 전 (아래쪽의 스펙트럼) 및 표면 개질 후 (위쪽의 스펙트럼)의 실리콘 튜빙 내벽의 ATR-IR 스펙트럼 오버레이(overlay)를 도시한다.
개시된 요지의 소정 실시 형태들에 대해 이제 상세하게 언급할 것이며, 그의 예는 첨부된 도면에 일부 나타나 있다. 개시된 요지가 열거된 청구범위와 관련하여 설명될 것이지만, 예시된 요지는 청구범위를 개시된 요지로 제한하고자 하는 것이 아님이 이해될 것이다.
범위 형식으로 표현된 값은 그 범위의 한계치로서 명백하게 나열되는 수치 값을 포함할 뿐만 아니라 마치 개개의 수치 값 및 하위 범위(sub-range)가 명백하게 상술되는 것처럼 그 범위 내에 포함되는 모든 개개의 수치 값 또는 하위 범위도 포함하는 융통성 있는 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%" 또는 "약 0.1% 내지 5%"의 범위는 약 0.1% 내지 약 5%뿐만 아니라, 지시된 범위 내의 개개의 값들 (예를 들어, 1%, 2%, 3% 및 4%) 및 하위 범위들 (예를 들어, 0.1% 내지 0.5%, 1.1% 내지 2.2%, 3.3% 내지 4.4%)도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 표시되지 않는다면, "약 X 내지 Y"라는 서술은 "약 X 내지 약 Y"와 동일한 의미를 갖는다. 마찬가지로, 달리 표시되지 않는다면, "약 X, Y 또는 약 Z"라는 서술은 "약 X, 약 Y 또는 약 Z"와 동일한 의미를 갖는다.
이 문서에서, 단수형("a," "an" 또는 "the") 용어는 그 문맥이 달리 명확하게 기술하지 않는다면 하나 또는 하나 초과를 포함하도록 사용된다. 용어 "또는"은 달리 지시되지 않는다면 비배타적인 "또는"을 지칭하도록 사용된다. "A 및 B 중 적어도 하나"라는 서술은 "A, B, 또는 A와 B"와 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 어법 또는 용어는, 달리 정의되지 않는다면, 단지 설명하기 위함이며 제한하고자 함은 아닌 것으로 이해된다. 임의의 섹션 표제의 이용은 본 문헌의 해독을 돕고자 하는 것이며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고; 섹션 표제에 관련된 정보는 그 특정한 섹션 내에 또는 그 바깥에 나타날 수 있다. 더욱이, 이 문서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 문헌은, 마치 개별적으로 참고로 포함되는 것처럼, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 이 문서와 참고로 이와 같이 포함된 상기 문서들 사이의 일관성 없는 용법의 경우에는, 포함된 참고 문헌에서의 용법이 이 문서의 것에 대하여 보충적인 것으로 간주되어야 하며; 양립될 수 없는 불일치의 경우, 이 문헌에서의 용법이 우선한다.
본 명세서에 기재된 제조 방법에서, 시간상 또는 작업상의 순서가 명시적으로 언급된 경우를 제외하고는, 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않으면서 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 게다가, 명시된 단계들은, 명백한 청구범위의 표현에 의해 상기 단계들이 별도로 수행되어야 하는 것으로 언급되지 않는다면, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, X를 행하는 청구된 단계 및 Y를 행하는 청구된 단계는 단일 작업 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 그 결과로 얻어지는 방법은 청구된 방법의 문자 그대로의 범위 내에 속할 것이다.
본 명세서에 기재된 화합물 내의 선택된 치환체는 반복되는 정도로 존재한다. 이와 관련하여, "반복 치환체"(recursive substituent)는 치환체가 그 자체의 다른 예를 인용하거나, 또는 그 자체가 제1 치환체를 인용하는 다른 치환체의 다른 예를 인용할 수 있음을 의미한다. 반복 치환체는 개시된 요지의 의도된 태양이다. 그러한 치환체의 반복적인 특성으로 인하여, 이론상, 임의의 주어진 청구범위에 많은 수가 존재할 수 있다. 유기 화학 분야의 숙련자는 그러한 치환체의 총 개수가 의도된 화합물의 원하는 특성에 의해 합리적으로 제한됨을 이해한다. 그러한 특성들에는, 제한이 아닌 예시로서, 물리적 특성, 예컨대 분자량, 용해도, 및 실용적인 특성, 예컨대 합성의 용이성이 포함된다. 반복 치환체는 임의의 적합한 횟수, 예컨대 약 1회, 약 2회, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 10,000, 15,000, 20,000, 30,000, 50,000, 100,000, 200,000, 500,000, 750,000회 또는 약 1,000,000회 이상으로 그 자신을 불러낼 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은, 값 또는 범위에 있어서, 예를 들어 언급된 값 또는 언급된 범위의 한계의 10% 이내, 5% 이내 또는 1% 이내의 가변도를 허용할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99% 이상, 또는 약 99.999% 이상 또는 그 초과와 같은, 대다수 또는 대부분을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "유기 기"는 임의의 탄소-함유 작용기를 지칭하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 산소-함유 기, 예컨대 알콕시 기, 아릴옥시 기, 아르알킬옥시 기, 옥소(카르보닐) 기, 카르복실 기 (카르복실산, 카르복실레이트 및 카르복실레이트 에스테르를 포함함); 황-함유 기, 예컨대 알킬 및 아릴 설파이드 기; 및 다른 헤테로원자-함유 기. 유기 기의 비제한적인 예에는 OR, OOR, OC(O)N(R)2, CN, CF3, OCF3, R, C(O), 메틸렌다이옥시, 에틸렌다이옥시, N(R)2, SR, SOR, SO2R, SO2N(R)2, SO3R, C(O)R, C(O)C(O)R, C(O)CH2C(O)R, C(S)R, C(O)OR, OC(O)R, C(O)N(R)2, OC(O)N(R)2, C(S)N(R)2, (CH2)0-2N(R)C(O)R, (CH2)0-2N(R)N(R)2, N(R)N(R)C(O)R, N(R)N(R)C(O)OR, N(R)N(R)CON(R)2, N(R)SO2R, N(R)SO2N(R)2, N(R)C(O)OR, N(R)C(O)R, N(R)C(S)R, N(R)C(O)N(R)2, N(R)C(S)N(R)2, N(COR)COR, N(OR)R, C(=NH)N(R)2, C(O)N(OR)R, 또는 C(=NOR)R이 포함되며, 여기서 R은 (다른 탄소 원자를 함유하는 예에서) 수소이거나 또는 탄소계 모이어티(carbon-based moiety)일 수 있고, 탄소계 모이어티는 그 자체가 추가로 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "치환된"은 함유된 하나 이상의 수소 원자가 하나 이상의 비-수소 원자로 대체된 분자 또는 본 명세서에 정의된 바와 같은 유기 기를 말한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "작용기" 또는 "치환체"는 분자 상에 또는 유기 기 상에 치환될 수 있거나 치환된 기를 지칭한다. 치환체 또는 작용기의 예에는 할로겐 (예를 들어, F, Cl, Br 및 I); 하이드록실 기, 알콕시 기, 아릴옥시 기, 아르알킬옥시 기, 옥소(카르보닐) 기, 카르복실 기 (카르복실산, 카르복실레이트 및 카르복실레이트 에스테르를 포함함)와 같은 기 내의 산소 원자; 티올 기, 알킬 및 아릴 설파이드 기, 설폭사이드 기, 설폰 기, 설포닐 기 및 설폰아미드 기와 같은 기 내의 황 원자; 아민, 하이드록실아민, 니트릴, 니트로 기, N-옥사이드, 하이드라지드, 아지드 및 엔아민과 같은 기 내의 질소 원자; 및 다양한 다른 기 내의 다른 헤테로원자가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 치환된 탄소 (또는 다른) 원자에 결합될 수 있는 치환체 J의 비제한적인 예에는 F, Cl, Br, I, OR, OC(O)N(R)2, CN, NO, NO2, ONO2, 아지도, CF3, OCF3, R, O (옥소), S (티오노), C(O), S(O), 메틸렌다이옥시, 에틸렌다이옥시, N(R)2, SR, SOR, SO2R, SO2N(R)2, SO3R, C(O)R, C(O)C(O)R, C(O)CH2C(O)R, C(S)R, C(O)OR, OC(O)R, C(O)N(R)2, OC(O)N(R)2, C(S)N(R)2, (CH2)0-2N(R)C(O)R, (CH2)0-2N(R)N(R)2, N(R)N(R)C(O)R, N(R)N(R)C(O)OR, N(R)N(R)CON(R)2, N(R)SO2R, N(R)SO2N(R)2, N(R)C(O)OR, N(R)C(O)R, N(R)C(S)R, N(R)C(O)N(R)2, N(R)C(S)N(R)2, N(COR)COR, N(OR)R, C(=NH)N(R)2, C(O)N(OR)R, 또는 C(=NOR)R이 포함되며, 여기서 R은 수소 또는 탄소계 모이어티일 수 있고, 탄소계 모이어티는 그 자체가 추가로 치환될 수 있고, 예를 들어, R은 수소, 알킬, 아실, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 헤테로사이클릴, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬일 수 있고, 임의의 알킬, 아실, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 헤테로사이클릴, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬 또는 R은 독립적으로 J로 일치환 또는 다치환될 수 있거나; 또는 질소 원자 또는 인접한 질소 원자에 결합된 2개의 R 기는 질소 원자 또는 원자들과 함께 헤테로사이클릴을 형성할 수 있고, 이는 독립적으로 J로 일치환 또는 다치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "알킬"은 1 내지 40개의 탄소 원자, 1 내지 약 20개의 탄소 원자, 1 내지 12개의 탄소 원자, 또는 일부 실시 형태에서 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 및 분지형 알킬 기 및 사이클로알킬 기를 지칭한다. 직쇄 알킬 기의 예에는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, 및 n-옥틸 기가 포함된다. 분지형 알킬 기의 예에는 아이소프로필, 아이소부틸, sec-부틸, t-부틸, 네오펜틸, 아이소펜틸 및 2,2-다이메틸프로필 기가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "알킬"은 n-알킬, 아이소알킬 및 안테아이소알킬 기뿐만 아니라 다른 분지형 사슬 형태의 알킬을 포함한다. 대표적인 치환된 알킬 기는 본 명세서에서 열거한 임의의 기, 예를 들어 아미노, 하이드록시, 시아노, 카르복시, 니트로, 티오, 알콕시 및 할로겐 기로 1회 이상 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "알케닐"은, 2개의 탄소 원자들 사이에 하나 이상의 이중 결합이 존재하는 것을 제외하고는, 본 명세서에 정의된 바와 같은 직쇄 및 분지쇄 및 환형 알킬 기를 지칭한다. 따라서, 알케닐 기는 2 내지 40개의 탄소 원자, 또는 2 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자, 또는 일부 실시 형태에서 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다. 예에는 그 중에서도 비닐, -CH=CH(CH3), -CH=C(CH3)2, -C(CH3)=CH2, -C(CH3)=CH(CH3), -C(CH2CH3)=CH2, 사이클로헥세닐, 사이클로펜테닐, 사이클로헥사다이에닐, 부타다이에닐, 펜타다이에닐 및 헥사다이에닐이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "알키닐"은, 2개의 탄소 원자들 사이에 하나 이상의 삼중 결합이 존재하는 것을 제외하고는, 직쇄 및 분지쇄 알킬 기를 지칭한다. 따라서, 알키닐 기는 2 내지 40개의 탄소 원자, 또는 2 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자, 또는 일부 실시 형태에서 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다. 예에는 그 중에서도 -C≡CH, -C≡C(CH3), -C≡C(CH2CH3), -CH2C≡CH, -CH2C≡C(CH3), 및 -CH2C≡C(CH2CH3)이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "아릴"은 고리 내에 헤테로원자들을 함유하지 않는 환형 방향족 탄화수소들을 말한다. 따라서 아릴 기에는, 페닐, 아줄레닐, 헵탈레닐, 바이페닐, 인다세닐, 플루오레닐, 페난트레닐, 트라이페닐레닐, 피레닐, 나프타세닐, 크리세닐, 바이페닐레닐, 안트라세닐 및 나프틸 기가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 아릴 기는 기의 고리 부분에서 약 6 내지 약 14개의 탄소를 함유한다. 아릴 기는 본 명세서에서 정의된 바와 같이 치환되지 않거나 또는 치환될 수 있다. 대표적인 치환된 아릴 기는 일치환되거나 1회 이상 더 치환될 수 있고, 예컨대 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-치환된 페닐 또는 2 내지 8 치환된 나프틸 기가 있지만, 이에 제한되지 않고, 이들은 본 명세서에서 열거된 바와 같은 탄소 기 또는 비탄소 기로 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "수지"는 3개 또는 4개의 다른 실록산 단량체에 Si-O-Si 결합을 통하여 결합되는 하나 이상의 실록산 단량체를 포함하는, 임의의 점도의 폴리실록산 재료를 지칭한다. 일 예에서, 폴리실록산 재료는 T 또는 Q 기를 포함하며, 이는 본 명세서에 정의되는 바와 같다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "수 평균 분자량"은 샘플 내의 개별 분자들의 분자량의 일반적인 산술 평균을 지칭한다. 이는 샘플 내의 모든 분자들의 총 중량을 샘플 내의 분자들의 총 개수로 나눈 값으로 정의된다. 실험적으로, 수 평균 분자량 (Mn)은, 식 Mn = ΣMini / Σni를 통해, 분자량 Mi의 ni개의 분자를 갖는 화학종 i의 분자량 분획들로 나눠진 샘플을 분석함으로써 결정된다. 수 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피, 분광학적 말단 기 분석(spectroscopic end group analysis) 및 삼투압 측정을 포함하는 널리 알려진 다양한 방법들에 의해 측정될 수 있다. 명시되지 않는다면, 본 명세서에 주어진 중합체의 분자량은 수 평균 분자량이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중량 평균 분자량"은 Mw를 지칭하며, 이는 ΣMi 2ni / ΣMini와 같으며, 여기서 ni는 분자량 Mi를 갖는 분자들의 개수이다. 다양한 예에서, 중량 평균 분자량은 광 산란, 소각 중성자 산란(small angle neutron scattering), X-선 산란 및 침강 속도를 사용하여 결정될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "독립형"(free-standing) 또는 "비지지형"(unsupported)은 막의 2개의 주 면(major side) 각각에서 표면적의 대부분이 기재 - 이 기재가 다공성이든지 또는 아니든지 간에 - 와 접촉하지 않는 막을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, "독립형" 또는 "비지지형"인 막은 양쪽 주 면에서 100% 지지되지 않을 수 있다. "독립형" 또는 "비지지형"인 막은 막의 어느 한쪽 또는 양쪽의 주 면에서 표면적의 소부분 (예를 들어, 약 50% 미만)에서 또는 에지에서 지지될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "지지형"(supported)은 2개의 주 면 중 적어도 한쪽에서 표면적의 대부분이 기재 - 이 기재가 다공성이든지 또는 아니든지 간에 - 와 접촉하는 막을 지칭한다 일부 실시 형태에서, "지지형"인 막은 적어도 한쪽 면에서 100% 지지될 수 있다. "지지형"인 막은 막의 어느 한쪽 또는 양쪽 주 면에서 표면적의 대부분 (예를 들어, 약 50% 초과)에서 임의의 적합한 위치에서 지지될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "풍부하다"(enrich)는 예를 들어 액체, 기체 또는 용질의 양 또는 농도에 있어서의 증가를 지칭한다. 예를 들어, 기체 A와 기체 B의 혼합물은, 예를 들어 막을 통한 기체 A의 선별적 투과에 의해 기체 A를 혼합물에 첨가하거나, 또는 예를 들어 막을 통한 기체 B의 선별적 투과에 의해 기체 B를 혼합물로부터 제거함으로써, 기체 A의 농도 또는 양이 증가되는 경우, 기체 A가 풍부해질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "고갈되다"(deplete)는 예를 들어 액체, 기체 또는 용질의 양 또는 농도에 있어서의 감소를 지칭한다. 예를 들어, 기체 A와 기체 B의 혼합물은, 예를 들어 막을 통한 기체 B의 선별적 투과에 의해 기체 B를 혼합물로부터 제거하거나, 또는 예를 들어 막을 통한 기체 A의 선별적 투과에 의해 기체 A를 혼합물에 첨가함으로써, 기체 B의 농도 또는 양이 감소되는 경우, 기체 B가 고갈될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "용매"는 고체, 액체 또는 기체를 용해시킬 수 있는 액체를 지칭한다. 용매의 비제한적 예에는 실리콘, 유기 화합물, 물, 알코올, 이온성 액체, 및 초임계 유체가 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "투과도"는 막을 통한 물질 X의 투과 계수 (Px)를 지칭하며, 여기서 qmx = Px * A * Δpx * (1/δ)이고, 이때 qmx는 막을 통한 물질 X의 체적 유량이고, A는 물질 X가 통과하여 흐르는 막의 하나의 주 면의 표면적이고, Δpx는 막을 가로지르는 물질 X의 분압 차이이고, δ는 막의 두께이다. 또한, Px는 V·δ/(A·t·Δp)로서 표현될 수 있고, 이때 Px는 막에서 기체 X에 대한 투과도이고, V는 막을 통해 투과하는 기체 X의 체적이고, δ는 막의 두께이고, A는 막의 면적이고, t는 시간이고, Δp는 잔류 면 및 투과 면에서 기체 X의 압력차이다. 달리 표시되지 않는다면, 투과도는 실온에서 측정된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "배러"(barrer)는 투과도의 단위를 지칭하며, 이때 1 배러 = 10-11 (㎤ 기체) cm cm-2 s-1 mmHg-1 또는 10-10 (㎤ 기체) cm cm-2 s-1 cm Hg-1이고, 여기서 "㎤ 기체"는 표준 온도 및 압력에서 1 입방센티미터를 차지하는 기체의 양을 나타낸다.
막에 대해서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "총 표면적"은 공급 기체 혼합물에 노출되는 막의 면의 총 표면적을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실온"은 약 15℃ 내지 28℃의 온도를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "표준 온도 및 압력"은 20℃ 및 101 ㎪을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "코팅"은, 코팅된 표면 상의 재료의 연속 또는 불연속 층을 말하며, 여기서 재료의 층은 표면에 침투할 수 있으며, 기공과 같은 영역을 충전시킬 수 있고, 재료의 층은 평평한 또는 만곡된 평면을 포함하는 임의의 3차원 형상을 가질 수 있다. 일 예에서, 코팅은 코팅 물질의 조(bath)에 침지시킴으로써 하나 이상의 표면 - 이 표면 중 임의의 것은 다공성 또는 비다공성일 수 있음 - 상에 형성될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "표면"은 물체의 경계면 또는 면을 지칭하며, 여기서 경계면 또는 면은 임의의 주연부(perimeter) 형상을 가질 수 있으며, 평평한, 만곡된 또는 각진 형상을 비롯한 임의의 3차원 형상을 가질 수 있고, 경계면 또는 면은 연속적이거나 또는 불연속적일 수 있다. '표면'이라는 용어는 깊이가 암시되지 않은 물체의 최외측 경계면을 일반적으로 지칭하는 반면, 용어 '기공'은 표면과 관련하여 사용될 때 기공이 표면 아래에서 기재 내로 연장되는 깊이와 표면 개구 둘 모두를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 하나 이상의 반복 단위를 갖는 분자를 지칭하며, 공중합체를 포함할 수 있다.
탄성중합체의 표면을 개질하는 방법
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공한다. 본 방법은 중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 탄성중합체의 표면 상에 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 탄성중합체의 표면을 개질하는 것은 탄성중합체와 다른 화합물 사이에 화학 결합을 형성하는 것, 단순하게는, 탄성중합체 및 다른 화합물이 접착 접촉되지만 탄성중합체와 그의 표면 상에 형성된 화합물 사이에 공유 결합 또는 이온 결합이 거의 또는 전혀 발생되지 않도록 탄성중합체를 다른 화합물로 코팅하는 것 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 중합 생성물은 탄성중합체와 중합 조성물의 반응 생성물, 중합 조성물만의 반응 생성물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
중합성 조성물은 성분 A, 즉 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체; 성분 B, 즉 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제; 및 성분 C, 즉 하나 이상의 아민-반응성 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 조성물은 성분 A, 성분 B 및 성분 C 외에도 임의의 다른 적합한 재료를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예에서, 중합성 조성물은 수성 액체 또는 유기 용매와 같은 담체 유체를 포함한다. 담체 액체는 중합성 조성물의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%, 또는 약 1 중량% 이하, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 중량%, 또는 약 99 중량% 이상일 수 있다. 일부 예에서, 담체 액체는 중합 전, 중합 동안 또는 중합 후, 또는 이들의 조합에서 부분적으로 또는 완전히 증발되게 할 수 있다. 일부 예에서, 담체 액체는 톨루엔, 자일렌, 선형 실록산, 사이클로실록산, 헥사메틸다이실록산, 옥타메틸트라이실록산, 펜타메틸테트라실록산, 에틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 다이(프로필렌글리콜)다이메틸 에테르, 메틸에틸 케톤, 메틸아이소부틸케톤, 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로푸란, 1,4-다이옥산, N-메틸 피롤리돈, N-메틸포름아미드, 다이메틸설폭산, N,N-다이메틸포름아미드, 프로필렌 카르보네이트 및 물 중 하나 이상일 수 있다.
접촉은 임의의 적합한 접촉일 수 있다. 접촉은 탄성중합체의 표면의 일부 또는 실질적으로 탄성중합체의 표면 전체를 중합성 조성물과 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 접촉은 임의의 적합한 지속기간 동안, 예컨대 약 1초, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30초, 1분, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 45분, 1시간, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20시간, 1일, 2, 3, 4 또는 5일 이상 동안 일어날 수 있다. 접촉은 임의의 적합한 온도에서, 예를 들어, 접촉 동안 주변 온도에서 일어날 수 있고, 중합성 조성물의 온도, 탄성중합체의 온도 또는 이들의 조합은 실온 또는 약 -10℃ 이하, 0℃, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 175 또는 200℃ 이상일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 접촉은 중합성 조성물의 적어도 일부로 탄성중합체를 침투하거나 팽윤시키는 것을 포함한다. 침투 또는 팽윤은 탄성중합체 상에서 임의의 적합한 깊이, 예컨대 약 0.1 mm 이하, 0.5 mm, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 75, 100, 200, 500, 750 mm, 또는 약 1000 mm 이상일 수 있다. 일부 예에서, 중합성 조성물의 오직 한 부분만이 탄성중합체를 침투하게 하는 한편, 조성물의 다른 부분은 탄성중합체의 침투 또는 팽윤된 표면의 외부에 노출된다. 일부 실시 형태에서, 접촉은 먼저 성분 A를 포함하는 중합 조성물의 부분, 또는 성분 A 및 성분 B를 포함하는 중합 조성물의 부분, 또는 성분 A 및 성분 C를 포함하는 조성물의 부분으로 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 팽윤 또는 침투시킨 후, 중합 조성물의 나머지 성분 또는 성분들을 탄성중합체와 접촉시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 본 방법은 탄성중합체의 표면의 적어도 일부와 성분 A 및 성분 B를 접촉시키고, 연이어 탄성중합체의 표면의 적어도 일부와 성분 C를 접촉시키는 단계를 포함하고, 이때 성분 C의 첨가는 중합을 개시한다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 탄성중합체의 표면의 적어도 일부와 성분 A 및 성분 C를 접촉시키고, 연이어 탄성중합체의 표면의 적어도 일부와 성분 B를 접촉시키는 단계를 포함하고, 이때 성분 B의 첨가는 중합을 개시한다. 접촉은 임의의 상, 예컨대 액체, 증기 또는 고체 또는 이들의 혼합물로 존재하는 성분 A, 성분 B 및 성분 C와 관련될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 성분 A, 성분 B 및 성분 C는 접촉할 때 모두 액체로서 존재하는 반면, 다른 실시 형태에서 성분 A 및 성분 B는 액체로서 탄성중합체와 접촉하고 성분 C는 증기로서 접촉한다.
탄성중합체는 임의의 적합한 탄성중합체일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "탄성중합체"는 외력에 의해 변형될 경우 그의 초기 치수로 돌아올 수 있는 중합체를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 탄성중합체는 가교결합된 중합체, 예컨대 폴리비닐 중합체 (예를 들어, 폴리비닐 클로라이드), 천연 고무, 합성 고무, 예컨대 폴리아이소프렌 또는 폴리부타다이엔, EPDM (에틸렌-프로필렌 다이엔 단량체) 고무, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 플루오로아크릴레이트 고무, 폴리우레탄, 폴리아이소부틸렌, 실리콘 탄성중합체 또는 플루오로실리콘 탄성중합체이다. 일부 실시 형태에서, 탄성중합체는 (예를 들어, 화학적 가교결합이 부재하는) 열가소성 탄성중합체, 예컨대 스티렌 블록 공중합체, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 또는 공중합체, 열가소성 폴리우레탄, 탄성중합체 알로이(elastomeric alloy), 열가소성 폴리에스테르 공중합체, 폴리에스테르-폴리에테르 공중합체, 폴리아미드-폴리에테르 공중합체 또는 실리콘 열가소성 탄성중합체이다. 일부 실시 형태에서, 탄성중합체는, 카르복실화, 설폰화 또는 말레화된 중합체의 금속 염 및 그러한 화합물을 포함하는 이온성 중합체와 비이온성 중합체의 블렌드와 같이, 이온성 결합을 통해 가교결합된다 탄성중합체는 막, 예컨대 실리콘 막, 예컨대 유기폴리실록산 막일 수 있다. 탄성중합체는 상-분리된 도메인(domain)에서 물리적 가교결합을 통해 화학적으로 또는 비화학적으로 가교결합될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 탄성중합체 표면을 개질하는 방법의 실시 형태에 의해 제조된 중합 생성물을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 본 발명은 상기 방법에 의해 처리된 탄성중합체, 예컨대 중합 생성물을 포함하는 탄성중합체를 제공한다.
기계적 변형
다양한 실시 형태에서, 본 방법은 탄성중합체가 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있도록 탄성중합체에 스트레인(strain)을 가하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 탄성중합체는 실질적으로 전체의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 적어도 일부의 중합 동안 스트레인 하에 탄성중합체를 둠으로써 중합성 조성물의 중합 생성물이 패턴을 포함하게 된다. 형성된 패턴은 임의의 주형을 사용하지 않고 형성된 패턴, 예를 들어 주형-비사용 패턴일 수 있다.
스트레인은 상기 방법 동안 임의의 적합한 시간에 탄성중합체에 가해질 수 있다. 예를 들어, 스트레인은 조성물과의 접촉 전, 조성물과의 접촉 동안, 조성물과의 접촉 후, 적어도 부분적인 중합 전, 및 적어도 부분적인 중합 동안 중 적어도 하나에서 탄성중합체에 가해질 수 있다. 스트레인은 패턴이 중합 생성물에 생기도록 하는 임의의 적합한 스트레인 (예컨대, 비틀림 스트레인, 인장 스트레인, 압축 스트레인 및 전단 스트레인 중 적어도 하나)일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 스트레인은 탄성중합체 표면을 스트레인의 적용 전 치수의 매 1 cm당 약 0.00001 mm 내지 약 5 cm, 1 cm당 약 0.001 mm 내지 약 5 mm, 또는 1 cm당 약 0.00001 mm 이하, 또는 스트레인의 적용 전 치수의 매 1 cm당 약 0.0001 mm, 0.001, 0.01, 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500 mm, 1 cm, 2, 3, 4, 또는 약 5 cm 이상인 특정 치수로 변형되게 하는 것이다. 탄성중합체의 임의의 적합한 개수의 치수가 독립적으로 선택된 양의 스트레인으로 변형될 수 있다 (예컨대, 하나, 둘 또는 셋 이상의 치수).
패턴은 임의의 적합한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 패턴 내의 반복되는 특징부들 사이의 대략적인 거리는 마이크로규모 (예를 들어, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 마이크로패턴) 또는 나노규모 (예를 들어, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 나노패턴)일 수 있다. 일부 예에서, 패턴 내의 반복되는 특징부들 사이의 대략적인 거리는 약 0.1 nm, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100 nm, 0.5 μm, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 500, 750 μm, 1 mm, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 또는 약 100 mm일 수 있다. 패턴의 특징부는 임의의 적합한 크기, 예컨대 마이크로규모의 특징부 (예를 들어, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 마이크로특징부) 또는 나노규모의 특징부 (예를 들어, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 나노특징부)를 가질 수 있다. 일부 예에서, 탄성중합체의 표면으로부터의 대략적인 높이, 특징부의 폭 또는 최대 치수는 약 0.1 nm, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100 nm, 0.5 μm, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 500, 750 μm, 1 mm, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 또는 약 100 mm일 수 있다. 패턴은 임의의 적합한 패턴, 예컨대 구형 (예를 들어, 육방 최조밀 패턴과 유사하며, 육각형 대신에 원형, 회전타원체 또는 타원체 특징부가 있고 각 특징부 사이에 선택적인 공간이 있음), 정현파 특징부 및 연속 평행 특징부를 포함한 패턴일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 패턴의 반복되는 특징부들 사이의 대략적인 거리는 가교결합제의 화학 구조를 변화시킴으로써 또는 중합 조성물에 존재하는 가교결합제의 양을 달리함으로써 조정되거나 조절될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 패턴의 반복되는 특징부들 사이의 대략적인 거리는 탄성중합체의 두께를 변화시킴으로써, 예컨대 폴리오르가노실록산의 탄성중합체성 시트의 두께를 변화시킴으로써 조정되거나 제어될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 평행한 주름은 적어도 일부의 중합 전에 또는 그 동안에 탄성중합체의 한 치수를 따라 인장 응력을 유도함으로써 획득될 수 있다. 일 예에서, 탄성중합체는 중합 전에 한 방향을 따라 단축으로 신장되고, 연이어 강성 기재에 부착될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 패턴의 반복되는 특징부들 사이의 대략적인 거리는 패턴화-표면에 응력, 예컨대 인장 또는 압축 응력을 가함으로써 가역적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 패턴화 표면은 탄성중합체를 용매로 팽윤시키거나 증발시킴으로써 응력을 받을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 패턴화 탄성중합체에 응력을 가하는 것은 막, 예컨대 실리콘 막, 예컨대 중공 섬유 막의 하나 이상의 표면을 개질시키기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 막의 분리 거동, 예컨대 다양한 성분들의 막을 통한 유량이 개질될 수 있다.
성분 A, 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체
중합성 조성물은 성분 A, 즉 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체를 포함한다. 임의의 적합한 양의 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체는 중합성 조성물이 중합되어 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록 중합성 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 중합성 조성물의 또는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량% (약 90 중량% 내지 약 99.5 중량%, 또는 약 95 중량% 내지 약 99.5 중량% 또는 약 50 중량% 이하, 또는 약 55 중량%, 60, 75, 70, 75, 80, 85, 86, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 95.5, 96, 96.5, 97, 9.5, 98, 98.5, 99, 99.5 중량%, 또는 약 99.9 중량% 이상)는 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체일 수 있다.
하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체는 중합성 조성물이 중합되어 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록 하는 임의의 적합한 자유-라디칼 중합성 단량체일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "자유-라디칼 중합성 단량체"는 그 자체와 또는 다른 재료와 자유-라디칼 중합을 통해 중합되어 생성된 중합체 내에 단량체를 형성할 수 있는 화합물을 지칭한다. 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체는 모노에틸렌성 불포화 단량체 및 폴리에틸렌성 불포화 가교결합제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
성분 A는 하나 이상의 모노에틸렌성 불포화 단량체, 예를 들어 하나 이상의 불포화 지방족 탄소-탄소 결합을 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 비율 (예컨대, 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%, 또는 약 75 중량% 내지 약 99 중량%, 또는 약 25 중량% 이하, 또는 약 30 중량%, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 92, 94, 96, 98 중량%, 또는 약 99 중량% 이상)의 성분 A는 하나 이상의 모노에틸렌성 불포화 단량체일 수 있다. 일부 예에서, 모노에틸렌성 불포화 단량체는 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체이다. 모노에틸렌성 불포화 단량체는 비닐 아릴렌, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 아미드, 에틸렌성 불포화 무수물, 에틸렌성 불포화 에테르, 에틸렌성 불포화 아민, 및 에틸렌성 불포화 실록산으로부터 선택될 수 있다. 모노에틸렌성 불포화 단량체는 부틸 아크릴레이트 (예를 들어, 노르말-부틸 아크릴레이트) 및 메톡시 PEG 아크릴레이트로부터 선택될 수 있고, 이때 PEG 기는 임의의 적합한 중합도 (예컨대 2, 4, 6, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 1,000, 1,500, 2,500, 또는 5,000 이상)를 가질 수 있다.
성분 A는 폴리에틸렌성 불포화 가교결합제, 예컨대 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제인 하나 이상의 가교결합제, 예를 들어 2, 3, 4, 5 또는 6개의 불포화 지방족 탄소-탄소 결합을 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 비율 (예컨대, 약 0.01 중량% 내지 약 75 중량%, 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 0.01 중량% 이하, 또는 약 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 또는 약 75 중량% 이상)의 성분 A는 가교결합제일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 가교결합제는 알킬 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이메타크릴레이트, 에톡실화 글리세릴 트라이아크릴레이트, 에톡실화 글리세릴 트라이메타크릴레이트, 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 에톡실화 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 폴리글리세릴 모노에틸렌 옥사이드 폴리아크릴레이트, 폴리글리세릴 폴리에틸렌 글리콜 폴리아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이메타크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 트라이메타크릴레이트, 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이아크릴레이트, 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이메타크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트 및 1,6-헥산다이올 다이메타크릴레이트로부터 선택된다. 일부 실시 형태에서, 가교결합제는 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 및 1,6-헥산다이올 다이메타크릴레이트로부터 선택된다.
성분 B, 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제
중합성 조성물은 성분 B, 즉 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 포함한다. 임의의 적합한 양의 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 중합성 조성물이 중합되어 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록 중합성 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 중합성 조성물의 또는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량% (또는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.01 중량% 이하, 또는 약 0.1 중량%, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 약 20 중량% 이상)는 하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제일 수 있다.
하나 이상의 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 중합성 조성물이 중합되어 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록 하는 임의의 적합한 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제일 수 있다. 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 자유 라디칼을 생성시키고 부가 중합을 개시하고/하거나 가교결합할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 아민-반응성 화합물로 노출시키는 것은 자유 라디칼을 생성시키기에 충분하다. 일부 실시 형태에서, 유기보란이 주변 조건에서 비발화성(non-pyrophoric)이 되게 된 안정화 유기보란 화합물은 제공된 방법에 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 자유 라디칼은 하나 이상의 아민-반응성 화합물의 존재 하에 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제의 가열 시에 생성될 수 있다 (그리고 중합 개시될 수 있다).
일부 실시 형태에서, 제공된 방법에 사용되는 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 화학식 BR'3 (이때, R'는 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 선형 및 분지형 지방족 또는 방향족 탄화수소 기를 나타냄)을 갖는 트라이알킬보란을 포함하는 트라이알킬보란-유기질소 착물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 알킬보란-유기질소 착물로부터 선택될 수 있다. 적합한 트라이알킬보란의 예에는 트라이메틸보란, 트라이에틸보란, 트라이-n-부틸보란, 트라이-n-옥틸보란, 트라이-sec-부틸보란, 트라이도데실보란 및 페닐다이에틸보란이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 유기규소작용성 보란-유기질소 착물, 예컨대 국제특허 공개 W02006073695호에 개시된 것으로부터 선택될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제는 하기 화학식의 구조를 가질 수 있다:
Figure pct00001
상기 식에서, R1, R2 및 R3은 수소, 사이클로알킬 기, 골격 상에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 기, 알킬아릴 기, 유기실란 기, 예컨대 알킬실란 또는 아릴실란 기, 유기실록산 기, 다른 붕소 원자에 공유결합 브릿지(covalent bridge)로서 작용할 수 있는 알켄 기, 다른 붕소 원자에 공유결합 브릿지로서 작용할 수 있는 2가 유기실록산 기, 또는 이들의 할로겐 치환된 동족체로부터 독립적으로 선택될 수 있는 기이고; R4, R5 및 R6은 수소, 1 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기, 1 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 할로겐 치환된 알킬 기 또는 유기규소 작용기로부터 독립적으로 선택되고; R1, R2 및 R3 기 중 적어도 둘 및 R4, R5 및 R6 기 중 적어도 둘은 조합되어 헤테로사이클릭 구조를 형성할 수 있되, 단 2개의 조합된 기로부터의 원자의 개수의 합은 11을 초과하지 않는다.
유기보란-유기질소 착물을 형성하기에 적합한 유기질소 화합물의 예에는 1,3-프로판다이아민; 1,6-헥산다이아민; 메톡시프로필아민; 피리딘; 아이소포론 다이아민; 및 규소-함유 아민, 예컨대 3-아미노프로필트라이메톡시실란, 3-아미노프로필트라이에톡시실란, 2-(트라이메톡시실릴에틸)피리딘, 아미노프로필실란트라이올, 3-(아미노페녹시)프로필트라이메톡시실란, 3-아미노프로필다이아이소프로필메톡시실란, 아미노페닐트라이메톡시실란, 3-아미노프로필트리스(메톡시에톡스에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트라이메톡시실란, N-(6-아미노헥실)아미노메틸트라이메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노운데실트라이메톡시실란, (아미노에틸아미노메틸)-p-페닐에틸트라이메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸다이메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노아이소부틸메틸다이메톡시실란 및 (3-트라이메톡시실릴프로필)다이에틸렌-트라이아민 중 적어도 하나가 포함된다. 일부 실시 형태에서, 유기보란-유기질소 착물을 형성하는 데 유용할 수 있는 질소-함유 화합물은 하나 이상의 아민 작용기를 갖는 유기폴리실록산으로부터 선택될 수 있다. 적합한 아민 작용기의 예에는 3-아미노프로필, 6-아미노헥실, 11-아미노운데실, 3-(N-알릴아미노)프로필, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필, N-(2-아미노에틸)-3-아미노아이소부틸, p-아미노페닐, 2-에틸피리딘, 및 3-프로필피롤이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제 착물을 형성하는 데 유용할 수 있는 다른 질소-함유 화합물에는 N-(3-트라이에톡시실릴프로필)-4,5-다이하이드로이미다졸, 우레이도프로필트라이에톡시실란, 및 하나 이상의 기가 이미다졸, 아미딘 또는 우레이도 작용기인 유기폴리실록산 수지가 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 제공된 방법에 사용하기 위한 유기보란 자유 라디칼 개시제는 트라이알킬보란-유기질소 착물일 수 있으며, 여기서 트라이알킬보란은 트라이에틸보란, 트라이-n-부틸보란, 트라이-n-옥틸보란, 트라이-sec-부틸보란 및 트라이도데실보란으로부터 선택된다. 예를 들어, 개시제는 트라이에틸보란-프로판다이아민, 트라이에틸보란-부틸이미다졸, 트라이에틸보란메톡시프로필아민, 트라이-n-부틸보란-메톡시프로필아민, 트라이에틸보란-아이소포론다이아민, 트라이-n-부틸보란-아이소포론다이아민, 및 트라이에틸보란-아미노실란 및 트라이에틸보란-아미노실록산 착물로부터 선택될 수 있다. 유기보란-유기질소 중합 개시제는 트라이에틸보란-메톡시프로필 아민, 트라이에틸보란-1,3-프로판다이아민 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
유기질소-안정화 유기보란 화합물이 자유 라디칼 개시제로서 특히 유용하지만, 당업자라면 다른 유기보란 자유 라디칼 개시제가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예에는 고리 안정화 화합물 (예컨대, 9-BBN), 또는 용매와 착물을 형성한 유기보란 (예컨대, 트라이알킬보란-THF 용액)이 포함될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다양한 실시 형태에서, 자유 라디칼은 생성될 수 있고, 중합 및/또는 가교결합은 유기보란 자유 라디칼 개시제를 아민-반응성 화합물, 열, 방사선 또는 이들의 조합에 노출시킴으로써 개시된다. 열 활성화의 경우, 중합 및/또는 가교결합 반응의 개시를 위한 온도는 개시제로서 선택된 유기보란 화합물의 특성에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들어, 유기보란-유기질소 착물이 선택되는 경우, 착물의 결합 에너지는 착물의 해리 개시 및 반응 개시를 위한 온도를 좌우할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합 및/또는 가교결합을 개시하는 데 어떠한 열도 사용되지 않는다.
성분 C, 하나 이상의 아민-반응성 화합물
중합성 조성물은 성분 C, 즉 하나 이상의 아민-반응성 화합물을 포함한다. 임의의 적합한 양의 하나 이상의 아민-반응성 화합물은, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 탈착물화시켜 자유-라디칼 중합 반응을 개시할 수 있고 중합성 조성물이 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록, 중합성 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 중합성 조성물의 또는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.00001 중량% 내지 약 10 중량% (또는 약 0.0001 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.00001 중량% 이하, 또는 약 0.0001 중량%, 0.001, 0.01, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 약 10 중량%)는 하나 이상의 아민-반응성 화합물일 수 있다.
아민-반응성 화합물은, 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제를 탈착물화시켜 자유-라디칼 중합 반응을 개시할 수 있고 중합성 조성물이 중합되어 본 명세서에 기재된 바와 같이 탄성중합체의 표면 상에 중합된 생성물을 형성할 수 있도록 하는, 임의의 적합한 아민-반응성 화합물일 수 있다. 아민-반응성 화합물은 소 분자, 단량체, 올리고머, 중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 또한 수성 또는 비수성 용매와 같은 담체에 의해 또는 충전제 입자에 의해 희석되거나 운반될 수 있다. 아민-반응성 화합물은 액체, 기체 또는 고체로서 탄성중합체 상으로 침착될 수 있다.
적합한 아민 반응성-화합물의 예에는 광산, 루이스(Lewis) 산, 카르복실산, 카르복실산 유도체, 예컨대 무수물 및 석시네이트, 카르복실산 염, 아이소시아네이트, 알데하이드, 에폭사이드, 산 클로라이드, 설포닐 클로라이드, 요오도늄 염, 무수물 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 것들이 포함된다. 일부 구체적인 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 메타크릴산 무수물, 2-카르복시에틸 아크릴레이트, 2-카르복시에틸 메타크릴레이트, 운데실렌산, 아세트산, 프로피온산, 올레산, 라우르산, 라우르산 무수물, 시트라콘산 무수물, 아스코르브산 (비타민 C), 아이소포론 다이아이소시아네이트 단량체 또는 올리고머, 메타크릴로일아이소시아네이트, 2-(메타크릴로일옥시)에틸 아세토아세테이트, 운데실렌산 알데하이드, 도데실 석신산 무수물 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 화합물이 포함된다.
추가의 예에는 실란, 유기실록산 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 화합물이 포함된다. 적합한 유기실란의 일부 예에는 3-아이소시아나토프로필트라이메톡시실란, 3-아이소시아나토메틸트라이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트라이메톡시실란 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 것들이 포함된다. 사용될 수 있는 다른 유기규소 화합물에는 트라이에톡시실릴프로필 석신산 무수물; 프로필 석신산 무수물 작용화된 선형, 분지형, 수지상 및 과다분지형(hyperbranched) 유기폴리실록산; 메틸석신산 무수물 작용화된 선형, 분지형, 수지상 및 과다분지형 유기폴리실록산; 사이클로헥세닐 무수물 작용성 선형, 수지상 및 과다분지형 유기폴리실록산; 카르복실산 작용화된 선형, 분지형, 수지상 및 과다분지형 유기폴리실록산, 예컨대 카르복시데실 말단화된(terminated) 올리고머성 또는 중합체성 폴리다이메틸실록산; 및 알데하이드 작용화된 선형, 분지형, 수지상 및 과다분지형 유기폴리실록산, 예컨대 운데실렌 알데하이드-말단화된 올리고머성 또는 중합체성 폴리다이메틸실록산; 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 것들이 포함된다.
일부 실시 형태에서, 광산 발생제와 같이 자외 방사선에 노출될 때 아민-반응성 기를 생성시킬 수 있는 화합물을 아민-반응성 화합물에 포함시키는 것이 유용할 수 있다. 그러한 화합물의 예에는 [SbF6]― 상대이온을 함유하는 요오도늄 염이 포함된다. 그러한 실시 형태에서, 감광성 화합물, 예컨대 아이소프로필티옥산톤을 선택적으로 포함시키는 것이 유용할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 아민-반응성 화합물은 산일 수 있다. 하나 이상의 아민-반응성 화합물은 C1-C20 알칸산, 예컨대 아세트산일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 성분 C는 (예컨대, 성분 A와 성분 B의 혼합물에 의해 접촉되거나 투과된 (예를 들어, 팽윤된) 탄성중합체를 증기상 성분 C, 예컨대 증기상 아세트산을 포함하는 환경에 노출시킴으로써) 증기로서 첨가될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 아민-반응성 화합물은 산소일 수 있고, 이때 산소는 주변 환경에 존재할 수 있거나 또는 주위 재료에 용해될 수 있다.
막
다양한 실시 형태에서, 탄성중합체는 하나 이상의 막을 포함하거나 그러한 막이다. 막은 본 명세서에 추가로 기재된 임의의 적합한 막 또는 막들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 막은 중공 섬유 막의 모듈(module)을 비롯하여 임의의 크기, 형상 또는 형태 인자를 갖는 단일 막, 또는 막들의 뱅크(bank) 또는 어레이(array)일 수 있다. 막의 실시 형태는 실리콘 조성물의 경화 생성물, 예컨대 유기폴리실록산 조성물의 경화 생성물을 포함한다. 임의의 적합한 경화 방법, 예를 들어, 하이드로실릴화 경화, 축합 경화, 자유-라디칼 경화, 아민-에폭시 경화, 방사선 경화, 냉각 또는 이들의 임의의 조합을 비롯한 다양한 경화 방법이 사용될 수 있다. 막은 하나 이상의 물질에 대해서 하나 이상의 다른 물질에 비해 선택적으로 투과성일 수 있다.
막은 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일부 예에서, 막은 두께가 약 1 μm 내지 약 20 μm, 또는 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15 μm 내지 약 20 μm이다. 일부 예에서, 막은 두께가 약 0.1 μm 내지 약 300 μm, 또는 약 10, 15, 20, 25, 또는 30 μm 내지 약 200 μm이다. 다른 예로, 막은 두께가 약 0.01 μm 내지 약 2000 μm, 또는 약 0.01 μm 이하, 약 0.1 μm, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1750 μm, 또는 약 2000 μm 이상이다.
막은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 막은 판-프레임(plate-and-frame) 막, 나권형(spiral wound) 막, 관형 막, 모세관 섬유 막, 또는 중공 섬유 막이다. 막은 복수의 중공 섬유 막을 포함하는 중공 섬유 막 모듈일 수 있고, 각각의 섬유는 보어(bore) 면 및 쉘(shell) 면을 갖는다. 중공 섬유 막 모듈 중의 섬유는 모듈의 각 면 상에 단일 커넥터를 통해 접근할 수 있는 보어 면 및 쉘 면을 집합적으로 가질 수 있다. 대안적으로, 중공 섬유 막 모듈 중의 섬유는 모듈의 다양한 지점들에 위치하는 다중 커넥터들을 통해 접근할 수 있는 보어 면 및 쉘 면을 가질 수 있다.
막은 유기규소 조성물의 경화 생성물을 포함할 수 있다. 유기규소 조성물은 임의의 적합한 유기규소 조성물일 수 있다. 유기규소 조성물의 경화는 유기규소 조성물의 경화 생성물을 제공한다. 경화성 유기규소 조성물은 하나 이상의 적합한 유기폴리실록산 화합물을 포함한다. 실리콘 조성물은 조성물이 임의의 적합한 방식으로 경화될 수 있도록 적합한 성분을 포함한다. 하나 이상의 적합한 폴리실록산 외에도, 유기규소 조성물은, 임의의 적합한 유기 또는 무기 성분을 포함하거나, 규소를 포함하지 않는 성분을 포함하거나, 또는 폴리실록산 구조를 포함하지 않는 성분을 포함하는 임의의 적합한 추가 성분을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 실리콘 조성물의 경화 생성물은 폴리실록산을 포함한다.
경화성 규소 조성물은 유기규소 화합물을 포함할 수 있다. 유기규소 화합물은 임의의 유기규소 화합물일 수 있다. 유기규소 화합물은, 예를 들어 실란 (예를 들어, 유기실란), 폴리실란 (예를 들어, 유기폴리실란), 실록산 (예를 들어, 유기모노실록산 또는 유기폴리실록산과 같은 유기실록산) 또는 폴리실록산 (예를 들어, 유기폴리실록산), 예컨대 당업계에 공지된 그러한 화합물 중 임의의 적합한 것일 수 있다. 경화성 실리콘 조성물은 임의의 수의 적합한 유기규소 화합물 및 임의의 수의 적합한 유기 화합물을 함유할 수 있다. 유기규소 화합물은 경화를 가능하게 하는 임의의 작용기를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 유기규소 화합물은, 유기수소실란 또는 유기수소실록산과 같이, 규소-결합된 수소 원자를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 유기규소 화합물은, 유기알케닐실란 또는 유기알케닐 실록산과 같이, 알케닐 기를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 유기규소 화합물은 경화를 가능하게 하는 임의의 작용기를 포함할 수 있다. 유기실란은 모노실란, 다이실란, 트라이실란 또는 폴리실란일 수 있다. 유사하게는, 유기실록산은 다이실록산, 트라이실록산 또는 폴리실록산일 수 있다. 유기규소 화합물의 구조는 선형, 분지형, 환형 또는 수지상일 수 있다. 사이클로실란 및 사이클로실록산은 3 내지 12개의 규소 원자, 대안적으로 3 내지 10개의 규소 원자, 대안적으로 3 내지 4개의 규소 원자를 가질 수 있다.
유기규소 화합물은 유기폴리실록산 화합물일 수 있다. 일부 예에서, 유기폴리실록산 화합물은 경화를 가능하게 하는 작용기를 평균하여 적어도 1개, 2개 또는 2개 초과로 갖는다. 유기폴리실록산 화합물은 선형, 분지형, 환형, 또는 수지상 구조를 가질 수 있다. 유기폴리실록산 화합물은 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 유기폴리실록산 화합물은 다이실록산, 트라이실록산 또는 폴리실록산일 수 있다. 유기폴리실록산 화합물은 단일의 유기폴리실록산일 수 있거나, 또는 하기 특성들 중 적어도 하나가 상이한 둘 이상의 유기폴리실록산을 포함하는 조합일 수 있다: 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위, 및 시퀀스(sequence).
공급 혼합물 중의 성분들을 분리하는 방법
다양한 실시 형태에서, 본 발명은 공급 혼합물 중의 성분들을 분리하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 중합성 조성물의 중합 생성물을 포함하도록 본 명세서에 기재된 탄성중합체 표면을 개질하는 방법의 임의의 적합한 실시 형태에 의해 처리된 표면을 포함하는 막을 사용하여 공급 혼합물 중의 성분들을 분리하는 임의의 적합한 방법일 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 막의 제1 면을 적어도 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 공급 기체 또는 액체 혼합물과 접촉시켜 막의 제2 면 상에 투과 혼합물 및 상기 표면의 제1 면 상에 잔류(retentate) 혼합물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 투과 혼합물은 제1 성분이 풍부하며, 잔류 혼합물은 제1 성분이 고갈된다.
일부 실시 형태에서, 막의 양 면에서의 압력은 대략 동일할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 막의 하나의 면과 막의 다른 면 사이에 압력차가 존재할 수 있다. 예를 들어, 막의 공급 및 잔류 면에서의 압력은 막의 투과 면에서의 압력보다 더 높을 수 있다. 다른 예에서, 막의 투과 면에서의 압력은 막의 잔류 면에서의 압력보다 더 높을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공급 혼합물은 압축될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 막의 투과 면은 진공을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 막은 다공성 기재 또는 고 투과성의 비다공성 기재 상에 지지된다. 기재는 임의의 적합한 기재일 수 있다. 지지형 막은 막의 2개의 주 면 중 적어도 하나의 표면적의 대부분이 다공성 기재 또는 고 투과성의 비다공성 기재와 접촉한다. 다공성 기재 상의 지지형 막은 복합 막으로 지칭될 수 있는데, 여기서 이 막은 막과 다공성 기재의 복합체이다. 지지형 막이 위치되는 다공성 기재는 기체 또는 액체가 기공을 통과하는 것을 그리고 막에 도달하는 것을 허용할 수 있다. 지지형 막은 다공성 기재에 부착 (예를 들어, 접착)될 수 있다. 지지형 막은 접착됨이 없이 기재와 접촉된 상태로 있을 수 있다. 다공성 기재는 막에 부분적으로 통합되거나, 완전히 통합되거나, 또는 통합되지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 막은 독립형으로도 또한 지칭되는 비지지형이다. 독립형인 막의 2개의 주 면 각각에서 표면적의 대부분은 기재 - 이 기재가 다공성이든지 또는 아니든지 간에 - 와 접촉하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 독립형인 막은 100% 비지지형일 수 있다. 독립형인 막은 막의 어느 하나 또는 둘 모두의 주 면에서 표면적의 소부분 (예를 들어, 50% 미만)에서 또는 에지(edge)에서 지지될 수 있다. 독립형 막은 지지되는 독립형 막의 비율에 무관하게 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 독립형 막에 적합한 형상의 예에는, 예를 들어 정사각형, 직사각형, 원, 튜브, 정육면체, 구체, 원추, 및 가변 두께를 비롯하여 임의의 두께를 갖는 이들의 평면 섹션(section)이 포함된다.
임의의 수의 막이 분리를 달성하는 데 사용될 수 있다. 독립형 막 및 지지형 막의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 임의의 적합한 표면적의 막이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각 막의 표면적 또는 막의 전체 표면적은 약 0.01 m2, 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3800, 4000, 5000, 10,000, 50,000, 100,000, 500,000, 또는 약 1,000,000 m2일 수 있다.
일례로, 막은 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막이다. 임의의 수의 중공 튜브 또는 섬유 막이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1개의 중공 튜브 또는 섬유 막이나, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 50, 100, 500, 1000, 2000, 5000, 10,000, 100,000개 또는 약 1,000,000개의 중공 튜브 또는 섬유 막이 함께 사용될 수 있다. 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막은 이 막이 용이하게 대체되거나 유지될 수 있는 모듈형 카트리지(modular cartridge) 형태일 수 있다. 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막의 내부는 막의 제1 면일 수 있고, 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막의 외면은 막의 제2 면일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막의 외면은 하나 이상의 막의 제1 면일 수 있고, 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막의 내면은 하나 이상의 막의 제2 면일 수 있다. 일부 예에서, 압력 차이는 하나 이상의 중공 튜브 또는 섬유 막의 제1 면과 제2 면 사이에서 유지된다.
실시 형태에서, 쉘 면 또는 보어 면에 접촉되는 공급 혼합물 및 상응하는 투과 혼합물은 서로에 대하여 당업계에 공지된 임의의 흐름 패턴, 예를 들어 횡류(cross-current)(예를 들어, 쉘 및 보어 측 스트림은 서로에 대하여 거의 직각으로 움직임), 병류(co-current)(예를 들어, 쉘 및 보어 측 스트림은 서로에 대하여 거의 동일한 방향으로 움직임) 또는 역류(counter-current)(예를 들어, 쉘 및 보어 측 스트림은 서로에 대하여 거의 반대 방향으로 움직임) 또는 이들의 조합을 가질 수 있고, 이때 흐름 관계는, 예를 들어 선형 또는 방사상 패턴으로 발생한다.
일부 실시 형태에서, 공급 혼합물 반대쪽의 막의 면은 진공, 스위프(sweep) 액체 및 스위프 기체 중 적어도 하나를 포함하는 스위프 매질과 접촉할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 스위프 유체는 유기규소 유체, 예컨대 실란 (예를 들어, 유기실란), 폴리실란 (예를 들어, 유기폴리실란), 실록산 (예를 들어, 유기실록산, 예컨대 유기모노실록산 또는 유기폴리실록산), 또는 폴리실록산 (예를 들어, 유기폴리실록산), 예컨대 당업계에 공지된 바와 같은 그러한 화합물들 중 임의의 적합한 화합물일 수 있다. 유기실란은 모노실란, 다이실란, 트라이실란 또는 폴리실란일 수 있다. 유사하게는, 유기실록산은 다이실록산, 트라이실록산 또는 폴리실록산일 수 있다. 유기규소 화합물의 구조는 선형, 분지형, 환형 또는 수지상일 수 있다. 사이클로실란 및 사이클로실록산은 3 내지 12개의 규소 원자, 대안적으로 3 내지 10개의 규소 원자, 대안적으로 3 내지 4개의 규소 원자를 가질 수 있다. 유기규소 또는 유기폴리실록산은 임의의 적합한 수의 작용기로 치환될 수 있다. 공급 혼합물로부터 물을 분리하는 방법에서, 작용기는 친수성 기, 예컨대 -OH 기일 수 있다. 예를 들어, 스위프 유체는 하이드록시-치환된 (C1-C20)하이드로카르빌-치환된 폴리실록산을 포함할 수 있고, 이때 하이드로카르빌은 각각의 경우 독립적으로 선택되고, -O-, -NH-, -S- 및 폴리((C2-C5)하이드로카르빌옥시)로부터 선택된 0, 1, 2 또는 3개의 기가 개재된다. 일부 예에서, 스위프 유체는 폴리다이메틸실록산 (및 올리고머), 폴리메틸페닐실록산 (및 올리고머), 아민-작용성 폴리실록산 (및 올리고머), 아민-작용성 실란, 올리고에테르-작용성 폴리실록산 (및 올리고머), 폴리에테르-작용성 폴리실록산 (및 올리고머), 올리고에테르-작용성 실란 및 폴리에테르-작용성 실란, 또는 하이드록시-말단화된 헵타메틸-3-(프로필(폴리(에틸렌 옥사이드))트라이실록산을 포함할 수 있다.
실시예
본 발명의 다양한 실시 형태는 예시로서 제공되는 하기 실시예를 참고로 하여 더 잘 이해될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 주어진 실시예들로 제한되지 않는다.
실시예 1. 회전타원체 특징부를 갖는 패턴
폴리프로필렌 혼합 컵에서, 25℃에서 점도가 약 2 Pa·s인 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산 약 94부, CH2=CH(CH3)2SiO1 / 2 단위, (CH3)3SiO1 / 2 단위 및 SiO4/2 단위로 본질적으로 이루어진 유기폴리실록산 수지 약 32부 (이때, SiO4/2 단위와 조합된 CH2=CH(CH3)2SiO1/2 단위 및 (CH3)3SiO1/2 단위의 몰비는 약 0.7이고, 수지는 중량-평균 분자량이 약 22,000이고 다분산도(polydispersity)가 약 5이고, 비닐 기 약 1.8 중량% (약 5.5 몰%)를 함유함), 칼스테드(Karstedt's) 촉매 약 0.1부, 테트라메틸테트라비닐테트라사이클로실록산 약 0.2부, 및 25℃에서 평균 점도가 약 0.005 Pa·s이고 SiH 형태에서 H 0.8 중량%를 포함하는 폴리다이메틸실록산-폴리하이드리도메틸실록산 공중합체 약 5.5부를 혼합함으로써 제조된 조성물 약 6 g을 조합하였다. 각 성분의 첨가 사이에서, 내용물을 하우쉴트(Hauschild) 회전 혼합기에서 20초 사이클 동안 혼합하였다. 최종 성분의 첨가 후, 내용물을 중간에 스패튤라를 사용하여 수동으로 혼합하면서 두 번의 30초 사이클 동안 혼합하였다. 생성된 혼합물을 진공 챔버에 두어 약 20 mmHg의 감압 하에 10분 동안 탈기하였다. 스페이서(spacer)에 의해 분리되어 약 1 mm의 샘플 두께를 산출하는 2개의 유리 판을 포함하는 유리 주형에 혼합물을 충전시키고, 25분 동안 120℃ 오븐에 두었다. 오븐에서의 경화 후, 주형의 한 면을 제거하여, 탄성중합체의 한 면은 남아있는 유리 판에 부착되게 하고 다른 면은 노출되게 하였다. 탄성중합체의 두께는 마이크로미터(micrometer)로 확인하였다. 이어서, 탄성중합체를 질소 환경에 두고, n-부틸 아크릴레이트 (nBA) 2.099 g, 1,6-헥산다이올 다이메타크릴레이트 (사토머(Sartomer)로부터의 SR 239) 0.401 g 및 트라이에틸보란-프로판다이아민 (TEB-PDA, 알킬보란-아민 착물 자유 라디칼 중합 개시제) 0.051 g을 함유하는 용액을 탄성중합체의 상부에 20분 동안 두어, 노출된 표면을 피복하였다. 20분 후에, 과량의 용액을 제거하고, 탄성중합체를 또한 질소 환경에서 30분 동안 아세트산 증기 챔버에 두어 팽윤 용액을 중합하였다. 회전타원체 특징부를 갖는 패턴에서의 표면 주름은 탄성중합체를 산 증기 챔버로부터 꺼낸 후 볼 수 있었는데, 패턴은 주변 분위기에서 안정되었다. 도 1은 패턴화 표면의 3D 프로파일을 나타낸다. 백색광 간섭법을 사용하여 이미지를 얻었다. 수직 스캐닝 모드에서 벡코 와이코(Vecco Wyko) NT2000 백색광 간섭계를 사용하여 3D 프로파일 이미지를 얻었다. 15 nm의 Pt/Pd를 먼저 샘플 상으로 스퍼터 코팅하여 그의 반사율을 증가시켰다.
실시예 2. 연속 평행 정현파 특징부를 갖는 패턴
실시예 1에서 사용된 혼합물을 제조하고, 유사한 방식으로 진공 챔버에 두고 탈기하였다. 스페이서에 의해 분리되어 약 1 mm의 샘플 두께를 산출하는 2개의 유리 판을 포함하는 유리 주형에 혼합물을 충전시키고, 25분 동안 120℃ 오븐에 두었다. 탄성중합체의 두께는 마이크로미터로 확인하였다. 오븐에서의 경화 후, 주형의 판 및 스페이서를 제거하고, PDMS 탄성중합체를 수동으로 한 방향으로 신장시켜 유리 슬라이드 상으로 고정하였다. 이어서, 탄성중합체를 질소 환경에 두고, nBA 5.009 g, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 (EGDMA) 0.105 g 및 TEB-PDA 0.051 g을 함유하는 용액을 탄성중합체의 상부에 20분 동안 두어, 노출된 표면을 피복하였다. 20분 후에, 과량의 용액을 제거하고, 탄성중합체를 또한 질소 환경에서 30분 동안 아세트산 증기 챔버에 두어 팽윤 용액을 중합하였다. 평행선 패턴에서의 표면 주름은 탄성중합체를 산 증기 챔버로부터 꺼낸 후 볼 수 있었는데, 패턴은 주변 분위기에서 안정되었다. 도 2는 패턴화 표면의 3D 프로파일을 나타낸다. 실시예 1에 기재된 바와 같은 간섭법을 사용하여 표면 패턴을 특성화하였다. 주름 패턴은 714 μm의 파장 및 26.5 μm 진폭을 나타내었다.
실시예 3.
실시예 1에서 생성된 주름진 표면을 헵탄으로 팽윤시켜, 주름진 패턴을 유발시키고, 패턴에서 주름 진폭 및 무질서(disorder)를 증가시켰다. 헵탄을 증발시켜, 원래의 주름진 패턴이 다시 나타나게 하였다.
도 3a는 헵탄으로 팽윤되기 전의 주름 패턴을 도시한다. 도 3b는 헵탄으로 팽윤된 후의 주름 패턴을 도시한다. 도 3c는, 탄성중합체의 왼쪽은 헵탄으로 팽윤되고 탄성중합체의 오른쪽은 팽윤되지 않은 주름 패턴을 도시한다. 헵탄-팽윤된 패턴화 탄성중합체는 더 높은 주름 진폭 및 더 무질서한 주름 패턴을 갖는 것으로 보일 수 있다.
실시예 4a 내지 실시예 4g. 회전타원체-유형 특징부를 갖는 패턴
실시예 1에서 사용된 혼합물을 제조하고 이를 진공 챔버에 두고 유사한 방식으로 탈기하였다. 스페이서에 의해 분리되어 약 1 mm의 샘플 두께를 산출하는 2개의 유리 판을 포함하는 유리 주형에 혼합물을 충전시키고, 25분 동안 120℃ 오븐에 두었다. 탄성중합체의 두께는 마이크로미터로 확인하였다. 오븐에서의 경화 후, 유리 주형의 한 면을 제거하여, 탄성중합체의 한 면은 남아있는 유리 판에 부착되게 하고 다른 면은 노출되게 하였다. 이어서, 탄성중합체를 질소 환경에 두고, 예비-혼합된 팽윤 용액을 탄성중합체의 상부에 20분 동안 두었다. 그 후에, 과량의 용액을 제거하고, 탄성중합체를 30분 동안 아세트산 증기 환경 (또한 질소 환경 내)에 두었다. 산 증기 환경으로부터 꺼낸 후 주름이 관찰되었고, 이를 간섭법에 의해 실시예 1에 기재된 바와 같이 특성화하였다. 표 1은 조건 및 결과를 나타내며, 이때 관찰된 트렌드에는 1) 실시예 4a 내지 실시예 4c에서의 진폭 및 2) 실시예 4d 내지 4f에서의 파장이 포함된다. 표 1에 열거된 실시예 전부에서의 주름 형태는 도 1에 도시된 것과 모두 정성적으로 유사하지만, 규모는 다르고, 본 발명의 방법이 패턴의 진폭 및 파장을 제어할 수 있다는 것을 보여준다.
[표 1]
Figure pct00002
실시예 5. PVC 튜빙의 내부 표면 개질
내경이 4.76 mm이고 외경이 6.35 mm인 타이곤(Tygon) 폴리비닐클로라이드계 고무 튜빙 (생 고뱅(St. Gobain))의 길이 10 cm의 섹션을 금속 바인더 클립(metal binder clip)으로 한쪽 단부에서 크림핑(crimp)하고, 클립의 2개의 레그(leg)를 아래로 하여 삼각형 스탠드를 형성함으로써 수직으로 지지되게 하였다. 메톡시 PEG350 아크릴레이트 (사토머 SR-550) 3.82 g, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 (에이지플렉스(AGEFLEX) DEGDMA, 시바(Ciba)) 1.13 g 및 TEB-MOPA 0.12 g을 혼합하여 용액 1을 형성하였다. 튜빙의 노출된 상부 단부로부터 약 1 cm 이내까지 일회용 피펫을 사용하여 튜빙의 보어에 용액 1을 충전하였다.
30분 후, 튜빙의 하부를 크림핑 해제하여 용액을 배출하였다. 이어서, 튜빙의 보어를 물 중 빙초산 10 중량% 용액으로 다시 충전하였다. 30분 후, 수용액을 배출하였다. 튜빙을 탈이온수로 4회 세정하였다. 클램프가 탄성중합체를 변형시키는 섹션 근처에서, 일련의 균일하게 평행한 길이 방향으로 배향된 주름이 분명히 나타났다.
실시예 6. 실리콘 고무 튜빙의 내부 표면 개질
내경이 4.78 mm이고 외경이 7.92 mm인 DC 파마(Pharma) 50 의료 등급 실리콘 고무 튜빙의 길이 15 cm의 섹션을 금속 바인더 클립으로 한쪽 단부에서 크림핑하고, 2개의 나사구동식 압반(screw-driven platen)을 갖는 장치에 수직으로 두어 튜빙을 단축으로 신장시켰다. 튜빙을 각각의 단부 근처에서 압반에 부착한 후, 약 20% 공칭 스트레인까지 신장시켰고, 이때 크림핑된 단부는 하부 압반 아래에 있다. 부틸 아크릴레이트 (시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)) 2.41 g, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 (시바) 0.13 g, 메톡시 PEG 350 아크릴레이트 (사토머 SR-550) 2.05 g, 다이에틸렌글리콜다이메타크릴레이트 (시바) 0.47 g 및 트라이에틸보란-메톡시프로필 아민 (TEB-MOPA) 착물 (악조-노벨(Akzo-Nobel)) 0.17 g을 혼합하여 용액 2를 형성하였다. 튜빙의 노출된 상부 단부로부터 약 1 cm 이내까지 일회용 피펫을 사용하여 튜빙의 보어에 용액 2를 충전하였다.
1시간 후, 튜빙의 하부를 클램프 해제하여 용액을 배출하였다. 탈이온수로 4회 세정하여 표면으로부터 과량의 용액을 제거하였다. 튜빙을 다시 크림핑하였다. 이어서, 탈이온수 중 빙초산 10 중량% 용액을 유체의 보어에 피펫팅하였다. 20분 후, 튜빙을 다시 크림핑 해제하여 배출되게 하였다. 보어를 탈이온수로 4회 세정하여 미반응 아세트산을 제거하였다. 이어서, 압축 공기를 튜빙의 보어를 통해 불어 넣어 표면을 건조시켰다. 샘플을 잘라내어 개방하고 내부 표면을 ATR-IR로 검사하였다. 이어서, 샘플을 70℃ 및 10 mmHg 미만의 압력에서 진공 오븐에 두고 16시간 동안 임의의 휘발성 성분을 제거한 후, ATR-IR로 다시 시험하였다. 생성된 샘플은 백색화된 내부 표면을 나타내었다. 도 4a는 신장 장치에서 기계적으로 변형된 실리콘 고무 튜빙을 도시한다. 도 4b는 표면 개질 후 쪼개져서 개방된 실리콘 고무 튜빙의 내부 표면을 도시한다.
도 5는 다양한 실시 형태에 따른 표면 개질 전 (아래쪽의 스펙트럼) 및 표면 개질 후 (위쪽의 스펙트럼) 실리콘 튜빙 내벽의 ATR-IR 스펙트럼 오버레이를 도시한다. 도 5는 실리콘 튜빙의 외부 표면에 대한 표면의 화학적 변화의 증거를 나타낸다.
실시예 7. 실리콘 고무 튜빙의 내부 표면 개질
실시예 6에서 기재된 것과 동일한 절차에 따라, 화학적으로 개질된 보어를 갖는 중공 섬유를 생성하였다. 유일한 차이는, 부틸 아크릴레이트 (시그마 알드리치) 4.79 g, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 (시바) 0.13 g 및 TEG-MOPA 0.12 g으로부터 형성된 용액 3을 사용하여 튜빙의 보어를 먼저 충전시킨다는 것이다. 모든 후속 단계를 반복한다. 유사하게는, 세정되고 탈휘발된 샘플의 ATR-IR 실험은 실리콘 튜빙의 내부 표면의 화학적 개질에 부합되는 강한 특징적인 흡수 밴드를 나타내었다.
실시예 8. (가공예) 실리콘 고무 중공 섬유 막 모듈의 내부 표면 개질
실시예 6에 기재된 것과 동일한 절차를 따르지만, 단 하나의 거시적인 실리콘 고무 튜빙 대신에 폴리우레탄 접착제의 플러그에서 각각의 단부가 포팅된(potted) 약 3,200개의 실리콘 마이크로섬유의 어레이를 사용한다. 각각의 실리콘 마이크로섬유는 외경이 300 μm이고 내경이 190 μm이며 총 길이는 11 cm이다. 섬유의 각각의 단부에서 약 1.5 cm를 폴리우레탄 플러그에 포팅한다. 섬유의 어레이를 각각의 단부가 폴리우레탄 플러그에 의해 유지되게 하여 섬유의 손상을 피하고, 이어서 20% 공칭 스트레인을 제공하도록 온화하게 신장시킨다. 모든 후속 단계를 반복한다. 이어서, 생성된 섬유 어레이를 그의 원래의 제로-스트레인 상태로 되돌리고, 고무 O-링을 사용하여 스테인리스 강 쉘에서 밀봉하여 화학적으로 패턴화된 내부 표면을 갖는 실리콘 중공 섬유를 갖는 중공 섬유 막 모듈을 형성한다. 이어서, 섬유의 보어 면을 통해 24℃에서 80% 상대 습도를 갖는 60 scfh의 습한 공기를 공급함으로써 모듈을 시험한다. 중공 섬유 모듈의 쉘 면에 10 Torr의 진공을 가한다. 정상 상태에서, 섬유의 보어 면의 반대쪽 단부로부터 나오는 잔류 스트림은 24℃에서 50% 미만의 상대 습도로 약 58 (+/- 2) scfh인 것으로 측정되고, 이는 습한 공기로부터 수증기를 분리하는 효능을 나타낸다.
실시예 9. (가공예) 실리콘 중공 섬유 막 모듈의 용도
실시예 8에서 제조된 모듈에 동일한 습한 공기 공급 조건을 가하지만, 진공을 사용하기보다는 오히려 모듈의 중심선 아래로 연장되는 섬유 번들 중의 개구부를 통해 40 ml/min의 유량으로 공급되는 유기폴리실록산 유체를 스위핑하여 유체의 쉘-면 방사상 역류가 섬유를 가로지르게 한다. 유기폴리실록산 유체는 25℃에서의 동점도가 60 cSt인 하이드록시-말단화된 헵타메틸-3-(프로필(폴리(에틸렌 옥사이드))트라이실록산이다. 생성되는 잔류 스트림은 약 58 (+/- 2) scfh인 것으로 측정되고, 상대 습도는 24℃에서 40% 미만이다.
실시예 10. (가공예) 실리콘 중공 섬유 막 모듈의 용도
실시예 8에서 제조된 모듈에 CO2와 N2의 등몰 혼합물을 포함하는 공급 기체 혼합물을 섬유의 보어 면을 통해 가한다. He로 막 모듈의 쉘 면을 스위핑함으로써 획득되는 생성되는 투과 스트림은 상당히 풍부한 CO2, 즉 상응하는 15 초과의 CO2/N2의 선택성 및 1000 배러 이상의 투과 계수를 나타낸다.
사용된 용어 및 표현은 한정하는 것이 아니라 설명하는 용어로서 사용되며, 이러한 용어 및 표현의 사용에 있어서 나타내고 기재된 특징부의 임의의 등가물 또는 그의 일부분을 배제할 의도는 없지만, 본 발명의 실시 형태의 범주 내에서 다양한 변경이 가능함이 인식된다. 따라서, 본 발명이 특정한 실시 형태 및 선택적인 특징부에 의해 구체적으로 개시되었지만 당업자라면 본 발명에서 개시된 개념의 변경 및 변화를 채택할 수 있으며 그러한 변경 및 변화는 본 발명의 실시 형태의 범주 이내인 것으로 간주됨을 이해해야 한다.
추가 실시 형태
하기 예시적인 실시 형태들이 제공되며, 이들의 번호 매김은 중요한 수준을 정하는 것으로 파악되지 않는다.
실시 형태 1은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
A) 자유-라디칼 중합성 단량체;
B) 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제; 및
C) 아민-반응성 화합물을 포함하는, 상기 단계; 및
상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함한다.
실시 형태 2는, 상기 접촉 단계가 상기 유기폴리실록산의 상기 표면의 적어도 일부를 성분 A로 침투시키는 것을 포함하는, 제1항의 방법을 제공한다.
실시 형태 3은, 상기 중합 생성물이 상기 중합 조성물과 상기 탄성중합체의 상기 표면의 적어도 일부와의 반응 생성물을 추가로 포함하는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 방법을 제공한다.
실시 형태 4는,
상기 탄성중합체의 상기 표면의 적어도 일부와 성분 A 및 성분 B를 접촉시키는 단계; 및
이어서 상기 탄성중합체의 상기 표면의 적어도 일부와 성분 C를 접촉시키는 단계를 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 5는,
상기 탄성중합체의 상기 표면의 적어도 일부와 성분 A 및 성분 C를 접촉시키는 단계; 및
이어서 상기 탄성중합체의 상기 표면의 적어도 일부와 성분 B를 접촉시키는 단계를 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 6은,
상기 탄성중합체가 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있도록 상기 탄성중합체에 스트레인을 가하는 단계를 추가로 포함하는 방법으로서, 상기 중합성 조성물의 상기 중합 생성물이 패턴을 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 7은, 상기 조성물과의 접촉 전, 상기 조성물과의 접촉 동안, 상기 조성물과의 접촉 후, 적어도 부분적인 중합 전, 및 적어도 부분적인 중합 동안 중 적어도 하나에서 상기 탄성중합체에 스트레인을 가하는, 실시 형태 6의 방법을 제공한다.
실시 형태 8은, 상기 스트레인이 비틀림 스트레인, 인장 스트레인, 압축 스트레인 및 전단 스트레인 중 적어도 하나를 포함하는, 실시 형태 6 또는 실시 형태 7의 방법을 제공한다.
실시 형태 9는, 상기 패턴이 주형-비사용 패턴을 포함하는, 실시 형태 6 내지 실시 형태 8 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 10은, 상기 패턴이 마이크로패턴 또는 나노패턴 중 적어도 하나인, 실시 형태 6 내지 실시 형태 9 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 11은, 상기 패턴이 회전타원체 특징부들, 정현파 특징부들, 주름들 및 평행한 주름들 중 적어도 하나를 포함하는 이산 패턴을 포함하는, 실시 형태 6 내지 실시 형태 10 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 12는, 상기 탄성중합체가 막을 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 11 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 13은, 상기 중합성 조성물의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량%가 성분 A인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 12 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 14는, 상기 중합성 조성물의 약 90 중량% 내지 약 99.5 중량%가 성분 A인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 15는, 성분 A가 하나 이상의 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 14 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 16은, 상기 모노에틸렌성 불포화 단량체가 비닐 아릴렌, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 아미드, 에틸렌성 불포화 무수물, 에틸렌성 불포화 에테르, 에틸렌성 불포화 아민 및 에틸렌성 불포화 실록산으로부터 선택되는, 실시 형태 15의 방법을 제공한다.
실시 형태 17은, 상기 모노에틸렌성 불포화 단량체가 부틸 아크릴레이트 및 메톡시 PEG 아크릴레이트로부터 선택되는, 실시 형태 15 또는 실시 형태 16의 방법을 제공한다.
실시 형태 18은, 성분 A가 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제인 하나 이상의 가교결합제를 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 17 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 19는, 상기 가교결합제가 알킬 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이메타크릴레이트, 에톡실화 글리세릴 트라이아크릴레이트, 에톡실화 글리세릴 트라이메타크릴레이트, 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 에톡실화 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 폴리글리세릴 모노에틸렌 옥사이드 폴리아크릴레이트, 폴리글리세릴 폴리에틸렌 글리콜 폴리아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이메타크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 트라이메타크릴레이트, 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이아크릴레이트, 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이메타크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트 및 1,6-헥산다이올 다이메타크릴레이트로부터 선택되는, 실시 형태 18의 방법을 제공한다.
실시 형태 20은, 상기 가교결합제가 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 및 1,6-헥산다이올 다이메타크릴레이트로부터 선택되는, 실시 형태 18 또는 실시 형태 19의 방법을 제공한다.
실시 형태 21은, 성분 A의 약 0.01 중량% 내지 약 75 중량%가 상기 하나 이상의 가교결합제인, 실시 형태 18 내지 실시 형태 20 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 22는, 성분 A의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%가 상기 하나 이상의 가교결합제인, 실시 형태 18 내지 실시 형태 21 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 23은, 상기 중합성 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%가 성분 B인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 22 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 24는, 상기 중합성 조성물의 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%가 성분 B인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 23 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 25는, 상기 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제가 트라이에틸보란-메톡시프로필 아민 및 트라이에틸보란-1,3-프로판다이아민으로부터 선택되는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 24 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 26은, 상기 중합성 조성물의 약 0.00001 중량% 내지 약 10 중량%가 성분 C인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 25 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 27은, 상기 중합성 조성물의 약 0.0001 중량% 내지 약 5 중량%가 성분 C인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 26 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 28은, 상기 아민-반응성 화합물이 광산, 루이스 산, 카르복실산, 카르복실산 유도체, 카르복실산 염, 아이소시아네이트, 알데하이드, 에폭사이드, 산 클로라이드, 설포닐 클로라이드, 요오도늄 염, 무수물, 석시네이트, 실란, 유기실록산 및 산소로부터 선택되는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 27 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 29는, 상기 아민-반응성 화합물이 산을 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 28 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 30은, 상기 아민-반응성 화합물이 C1-C20 알칸산인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 29 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 31은, 상기 아민-반응성 화합물이 아세트산인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 30 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 32는, 상기 중합 조성물이 담체 액체를 추가로 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 하나의 방법을 제공한다.
실시 형태 33은, 상기 담체 액체가 상기 중합 조성물의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%를 구성하는, 실시 형태 32의 방법을 제공한다.
실시 형태 34는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된, 중합 생성물을 제공한다.
실시 형태 35는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 상기 중합 생성물을 포함하는, 탄성중합체를 제공한다.
실시 형태 36은 공급 혼합물 중의 성분들을 분리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
막의 제1 면을 적어도 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 공급 기체 또는 액체 혼합물과 접촉시켜 상기 막의 제2 면 상에 투과(permeate) 혼합물을 그리고 상기 표면의 상기 제1 면 상에 잔류(retentate) 혼합물을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 투과 혼합물은 제1 성분이 풍부하며, 상기 잔류 혼합물은 제1 성분이 고갈되고, 상기 막의 적어도 상기 제1 또는 제2 면은 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 하나의 상기 중합성 조성물의 상기 중합 생성물을 포함하는 상기 탄성중합체를 포함한다.
실시 형태 37은, 상기 막의 상기 제2 면을 유기규소 스위프 유체와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는, 제36항의 방법을 제공한다.
실시 형태 38은 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
A) 하나 이상의 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제 약 0.01 중량% 내지 약 75 중량% 및 하나 이상의 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%를 포함하는 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체;
B) 하나 이상의 유기보란 중합 개시제;
C) C1-C20 알칸산으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 아민-반응성 화합물; 및
하나 이상의 선택적인 담체 유체를 포함하며, 성분 A는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량%이고, 성분 B는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%이고, 성분 C는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.00001 중량% 내지 약 10 중량%인, 상기 단계; 및
상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계를 포함한다.
실시 형태 39는 탄성중합체의 표면을 개질하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
중합성 조성물과, 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
A) 자유-라디칼 중합성 단량체;
B) 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제; 및
C) 아민-반응성 화합물을 포함하는, 상기 단계; 및
상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 중합 생성물은 주형-비사용 패턴을 포함하고,
상기 탄성중합체는 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있다.
실시 형태 40은, 인용된 모든 요소 또는 선택사항이 그로부터 사용되거나 선택되기에 유효하도록 선택적으로 구성되는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 39 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 방법, 중합 생성물, 또는 상기 중합 생성물을 포함하는 탄성중합체를 제공한다.

Claims (15)

  1. 탄성중합체의 표면의 개질 방법으로서,
    중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
    A) 자유-라디칼 중합성 단량체;
    B) 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제; 및
    C) 아민-반응성 화합물을 포함하는, 상기 단계; 및
    상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계
    를 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    상기 탄성중합체가 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있도록 상기 탄성중합체에 스트레인(strain)을 가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 중합성 조성물의 상기 중합 생성물은 패턴을 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물과의 상기 접촉 전, 상기 조성물과의 상기 접촉 동안, 상기 조성물과의 상기 접촉 후, 상기 적어도 부분적인 중합 전, 및 상기 적어도 부분적인 중합 동안 중 적어도 하나에서 상기 탄성중합체에 스트레인을 가하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴은 주형-비사용 패턴(mold-free pattern)을 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴은 회전타원체 특징부들, 정현파 특징부들, 주름들 및 평행한 주름들 중 적어도 하나를 포함하는 이산 패턴을 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성중합체는 막(membrane)을 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 하나 이상의 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제인 하나 이상의 가교결합제를 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아민-반응성 화합물은 광산, 루이스 산, 카르복실산, 카르복실산 유도체, 카르복실산 염, 아이소시아네이트, 알데하이드, 에폭사이드, 산 클로라이드, 설포닐 클로라이드, 요오도늄 염, 무수물, 석시네이트, 실란, 유기실록산 및 산소로부터 선택되는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합 조성물은 담체 액체를 추가로 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는, 중합 생성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 상기 중합 생성물을 포함하는, 탄성 중합체.
  13. 공급 혼합물 중의 성분들의 분리 방법으로서,
    막의 제1 면을 적어도 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 공급 기체 또는 액체 혼합물과 접촉시켜 상기 막의 제2 면 상에 투과(permeate) 혼합물을 그리고 상기 표면의 상기 제1 면 상에 잔류(retentate) 혼합물을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 투과 혼합물은 제1 성분이 풍부하며, 상기 잔류 혼합물은 제1 성분이 고갈되고, 상기 막의 적어도 상기 제1 또는 제2 면은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상기 중합성 조성물의 상기 중합 생성물을 포함하는 상기 탄성중합체를 포함하는, 분리 방법.
  14. 탄성중합체의 표면의 개질 방법으로서,
    중합성 조성물과, 유기폴리실록산을 포함하는 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
    A) 하나 이상의 다이-, 트라이-, 테트라-, 펜타- 또는 헥사-에틸렌성 불포화 가교결합제 약 0.01 중량% 내지 약 75 중량% 및 하나 이상의 C2-C10 모노에틸렌성 불포화 단량체 약 25 중량% 내지 약 99.9 중량%를 포함하는 하나 이상의 자유-라디칼 중합성 단량체;
    B) 하나 이상의 유기보란 중합 개시제;
    C) C1-C20 알칸산으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 아민-반응성 화합물; 및
    하나 이상의 선택적인 담체 유체를 포함하며, 성분 A는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 50 중량% 내지 약 99.9 중량%이고, 성분 B는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%이고, 성분 C는 성분 A, 성분 B 및 성분 C의 약 0.00001 중량% 내지 약 10 중량%인, 상기 단계; 및
    상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계
    를 포함하는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
  15. 탄성중합체의 표면의 개질 방법으로서,
    중합성 조성물과, 탄성중합체의 표면의 적어도 일부를 접촉시키는 단계로서, 상기 중합성 조성물은
    A) 자유-라디칼 중합성 단량체;
    B) 유기보란-유기질소 자유-라디칼 개시제; 및
    C) 아민-반응성 화합물을 포함하는, 상기 단계; 및
    상기 중합성 조성물을 적어도 부분적으로 중합하여 상기 탄성중합체의 상기 표면 상에 상기 중합성 조성물의 중합 생성물을 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 중합 생성물은 주형-비사용 패턴을 포함하고,
    상기 탄성중합체는 적어도 일부의 중합 동안 기계적 변형 상태에 있는, 탄성중합체의 표면의 개질 방법.
KR1020167026014A 2014-03-25 2014-12-11 개질된 탄성중합체 표면 KR20160138030A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461970036P 2014-03-25 2014-03-25
US61/970,036 2014-03-25
PCT/US2014/069700 WO2015147921A1 (en) 2014-03-25 2014-12-11 Modified elastomer surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160138030A true KR20160138030A (ko) 2016-12-02

Family

ID=54196209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167026014A KR20160138030A (ko) 2014-03-25 2014-12-11 개질된 탄성중합체 표면

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9957364B2 (ko)
EP (1) EP3122807B1 (ko)
JP (1) JP6526706B2 (ko)
KR (1) KR20160138030A (ko)
CN (1) CN105916924B (ko)
WO (1) WO2015147921A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014039894A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-13 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Filtration membranes with nanoscale patterns
JP6963264B2 (ja) * 2017-02-14 2021-11-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 窒化膜成膜方法
KR20200051665A (ko) * 2017-09-11 2020-05-13 다우 도레이 캄파니 리미티드 라디칼 반응성을 가지는 실리콘 엘라스토머 경화물 및 그 용도
CN114149527B (zh) * 2021-12-10 2023-08-04 复旦大学 一种在空气氛围中实现可控自由基聚合的方法及其应用

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6777512B1 (en) 2003-02-28 2004-08-17 Dow Global Technologies Inc. Amine organoborane complex initiated polymerizable compositions containing siloxane polymerizable components
CN1327942C (zh) * 2004-01-09 2007-07-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合金属钯膜或合金钯膜及其制备方法
EP1833864B1 (en) 2005-01-04 2013-06-12 Dow Corning Corporation Siloxanes and silanes cured by organoborane amine complexes
KR101249708B1 (ko) * 2005-01-04 2013-04-05 다우 코닝 코포레이션 오가노실리콘 관능성 붕소 아민 촉매 착물 및 이로부터 제조한 경화성 조성물
US7649068B2 (en) * 2005-02-16 2010-01-19 Dow Corning Corporation Polymer particles and encapsulated compositions using organoborane amine complexes
KR101409252B1 (ko) * 2006-05-23 2014-07-03 다우 코닝 코포레이션 아마이드 작용성 중합체와의 보레인 촉매 착물 및 이로부터제조된 경화성 조성물
WO2010014537A1 (en) * 2008-07-28 2010-02-04 Dow Corning Corporation Radical polymerizable composition
JP5663495B2 (ja) * 2009-02-04 2015-02-04 ダウ コーニング コーポレーションＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 非ランダムコポリマーの形成方法
US8648211B2 (en) * 2009-08-27 2014-02-11 Michael A. Brook Surface-modifying silicone elastomers
WO2011049919A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 Dow Corning Corporation Hydrophilically-modified silicone compositions
CN102666665B (zh) * 2009-10-23 2015-07-22 道康宁公司 包含溶胀的硅酮凝胶的硅酮组合物
KR101825607B1 (ko) * 2010-02-18 2018-02-05 다우 코닝 코포레이션 표면-개질된 하이드로겔 및 하이드로겔 미세입자
JP2013520531A (ja) * 2010-02-18 2013-06-06 ダウ コーニング コーポレーション シロキサン表面改質ヒドロゲル及びヒドロゲル微粒子組成物
JP2014500393A (ja) * 2010-12-27 2014-01-09 ダウ コーニング コーポレーション 硬化性ケイ酸塩−シロキサン混合マトリックス膜組成物
JP2014508640A (ja) * 2011-02-16 2014-04-10 ダウ コーニング コーポレーション 多孔質基材のコーティング方法
KR20140035359A (ko) * 2011-04-08 2014-03-21 다우 코닝 코포레이션 에폭시-작용성 실록산을 사용해 가스 선택적 막을 제조하는 방법
CN104136097A (zh) * 2011-12-27 2014-11-05 道康宁公司 可用作膜的高自由体积硅氧烷组合物
CN104661726B (zh) * 2012-09-26 2017-08-08 道康宁公司 使用与有机硅流体接触的至少一个膜分离气体的方法
US10022680B2 (en) * 2013-01-14 2018-07-17 Kraton Polymers U.S. Llc Anion exchange block copolymers, their manufacture and their use

Also Published As

Publication number Publication date
CN105916924A (zh) 2016-08-31
CN105916924B (zh) 2019-01-11
US20170002159A1 (en) 2017-01-05
JP6526706B2 (ja) 2019-06-05
JP2017508852A (ja) 2017-03-30
EP3122807A1 (en) 2017-02-01
US9957364B2 (en) 2018-05-01
EP3122807B1 (en) 2019-01-30
EP3122807A4 (en) 2017-11-01
WO2015147921A1 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8865266B2 (en) Method of coating a porous substrate
JP2015503667A (ja) 膜として有用な高自由体積シロキサン組成物
KR20140035359A (ko) 에폭시-작용성 실록산을 사용해 가스 선택적 막을 제조하는 방법
KR20160138030A (ko) 개질된 탄성중합체 표면
KR20130131406A (ko) 경화성 실리케이트-실록산 혼합된 매트릭스 멤브레인 조성물
JP2011527356A5 (ko)
CA2772309A1 (en) Surface-modifying silicone elastomers
Dirany et al. Chemical modification of PDMS surface without impacting the viscoelasticity: Model systems for a better understanding of elastomer/elastomer adhesion and friction
Hong et al. Tailored CO2-philic gas separation membranes via one-pot thiol–ene chemistry
CN106807258B (zh) 一种硅橡胶复合膜及其制备方法和应用
JP5969169B2 (ja) 複合分離膜
An et al. Multilayered poly (vinylidene fluoride) composite membranes with improved interfacial compatibility: correlating pervaporation performance with free volume properties
AU2010231859A1 (en) Composite semipermeable membrane and process for production thereof
Ramesh et al. Stiffening Polymer Brush Membranes for Enhanced Organic Solvent Nanofiltration Selectivity
WO2013096211A1 (en) Silicone-based ionic liquids and applications thereof
Gleason Organic surface functionalization by initiated CVD (iCVD)
Ashraf et al. “Big Dipper” Dynamic Contact Angle Curves for Pt-Cured Poly (dimethylsiloxane) on a Thermal Gradient: Inter-relationships of Hydrosilylation, Si–H Autoxidation, and Si–OH Condensation to a Secondary Network
CN110461948B (zh) 包含有机硅化合物的缩合产物的凝胶
US11951446B2 (en) Acryloyloxy-terminated polydimethylsiloxane (AC-PDMS)-based thin-film composite (TFC) membrane, and preparation method and use thereof
Wang Study of Solid Liquid Interfacial Polymerization and Applications on Surface Modification and Thin Film Synthesis
Keating IV Deterministic and Stochastic Modeling of Polymerization Kinetics with Membrane Applications
Oligomers Tables of Contents
Yang Homogenous Grafted Poly (acrylic acid) Brushes on ultra-flat Polydimethlysiloxane (PDMS) Films by UV Irradiation. Nano Biomed. Eng. 2011, 3 (1), 42-46

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right