KR20230029815A - 내산성 필터 매체 - Google Patents

내산성 필터 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR20230029815A
KR20230029815A KR1020237002098A KR20237002098A KR20230029815A KR 20230029815 A KR20230029815 A KR 20230029815A KR 1020237002098 A KR1020237002098 A KR 1020237002098A KR 20237002098 A KR20237002098 A KR 20237002098A KR 20230029815 A KR20230029815 A KR 20230029815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
acrylate
acid
filter
vinyl
Prior art date
Application number
KR1020237002098A
Other languages
English (en)
Inventor
제임스 함식
궈슌 청
궈šœ 청
제드 에이 제이버
니콜라스 제이 필리판치치
Original Assignee
엔테그리스, 아이엔씨.
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 엔테그리스, 아이엔씨. filed Critical 엔테그리스, 아이엔씨.
Publication of KR20230029815A publication Critical patent/KR20230029815A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin 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
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • 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
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • 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
    • B01D67/009—After-treatment of organic or inorganic membranes with wave-energy, particle-radiation or plasma
    • 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
    • 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
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/106—Membranes in the pores of a support, e.g. polymerized in the pores or voids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B01D69/1251—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction by interfacial polymerisation
    • 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
    • B01D71/26—Polyalkenes
    • 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
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • 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
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
    • 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
    • B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/401—Polymers based on the polymerisation of acrylic acid, e.g. polyacrylate
    • 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
    • B01D71/50—Polycarbonates
    • 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
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • 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
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • 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
    • B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/78—Graft polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D177/00—Coating compositions based on polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D177/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B01D2239/0478—Surface coating material on a layer of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/38—Graft polymerization
    • B01D2323/385—Graft polymerization involving radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/14—Membrane materials having negatively charged functional groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/30—Chemical resistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36—Hydrophilic membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration

Abstract

액체의 여과 및 그 안의 다양한 오염물의 제거에 유용한 특정 막이 제공된다. 특정 측면에서 막은 하나의 성분으로서 나일론 11 및/또는 나일론 12와 같은 폴리아미드를 갖는다. 또한 이러한 막을 제조하는 방법론 및 액체의 여과 및 정제에서의 그의 용도가 제공된다. 이와 같이 제조된 개시내용의 막은 나일론 6 또는 나일론 6,6으로부터 제조된 폴리아미드 막과 비교했을 때 우수한 산 안정성을 나타낸다.

Description

내산성 필터 매체
본 개시내용은 특정 폴리아미드 중합체를 포함하는 층으로 코팅된 다공질 중합체성 필터를 포함하는 복합 필터 매체 또는 막에 관한 것이다.
필터 제품은 유용한 유체의 유동으로부터 원하지 않는 물질을 제거하는데 사용되는 현대 산업의 필수적인 도구이다. 필터를 사용하여 처리되는 유용한 유체는 물, 액체 산업 용매 및 처리 유체, 제조 또는 처리 (예를 들어, 반도체 제조)에 사용되는 산업 가스, 및 의학적 또는 제약적 용도를 갖는 액체를 포함한다. 유체로부터 제거되는 원하지 않는 물질은 입자, 미생물, 및 용해된 화학 종과 같은 불순물 및 오염물을 포함한다. 필터 적용의 구체적 예는 반도체 및 마이크로전자 디바이스 제조를 위한 액체 물질과 함께 이들을 사용하는 것을 포함한다.
여과 기능을 수행하기 위해, 필터는 필터 막을 통해 통과하는 유체로부터 원하지 않는 물질의 제거를 담당하는 필터 막을 포함한다. 필터 막은, 필요에 따라, (예를 들어, 나선형으로) 감기거나, 편평하거나, 주름지거나, 또는 디스크-형상일 수 있는 편평한 시트의 형태일 수 있다. 필터 막은 대안적으로 중공 섬유의 형태일 수 있다. 필터 막은 여과되는 유체가 필터 입구를 통해 진입하고 필터 출구를 통해 통과하기 전에 필터 막을 통해 통과해야 되도록 하우징 내에 함유될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 지지될 수 있다.
필터 막은 필터의 용도, 즉 필터에 의해 수행되는 여과의 유형에 기초하여 선택될 수 있는 평균 세공 크기를 갖는 다공질 구조로 구성될 수 있다. 전형적인 세공 크기는 마이크로미터 또는 서브-마이크로미터 범위, 예컨대 약 0.001 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터이다. 약 0.001 내지 약 0.05 마이크로미터의 평균 세공 크기를 갖는 막은 때때로 한외 필터 막으로 분류된다. 약 0.05 내지 10 마이크로미터의 세공 크기를 갖는 막은 때때로 미세다공질 막으로 지칭된다.
마이크로미터 또는 서브-마이크로미터-범위 세공 크기를 갖는 필터 막은 체거름 메커니즘 또는 비-체거름 메커니즘에 의해, 또는 둘 다에 의해 유체 유동으로부터 원하지 않는 물질을 제거하는데 효과적일 수 있다. 체거름 메커니즘은 필터 막의 표면에서 입자의 기계적 보유에 의해 액체의 유동으로부터 입자가 제거되는 것인 여과의 방식이며, 이것은 입자의 이동을 기계적으로 방해하고 필터 내에 입자를 보유하여, 필터를 통한 입자의 유동을 기계적으로 방지하는 작용을 한다. 전형적으로, 입자는 필터의 세공보다 클 수 있다. "비-체거름" 여과 메커니즘은 필터 막이 전적으로 기계적이지 않은, 예를 들어, 정전기 메커니즘을 포함하는 방식으로 필터 막을 통한 유체의 유동에 함유된 현탁된 입자 또는 용해된 물질을 보유하는 여과의 방식이며, 이것에 의해 미립자 또는 용해된 불순물은 필터 표면에 정전기적으로 부착되고 보유되며 유체 유동으로부터 제거되고; 입자는 용해될 수 있거나, 또는 필터 매체의 세공보다 작은 입자 크기를 갖는 고체일 수 있다.
용액으로부터 용해된 음이온 또는 양이온과 같은 이온성 물질의 제거는 마이크로전자 산업과 같은 많은 산업에서 중요하며, 여기서 매우 적은 농도의 이온성 오염물 및 입자는 마이크로프로세서 및 메모리 장치의 품질 및 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 낮은 수준의 금속 이온 오염물로 포지티브 및 네거티브 포토레지스트를 준비하는 능력, 또는 낮은 ppb 또는 ppt 수준의 금속 이온 오염물로 웨이퍼 세정을 위해 마랑고리(Maragoni) 건조에 사용되는 이소프로필 알콜을 전달하는 능력은 매우 바람직하며 반도체 제조에서 오염 제어에 대한 필요성의 두 가지 예일 뿐이다. 콜로이드 화학 및 용액 pH에 따라 양으로 또는 음으로 하전될 수 있는 콜로이드 입자는 또한 공정 액체를 오염시킬 수 있으므로 제거되어야 한다. 용해된 이온성 물질은 용해된 이온성 물질을 끌어당기는 중합체성 물질로 만들어진 미세다공질 필터 막에 의해, 비-체거름 여과 메커니즘을 통해 제거될 수 있다. 이러한 미세다공질 막의 예는 초고분자량 폴리에틸렌 ("UPE"), 폴리테트라플루오로에틸렌, 나일론 등과 같은 화학적으로 불활성인, 낮은 표면 에너지 중합체로 제조된다. 특히 나일론 필터 막은 나일론을 높은 투과성을 나타내는 필터 막으로 형성하는 능력 및 나일론의 양호한 비-체거름 여과 거동으로 인해, 반도체 공정 산업에서 다양한 여러 여과 적용에 사용된다. 그러나, 아미드 결합의 가수분해 불안정성으로 인해, 많은 상업적으로 입수가능한 나일론 필터 막은 막이 강산에 노출되는 그러한 적용에는 적합하지 않고; 마찬가지로, 이러한 나일론 필터 막은 산성 용액으로 세정할 수 없다.
요약
마이크로전자 디바이스 처리 분야는 마이크로전자 디바이스의 성능 (예를 들어, 속도 및 신뢰도)의 병렬적인 지속적 개선을 유지하기 위해 처리 물질 및 방법의 지속적 개선을 필요로 한다. 마이크로전자 디바이스 제작을 개선시킬 기회는 액체 물질을 여과하기 위한 방법 및 시스템을 포함하여, 제조 공정의 모든 측면에서 존재한다.
매우 다양한 여러 유형의 액체 물질이 마이크로전자 디바이스 처리에서 공정 용매, 세정제, 및 기타 처리 용액으로서 사용된다. 이들 물질의 대부분은 아니지만 다수가 매우 높은 수준의 순도로 사용된다. 한 예로서, 마이크로전자 디바이스의 포토리소그래피 처리에 사용되는 액체 물질 (예를 들어, 용매)은 매우 높은 순도를 가져야 한다. 마이크로전자 디바이스 처리에 사용되는 액체의 구체적인 예는 스핀-온-글라스(spin-on-glass) (SOG) 기술, 후면 반사-방지 코팅 (BARC) 방법, 및 포토리소그래피를 위한 공정 용액을 포함한다. 이러한 액체 물질 중 일부는 산성이다. 마이크로전자 디바이스 처리에 사용하기 위해 높은 수준의 순도로 이러한 액체 물질을 제공하기 위해, 여과 시스템은 액체로부터 다양한 오염물 및 불순물을 제거하는데 매우 효과적이어야 하고, 여과되는 액체 물질 (예를 들어, 산성 물질)의 존재 하에 안정적이어야 한다 (즉, 분해되거나 또는 오염물을 도입하지 않아야 한다).
제1 측면에서, 다공질 복합 필터 막은 상부에 코팅을 갖는 다공질 소수성 중합체성 필터 매체를 포함하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이다.
제2 측면에서, 다공질 중합체 막은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함한다. 이러한 막은 나일론 6 또는 나일론 6,6으로부터 제조된 폴리아미드 막과 비교했을 때 우수한 산 안정성을 나타내는 폴리아미드 또는 나일론 막을 제공하기 위해 공지된 에어-캐스팅 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 한 실시양태에서, 이러한 제2 측면의 막은 나일론 11 및/또는 나일론 12로부터 제조된다.
제3 측면에서, 제1 코팅으로서 폴리아미드 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막이며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 여기서 상기 폴리아미드-코팅된 막은 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물인 제2 코팅을 상부에 갖는다.
제4 측면에서, 다공질 필터 막은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하며, 이 막은 이후에 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 아크릴아미드 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물로 코팅된다.
제5 측면에서:
(a) 다공질 필터 막은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하며, 여기서 상기 막은 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅되고;
(b) 다공질 복합 필터 막은 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 이 막은 이후에
(i) 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 (ii) 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅된다.
다른 측면에서, 본 개시내용은 제1 내지 제5 측면의 필터 막을 제조하는 방법을 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 개시내용은 액체를 개시내용의 막과 접촉시키는 것을 포함하는, 액체로부터 불순물을 제거하는 방법을 제공한다.
제2 측면의 폴리아미드 막과 같은 필터 막, 제1 측면, 제3 측면, 제4 측면, 및 제5 측면의 제2 실시양태 (b)에서 출발 재료로서 사용되는 하부에 놓인 다공질 소수성 막은 모두 에어-캐스팅과 같은 공지된 방법론을 사용하여 하부에 놓인 중합체 조성물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 본원에 참고로 포함되는, 미국 특허 제7,891,500호, 및 그 안에 인용된 참고문헌을 참조한다. 대안적으로, 하부에 놓인 필터 막은 상 반전, 계면 중합, 연신, 트랙-에칭 및 전기방사와 같은 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 문헌 (B.S. Lalia et al., Desalination 326 (2013) 77-95) 및 (P. van de Witte, et al., Journal of Membrane Science 117 (1996) 1-31)을 참조한다.
개시내용은 첨부된 도면과 관련하여 다양한 예시적인 실시양태의 하기 설명을 고려하면 보다 완전하게 이해될 수 있다.
도 1 (이것은 개략적이며 반드시 축척에 따른 것은 아님)은 본원에 기술된 바와 같은 필터 제품의 예를 보여준다.
도 2는 폴리아미드로 코팅된 다공질 필터 막의 단순화된 묘사이다. 하기 언급된 바와 같이, 폴리아미드 코팅 및/또는 경화된 코팅은 반드시 도시된 바와 같은 기저막 상에 연속 코팅을 형성하지는 않는다.
도 3은 나일론 6, 나일론 11, 및 나일론 12로 코팅된 UPE 막의 안정성을 비교한 것이다. 왼쪽의 각 막대는 초기 데이터를 나타내고 오른쪽의 각 막대는 99% 포름산 세척 후 데이터를 나타낸다. 이 데이터는 본 개시내용의 대표적인 막, 구체적으로는 하기 기술된 바와 같은 제2 측면의 막의 우수한 산 안정성을 보여준다.
도 4는 20℃에서 메탄올과 물 혼합물의 표면 장력을 보여준다. 표면 장력 (nM/m 20℃에서)을 물에서의 메탄올 질량 (%)에 대하여 플로팅한 것이다.
개시내용은 다양한 수정 및 대안적인 형태에 순응할 수 있지만, 그의 세부사항을 도면에서 예로서 도시하였고 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 개시내용의 측면을 기술된 특정 예시적인 실시양태로 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다. 이와 반대로, 의도는 개시내용의 취지 및 범주 내에 속하는 모든 수정, 균등물, 및 대안을 포괄하려는 것이다.
상세한 설명
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 내용에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 내용에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 그의 의미로 사용된다.
용어 "약"은 일반적으로 인용된 값 (예를 들어, 동일한 기능 또는 결과를 갖는)과 동등한 것으로 간주되는 수의 범위를 나타낸다. 많은 경우에, 용어 "약"은 가장 가까운 유효 숫자로 반올림된 수를 포함할 수 있다.
끝점을 사용하여 표현된 수 범위는 그 범위 내에 포함된 모든 수를 포함한다 (예를 들어 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함한다).
상기 언급된 바와 같이, 제1 측면에서, 다공질 복합 필터 막은 상부에 코팅을 갖는 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체이다. 한 실시양태에서, 포름산과 디클로로메탄의 이 혼합물은 1:1 (부피:부피) 혼합물이다. 이러한 측면의 한 실시양태에서, 폴리아미드는 일반적인 반복 단위 -[(CH2)xC(O)NH]n-를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타낸다. 특정 실시양태에서, 폴리아미드 중합체는 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되거나 또는 그의 블렌드이다. 특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 200 psi의 기포점을 갖고/거나, 상기 막은 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소(Ponceau) S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
이러한 제1 측면에서, 초고분자량 폴리에틸렌 ("UPE")으로 구성된 것과 같은 다공질 소수성 필터 막에서 출발하는 복합 막은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물 중 폴리아미드 중합체의 용액으로 처리된다. 일단 막이 코팅되면, 물을 포함하는 용액을 함유하는 용기로 옮긴다. 이어서 생성된 막에 수성 및 저급 알콜 (예를 들어, C1-C4 알콜) 세정 용기를 통한 통과를 수반하는 한 번 이상의 세정 단계를 적용한다. 건조시, 공정은 제1 측면의 복합 막을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 개시내용의 제1 측면의 실증적인 막은 나일론 6을 사용하여 제조된 유사한 막과 비교했을 때 우수한 산 안정성을 나타냈다.
특정 실시양태에서, 표면 에너지는 30 초과, 약 30 내지 약 100, 또는 약 30 내지 약 85, 또는 약 30 내지 약 65 다인/㎝이다.
상기 언급된 바와 같이, 제2 측면에서, 개시내용은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막을 제공한다. 한 실시양태에서, 이러한 포름산과 디클로로메탄의 혼합물은 1:1 (부피:부피) 혼합물이다. 이러한 막은 이러한 폴리아미드를 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 용해시켜 폴리아미드 용액을 형성한 다음, 이것에 공지된 에어-캐스팅 기술을 적용하여 나일론 6 또는 나일론 6,6을 포함하는 유사한 나일론 막에 비해 크게 향상된 산 안정성을 갖는 신규한 폴리아미드 막을 제공함으로써 제조될 수 있다. 한 실시양태에서, 이러한 측면의 폴리아미드는 일반적인 반복 단위 -[(CH2)xC(O)NH]n-를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타낸다. 특정 실시양태에서, 폴리아미드 중합체는 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되거나 또는 그의 블렌드이다. 특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점을 갖고/거나 상기 막은 약 1 내지 약 100㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 100 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
특정 실시양태에서, 표면 에너지는 30 초과, 약 30 내지 약 100, 또는 약 30 내지 약 85, 또는 약 30 내지 약 65 다인/㎝이다.
상기 언급된 바와 같이, 제3 측면에서, 다공질 복합 필터 막은 폴리아미드 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 이 막은 이후에 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물로 코팅된다. 개시내용의 이러한 측면의 한 실시양태에서, 폴리아미드는 반복 단위 -[(CH2)xC(O)NH]n-를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타낸다. 특정 실시양태에서, 폴리아미드 중합체는 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되거나 또는 그의 블렌드이다. 이러한 측면에서, 가교제 및 단량체 (하기에 보다 상세하게 논의될 것임)는 폴리아미드-코팅된 소수성 막의 표면 상에 그라프팅되지 않고, 오히려 상기 막의 표면에서 또는 그 근처에서 중합되고 그 상부에 추가적인 부분 코팅을 형성한다. 특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점을 갖고/거나, 상기 막은 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
개시내용의 이러한 제3 측면에서, 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성된 것과 같은 다공질 소수성 필터 막에서 출발하는 복합 막은, 예를 들어 50/50 비율 (부피 기준)의 포름산과 디클로로메탄의 혼합물 중 이러한 폴리아미드 중합체의 용액으로 처리된다. 일단 막이 코팅되면, 이하에서 "단량체 용액"으로 지칭되는, (i) 적어도 하나의 가교제, (ii) 적어도 하나의 단량체, 및 (iii) 적어도 하나의 광개시제를 포함하는 수용액을 함유하는 혼합 용기로 옮긴다. 이어서 (i) 적어도 하나의 가교제 및 (ii) 적어도 하나의 하전된 아크릴아미드 단량체로 폴리아미드 코팅의 표면에서 또는 그 근처에서 자유 라디칼 중합을 개시하기 위해 이와 같이-코팅된 막에 UV 광을 적용할 수 있다. 이어서 생성된 막에 수성 및 저급 알콜 (예를 들어, C1-C4 알칸올) 세정 용기를 통한 통과를 수반하는 한 번 이상의 세정 단계를 적용한다. 건조시, 공정은 개시내용의 이러한 제3 측면의 복합 막을 제공한다.
특정 실시양태에서, 표면 에너지는 30 초과, 약 30 내지 약 100, 또는 약 30 내지 약 85, 또는 약 30 내지 약 65 다인/㎝이다.
개시내용의 이러한 제3 측면에서, 상기에 언급된 바와 같은 가교제는 하전되지 않은 이관능성 (즉, 2개의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는) 비닐, 아크릴 또는 메타크릴 단량체 종이며, 임의적으로 아미드 관능기를 갖는다. 이러한 가교제의 비제한적인 예는 메틸렌 비스(아크릴아미드), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아메타크릴레이트, 디비닐 술폰, 디비닐 벤젠, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온 98%, 및 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르를 포함한다.
본원에서 언급된 바와 같은 단량체는 하전된 또는 하전되지 않은 비닐, 아크릴 또는 메타크릴 단량체 종이다.
개시내용의 실시양태에서 사용될 수 있는 양전하를 갖는 단량체의 비제한적인 예는 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드, 및 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드를 개별적으로 또는 이들의 둘 이상의 조합으로 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시양태에서, 양전하를 갖는 단량체는 아크릴아미도 프로필 트리메틸암모늄 클로라이드 (APTAC)를 포함한다. 상기 나열된 양전하를 갖는 일부 단량체는 4급 암모늄 기를 포함하고 자연적으로 하전되는 반면 1급, 2급 및 3급 아민을 포함하는 것과 같은 양전하를 갖는 다른 단량체는 산 처리에 의해 전하를 생성하도록 조정된다는 것을 이해해야 한다. 자연적으로 또는 처리에 의해, 양으로 하전될 수 있는 단량체는 중합되고 가교제로 가교되어 다공질 막 상에 코팅을 형성할 수 있다.
사용될 수 있는 음전하를 갖는 단량체의 예는 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산을 개별적으로 또는 이들의 둘 이상의 조합으로 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시양태에서, 음전하를 갖는 단량체는 술폰산 모이어티를 포함한다. 상기 나열된 음전하를 갖는 일부 단량체는 강산 기를 포함하고 자연적으로 하전되는 반면 약산을 포함하는 음전하를 갖는 다른 단량체는 염기 처리에 의해 전하를 생성하도록 조정된다는 것을 이해해야 한다. 자연적으로 또는 처리에 의해 음으로 하전되는 단량체는 중합되고 가교제로 가교되어 유기 용매에서 음으로 하전되는 다공질 막 상에 코팅을 형성할 수 있다.
사용될 수 있는 중성 단량체의 예는 아크릴 아미드, N,N 디메틸 아크릴아미드, N-(히드록시에틸)아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드, N-[트리스(히드록시메틸)메틸]아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(3-메톡시프로필)아크릴아미드, 7-[4-(트리플루오로메틸)쿠마린]아크릴아미드, N-이소프로필 아크릴아미드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-아세톡시페네틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 비닐 아세테이트, 에틸 비닐 에테르, 비닐 4-tert-부틸벤조에이트, 및 페닐 비닐 술폰을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
광-개시제는, 한 실시양태에서, 유형 I 광-개시제로서 인식되는 것들로부터 선택된다. 이론에 의해 얽매이는 것을 원하진 않지만, 유형 I 광개시제는 조사시 단분자 결합 절단을 거쳐 자유 라디칼을 생성한다. 적합한 개시제의 예는 다양한 과황산염 염, 예컨대 과황산나트륨 및 과황산칼륨, 상표 이르가큐어(Irgacure) 2959 (2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논) 하에 판매되는 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 및 벤조일 퍼옥시드를 포함한다.
단량체 용액에서의 광개시제의 양은 가교제(들)와 단량체(들) 사이에 원하는 자유-라디칼 반응에 영향을 미치기에 충분히 높은 임의의 양 (즉, 농도)일 수 있다. 단량체 용액에서의 광개시제의 유용한 양의 예는 최대 1 중량 퍼센트, 예를 들어, 0.1 또는 0.5 내지 4.5 중량 퍼센트, 또는 1 또는 2 내지 3 또는 4 중량 퍼센트의 범위일 수 있다.
단량체 용액에 사용되는 용매의 유형은 단량체 용액을 용해시키고 유용한 양의 단량체를 친수성 중합체의 표면에 전달할 수 있게 하기에 효과적인 임의의 것일 수 있다. 단량체 용액에 바람직한 용매는 물 또는 유기 용매가 첨가되어 있는 물이다. 용매는 유기 용매, 물, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유기 용매의 예는 알콜, 특히 저급 알콜 (예를 들어, C1 내지 C6 알콜)을 포함하며, 이때 이소프로판올, 메탄올, 및 헥실렌 글리콜이 유용한 예이다. 특정한 공정, 단량체 용액, 및 단량체에 사용되는 구체적인 용매는 단량체 용액에서의 단량체의 유형 및 양, 친수성 중합체의 유형과 같은 요인, 및 다른 요인에 기반할 수 있다. 물 및 유기 용매를 모두 함유하는 용매에서, 유기 용매는 임의의 양으로, 예를 들어, 90, 75, 50, 40, 30, 20, 또는 10 중량 퍼센트 미만인 양으로 포함될 수 있고; 한 예로서, 유용한 용매 조성은 물에 1 내지 10 중량 퍼센트의 헥실렌 글리콜을 함유할 수 있다. 한 실시양태에서, 물은 탈이온수이다.
단량체 용액에서의 단량체의 양은 특정 실시양태에서, 용액의 중량을 기준으로 약 0.5 내지 5 중량 %이다. 단량체 용액에서의 가교제의 양은, 특정 실시양태에서, 단량체 용액의 총 중량을 기준으로 약 0.25 내지 3.0 중량 %이다. 특정 실시양태에서, (폴리아미드로 코팅된 소수성 막 상에) 이러한 궁극적인 가교된 또는 자유-라디칼 중합된 코팅의 상대적인 피복률과 함께, 이용되는 단량체 및 가교제의 상대적인 양은 전체, 즉, 생성된 막이 약 30 내지 85 다인/㎝의 표면 에너지를 갖게 될 정도이다.
단량체 용액이 폴리아미드로 코팅된, 하부에 놓인 다공질 소수성 막 상에 효과적으로 접촉되거나 또는 코팅된 후에, 생성된 막은, 전형적으로 스펙트럼의 자외선 부분 내의 전자기 방사선에 노출되거나, 또는 광개시제가 가교제 및 단량체의 자유 라디칼 중합을 개시하도록 하기에 효과적인 또 다른 에너지원에 노출된다.
상기 언급된 바와 같이, 제4 측면에서, 개시내용은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막을 제공하며, 이 막은 이후에 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물로 코팅된다. 이러한 막은 출발 재료로서 제1 측면의 막을 사용하고 이어서 제3 측면에서 상기 언급된 바와 같은 아크릴 코팅 단계를 수행하여 제조될 수 있다.
특정 실시양태에서, 표면 에너지는 약 30 초과, 약 30 내지 약 100, 또는 약 30 내지 약 85, 또는 약 30 내지 약 65 다인/㎝이다.
특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점을 갖고/거나, 상기 막은 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
상기 언급된 바와 같이, 제5 측면에서, 개시내용은 특정 펜던트 이온성 모이어티를 갖는 다공질 막을 제공한다. 특히, 이러한 측면에서 개시내용은 2개의 실시양태를 제공한다:
a. 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막으로서, 여기서 상기 막은 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅됨; 및
b. 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하는 다공질 복합 필터 막으로서, 여기서 상기 코팅은 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 이 막은 이후에 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅됨.
개시내용의 이러한 제5 측면의 한 실시양태에서, 폴리아미드는 일반적인 반복 단위 -[(CH2)xC(O)NH]n-를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타낸다. 특정 실시양태에서, 폴리아미드 중합체는 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되거나 또는 그의 블렌드이다.
개시내용의 이러한 제5 측면, 실시양태 a.에서, 이러한 막의 제조 방법은
a. 상기 제2 측면의 막을, 용매 및 광개시제를 포함하는 광개시제 용액과 접촉시켜, 광개시제를 폴리아미드 중합체의 표면에 배치하는 단계;
b. 표면을 광개시제 용액과 접촉시켜 광개시제를 표면에 배치한 후에, 표면을 하전된 단량체를 포함하는 단량체 용액과 접촉시키는 단계로서, 여기서 하전된 단량체가 이온성 기를 포함하는 것인 단계; 및
c. 표면을 전자기 방사선에 노출시켜 이온성 기가 폴리아미드 중합체에 그라프팅되게 하는 단계
를 포함한다.
이러한 실시양태 a.에서, 따라서 막은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물 (예를 들어 1:1, 부피:부피 혼합물)에 가용성인 폴리아미드이며, 이것은 특정 실시양태에서 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되고, 이것은 상기 제3 측면에서 기술된 바와 같이 가교제 및 아크릴아미드 단량체의 자유 라디칼 반응 생성물로 코팅된다.
특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점을 갖고/거나, 상기 막은 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
제5 측면, 실시양태 b.에서, 이러한 막의 제조 방법은:
a. 상기 제시된 바와 같은 제1 측면의 막을, 용매 및 광개시제를 포함하는 광개시제 용액과 접촉시켜, 광개시제를 폴리아미드 중합체의 표면에 배치하는 단계;
b. 표면을 광개시제 용액과 접촉시켜 광개시제를 표면에 배치한 후에, 표면을 하전된 단량체를 포함하는 단량체 용액과 접촉시키는 단계로서, 여기서 하전된 단량체가 이온성 기를 포함하는 것인 단계; 및
c. 표면을 전자기 방사선에 노출시켜 이온성 기가 폴리아미드 중합체에 그라프팅되게 하는 단계
를 포함한다.
이러한 실시양태 b.에서, 따라서 막은 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 다공질 친수성 중합체성 막이며, 이것은 폴리아미드가 특정 실시양태에서 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 포름산과 디클로로메탄의 혼합물 (예를 들어 50/50 비율 (부피 기준))에 가용성인 폴리아미드로 코팅되고, 이후에 특정 펜던트 이온성 기로 그라프팅되었다.
특정 실시양태에서, 상기 막은 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점을 갖고/거나, 상기 막은 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)을 갖는다. 특정 실시양태에서, 막은 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간을 갖는다.
이러한 제5 측면과 관련하여, 출원인은 광개시제의 사용을 포함하는 몇몇 화학적 그라프팅 기술에 의해 친수성 중합체에 하전된 ("이온성") 화학 기를 화학적으로 부착하는 것이 몇몇 특정한 기술적 도전과제를 수반한다는 것을 알아냈다. 이러한 기술 중 다수가 중합체 표면을 하전된 반응성 화합물 (예를 들어, "하전된 단량체") 및 광개시제를 함유하는 용액과 접촉시키고, 이어서 중합체 및 용액을 전자기 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 하전된 단량체는 반응성 모이어티 (예를 들어, 불포화 모이어티) 및 중합체에 화학적으로 부착될 하전된 화학 기를 포함한다. 하전된 단량체, 중합체, 및 광개시제를 함유하는 용액이 방사선에 노출되면, 광개시제는 불포화 모이어티와 친수성 중합체 사이의 화학 반응을 개시한다. 상기 반응에 의해 불포화 모이어티는 중합체에 화학적으로 부착되게, 즉, 중합체에 "그라프팅"되게 된다.
이러한 제5 측면에서, 이온성 기는 임의의 기일 수 있다. 펜던트 이온성 기는 펜던트 친수성 기와 상이하다. 친수성 중합체가 필터 막에 포함되는 것인 특정한 실시양태에서, 이온성 기는 필터 막의 여과 성능, 특히 필터 막의 비-체거름 여과 성능을 개선하는데 효과적일 수 있다. 기술된 바와 같은 친수성 중합체, 특히 필터 막에 포함된 친수성 중합체 상에 포함될 수 있는 이온성 기의 예는 양이온성 질소-함유 이온성 기, 음이온성 황-함유 이온성 기, 및 음이온성 인-함유 이온성 기, 및 그의 화학적 대응물 (예를 들어, 염 또는 산)을 포함한다. 몇몇 특정한 예로서, 펜던트 이온성 기는 양이온성 질소-함유 환형 방향족 기, 양이온성 이미다졸 또는 양이온성 아민, 또는 음이온성 포스폰산 기 또는 음이온성 술폰산 기일 수 있다.
이러한 기술을 사용하여 하전된 단량체를 친수성 중합체 상에 부착하는 경우 몇몇 특정한 기술적 도전과제가 존재한다. 전형적인 광개시제 (예를 들어, 벤조페논 및 벤조페논 유도체)는 소수성이며 본질적으로 친수성 중합체의 친수성 표면에 끌어당겨지지 않는다. 이로 인해 발생하는 도전과제는 유효량의 소수성 광개시제를 친수성 중합체의 표면에 배치하는 것이다.
본원에서 하전된 단량체를 친수성 중합체 또는 친수성 중합체로부터 제조된 물품 (다공질 필터 막을 포함하지만 이로 제한되지 않음)에 화학적으로 부착할 수 있는, 즉, 그라프팅할 수 있는 기술이 개시된다. 기술은 일반적으로: 광개시제를 친수성 중합체의 표면에 배치하고; 이어서 하전된 단량체를 표면에 배치하고; 이어서 친수성 중합체의 표면에 존재하는 광개시제 및 하전된 단량체를 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 방사선은 광개시제가 불포화 모이어티와 친수성 중합체 사이의 반응을 개시하게 하여 불포화 모이어티가 중합체에 화학적으로 부착되어, 즉, "그라프팅"되어, 생성된 친수성 중합체는 공유 화학 결합을 통해 친수성 중합체에 화학적으로 부착된 하전된 (이온성) 화학 기를 포함하게 된다.
이러한 방법의 보다 구체적인 예는 친수성 중합체를 포함하도록 제조된 다공질 필터 막 (예를 들어, 친수성 다공질 필터 막) 상에 이온성 기를 그라프팅하는 것을 포함한다. 방법은 하전된 단량체의 하전된 화학 기를, 특정 실시양태에서는 막의 내부 세공 표면을 포함하여, 필터 막의 친수성 중합체성 표면에 화학적으로 부착하는 것을 포함한다. 방법은 필터 막을 용매 및 광개시제를 함유하는 광개시제 용액과 접촉시켜 광개시제를, 내부 세공 표면을 포함하여 친수성 중합체의 표면에 배치하고; 임의적으로, 예를 들어, (물을 사용한) 헹굼 단계, 건조 (용매 증발) 단계, 또는 헹굼 단계와 건조 단계 둘 다에 의해, 과도한 양의 광개시제 용액을 표면으로부터 제거하고; 표면을 광개시제 용액과 접촉시킨 후에 그리고 임의적으로 과량의 광개시제 용액을 표면으로부터 제거한 후에, 하전된 단량체를 표면에 배치하고; (광개시제 및 하전된 단량체를 갖는) 표면을 전자기 방사선에 노출시켜 하전된 단량체가 친수성 중합체와 반응하게 하고 공유 화학 결합을 통해 친수성 중합체에 화학적으로 부착되게 하는 것, 즉, 친수성 중합체에 그라프팅되게 하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 이전의 그라프팅 방법과 비교하여, 본 설명은 하전된 (이온성) 화학 기를 친수성인 중합체에 화학적으로 부착시키는데 소수성 광개시제를 사용하는 것을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 친수성 중합체를 설명하기 위한 용어 "친수성"은 중합체성 주쇄에 부착된 충분한 양의 친수성 펜던트 관능성 기, 예컨대 히드록실 (-OH) 기, 카르복실 기 (-COOH), 아미노 기 (-NH2), 또는 중합체 주쇄에 부착된 유사한 관능성 기의 존재로 인해 물 분자를 끌어당기는 중합체를 지칭한다. 일부 실시양태에서 펜던트 친수성 기는 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 친수성 중합체가 다공질 필터 막으로 형성되는 경우, 이러한 친수성 기는 물이 다공질 필터 막 상에 흡수되는 것을 돕는다.
이러한 제5 측면에 대해 기술된 바와 같은 방법에 따라, 광개시제를 친수성 중합체의 표면, 예를 들어, 다공질 필터 막 또는 친수성 중합체를 함유하는 다른 물품의 표면에 배치한다. 바람직한 기술에 의해, 광개시제를 용매에 용해시켜 광개시제 용액을 형성하고 이어서 이를 친수성 중합체에 도포하여 광개시제를 표면에 배치할 수 있다. 광개시제를 물, 유기 용매, 또는 유기 용매와 물의 조합일 수 있는 액체 용매에 용해시켜 광개시제 용액을 형성할 수 있다. 이어서 광개시제 용액을 분무, 침지, 함침, 흡착 등과 같은 임의의 유용한 방식으로 중합체와 접촉시킨다.
광개시제 용액의 용매는 광개시제를 용해시키고 광개시제를 친수성 중합체의 표면, 예를 들어, 친수성 다공질 중합체성 막의 표면에 전달하는데 효과적인 임의의 용매일 수 있다. 친수성인 중합체, 및 소수성인 광개시제의 경우에, 용매는 바람직하게는 많은 양의 소수성 광개시제를 친수성 중합체로 제조된 필터 막의 내부 세공과 접촉시키는 것을 포함하여, 친수성 중합체의 표면과 성공적으로 접촉시키기 위해 이러한 두 성분 각각과 상용성이어야 한다. 이를 달성하기 위해, 기술된 바와 같은 예시적인 광개시제 용액의 용매는 적어도 일부 양의 물을 함유할 수 있으면서도, 여전히 유용한 양의 광개시제를 용해시킬 수 있다. 물을 광개시제 용매의 일부로서 포함시키면 용매를 더 극성으로 만다는데 효과적일 수 있고, 이것은 소수성 광개시제를 용매로부터 친수성 중합체 상에 더 효율적으로 전달하게 할 수 있다 (예를 들어, 침전시킬 수 있다). 추가적으로, 물은 공정 동안에 막의 웹 취급을 개선할 수 있는데, 나일론과 같은 친수성 중합체를 더 농축된, 예를 들어, 순수한 유기 용매에 노출시키면 취급 동안에 중합체성 막의 변형을 유발하는 경향이 있을 수 있기 때문이다.
용어 "용매"는 유용한 양의 용해된 광개시제를 함유하는데 효과적인 임의의 액체를 지칭하며, 액체가 용해된 광개시제를 친수성 중합체 또는 친수성 중합체를 포함하도록 제조된 물품, 예를 들어, 내부 세공 표면을 포함하는 중합체성 필터 막의 표면에 운반할 수 있게 한다. 용매는 유기 용매, 물, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유기 용매의 예는 알콜, 특히 저급 알콜 (C1 내지 C4 알콜)을 포함하며, 이소프로판올 및 메탄올이 유용한 예이다.
광개시제 용액을 위한 예시적인 용매는 유기 용매와 물의 혼합물, 예를 들어 물과 저급 (C1 - C4) 알콜의 블렌드, 예컨대 메탄올과 물의 블렌드 또는 이소프로판올과 물의 블렌드를 포함하거나, 그것으로 이루어지거나, 또는 그것으로 본질적으로 이루어진다. 저급 알콜, 예컨대 이소프로판올 또는 메탄올과 물의 조합은 소수성 개시제, 예를 들어, 벤조페논 (또는 그의 유도체)을 용해시키는데 특히 효과적일 수 있으면서도, 여전히 친수성 중합체의 표면, 예컨대 친수성 중합체로 제조된 다공질 필터 막의 표면 (내부 세공 표면을 포함함)을 습윤시키는데 매우 효과적일 수 있다. 이러한 용매 혼합물이 소수성 광개시제 (예를 들어, 벤조페논 또는 그의 유도체)를 용해시키고, 친수성 기재를 습윤시키는 유효성은 용매 혼합물을 사용하여 유용한 양의 소수성 광개시제를 다공질 친수성 필터 막의 내부 세공 표면을 포함하여 친수성 중합체의 표면 상에 효과적으로 전달할 수 있게 할 수 있다. 유기 용매 (예를 들어, 저급 알콜, 예컨대 메탄올, 이소프로판올, 또는 그의 혼합물) 및 용매 중 물의 상대적인 양은 임의의 유효량일 수 있고, 예를 들어 물:유기 용매의 비 (wt:wt)는 10:90 내지 90:10, 20:80 내지 80:20, 예를 들어, 30:70 내지 70:30, 또는 40:60 내지 60:40의 범위일 수 있다.
이러한 제5 측면에서, 광개시제는 본원에 기술된 바와 같은 하전된 단량체의 반응성 기와 친수성 중합체 사이의 반응을 개시하기 위해 방사선 (예를 들어, 자외 방사선)에 효과적으로 대응할 임의의 광개시제일 수 있다. 예는 화학 기술분야에 "유형 II" 광개시제로서 공지된 광개시제를 포함한다. 유형 II 광개시제의 공지된 유용한 예는 벤조페논 및 벤조페논 유도체를 포함한다.
광개시제 용액에서의 광개시제의 양은 광개시제 용액이 원하는 유용한, 또는 최대의 양의 광개시제를 친수성 중합체 표면에 전달할 수 있게 하기에 충분히 높은 임의의 양 (농도)일 수 있다. 양 및 그의 적용 방법은 바람직하게 많은 양의 하전된 단량체를 중합체 표면과 반응시키기에 효과적인 양의 광개시제를 중합체 표면에 배치하기에 충분해야 한다. 광개시제 용액에서 광개시제의 유용한 양의 예는 최대 5 중량 퍼센트, 예를 들어, 0.1 또는 0.5 내지 4.5 중량 퍼센트, 또는 1 또는 2 내지 3 또는 4 중량 퍼센트의 범위일 수 있다.
광개시제 용액을 친수성 중합체 상에 분무하는 것, 친수성 중합체를 광개시제 용액에 침지 또는 함침시키는 것 등과 같은 임의의 유용한 기술에 의해, 광개시제 용액을 친수성 중합체의 표면에 도포할 수 있다. 바람직하게는, 예를 들어 다공질 필터 막의 모든 내부 표면을 포함하여, 친수성 중합체를 포함하는 물품의 전체 표면을 광개시제 용액과 접촉시켜 그것으로 습윤시킬 수 있다. 필요한 경우에, 도포 단계는, 예를 들어 다공질 필터 매체를 압연 또는 압착하여 다공질 필터 매체의 모든 표면을 습윤시킴으로써, 친수성 중합체 또는 친수성 중합체를 포함하는 물품을 조작하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광개시제 용액은 0.1 내지 2 중량 퍼센트의 벤조페논 또는 벤조페논 유도체, 물, 및 이소프로판올과 메탄올 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시양태에서, 광개시제 용액은 100 중량부 총 이소프로판올 및 물을 기준으로 20 내지 80 중량부 이소프로판올, 및 80 내지 20 중량부 퍼센트 이소프로판올을 포함한다.
후속적으로, 원하는 경우, 친수성 중합체의 표면 상에 있는 광개시제 용액의 일부분을 제거할 수 있으면서도, 여전히 원하는 양의 광개시제 용액을 표면 상에 효과적으로 남길 수 있다. 광개시제 용액은 필요한 것보다 많은 양으로 존재할 수 있고, 과도한 양은 임의의 하나 이상의 기계적 제거 기술에 의해 제거될 수 있다. 다공질 필터 막의 경우, 과량의 광개시제 용액을 제거하기 위한 기술의 예는 비탈수-건조, 압착, 쥐어짜기, 접기, 또는 롤러와 같은 기계적 힘 또는 압력을 사용한 필터 막의 압연, 분무기 또는 수조를 사용한 헹굼 (예를 들어, 탈이온수를 사용함), 또는 공기 흐름 또는 열 중 하나 이상의 사용에 의한, 예를 들어, 팬 또는 "에어-나이프(air-knife)" 건조기, 열 또는 이들의 조합의 사용에 의한, 친수성 중합체 표면 상에 존재하는 광개시제 용액으로부터의 용매의 증발을 포함한다.
과량의 광개시제 용액을 제거하는 하나의 임의적인 단계에 의해, 표면과 접촉하는 광개시제 용액을 포함하는, 친수성 중합체, 예를 들어, 다공질 친수성 필터 막을 물, 예를 들어, 탈이온수를 사용하여 헹굴 수 있다. 헹굼 단계를 헹굼수 (예를 들어, 탈이온수)를 친수성 중합체 상에 분무하는 것, 친수성 중합체를 물 (예를 들어, 탈이온수)에 침지 또는 함침시키는 것 등과 같은 임의의 유용한 기술에 의해 수행함으로써, 과량의 광개시제 용액 (그의 유기 용매를 포함함)의 적어도 일부분을 친수성 중합체 표면으로부터 제거한다. 헹굼 단계는 유용한 양의 광개시제가 친수성 중합체의 표면에 잔류할 수 있게, 바람직하게는 광개시제 용액으로부터 감소된 양의 용매가 표면 상에 잔류할 수 있게 해야 한다.
헹굼 단계 또는 기계적 건조 단계 또는 둘 다 후에 임의적으로 수행될 수 있는, 친수성 단량체의 표면으로부터 광개시제 용액의 일부분을 제거하는 상이한 임의적 단계에서, 표면과 접촉하는 광개시제 용액을 갖는 친수성 중합체 (예를 들어, 다공질 친수성 필터 막)를 용매를 증발에 의해 건조시킴으로써 처리하여 광개시제 용액의 용매를 제거하고, 농축된 양의 광개시제를 친수성 중합체 표면에 남길 수 있다. 친수성 중합체의 표면에서 광개시제 용액의 용매를 증발시키는, 이러한 유형의 건조 단계는 열을 광개시제 용액에 적용하거나, 공기의 흐름 또는 또 다른 기체상 유체를 광개시제 용액 위에 통과시키거나, 주위 조건에서, 예를 들어, 실온에서 공기 중에, 광개시제 용액의 용매의 원하는 부분이 증발할 수 있게 하기에 효과적인 양의 시간 동안 정치시킴으로써 광개시제 용액으로부터 용매가 증발할 수 있게 함으로써 수행될 수 있다. 바람직하게, 용매의 상당한 부분, 예컨대 적어도 40, 50, 70, 또는 90 중량 퍼센트의 용매는 광개시제 용액으로부터 증발 및 제거될 수 있다. 그 결과, 농축된 양의 광개시제가 친수성 중합체의 표면 상에, 바람직하게는, 예를 들어, 다공질 여과 막의 내부 세공을 포함하여 전체 표면에 걸쳐 매우 균일한 분포로 잔류한다.
임의적으로, 원하는 대로, 건조 단계 후에, 예컨대 탈이온수를 친수성 중합체 상에 분무하는 것, 친수성 중합체를 탈이온수에 침지하는 것, 또는 광개시제를 친수성 중합체의 표면으로부터 제거하지 않고 광개시제를 재-습윤시키기에 효과적인 임의의 다른 기술에 의해, 표면에 존재하는 광개시제를 갖는 친수성 중합체를 물, 예를 들어, 탈이온수로 다시 습윤시킬 수 있다.
이러한 제5 측면에 기술된 바와 같은 방법에 따라, 광개시제를 친수성 중합체의 표면에 배치하는 단계 (및 임의적인 건조 또는 습윤 단계) 이후의 그 다음 단계는 하전된 단량체를 광개시제와의 조합으로 표면에 배치하는 것일 수 있다. 하전된 단량체를 임의의 유용한 기술에 의해 상부에 이미 배치된 광개시제를 갖는 표면에 배치할 수 있으며, 여기서 유용한 예는 표면을 용매에 용해된 하전된 단량체를 함유하는 단량체 용액과 접촉시키는 것을 포함한다. 이러한 기술의 구체적인 예는 분무, 침지, 함침, 흡착 등을 포함한다. 하전된 단량체를 광개시제와의 조합으로 표면에 성공적으로 배치한 후에, 표면 (광개시제 및 하전된 단량체를 가짐)을 방사선에 노출시켜 하전된 단량체를 친수성 중합체에 (공유 화학 결합을 통해) 화학적으로 부착시키는 화학 반응, 종종 화학적 "그라프팅"으로 지칭되는 공정을 개시한다.
이러한 제5 측면에서, 하전된 단량체는 반응성 모이어티, 예컨대 불포화 모이어티 (예를 들어, 비닐, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 등) 및 음이온성 또는 양이온성일 수 있는 이온성 모이어티를 포함하는 반응성 화합물일 수 있다.
적합한 양이온성 하전된 단량체의 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아민 (예를 들어, 1급 아민, 2급 아민, 3급 아민, 및 4급 아민), 및 4급 암모늄, 이미다졸륨, 포스포늄, 구아니디늄, 술포늄, 또는 피리디늄 관능기를 갖는 비닐 유형을 포함한다. 적합한 아크릴레이트 단량체의 예는 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트 및 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 적합한 메타크릴레이트 단량체의 예는 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, 및 [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 적합한 아크릴아미드 단량체의 예는 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 적합한 메타크릴아미드 단량체의 예는 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, 및 N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드를 포함한다. 다른 적합한 단량체는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드 및 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드를 포함한다.
적합한 음이온성 단량체는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 술폰산, 카르복실산, 포스폰산 또는 인산 관능기를 갖는 비닐 유형을 포함한다. 적합한 아크릴레이트 단량체의 예는 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 및 2-(트리플루오로메틸)아크릴산을 포함한다. 적합한 메타크릴레이트 단량체의 예는 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 및 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염을 포함한다. 적합한 아크릴아미드 단량체의 예는 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산이다. 적합한 메타크릴아미드 단량체의 예는 3- 메타크릴아미도 페닐 보론산이다. 다른 적합한 단량체는 비닐 술폰산 (또는 비닐술폰산 나트륨 염) 및 비닐 포스폰산 (및 그의 염)을 포함한다.
다른 적합한 단량체는 N-(히드록시메틸)아크릴아미드 (HMAD), (3-아크릴아미도프로필)트리메틸암모늄 클로라이드 (APTAC), 및 (비닐벤질)트리메틸암모늄 클로라이드 (VBTAC)이다.
이러한 제5 측면에서 단량체 용액에 사용되는 용매의 유형은 단량체 용액이 유용한 양의 하전된 단량체를 용해시켜 친수성 중합체의 표면에 전달할 수 있게 하기에 효과적인 임의의 것일 수 있다. 단량체 용액에 바람직한 용매는 물 또는 유기 용매가 첨가되어 있는 물이다. 용매는 유기 용매, 물, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유기 용매의 예는 알콜, 특히 저급 알콜 (C1 내지 C6 알콜)을 포함하며, 이때 이소프로판올, 메탄올, 및 헥실렌 글리콜이 유용한 예이다. 특정한 공정, 단량체 용액, 및 하전된 단량체에 사용되는 구체적인 용매는 단량체 용액에서의 하전된 단량체의 유형 및 양, 친수성 중합체의 유형과 같은 요인, 및 다른 요인에 기반할 수 있다. 물 및 유기 용매를 모두 함유하는 용매에서, 유기 용매는 임의의 양으로, 예를 들어, 90, 75, 50, 40, 30, 20, 또는 10 중량 퍼센트 미만의 양으로 포함될 수 있고; 한 예로서, 유용한 용매 조성은 1 내지 10 중량 퍼센트의 헥실렌 글리콜을 물에 함유할 수 있다.
단량체 용액에서 하전된 단량체의 양은 단량체 용액이 원하는 유용한, 또는 최대의 양의 하전된 단량체를 친수성 중합체 표면에 전달할 수 있게 하기에 충분히 높은 임의의 양 (농도)일 수 있다. 단량체 용액의 양, 단량체 용액에서의 하전된 단량체의 농도, 및 단량체 용액을 친수성 중합체에 도포하는데 사용되는 방법은 바람직하게 많은 양의 하전된 단량체를 친수성 중합체 표면과 반응시키기에 효과적인 양의 하전된 단량체를 중합체 표면에 배치하기에 충분해야 한다. 단량체 용액에서의 단량체의 유용한 양의 예는 최대 5 또는 10 중량 퍼센트, 예를 들어, 0.5 내지 5 중량 퍼센트 또는 1 또는 2 내지 3 또는 4 중량 퍼센트의 범위일 수 있다. 일부 실시양태에서, 하전된 단량체는 비닐 이미다졸, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산, (3-아크릴아미도 프로필)트리메틸 암모늄 클로라이드, 비닐 술폰산, 비닐 포스폰산, 아크릴산, (비닐벤질)트리메틸암모늄 클로라이드, 또는 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 일부 실시양태에서, 단량체 용액은 단량체 용액의 총 중량을 기준으로 90 내지 99.5 중량 퍼센트의 탈이온수에 용해된 0.5 내지 10 중량 퍼센트의 하전된 단량체를 포함한다.
단량체 용액이 친수성 중합체의 표면 (이미 상부에 배치된 광개시제를 포함함)에 효과적으로 전달된 후, 친수성 중합체 (및 그의 표면에 있는 광개시제 및 하전된 단량체)를 전형적으로 스펙트럼의 자외선 부분 내에 있는 전자기 방사선에 노출시키거나, 또는 광개시제가 하전된 단량체의 반응성 모이어티가 친수성 중합체와 반응하여 그것에 화학적으로 (공유적으로) 부착되게 하는 화학 반응을 개시하게 하는데 효과적인 또 다른 에너지원에 노출시킨다.
친수성 단량체 또는 친수성 단량체를 함유하는 필터 매체에 화학적으로 부착된 반응성 단량체의 양의 측면에서 언급된, 친수성 중합체에 부착될 수 있는 이온성 기의 양은 임의의 유용한 양, 예를 들어 이온성 기가 부착되어 있는 친수성 필터 막의 비-체거름 여과 기능을 증진하기에 효과적일 양일 수 있다. 바람직하게는 펜던트 이온성 기의 존재 및 양은 필터 막의 다른 특성, 예컨대 유동 특성에 상당한 또는 허용 불가능한 수준의 나쁜 영향을 생성하지 않는다.
예를 들어 광개시제를 포함하는 그라프팅 기술의 사용에 의해 화학적으로 부착된 이온성 기를 갖는 친수성 중합체, 이러한 중합체를 포함하는 물품 또는 조성물, 예컨대 상기 중합체로 제조된 필터 막은 매우 적은 양이지만 분석적으로 검출 가능한 (잔여) 양의 광개시제를 (바람직하지는 않지만) 포함할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 개시내용은 다양한 유체로부터 불순물을 제거하기 위한 여과 매체로서 유용한 복합 막을 제공한다. 공정의 특성으로 인해, 개시내용의 다양한 측면에서 소수성 필터 매체 또는 막에 적용된 폴리아미드 코팅은 소수성 필터 매체 또는 막을 완전히 덮거나 또는 캡슐화하지 못하고, 오히려 하부에 놓인 막 상에 반-연속 또는 부분 코팅을 형성한다. 유사하게, 개시내용의 제3 및 제4 측면에서, 자유 라디칼 중합이 폴리아미드-코팅된 막 또는 나일론 막의 존재 하에 수행되는 경우, 생성된 경화된 또는 가교된 중합체성 코팅은 하부에 놓인 막의 표면을 완전히 덮거나 또는 캡슐화하지 못하고, 나일론 막 또는 폴리아미드-코팅된 다공질 소수성 막 구조 상에 반-연속 또는 부분 코팅을 다시 형성한다.
특정 실시양태에서, 하부에 놓인 소수성 다공질 중합체 필터 물질은 중합체성 물질, 상이한 중합체성 물질의 혼합물, 또는 중합체성 물질과 비-중합체성 물질로부터 형성된다. 필터를 형성하는 중합체성 물질은 함께 가교되어 필터 구조에 원하는 정도의 무결성을 제공할 수 있다.
개시내용의 하부에 놓인 다공질 필터 막을 형성하는데 사용될 수 있는 중합체성 물질은 소수성 중합체이다. 일부 실시양태에서, 필터 막은 폴리올레핀 또는 할로겐화 중합체를 포함한다. 예시적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리메틸펜텐 (PMP), 폴리부텐 (PB), 폴리이소부틸렌 (PIB), 및 에틸렌, 프로필렌, 및 부틸렌 중 둘 이상의 공중합체를 포함한다. 추가 특정 실시양태에서, 필터 물질은 초고분자량 폴리에틸렌 (UPE)을 포함한다. UPE 필터 물질, 예컨대 UPE 막은, 전형적으로 약 1x106 달톤 (Da) 초과, 예컨대 약 1x106 - 9x106 Da, 또는 1.5 x 106 - 9x106 Da 범위의 분자량 (점도 평균 분자량)을 갖는 수지로부터 형성된다. 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 중합체 사이의 가교는 열 또는 가교 화학물질, 예컨대 퍼옥시드 (예를 들어, 디쿠밀 퍼옥시드 또는 디-tert-부틸 퍼옥시드), 실란 (예를 들어 트리메톡시비닐실란), 또는 아조 에스테르 화합물 (예를 들어, 2,2'-아조-비스(2-아세톡시-프로판)의 사용에 의해 촉진될 수 있다. 예시적인 할로겐화 중합체는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리클로로트리플루오로-에틸렌 (PCTFE), 플루오린화 에틸렌 중합체 (FEP), 폴리헥사플루오로프로필렌, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF)를 포함한다.
다른 실시양태에서, 필터 물질은 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에테르-술폰, 폴리아릴술폰 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드-이미드, 셀룰로스, 셀룰로스 에스테르, 폴리카르보네이트, 또는 그의 조합으로부터 선택된 중합체를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 하부에 놓인 소수성 다공질 필터 막은 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아릴술폰 등으로부터 제조된 것과 같은 상업적으로 입수가능한 소수성 막으로부터 선택될 수 있다.
전형적으로, 하부에 놓인 다공질 필터 막은 비대칭이다. 비대칭 막의 한 예에서, 막의 한 면 및 영역 상의 세공 크기는 대향 면 및 영역 상의 것보다 크다. 또 다른 예에서, 비대칭 구조는 막의 대향 면 (및 영역) 상의 세공 크기가 더 큰 반면, 막의 중앙 영역은 면 중 어느 하나보다 작은 세공 크기를 갖는 경우에 (예를 들어, 모래시계형) 존재할 수 있다. 다른 형태에서 미세다공질 막은 그 두께에 걸쳐 본질적으로 대칭인 세공 구조 (막의 두께에 걸쳐 실질적으로 동일한 세공 크기)를 가질 수 있다.
상기에 언급된, 또한 일반적으로 "나일론"으로 공지된 폴리아미드 중합체는 전형적으로 중합체성 주쇄에 반복되는 아미도 기를 갖는 공중합체 및 삼원공중합체를 포함하는 것으로 이해된다. 일반적으로, 나일론 및 폴리아미드 수지는 디아민과 디카르복실산의 공중합체를 포함한다.
본 개시내용의 실시에 유용한 폴리아미드는 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성이다. 이러한 블렌드의 한 실시양태에서, 포름산의 양은 약 25 부피 퍼센트 내지 약 75 부피 퍼센트에서 다양한 반면, 디클로로메탄의 양은 약 75 내지 약 25 부피 퍼센트에서 다양하다. 한 실시양태에서, 블렌드는 약 50 부피 퍼센트의 포름산 및 약 50 부피 퍼센트의 디클로로메탄을 포함한다. 한 실시양태에서, 본 개시내용에 유용한 폴리아미드는 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-을 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 구조에서의 반복 단위의 수를 나타낸다. 이러한 실시양태 내에는 나일론 11 (CAS No. 9012-03-07)로 알려진 수지가 있다. 나일론 11은 상표명 릴산(Rilsan)® 폴리아미드 11 하에 아케마(Arkema)로부터 상업적으로 입수가능하다. 나일론 11은 11-아미노운데칸산의 중합에 의해 생성될 수 있다. 또한 이러한 실시양태 내에는 나일론 12로 알려진 상업적으로 입수가능한 폴리아미드가 있으며, 여기서 x는 상기 화학식에서 11이다. 나일론 12는 각각 12개의 탄소 원자를 갖는, ω-아미노라우르산 또는 라우로락탐 단량체로부터 제조될 수 있다 (CAS No. 24937-16-4).
본 개시내용의 특정 실시양태에서, 폴리아미드는 일반적으로 나일론 11 및 나일론 12로 지칭되는 것들이다. 이러한 나일론 중합체는 분자량, 밀도, 모듈러스, 및 융점에 따라 달라지는, 다양한 등급으로 입수가능하다. 이러한 모든 폴리아미드는 상기에 언급된 포름산/디클로로메탄 블렌드에 가용성이지만, 일반적으로 수용액에 불용성인 것으로 여겨진다. 이러한 폴리아미드는 포름산/디클로로메탄 블렌드에서 희석 용액으로서 사용된다. 한 실시양태에서, 폴리아미드는 포름산 및 디클로로메탄의 50/50 (부피%) 블렌드에서 약 1 내지 4 중량 퍼센트의 농도로 사용된다.
본 개시내용의 방법 및 물품의 다양한 예에서, 개시내용의 막은 다공질 필터 막에 포함될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "다공질 필터 막"은 막의 한 표면에서 막의 맞은편 표면으로 연장되는 다공질 (예를 들어, 미세다공질) 상호연결 통로를 포함하는 다공질 고체이다. 통로는 일반적으로 여과되는 액체가 통과해야 하는 구불구불한 터널 또는 경로를 제공한다. 이러한 액체에 함유된, 세공보다 큰 임의의 입자는 미세다공질 막에 들어가지 못하거나 또는 입자를 함유하는 유체가 막을 통해 통과할 때 미세다공질 막의 세공 내에 갇히게 된다 (즉, 체거름-유형 여과 메커니즘에 의해 제거됨). 세공보다 작은 입자는 또한 세공 구조체에 갇히거나 또는 흡수되며, 예를 들어, 비-체거름 여과 메커니즘에 의해 제거될 수 있다. 액체 및 가능하다면 감소된 양의 입자 또는 용해된 물질은 미세다공질 막을 통해 통과한다.
다양한 측면에 대해 본원에서 기술된 바와 같은 예시 다공질 중합체성 필터 막은 세공 크기, 기포점, 및 다공도를 포함하는 물리적 특징에 의해 특징지어질 수 있다.
다공질 중합체성 필터 막은 필터 막이, 예를 들어, 본원에 기술된 바와 같이, 때때로 미세다공질 필터 막 또는 한외 필터 막으로서 고려되는 크기 (평균 세공 크기)의 세공을 포함하는 필터 막으로서 수행하기에 효과적일 수 있게 할 임의의 세공 크기를 가질 수 있다. 유용한 또는 바람직한 다공질 막의 예는 약 0.001 마이크로미터 내지 약 1 또는 2 마이크로미터, 예를 들어, 0.01 내지 0.8 마이크로미터 범위의 평균 세공 크기를 가질 수 있으며, 이때 세공 크기는 제거될 불순물의 입자 크기 또는 유형, 압력 및 압력 강하 요건, 및 필터에 의해 처리되는 액체의 점도 요건을 포함하는 하나 이상의 요인에 기반하여 선택된다. 한외 필터 막은 0.001 마이크로미터 내지 약 0.05 마이크로미터 범위의 평균 세공 크기를 가질 수 있다. 세공 크기는 종종, 공지된 기술, 예컨대 수은 다공도 측정법 (MP), 주사 전자 현미경검사 (SEM), 액체 변위 (LLDP), 또는 원자력 현미경검사 (AFM)에 의해 측정될 수 있는, 다공질 물질의 평균 세공 크기로서 기록된다.
기포점은 또한 다공질 막의 공지된 특징이다. 기포점 시험 방법에 의해, 다공질 중합체성 필터 막의 샘플을 공지된 표면 장력을 갖는 액체에 담그고 그것으로 습윤시키고, 기체 압력을 샘플의 한 면에 가한다. 기체 압력을 점진적으로 증가시킨다. 기체가 샘플을 통해 유동할 때의 최소 압력을 기포점이라고 한다. 다공질 물질의 기포점을 결정하기 위해 다공질 물질의 샘플을 섭씨 20-25 도 (예를 들어, 22℃)의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200 (3M으로부터 입수가능함)에 담그고 그것으로 습윤시킨다. 압축 공기를 사용하여 샘플의 한 면에 기체 압력을 가하고 기체 압력을 점진적으로 증가시킨다. 기체가 샘플을 통해 유동할 때의 최소 압력을 기포점이라고 한다. 상기 기술된 절차를 사용하여 측정된, 본 설명에 따라 유용한 또는 바람직한 다공질 중합체성 필터 막의 유용한 기포점의 예는 약 20 내지 약 200 psi 범위일 수 있다. 기술된 바와 같은 다공질 중합체 필터 층은 다공질 중합체 필터 층이 본원에 기술된 바와 같이 효과적일 수 있게 할 임의의 다공도를 가질 수 있다. 예시 다공질 중합체 필터 층은 상대적으로 높은 다공도, 예를 들어 적어도 60, 70 또는 80 퍼센트의 다공도를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 그리고 다공체의 기술분야에서, 다공체의 "다공도" (또한 때때로 공극 분율로 지칭됨)는 물체의 총 부피의 퍼센트로서 물체 내의 공극 (즉, "빈") 공간의 척도이며, 물체의 총 부피에 대한 물체의 공극 부피의 분율로서 계산된다. 0 퍼센트의 다공도를 갖는 물체는 완벽하게 무공질이다.
기술된 바와 같은 다공질 중합체성 필터 막은 임의의 유용한 두께, 예를 들어 5 내지 100 마이크로미터, 예를 들어, 10 또는 20 내지 50 또는 80 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 시트 또는 중공 섬유의 형태일 수 있다.
본 설명의 필터 막은 투입물로서 높은 순도의 액체 물질을 필요로 하는 임의의 유형의 산업 또는 생명 과학 공정에 유용할 수 있다. 이러한 공정의 비제한적인 예는 마이크로전자 또는 반도체 디바이스의 제조 공정을 포함하며, 이러한 공정의 구체적인 예는 반도체 포토리소그래피에 사용되는 액체 공정 물질 (예를 들어, 용매 또는 용매-함유 액체)의 여과 방법이다. 마이크로전자 또는 반도체 디바이스를 제조하는데 사용되는 공정 액체 또는 용매에 존재하는 오염물의 예는 액체에 용해된 금속 이온, 액체에 현탁된 고체 미립자, 및 액체에 존재하는 겔화된 또는 응고된 물질 (예를 들어, 포토리소그래피 동안 발생한 것)을 포함할 수 있다.
필터 막은 체거름 메커니즘 또는 비-체거름 메커니즘에 의해, 및 바람직하게는 조합된 비-체거름 및 체거름 메커니즘 둘 다에 의해, 코팅된 필터 막을 통해 유동하게 되는 액체로부터 용해된 또는 현탁된 오염물 또는 불순물을 제거하는데 유용할 수 있다. 개시내용의 제2, 제3, 및 제4 측면의 경우에, 하부에 놓인 다공질 소수성 필터 막 그 자체는 (개시내용의 복합 필터 막으로 전환하기 전에) 효과적인 체거름 및 비-체거름 여과 특성, 및 원하는 유동 특성을 나타낼 수 있다. 개시내용의 복합 필터 막은 출발 재료로서 사용되는 하부에 놓인 소수성 중합체성 막에 비해 필적할 만한 체거름 여과 특성, 유용한 또는 필적할 만한 (과도하게 저하되지 않은) 유동 특성, 및 개선된 (예를 들어, 상당히 개선된) 비-체거름 여과 특성을 나타낼 수 있다.
기술된 바와 같은 필터 막의 특정 예는 반도체 또는 마이크로전자 제조 적용에, 예를 들어, 반도체 포토리소그래피 방법에 사용되는 액체 용매 또는 다른 공정 액체를 여과하는데 사용되거나 또는 유용한 액체 화학물질을 정제하는데 사용될 수 있다. 기술된 바와 같은 필터 막을 사용하여 여과될 수 있는 용매의 일부 구체적이며 비-제한적인 예는 n-부틸 아세테이트 (nBA), 이소프로필 알콜 (IPA), 2-에톡시에틸 아세테이트 (2EEA), 크실렌, 시클로헥산온, 에틸 락테이트, 메틸 이소부틸 카르비놀 (MIBC), 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK), 이소아밀 아세테이트, 운데칸, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (PGME), 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (PGMEA), 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (PGME)와 PGMEA (7:3)의 혼합 용액을 포함한다. 기술된 바와 같은 예시 필터 막은 물, 아민, 또는 둘 다를 함유하는 용매, 예를 들어, 염기 및 수성 염기, 예컨대 물을 임의적으로 함유할 수 있는, NH4OH, 테트라메틸 암모니아 히드록시드 (TMAH) 및 필적할 만한 용액으로부터 금속을 제거하기에 효과적일 수 있다. 일부 실시양태에서 테트라메틸 암모늄 히드록시드 (TMAH) 또는 NH4OH로부터 선택되는 용매를 포함하는 액체를 본원에 기술된 막을 갖는 필터를 통해 통과시키고 용매로부터 금속을 제거한다. 일부 실시양태에서, 용매-함유 액체를 막을 통해 통과시켜 용매-함유 액체로부터 금속을 제거하면 용매-함유 액체에서의 금속의 농도가 감소된다.
개시내용의 필터 막은 또한 필터 막의 염료-결합능의 측면에서 특징지어질 수 있다. 구체적으로, 하전된 염료가 여과 막의 표면에 결합되게 할 수 있다. 여과 막에 결합될 수 있는 염료의 양은 염료의 흡수 주파수에서 측정된 막의 흡수 판독값의 차이에 기반하는 분광학적 방법에 의해 정량적으로 측정될 수 있다. 염료-결합능은 음으로 하전된 염료의 사용, 및 또한 양으로 하전된 염료의 사용에 의해 평가될 수 있다.
또한, 기술된 바와 같은 필터 막은 필터 막을 통한 액체 유동의 유량 또는 플럭스에 의해 특징지어질 수 있다. 유량은 필터 막이 필터 막을 통한 유체 유동을 여과하기에 효율적이고 효과적일 수 있도록 충분히 높아야 한다. 필터 막을 통한 액체 유동의 유량, 또는 대안적으로 고려되는 것으로 저항은 유량 또는 유동 시간의 측면에서 측정될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 필터 막은 상대적으로 낮은 유동 시간을, 바람직하게는 상대적으로 높은 기포점, 및 우수한 여과 성능 (예를 들어, 입자 보유율, 염료-결합능, 또는 둘 다에 의해 측정됨)과의 조합으로 가질 수 있다. 유용한 또는 바람직한 이소프로판올 유동 시간의 예는 약 20,000 초/500 mL 미만, 예를 들어, 약 4,000 또는 2,000 초/500 mL 미만일 수 있다.
본원에 보고된 바와 같은 막 이소프로판올 (IPA) 유동 시간은 500 ml의 이소프로필 알콜 (IPA) 유체가 14.2 psi, 및 21 ℃의 온도에서 13.8 ㎠의 유효 표면적을 갖는 막을 통해 통과하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 결정된다.
특정 실시양태에서, 본원에 기술된 복합 막은 폴리아미드 코팅 및 함께-반응한 가교제/단량체 코팅을 함유하지 않은 동일한 필터 막의 유동 시간과 대략 동일하거나 또는 그보다 클 수 있다. 다시 말해서, 하부에 놓인 다공질 소수성 필터 막으로부터 복합 막을 생성하는 것은 필터 막의 유동 특성에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않으면서도, 여전히, 세공 크기에 따라, 예를 들어 염료-결합능, 입자 보유율, 또는 둘 다에 의해 측정된 바와 같이, 필터 막의 여과 기능, 특히 막의 비-체거름 여과 기능을 개선할 수 있다.
막의 물 유동 시간은 막을 47 mm 디스크로 절단하고 물로 습윤시킨 후에 디스크를 일정 부피의 물을 수용하기 위한 저장소에 부착된 필터 홀더에 배치함으로써 결정될 수 있다. 저장소는 압력 조절기에 연결된다. 물은 14.2 psi (제곱 인치당 파운드)의 차등적인 압력 하에 막을 통해 유동한다. 평형이 이루어진 후에, 500 ml의 물이 막을 통해 유동하는데 걸린 시간을 기록한다.
특정 실시양태에서, 본 개시내용의 복합 막은 폴리아미드 코팅 (제2 측면), 및 함께-반응한 가교제/하전된 아크릴아미드 단량체 코팅 (제3 측면)을 함유하지 않은 동일한 필터 막, 또는 제4 측면, 실시양태 II의 복합 막의 유동 시간과 대략 동일할 수 있으며 그보다 훨씬 더 길지는 않다. 다시 말해서, 하부에 놓인 다공질 소수성 필터 막으로부터 복합 막을 생성하는 것은 필터 막의 유동 특성에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않으면서도, 예를 들어, 염료-결합능, 입자 보유율, 또는 둘 다에 의해 측정된 바와 같이, 여전히 필터 막의 여과 기능, 특히 막의 비-체거름 여과 기능을 개선할 수 있다. 특정 필터 막에 따르면, 본 설명의 필터 막의 측정된 유동 시간은 하부에 놓인 소수성 다공질 필터 막의 유동 시간과 30 퍼센트 또는 20 퍼센트 이하, 예를 들어, 10 퍼센트, 5, 또는 3 퍼센트 이하만큼 상이할 수 있다 (예를 들어, 그보다 클 수 있다).
기술된 바와 같은 필터 막은 더 큰 필터 구조체, 예컨대 여과 시스템에 사용되는 다층 필터 조립체 또는 필터 카트리지 내에 포함될 수 있다. 여과 시스템은 필터 막을, 예를 들어, 다층 필터 조립체의 일부로서 또는 필터 카트리지의 일부로서, 필터 하우징에 배치하여, 필터 막을 액체 화학물질의 유동 경로에 노출시켜 액체 화학물질의 유동의 적어도 일부분이 필터 막을 통해 통과하게 하여, 필터 막은 액체 화학물질로부터 일정한 양의 불순물 또는 오염물을 제거하게 될 것이다. 다층 필터 조립체 또는 필터 카트리지의 구조체는 유체가 필터 입구로부터 복합 막 (필터 층을 포함함)을 통해, 그리고 필터 출구를 통해 유동하도록 함으로써, 그것이 필터를 통해 통과할 때 복합 필터 막을 통해 통과하도록, 필터 조립체 또는 필터 카트리지 내에서 복합 필터 막을 지지하는 다양한 추가적인 물질 및 구조체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 필터 조립체 또는 필터 카트리지에 의해 지지되는 필터 막은 임의의 유용한 형상, 예를 들어, 특히 주름진 원통, 원통형 패드, 하나 이상의 주름지지 않은 (편평한) 원통형 시트, 주름진 시트일 수 있다.
주름진 원통 형태를 갖는 필터 막을 포함하는 필터 구조체의 한 예는 다음의 구성 부품을 포함하도록 제조될 수 있으며, 이들 중 어느 하나는 필터 구성에 포함될 수 있지만 필수적인 것은 아닐 수 있다: 주름진 원통형의 코팅된 필터 막의 내부 개구에서 주름진 원통형의 코팅된 필터 막을 지지하는 경질 또는 반-경질 코어; 필터 막의 외부에서 주름진 원통형의 코팅된 필터 막의 외부를 지지하거나 또는 둘러싸는 경질 또는 반-경질 케이지; 주름진 원통형의 코팅된 필터 막의 2개의 마주보는 단부 각각에 위치한 임의적인 단부편 또는 "퍽(puck)"; 및 입구 및 출구를 포함하는 필터 하우징. 필터 하우징은 임의의 유용한 원하는 크기, 형상, 및 물질을 가질 수 있고, 바람직하게는 적합한 중합체성 물질로 제조될 수 있다.
다음의 상세한 설명은 상이한 도면에서 유사한 요소에 대해서는 동일한 번호가 부여된 도면을 참조하여 읽어야 한다. 상세한 설명 및 도면은 반드시 일정한 비율인 것은 아니며, 예시적인 실시양태를 나타내고 개시내용의 범주를 제한하려는 의도가 아니다. 보여준 예시적인 실시양태는 단지 예시로서 의도된다. 임의의 예시적인 실시양태의 선택된 특징은 반대로 명확하게 명시되지 않는 한 추가의 실시양태에 통합될 수 있다.
한 예로서, 도 1은 주름진 원통형 부품(10) 및 단부편(22)과 다른 임의적인 부품을 갖는 제품인 필터 부품(30)을 보여준다. 원통형 부품(10)은 본원에 기술된 바와 같은, 주름진 필터 막(12)을 포함한다. 단부편(22)은 원통형 필터 부품(10)의 하나의 단부에 부착된다 (예를 들어, "식립됨(potted)"). 단부편(22)은 바람직하게는 용융-처리가능한 중합체성 물질로 제조될 수 있다. 코어 (도시되지 않음)는 주름진 원통형 부품(10)의 내부 개구(24)에 배치될 수 있고, 케이지 (도시되지 않음)는 주름진 원통형 부품(10)의 외부 주위에 배치될 수 있다. 제2 단부편 (도시되지 않음)은 주름진 원통형 부품(30)의 제2 단부에 부착 ("식립")될 수 있다. 이어서, 두 개의 마주보는 식립된 단부 및 임의적인 코어 및 케이지를 갖는 생성된 주름진 원통형 부품(30)은 입구 및 출구를 포함하며 입구에 들어간 유체의 전체 양이 출구에서 필터를 빠져나가기 전까지 여과 막(12)을 통해 반드시 통과해야 하도록 구성된 필터 하우징에 배치될 수 있다.
실시예
다공도측정 기포점
다공도측정 기포점 시험 방법은 막의 습윤 세공을 통해 공기를 밀어내는데 필요한 압력을 측정한다. 기포점 시험은 막의 세공 크기를 결정하는 잘-알려진 방법이다. 다공질 물질의 기포점을 결정하기 위해 다공질 물질의 샘플을 20-25 ℃ (예를 들어, 22 ℃)의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200 (3M으로부터 입수가능함)에 담그고 그것으로 습윤시킨다. 압축 공기를 사용하여 샘플의 한 면에 기체 압력을 가하고 기체 압력을 점진적으로 증가시킨다. 기체가 샘플을 통해 유동할 때의 최소 압력을 기포점이라고 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 표면의 "표면 에너지" (표면 자유 에너지)는 접촉 2 초 이내에 표면을 습윤시킬 최고 표면 장력 액체의 표면 장력과 동일한 것으로 간주되고 (실시예 6 참조, 표면 에너지 측정) (또한 "습윤 액체 표면 장력" 시험, 또는 "표준 액체" 시험으로 지칭됨), 일반적으로 표면의 상대적인 소수성/친수성에 상응한다. 특정 실시양태에서, 막은 실시예 6에 기술된 바와 같이, 2 초 이내에 표면을 습윤시킬 최고 표면 장력 액체의 표면 장력으로서 측정된, 센티미터당 약 30 다인보다 큰 표면 에너지를 가질 것이다.
실시예 1: 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에서 3% 나일론 11의 제조.
다음의 방법을 사용하여 3 중량 퍼센트의 나일론 11을 함유하는 혼합물을 제조하였다. 먼저 500 mL의 ≥96% 포름산을 500 mL의 디클로로메탄에 천천히 첨가하여 1:1 부피비의 ≥96% 포름산 (시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)) 및 디클로로메탄 (시그마-알드리치)을 제조하였고, 용액을 실온에서 교반하였다. 그 다음 30 그램의 나일론 11 (시그마-알드리치)을 970 그램의 1:1 부피비의 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 16 시간 동안 약하게 교반하여 포름산과 디클로로메탄의 1:1 혼합물 중 3 중량 퍼센트 나일론 11의 균질한 용액을 생성하였다.
실시예 2: 나일론 11로 코팅된 비대칭 3 nm UPE 막의 제조
포름산과 디클로로메탄의 1:1 혼합물 중 나일론 11의 3 중량 퍼센트 용액을 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 비대칭 3 nm UPE 막 (엔테그리스(Entegris))의 시트를 폴리에틸렌의 시트 상에 배치하고 3 중량 퍼센트 나일론 11의 용액 과량을 막 상에 적하하고 즉시 폴리에틸렌의 시트로 덮었다. 폴리에틸렌 샌드위치가 테이블 위에 편평하게 놓였을 때 그 위에 고무 롤러를 강하게 굴려 막에서 과량의 용액을 제거하였다. 막이 약간 투명하게 변하는 것이 관찰되었는데 이는 막이 코팅 용액으로 습윤되고 흡수되었음을 나타낸다. 막 시트를 폴리에틸렌 샌드위치에서 제거하여 프레임에 고정시키고 실온에서 건조시켰다. 나일론 11로 코팅하기 전에 95 um 두께로 측정된 비대칭 3 nm UPE 막은 4080 초/500 mL의 IPA 유동시간, 92 psi의 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200 평균 기포점, 30 다인/㎝의 표면 에너지, 및 0.0 ㎍/㎠의 폰소-S 염료 결합능을 가졌다. 나일론 11로 코팅한 후에 95 um 두께로 측정된 생성된 막은 5730 초/500 mL의 IPA 유동시간, 100 psi의 HFE 평균 기포점, 48 다인/㎝의 표면 에너지, 및 9.1 ㎍/㎠의 폰소-S 염료 결합능을 가졌다. 유동시간, 기포점, 표면 에너지, 및 폰소-S 염료 결합능의 증가는 막이 나일론 11로 코팅된 것을 나타낸다.
실시예 3: 나일론 12로 코팅된 비대칭 3 nm UPE 막의 제조
포름산과 디클로로메탄의 1:1 혼합물 중 나일론 12의 3 중량 퍼센트 용액을 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 비대칭 3 nm UPE 막 (엔테그리스)의 시트를 폴리에틸렌의 시트 상에 배치하고 3 중량 퍼센트 나일론 12의 용액 과량을 막 상에 적하하고 즉시 폴리에틸렌의 시트로 덮었다. 폴리에틸렌 샌드위치가 테이블 위에 편평하게 놓였을 때 그 위에 고무 롤러를 강하게 굴려 막에서 과량의 용액을 제거하였다. 막이 약간 투명하게 변하는 것이 관찰되었는데 이는 막이 코팅 용액으로 습윤되고 흡수되었음을 나타낸다. 막 시트를 폴리에틸렌 샌드위치에서 제거하여 프레임에 고정시키고 실온에서 건조시켰다. 나일론 12로 코팅하기 전에 95 um 두께로 측정된 비대칭 3 nm UPE 막은 4080 초/500 mL의 IPA 유동시간, 92 psi의 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200 평균 기포점, 30 다인/㎝의 표면 에너지, 및 0.0 ㎍/㎠의 폰소-S 염료 결합능을 가졌다. 나일론 12로 코팅한 후에 95 um 두께로 측정된 생성된 막은 4330 초/500 mL의 IPA 유동시간, 98 psi의 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200 평균 기포점, 45 다인/㎝의 표면 에너지, 및 4.9 ㎍/㎠의 폰소-S 염료 결합능을 가졌다. 유동시간, 기포점, 표면 에너지, 및 폰소-S 염료 결합능의 증가는 막이 나일론 12로 코팅된 것을 나타낸다.
실시예 4: 나일론 6 코팅된 UPE와 비교하여 나일론 12 코팅된 UPE에 대한 코팅의 안정성
나일론 12로 코팅된 3 nm UPE 막을 실시예 2와 유사하게 제조하였다. 나일론이 나일론 6 (시그마-알드리치)이고 용매가 ≥96% 포름산으로만 이루어진 점을 제외하고 실시예 2와 유사하게 나일론 6으로 코팅된 3 nm UPE 막을 제조하였다. 코팅의 산 안정성을 평가하기 위해, 생성된 막을 24 시간 동안 회전시켜 ≥96% 포름산에 노출시켰다. ≥96% 포름산에 24 시간 노출시킨 후, 안정적인 pH가 얻어질 때까지 처리된 막을 탈이온수로 플러싱하였다. 코팅의 안정성은 푸리에-변환 적외선 분광법 (FTIR)에 의해 초기 및 포름산 노출 후 나일론/UPE 피크 비를 비교하여 평가하였다. 나일론 6 코팅된 UPE 막은 FTIR 분석에 의해 결정된 바와 같이 그의 나일론 코팅의 90.2%를 손실한 반면, 나일론 12 코팅된 UPE 막은 그의 나일론 12 코팅의 0.0%를 손실하였다. 이 데이터는 나일론 12로 코팅된 UPE 막이 나일론 6으로 코팅된 UPE 막에 비해 산 노출에 대한 향상된 안정성을 나타낸다는 것을 시사한다.
실시예 5: 포름산 및 디클로로메탄 용매 시스템으로부터 나일론 11 막의 제조
포름산과 디클로로메탄의 1:1 혼합물 중 나일론 11의 6 중량 퍼센트 용액을 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 용액을 400 um 두께로 설정된 필름 애플리케이터를 사용하여 유리판 상에 캐스팅하였다. 캐스트 나일론 11/포름산/디클로로메탄 필름을 실온에서 증발시켰다. 이로 인해 유리판으로부터 쉽게 분리되는 나일론 11 막의 백색 시트가 생성되었다. 생성된 나일론 11 막은 17.2 psi의 IPA 평균 기포점 및 550 초/500 mL의 IPA 유동시간을 갖는 것으로 결정되었다.
실시예 6 - 표면 에너지 측정
액체의 표면 장력이 막의 표면 자유 에너지보다 작을 경우 액체는 다공질 중합체성 막을 습윤시킬 것이다. 본 개시내용의 목적을 위해, 막이 일련의 불활성 (표준) 액체 내에서 최고 표면 장력 액체와 접촉하게 배치될 경우 다공질 막은 액체에 의해 습윤되며, 막은 외부 압력의 적용 없이 2 초 이하 이내에 자발적으로 액체를 흡수한다.
대표적인 실시예에서, 메탄올 및 물을 상이한 질량비로 혼합하여 일련의 불활성 (표준) 액체를 제조하였다. 생성된 액체의 표면 장력은 도 4에 도시되어 있다 (문헌 (Lange's Handbook of Chemistry 11 edition)에 공개된 표면 장력 데이터를 사용하여 플로팅됨).
개시내용의 측면
제1 측면에서, 개시내용은
상부에 코팅을 갖는 다공질 소수성 중합체성 필터 매체를 포함하는 복합 다공질 필터 막을 제공하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이다.
제2 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인, 제1 측면의 막을 제공한다.
제3 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제1 또는 제2 측면의 막을 제공한다.
제4 측면에서, 개시내용은 상기 막이 다음의 특징:
(i) 약 20 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
(ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
(iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
(iv) 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
을 갖는 것인, 제1 내지 제3 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제5 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 막이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인, 제1 내지 제4 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제6 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인, 제1 내지 제5 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제7 측면에서, 개시내용은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막을 제공한다.
제8 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인, 제7 측면의 막을 제공한다.
제9 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제7 또는 제8 측면의 막을 제공한다.
제10 측면에서, 개시내용은 상기 막이 다음의 특징:
14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간 및
약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점
을 갖는 것인, 제1 내지 제9 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제11 측면에서, 개시내용은 상기 막이 다음의 특징:
약 1 내지 약 100 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 100 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
을 갖는 것인, 제7 내지 제10 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제12 측면에서, 개시내용은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막을 제공하며, 이 막은 이후에 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물로 코팅된다.
제13 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인, 제12 측면의 막을 제공한다.
제14 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제12 또는 제13 측면의 막을 제공한다.
제15 측면에서, 개시내용은 상기 막이 다음의 특징:
(i) 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
(ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
(iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
(iv) 약 1 내지 30㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
을 갖는 것인, 제12 내지 제14 측면의 막을 제공한다.
제16 측면에서, 개시내용은 가교제가 메틸렌 비스(아크릴아미드), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아메타크릴레이트, 디비닐 술폰, 디비닐 벤젠, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 및 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르로부터 선택되는 것인, 제12 내지 제15 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제17 측면에서, 개시내용은 단량체가 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드, 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드, 및 아크릴아미도 프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인, 제12 내지 제15 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제18 측면에서, 개시내용은 단량체가 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인, 제12 내지 제15 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제19 측면에서, 개시내용은 단량체가 아크릴 아미드, N,N 디메틸 아크릴아미드, N-(히드록시에틸)아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드, N-[트리스(히드록시메틸)메틸]아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(3-메톡시프로필)아크릴아미드, 7-[4-(트리플루오로메틸)쿠마린]아크릴아미드, N-이소프로필 아크릴아미드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-아세톡시페네틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 비닐 아세테이트, 에틸 비닐 에테르, 비닐 4-tert-부틸벤조에이트, 및 페닐 비닐 술폰으로부터 선택되는 것인, 제12 내지 제15 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제20 측면에서, 개시내용은 제1 코팅으로서 폴리아미드 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 제공하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 여기서 상기 폴리아미드-코팅된 막은 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물인 제2 코팅을 상부에 갖는다.
제21 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인, 제20 측면의 막을 제공한다.
제22 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제20 측면의 막을 제공한다.
제23 측면에서, 개시내용은 상기 막이 다음의 특징:
(i) 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
(ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
(iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
(iv) 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
을 갖는 것인, 제20 또는 제21 측면의 막을 제공한다.
제24 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 막이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인, 제20, 제21, 제22, 또는 제23 측면의 막을 제공한다.
제25 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인, 제20 내지 제24 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제26 측면에서, 개시내용은 가교제가 메틸렌 비스(아크릴아미드), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아메타크릴레이트, 디비닐 술폰, 디비닐 벤젠, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 및 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르로부터 선택되는 것인, 제20 내지 제25 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제27 측면에서, 개시내용은 단량체가 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드, 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드, 및 아크릴아미도 프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인, 제20 내지 제26 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제28 측면에서, 개시내용은 단량체가 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인, 제20 내지 제26 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제29 측면에서, 개시내용은 단량체가 아크릴 아미드, N,N 디메틸 아크릴아미드, N-(히드록시에틸)아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드, N-[트리스(히드록시메틸)메틸]아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(3-메톡시프로필)아크릴아미드, 7-[4-(트리플루오로메틸)쿠마린]아크릴아미드, N-이소프로필 아크릴아미드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-아세톡시페네틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 비닐 아세테이트, 에틸 비닐 에테르, 비닐 4-tert-부틸벤조에이트, 및 페닐 비닐 술폰으로부터 선택되는 것인, 제20 내지 제26 측면 중 어느 하나의 막을 제공한다.
제30 측면에서, 개시내용은 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막을 제공하며, 여기서 상기 막은 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅된다.
제31 측면에서, 개시내용은 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하는 다공질 복합 필터 막을 제공하며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 이 막은 이후에 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅된다.
제32 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인, 제30 또는 제31 측면의 막을 제공한다.
제33 측면에서, 개시내용은 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제30 또는 제31 측면의 막을 제공한다.
제34 측면에서, 개시내용은 다음의 특징:
a. 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
b. 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
c. 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
d. 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
을 갖는, 제30 또는 제31 측면의 막을 제공한다.
제35 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 매체가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인, 제31 측면의 막을 제공한다.
제36 측면에서, 개시내용은 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인, 제31 측면의 막을 제공한다.
제37 측면에서, 개시내용은
a. 폴리아미드 중합체를 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 용해시켜 폴리아미드 용액을 형성하는 단계,
b. 다공질 소수성 중합체성 필터 매체를 상기 폴리아미드 용액과 접촉시켜 폴리아미드-코팅된 막을 제공하는 단계,
c. 상기 폴리아미드-코팅된 막을 물을 포함하는 수용액에 침지시키는 단계,
d. 상기 폴리아미드-코팅된 막을 C1-C4 알콜 및 물에 헹구는 단계, 및
e. 상기 폴리아미드-코팅된 막을 건조시키는 단계
를 포함하는, 제1 내지 제6 측면 중 어느 하나의 복합 다공질 필터 막의 제조 방법을 제공한다.
제38 측면에서, 개시내용은 폴리아미드가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제37 측면의 방법을 제공한다.
제39 측면에서, 개시내용은
i. 친수성 폴리아미드 중합체를 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 용해시켜 폴리아미드 용액을 형성하는 단계,
ii. 다공질 소수성 중합체성 필터 매체를 상기 폴리아미드 용액과 접촉시켜 폴리아미드-코팅된 막을 제공하는 단계,
iii. 상기 폴리아미드-코팅된 막을, 물, 적어도 하나의 가교제, 적어도 하나의 단량체, 및 적어도 하나의 광-개시제를 포함하는 수조 용액에 침지시키는 단계,
iv. 상기 수조로부터 생성된 막을 제거하고, 자외 방사선을 적용하는 단계, 이어서
v. 상기 폴리아미드-코팅된 막을 C1-C4 알콜 및 물에 헹구는 단계, 및
vi. 상기 복합 다공질 필터 막을 건조시키는 단계
를 포함하는, 제12 내지 제21 측면 중 어느 하나의 복합 다공질 필터 막의 제조 방법을 제공한다.
제40 측면에서, 개시내용은 폴리아미드가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인, 제39 측면의 방법을 제공한다.
제41 측면에서, 개시내용은
제1 측면의 막을 용매 및 광개시제를 포함하는 광개시제 용액과 접촉시켜, 광개시제를 폴리아미드 중합체의 표면에 배치하는 단계;
표면을 광개시제 용액과 접촉시켜 광개시제를 표면에 배치한 후에, 표면을 하전된 단량체를 포함하는 단량체 용액과 접촉시키는 단계로서, 여기서 하전된 단량체가 이온성 기를 포함하는 것인 단계; 및
표면을 전자기 방사선에 노출시켜 이온성 기가 폴리아미드 중합체에 그라프팅되게 하는 단계
를 포함하는, 제31 측면의 복합 막의 제조 방법을 제공한다.
제42 측면에서, 개시내용은
제7 측면의 막을 용매 및 광개시제를 포함하는 광개시제 용액과 접촉시켜, 광개시제를 폴리아미드 중합체의 표면에 배치하는 단계;
표면을 광개시제 용액과 접촉시켜 광개시제를 표면에 배치한 후에, 표면을 하전된 단량체를 포함하는 단량체 용액과 접촉시키는 단계로서, 여기서 하전된 단량체가 이온성 기를 포함하는 것인 단계; 및
표면을 전자기 방사선에 노출시켜 이온성 기가 폴리아미드 중합체에 그라프팅되게 하는 단계
를 포함하는, 제30 측면의 복합 다공질 필터 막의 제조 방법을 제공한다.
제43 측면에서, 개시내용은
i. 제7 측면의 막을 물, 적어도 하나의 가교제, 적어도 하나의 단량체, 및 적어도 하나의 광-개시제를 포함하는 수조 용액에 침지시키는 단계,
ii. 상기 수조로부터 생성된 막을 제거하고, 자외 방사선을 적용하는 단계, 이어서
iii. 상기 막을 C1-C4 알콜 및 물에 헹구고, 상기 막을 건조시키는 단계
를 포함하는, 제12 측면의 막의 제조 방법을 제공한다.
제44 측면에서, 개시내용은 액체를 제1 내지 제36 측면 중 어느 하나의 막과 접촉시키는 것을 포함하는, 액체로부터 불순물을 제거하는 방법을 제공한다.
제45 측면에서, 개시내용은 제1 내지 제6 측면 중 어느 하나의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
제46 측면에서, 개시내용은 제7 내지 제11 측면 중 어느 하나의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
제47 측면에서, 개시내용은 제12 내지 제21 측면 중 어느 하나의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
제48 측면에서, 개시내용은 제22 내지 제29 측면 중 어느 하나의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
제49 측면에서, 개시내용은 제30 측면의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
제50 측면에서, 개시내용은 제31 측면의 막을 포함하는 필터를 제공한다.
본 개시내용의 몇몇 예시적인 실시양태를 이와 같이 설명하였지만, 통상의 기술자는 또 다른 실시양태가 이에 첨부된 청구범위의 범주 내에서 만들어지고 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 이 문서에서 다루어지는 개시내용의 많은 이점은 전술한 설명에 제시되어 있다. 그러나, 이러한 개시내용은 많은 점에서 단지 예시적인 것임을 이해할 것이다. 개시내용의 범주를 초과하지 않고 세부사항을 변경할 수 있다. 물론 개시내용의 범주는 첨부된 청구범위가 표현되는 언어로 정의된다.

Claims (43)

  1. 상부에 코팅을 갖는 다공질 소수성 중합체성 필터 매체를 포함하는 복합 다공질 필터 막이며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체인 막.
  2. 제1항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인 막.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 막.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    (i) 약 20 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
    (ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
    (iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
    (iv) 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소(Ponceau) S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
    을 갖는 막.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 막이 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인 막.
  6. 제5항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인 막.
  7. 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막.
  8. 제7항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인 막.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 막.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간; 및
    약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점
    을 갖는 막.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    약 1 내지 약 100 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 100 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
    을 갖는 막.
  12. 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막이며, 이후에 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물로 코팅되는 막.
  13. 제12항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인 막.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 막.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    (i) 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
    (ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
    (iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
    (iv) 약 1 내지 30㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
    을 갖는 막.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 가교제가 메틸렌 비스(아크릴아미드), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아메타크릴레이트, 디비닐 술폰, 디비닐 벤젠, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 및 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르로부터 선택되는 것인 막.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드, 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드, 및 아크릴아미도 프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인 막.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인 막.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 아크릴 아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, N-(히드록시에틸)아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드, N-[트리스(히드록시메틸)메틸]아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(3-메톡시프로필)아크릴아미드, 7-[4-(트리플루오로메틸)쿠마린]아크릴아미드, N-이소프로필 아크릴아미드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-아세톡시페네틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 비닐 아세테이트, 에틸 비닐 에테르, 비닐 4-tert-부틸벤조에이트, 및 페닐 비닐 술폰으로부터 선택되는 것인 막.
  20. 제1 코팅으로서 폴리아미드 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막이며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 여기서 상기 폴리아미드-코팅된 막은 광-개시제 존재 하에서의 (i) 적어도 하나의 가교제; 및 (ii) 적어도 하나의 단량체의 자유-라디칼 반응 생성물인 제2 코팅을 상부에 갖는 것인 막.
  21. 제20항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인 막.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 막.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    (i) 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
    (ii) 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
    (iii) 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
    (iv) 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 30 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
    을 갖는 막.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 막이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인 막.
  25. 제24항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인 막.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 가교제가 메틸렌 비스(아크릴아미드), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아메타크릴레이트, 디비닐 술폰, 디비닐 벤젠, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 및 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르로부터 선택되는 것인 막.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 2-(디메틸아미노)에틸 히드로클로라이드 아크릴레이트, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필) 메타크릴레이트 히드로클로라이드, 2-(디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드, [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드 용액, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드, 아크릴아미도프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-아미노에틸 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(2-아미노에틸) 메타크릴아미드 히드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)-메타크릴아미드 히드로클로라이드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 알릴아민 히드로클로라이드, 비닐 이미다졸륨 히드로클로라이드, 비닐 피리디늄 히드로클로라이드, 비닐 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드, 및 아크릴아미도 프로필 트리메틸암모늄 클로라이드, 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인 막.
  28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 2-에틸아크릴산, 아크릴산, 2-카르복시 에틸 아크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨 염, 2-프로필 아크릴산, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산, 메타크릴산, 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산 나트륨 염, 모노-2-(메타크릴로일옥시)에틸 말레에이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨 염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 3-메타크릴아미도 페닐 보론산, 비닐 술폰산, 및 비닐 포스폰산으로부터 선택되는 것인 막.
  29. 제20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 단량체가 아크릴 아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, N-(히드록시에틸)아크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드, N-[트리스(히드록시메틸)메틸]아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(3-메톡시프로필)아크릴아미드, 7-[4-(트리플루오로메틸)쿠마린]아크릴아미드, N-이소프로필 아크릴아미드, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 4-아세톡시페네틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 비닐 아세테이트, 에틸 비닐 에테르, 비닐 4-tert-부틸벤조에이트, 및 페닐 비닐 술폰으로부터 선택되는 것인 막.
  30. 포름산과 디클로로메탄의 혼합물에 가용성인 폴리아미드 중합체를 포함하는 다공질 필터 막이며, 여기서 상기 막은 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅되는 것인 막.
  31. 코팅이 상부에 코팅된 다공질 소수성 중합체성 필터 막을 포함하는 다공질 복합 필터 막이며, 여기서 상기 코팅은, 포름산과 디클로로메탄의 블렌드에 가용성인 폴리아미드 중합체이고, 이로써 폴리아미드-코팅된 막을 제공하며, 이 막은 이후에 히드록실 기, 아민 기, 카르복실 기, 또는 그의 조합으로부터 선택된 펜던트 친수성 기; 및 펜던트 친수성 기와 상이한 펜던트 이온성 기로 그라프팅되는 것인 막.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 화학식 -[(CH2)xC(O)NH]n-의 반복 단위 구조를 갖고, 여기서 x는 약 8 내지 12의 정수이고, n은 폴리아미드 중합체에서의 반복 단위의 수를 나타내는 것인 막.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 중합체가 나일론 11 및 나일론 12로부터 선택되는 것인 막.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 특징:
    a. 약 30 내지 약 100 다인/㎝의 표면 에너지;
    b. 14.2 psi에서 측정된, 약 150 내지 약 20,000 초/500 mL의 이소프로판올 유동시간;
    c. 약 22℃의 온도에서 에톡시-노나플루오로부탄 HFE 7200을 사용하여 측정 시, 약 20 내지 약 200 psi의 기포점; 및
    d. 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 폰소 S 염료 결합능 및 약 1 내지 약 300 ㎍/㎠의 메틸렌 블루 염료 결합능 (MB DBC)
    을 갖는 막.
  35. 제31항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 매체가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리(테트라플루오로 에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 폴리아릴술폰으로부터 선택되는 것인 막.
  36. 제31항에 있어서, 소수성 중합체성 필터 매체가 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)으로부터 선택되는 것인 막.
  37. 액체를 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항의 막과 접촉시키는 것을 포함하는, 액체로부터 불순물을 제거하는 방법.
  38. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 막을 포함하는 필터.
  39. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항의 막을 포함하는 필터.
  40. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항의 막을 포함하는 필터.
  41. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항의 막을 포함하는 필터.
  42. 제30항의 막을 포함하는 필터.
  43. 제31항의 막을 포함하는 필터.
KR1020237002098A 2020-06-23 2021-06-23 내산성 필터 매체 KR20230029815A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063043013P 2020-06-23 2020-06-23
US63/043,013 2020-06-23
PCT/US2021/038725 WO2021262873A1 (en) 2020-06-23 2021-06-23 Acid resistant filter media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230029815A true KR20230029815A (ko) 2023-03-03

Family

ID=78962685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237002098A KR20230029815A (ko) 2020-06-23 2021-06-23 내산성 필터 매체

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210395566A1 (ko)
EP (1) EP4168166A1 (ko)
JP (1) JP2023531514A (ko)
KR (1) KR20230029815A (ko)
CN (2) CN113828163A (ko)
TW (1) TWI793648B (ko)
WO (1) WO2021262873A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114749034B (zh) * 2022-04-26 2023-08-18 新疆中泰创新技术研究院有限责任公司 一种耐酸性双层结构纳滤膜及其制备方法和应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001241085A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-17 Asahi Medical Co. Ltd. Novel leukapheretic filter
US20030036085A1 (en) * 2002-08-19 2003-02-20 Salinaro Richard F Membranes
US20060231487A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Bartley Stuart L Coated filter media
EP2060315A3 (en) * 2007-11-15 2009-08-12 DSMIP Assets B.V. High performance membrane
KR101479762B1 (ko) * 2013-08-01 2015-01-07 (주)에프티이앤이 내열성이 향상된 기재 사이에 다층의 나노섬유층이 구비된 필터여재 및 이의 제조방법
KR20160081544A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 도레이케미칼 주식회사 비대칭성 코팅막을 포함하는 기능성 양전하 미디어 및 이의 제조방법
JP2019523904A (ja) * 2016-05-27 2019-08-29 インテグリス・インコーポレーテッド 被覆された多孔質ポリマー膜
KR102116377B1 (ko) * 2018-04-23 2020-05-28 충남대학교산학협력단 미세먼지 차단용 필터 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20210395566A1 (en) 2021-12-23
TWI793648B (zh) 2023-02-21
TW202204035A (zh) 2022-02-01
EP4168166A1 (en) 2023-04-26
CN113828163A (zh) 2021-12-24
WO2021262873A1 (en) 2021-12-30
CN216703954U (zh) 2022-06-10
JP2023531514A (ja) 2023-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7280857B2 (ja) 被覆された多孔質ポリマー膜
KR102511437B1 (ko) 폴리아미드 코팅된 필터 막, 필터, 및 방법
JP2022174115A (ja) ペンダント親水性基を有する親水性フィルタ膜、ならびに関連する調製および使用の方法
CN216703954U (zh) 过滤器和多孔过滤膜
US20210394128A1 (en) Composite filter media
KR20230029818A (ko) 복합 필터 매체
TW202344297A (zh) 用於移除微量金屬之膜及方法