TWI470014B - 膜基裝置及相關方法 - Google Patents

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Description

膜基裝置及相關方法 [交互關聯之相關申請案]
本申請案係2005年12月13日申請之申請序號11/301,707與2005年12月13日申請之申請序號11/302,551的部份連續案。本申請案主張基於前述之優先權及利益，前述申請案之揭露內容藉引用方式納入本文。
本發明包括關於一種膜基裝置之實施例。本發明包括關於一種製造膜基裝置之方法的實施例。
具高孔隙度、可濕性及化學抗性的膜可使用於液體尺寸排除過濾應用、供醫療裝置之塗覆，或於電化學電池中之離子交換膜。聚四氟乙烯(PTFE)因其化學惰性及抗性而可為所欲者，且擴張性PTFE(ePTFE)因其化學抗性及孔隙度而為所欲者。然而，因PTFE之疏水性，表面濕潤可能成為問題且可能需要處理而使其成為親水性。藉由物理性吸附、體聚合物之化學性改質或表面接枝，膜之表面及於表面中的細孔可成為親水性。物理性吸附可能導致過短時間期間中之不預期的親水性反轉，而化學性改質可能於製造過程產生問題。
市售之親水性ePTFE膜係可使用於液態水過濾。此等膜可由膜製造商進行預濕潤，且於仍為濕潤時送達終端用戶。此種膜可能會去濕潤或乾燥。膜之乾燥使其失效、難以再濕潤，且可能非所欲之運送考量(諸如濕式運送)成為必須。其他非所欲的面向包括諸如特殊處理和可密封容器之需求，以及增加運送重量和類似的經濟考量。因此有必要提供一種特性與現今市售膜之特性不同的膜。亦需要一種以不同於現今方法之方法而製造的膜。
於一實施例中，一種裝置包括物件。物件包括膜，而膜具有自第一表面延伸穿過膜而至第二表面的細孔。表面活性劑與膜的至少一表面接觸，且於溶液中時，表面活性劑作為高效展著劑。膜表面在與流體接觸後回應成為濕潤。
於一實施例中，本發明提供一種水處理裝置。水處理裝置包括物件。物件包括膜，而膜具有自第一表面延伸穿過膜而至第二表面的細孔。表面活性劑係提供於膜之至少一表面上，且於溶液中時，表面活性劑可作為高效展著劑。細孔與流體接觸後回應為允許流體中的液體組份流過其中。水處理裝置另外包括流動誘發機構，其使含有化學物質之流體流動至膜，且膜可過濾流體以自液體組份分離出化學物質。
於一實施例中，一種方法包括提供物件並執行一或更多個額外的步驟。物件包括具有細孔於其中伸展之膜，以及與至少一膜表面接觸的表面活性劑。當於溶液中時，表面活性劑作為高效展著劑。此方法更包括執行一或多個下列步驟：減低包含物件之離子交換膜的電阻、自具有複數組份之溶液分離組份，組份中之一者可通過物件而另外的組份不能通過物件、將物件設置於相對地非生物相容性材料與組織、細胞或生物性流體之一或多者之間以作為干擾層，或以生物性流體濕潤膜之細孔以增進醫療裝置的超音波成像或光學成像之一或二者之可視性。
本發明包括關於一種包含表面活性劑之膜基物件之實施例。本發明包括一種包含物件之裝置的實施例。本發明包括關於一種使用物件及/或裝置之方法的實施例。
於下述說明書及申請專利範圍中，將以具有下示意涵之一些名詞作為參考。除非於文中另行清楚指出，則單數型之"一"及"該"包括複數個討論目標。於說明書全文及申請專利範圍中使用的相近語言，係可應用以修飾任何不會改變與其相關的基本功能之可允許變異的數量表示。因此，經由諸如"約"之名詞修飾的數值並不受限於敘明之準確數值。於某些情況中，相近的語言可能對應於數值量測之儀器的準確度。同樣地，"無"可與名詞結合使用，且可於包括非實數或痕量時仍被認為此經修飾之名詞不存在。膜係指一種天然的物件或合成的材料，其對溶液中的一或多種溶質及/或溶劑為可通透者。
於此使用之名詞"可"和"可能"表示於一組情況中一事件的可能性：一特殊性質、特徵或功能的取得性；及/或藉由表示一或多種與適當動詞相關之效能、能力、可能性而適格另外的動詞。因此，"可"和"可能"之使用指示一經修飾的名詞對於指出之能力、功能或用途係顯然為恰當的、可行的或合適的，卻又考量於某些情況下此經修飾之名詞有時可能為不恰當的、不可行的或是不合適的。舉例而言，於某些情況下一事件或載量可被預期，於其他情況下此事件或載量不會發生，則由名詞"可"和"可能"進行區分。
根據本發明之一實施例之物件包括多孔性膜以及與多孔性膜接觸的表面活性劑。多孔性膜包括複數個細孔。細孔的尺寸、密度及分布可取決於終端用途而體現。表面活性劑於溶液中時可作為高效展著劑。高效展著劑可提供之表面張力值低於其他常用之表面活性劑，且具有"高效展著"之特性。高效展著係指於疏水性表面上，溶液液滴之展開直徑大於蒸餾水液滴之直徑；且高效展著劑溶液的展開直徑大於水溶液與非高效展著表面活性劑於疏水性表面上的展開直徑。除了展開直徑之差異，高效展著劑溶液之液滴於表面上的接觸角度遠大於非高效展著劑溶液之液滴於表面上的接觸角度。舉例而言，高效展著劑表面活性劑展開直徑值與接觸角度值將於以下揭露。除非於內容或文字中另行指出，則於本文中"表面活性劑"即指高效展著劑。合適的高效展著劑表面活性劑包括一或多種三矽氧烷烷氧化物基的表面活性劑、雙(Gemini)矽基的表面活性劑或水解性穩定的表面活性劑。
合適的表面活性劑包括有機矽氧烷、有機矽烷或有機矽氧烷與有機矽烷的組合物。於一實施例中，表面活性劑包括具有通式M1 Dn Dp M2 之有機矽氧烷。此通式可特別以式(I)表示：(I)(R1 R2 R3 SiO1/2 )(R4 R5 SiO2/2 )n (R6 R10 SiO2/2 )p (R7 R8 R9 SiO1/2 )
其中"n"係0至50之整數；"p"係1至50之整數；R1 至R9 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；以及R10 係式(II)之聚氧伸烷基：(II)R13 (C2 C3 R11 O)w (C3 H6 O)x (C4 H8 O)y R12
其中"w"、"y"和"z"係獨立地0至20之整數，唯其先決條件係"w"大於或等於2且"w＋x＋y"係於約2至約20之範圍中；R11 係氫原子或脂族基，R12 係氫原子、脂族基或羧酸鹽；以及R13 係具有結構(III)之二價脂族基：(III)－CH2 －CH(R14 )(R15 )z O－
其中R14 係氫原子或脂族基，R15 係二價脂族基，以及"z"係0或1。
當提供整數時，平均可能造成其中指示分數值的實驗情況。整數的使用包括於其中平均為分數之混合物分布。脂族基、芳族基以及環脂族基可如下列所定義：脂族基係具有至少一個碳原子的有機基團，其價數至少為一，且原子陣列可為直線或分支。脂族基可包括諸如氮、硫、矽、硒及氧之雜原子，或可完全由碳或氫組成。脂族基可包括大範圍之官能性基團，諸如烷基團、烯基團、炔基團、鹵烷基團、共軛二烯基團、醇基團、醚基團、醛基團、酮基團、羧酸基團、醯基團(舉例而言，諸如酯或醯胺之羧酸衍生物)、胺基團、硝基團及類似者。舉例而言，4－甲基戊－1－基係包含甲基的C6 脂族基，甲基為一種官能基，其係烷基。同樣地，4－硝基丁－1－基係包含硝基的C4 脂族基，而硝基為一種官能基。脂族基可為包括一或多個相同或不同鹵素原子的鹵烷基。舉例而言，鹵素原子包括氟、氯、溴和碘。具有一或多個鹵素原子的脂族基包括烷基鹵化物：三氟甲基、溴二氟甲基、氯二氟甲基、六氟異亞丙基、氯甲基、二氟亞乙烯基、三氯甲基、溴二氯甲基、溴乙基、2－溴三亞甲基(如－CH2 CHBrCH2 －)和類似者。脂族基的進一步示範例包括烯丙基、胺羰基(－CONH2 )、羰基、二氰基異亞丙基(－CH2 C(CN)2 CH2 －)、甲基(－CH3 )、亞甲基(－CH2 －)、乙基、乙烯、甲醯基(－CHO)、己基、六亞甲基、羥基甲基(－CH2 OH)、巰基甲基(－CH2 SH)、甲硫基(－SCH3 )、甲基硫代甲基(－CH2 SCH3 )、甲氧基、甲氧羰基(CH3 OCO－)、硝基甲基(－CH2 NO2 )、硫代羰基、三甲矽基((CH3 )Si－)、第三丁基二甲矽基、三甲氧基矽丙基((CH3 O)3 SiCH2 CH2 CH2 －)、乙烯基、亞乙烯基和類似者。由進一步示範例得知，"C1 －C30 脂族基"含有至少1個但不多於30個碳原子。甲基(CH3 －)係C1 脂族基的示範例。癸基(CH3 (CH2 )9 －)係C10 脂族基的示範例。
芳族基係具有至少一價且具有至少一個芳族基團的原子陣列。此可包括諸如氮、硫、矽、硒及氧之雜原子，或可完全由碳或氫組成。合適的芳族基可包括苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、萘基、伸苯基和聯苯基。芳族基團可包括具有4n＋2個"非定域"電子的環狀結構，其中"n"係等於或大於1的整數，如苯基(n＝1)、噻吩基(n＝1)、呋喃基(n＝1)、萘基(n＝2)、奧基(n＝2)、蒽基(n＝3)和類似者所闡述。芳族基亦可包含非芳族組份。舉例而言，苄基團可為芳族基，其包括苯環(芳族基團)及亞甲基團(非芳族組份)。同樣地，四氫萘基係包含芳族基團(C6 H3 )稠合至非芳族組份－(CH2 )4 －的芳族基。芳族基可包括一或更多個官能性基團，諸如烷基團、烯基團、炔基團、鹵烷基團、鹵芳族基團、共軛二烯基團、醇基團、醚基團、醛基團、酮基團、羧酸基團、醯基團(舉例而言，諸如酯或醯胺之羧酸衍生物)、胺基團、硝基團及類似者。舉例而言，4－甲基苯基係包含甲基團的C7 芳族基，甲基團為一種官能性基團，其係烷基團。同樣地，2－硝基苯基團係包含硝基團的C6 芳族基團，而硝基團為一種官能性基團。芳族基包括經鹵化的芳族基，諸如三氟甲基苯基、六氟異亞丙基雙(4－苯－1－基氧基)(－OPhC(CF3 )2 PhO－)、氯甲基苯基、3－氟乙烯基－2－噻吩基、3－三氯甲基苯－1－基(3－CCl3 Ph－)、4－(3－溴丙－1－基)苯－1－基(BrCH2 CH2 CH2 Ph－)和類似者。芳族基的進一步示範例包括4－烯丙氧基苯－1－氧基、4－胺基苯－1－基(H2 NpH－)、3－胺羰基苯－1－基(NH2 COPh－)、4－苄醯基苯－1－基、二氰基異亞丙基雙(4－苯－1－基氧基)(－OPhC(CN)2 PhO－)、3－甲基苯－1－基、亞甲基雙(苯－4－基氧基)(－OPhCH2 PhO－)、2－乙基苯－1－基、苯基乙烯基、3－甲醯基－2－噻吩基、2－己基－5－呋喃基、六亞甲基－1,6－雙(苯－4－基氧基)(－OPh(CH2 )6 PhO－)、4－羥基甲基苯－1－基(4－HOCH2 Ph－)、4－巰基甲基苯－1－基(4－HSCH2 Ph－)、4－甲硫基苯－1－基(4－CH3 SPh－)、3－甲氧基苯－1－基、2－甲氧羰基苯－1－基氧基(如甲基柳基)、2－硝基甲基苯－1－基(－PhCH2 NO2 )、3－甲矽基苯－1－基、4－第三丁基二甲矽基苯－1－基、4－乙烯基苯－1－基、亞乙烯基雙(苯基)和類似者。名詞"C1 －C30 芳族基"包括含有至少3個但不超過30個碳原子的芳族基。芳族基1－咪唑基(C3 H2 N2 －)表示C3 芳族基。苄基(C7 H7 －)表示C7 芳族基。
環脂族係具有至少一價之基團且具有環狀但非芳族之原子陣列。環脂族基可包括一或多個非環狀組份。舉例而言，環己基甲基(C6 H11 CH2 －)為環脂族基，其具有環己基(原子陣列為環狀，但非芳族)和亞甲基基團(非環狀組份)。環脂族基可包括諸如氮、硫、硒、矽和氮的雜原子，或可完全由碳和氫組成。環脂族可包括一或更多個官能性基團，諸如烷基團、烯基團、炔基團、鹵烷基團、共軛二烯基團、醇基團、醚基團、醛基團、酮基團、羧酸基團、醯基團(舉例而言，諸如酯或醯胺之羧酸衍生物)、胺基團、硝基團和類似者。舉例而言，4－甲基環戊－1－基係包含甲基的C6 環脂族基，甲基為一種官能性基團，其係烷基團。同樣地，2－硝基環丁－1－基係包含硝基的C4 環脂族基，而硝基為一種官能性基團。環脂族基可包括一或多個相同或不同鹵素原子。舉例而言，鹵素原子包括氟、氯、溴和碘。具有一或多個鹵素原子的環脂族基包括2－三氟甲基環己－1－基、4－溴二氟甲基環辛－1－基、2－氯二氟甲基環己－1－基、六氟異亞丙基2,2－雙(環己－4－基)(－C6 H10 C(CF3 )2 C6 H10 －)、2－氯甲基環己－1－基；3－二氟亞甲基環己－1－基；4－三氯甲基環己－1－基氧基、4－溴二氯甲基環己－1－基硫、2－溴乙基環戊－1－基、2－溴丙基環己－1－基氧基(如CH3 CHBrCH2 C6 H10 －)和類似者。環脂族的進一步示範例包括4－烯丙氧基環己－1－基、4－胺基環己－1－基(H2 NC6 H10 －)、4－胺羰基環戊－1－基(NH2 COC5 H8 －)、4－乙醯氧基環己－1－基、2,2－二氰基異亞丙基雙(環己－4－基氧基)(－OC6 H10 C(CN)2 C6 H10 O－)、3－甲基環己－1－基、亞甲基雙(環己－4－基氧基)(－OC6 H10 CH2 C6 H10 O－)、1－乙基環丁－1－基、環丙基乙烯基、3－甲醯基－2－四氫呋喃基、2－己基－5－四氫呋喃基；六亞甲基－1,6－雙(環己－4－基氧基)(－OC6 H10 (CH2 )6 C6 H10 O－)；4－羥基甲基環己－1－基(4－HOCH2 C6 H10 －)、4－巰基甲基環己－1－基(4－HSCH2 C6 H10 －)、4－甲基硫代環己－1－基(4－CH3 SC6 H10 －)、4－甲氧基環己－1－基、2－甲氧羰基環己－1－基氧基(2－CH3 OCOC6 H10 O－)、4－硝基甲基環己－1－基(NO2 CH2 C6 H10 －)、3－甲矽基環己－1－基、2－第三丁基二甲矽基環戊－1－基、4－三甲氧矽基乙基環己－1－基(如(CH3 O)3 SiCH2 CH2 C6 H10 －)、4－乙烯基環己烯－1－基、亞乙烯基雙(環己基)和類似者。名詞"C3 －C30 環脂族基"包含含有至少3個但不超過10個碳原子的環脂族基。環脂族基2－四氫呋喃(C4 H7 O－)表示C4 環脂族基。環己基甲基(C6 H11 CH2 －)表示C7 環脂族基。
於一實施例中，表面活性劑包括三矽氧烷烷氧化物基的表面活性劑(TSA)。TSA基的表面活性劑中的氧化烯基團包括一或多個氧化乙烯、氧化丙烯或氧化丁烯。若存在超過一種的氧化烯，則共聚物中不同的氧化烯單元可以交替單元存在，如嵌段，或可隨機分布。於一實施例中，表面活性劑包括三矽氧烷乙氧化物基的表面活性劑(TSE)。
TSA基的表面活性劑可為市售者或可經由化學合成。市售之TSA基表面活性劑可為商標名SIL WET之例如SIL WET－77、SIL WET L－408、SIL WET L－806，或SF之諸如SF1188 A、SF1288，其係得自GE Advanced Materials,Silicones(Wilton,CT)。藉令含有矽氫化物之有機矽氧烷與不飽和聚氧化烯衍生物的矽氫化反應，而可化學性合成TSA基的表面活性劑。
含有矽氫化物的有機矽氧烷可具有式(IV)：(IV)(R1 R2 R3 SiO1/2 )(R4 R5 SiO2/2 )n (R6 HSiO2/2 )p (R7 R8 R9 SiO1/2 )
其中，整數"n"和"p"，R1 至R9 基係同於前述所定義者；且H係氫原子。不飽和聚氧化烯衍生物可具有式(V)：(V)CH2 ＝CH(R14 )(R15 )z O(C2 H3 R11 O)w (C3 H6 O)x (C4 H8 O)y R12
其中，整數"w"、"x"、"y"和"z"，以及R11 、R12 、R13 和R14 基係同於前述所定義者。合適之式(V)的不飽和聚氧化烯衍生物之示範例包括經烯丙基官能化的聚氧化乙烯和經甲烯丙基官能化的聚氧化乙烯。
矽氫化作用藉使用矽氫化觸媒而可被催化。合適的矽氫化作用觸媒包括銠、鉑、鈀、鎳、錸、釕、鋨、銅、鈷或鐵之一或多者。合適的鉑觸媒可被使用於矽氫化作用反應。合適的鉑化合物可具有式(PtCl2 烯烴)或H(PtCl3 烯烴)。另一合適的鉑觸媒包括環丙烷錯合物，或由氯鉑酸與每公克最多2莫耳的鉑以及一或多種醇、醚或醛所形成的錯合物。
含有SiH的有機矽氧烷的矽氫化作用產物和不飽和聚氧化烯衍生物可含有過量不飽和聚氧化烯衍生物，或為異構化作用產物或其衍生物。直鏈有機矽氧烷及其混合物可含有最多10重量%之環狀有機矽氧烷或環狀有機矽烷。含有SiH的有機矽氧烷之矽氫化作用產物與不飽和聚氧化烯衍生物亦可含有未經反應的環狀有機矽氧烷。
於一實施例中，表面活性劑包括連結至間隙物的第一疏水性部分體，間隙物係連結至第二疏水性部分體以形成雙表面活性劑。第一疏水性部分體和第二疏水性部分體各自包括矽。雙表面活性劑為具有二或更多個疏水性基團的表面活性劑，且至少一個親水性基團附接至分子中的疏水性部分。
於一實施例中，間隙物包括親水性部分體。合適的親水性部分體包括陽離子基團、陰離子基團、極性非離子性基團或兩性基團之一或多者。合適的陽離子基團包括，但不限於，銨基團或帶正電的肽基團。合適的陰離子基團包括，但不限於，羧酸基團、磺酸基團、硫酸基團、亞磺酸基團、膦酸基團、硼酸基團、脂肪酸基團或帶負電的肽基團。合適的極性非離子性基團包括，但不限於，脂肪酸酯基團、醣基團或聚醚基團及其衍生物。合適的兩性基團包括，但不限於，肽基團。於一實施例中，陽離子基團(例如銨基團)和陰離子基團(例如磷酸基團)係存在於間隙物中以形成兩性表面活性劑。
陰離子和陽離子基團一詞可包括質子化和去質子化兩種形式之陰離子和陽離子基團。舉例而言，當以"羧酸基團"作為陰離子基團時，質子化形式之羧酸(CO2 H)和去質子化形式之羧酸(CO2 － )兩者皆可包括於"羧酸基團"一詞之意涵中。因此，陽離子和陰離子基團包括羧酸基團、磺酸基團、硫酸基團、亞磺酸基團、磷酸基團、硼酸基團或脂肪酸基團的鹽類。
用於間隙物之肽基團具有藉由相鄰胺基酸之α－胺基和羧基團之間的肽鍵連結至其他者之胺基酸線型序列。胺基酸可為標準胺基酸或一些其他非標準胺基酸。一些非極性的(疏水性的)標準胺基酸包括丙胺酸(Ala)、白胺酸(Leu)、異白胺酸(Ile)、纈胺酸(Val)、脯胺酸(Pro)、苯丙胺酸(Phe)、色胺酸(Trp)和甲硫胺酸(Met)。極性中性胺基酸包括甘胺酸(Gly)、絲胺酸(Ser)、蘇胺酸(Thr)、半胱胺酸(Cys)、酪胺酸(Tyr)、天冬醯胺酸(Asn)和麩醯胺酸(Gln)。帶正電的(鹼性)胺基酸包括精胺酸(Arg)、離胺酸(Lys)和組胺酸(His)。帶負電的(酸性)胺基酸包括天冬胺酸(Asp)和麩胺酸(Glu)。舉例而言，藉後轉譯修飾可於體內形成非標準胺基酸，一些該等胺基酸的示範例係硒胺酸(selenocysteine)和焦離胺酸(pyrolysine)。肽可經選擇以具有不同的長度，為其中性(未帶電)形式或諸如其鹽的形式。肽係選擇性地未經諸如醣化作用、側鏈氧化或磷酸化之修飾，或包含該等修飾。序列中之胺基酸取代物係選自與該胺基酸同類之其他胺基酸。合適的肽基團包括經修飾的肽，修飾係藉附接另外的諸如醣苷單元、脂質或如磷之無機離子的取代物至胺基側鏈或藉化學性修飾鏈而達成。因此，"肽"一詞或其等效物包括經前述修飾之功能未被破壞的恰當的胺基酸序列。
用於間隙物的碳水化合物基團可為多羥基醛或酮，或為藉下列數種方式可自其衍生之化合物，該等方式包括(1)還原以產生糖醇；(2)氧化以產生糖酸；(3)藉各樣化學基團取代一或多個羥基團，舉例而言氫可經取代以產生去氧糖，及胺基團(NH2 或乙醯基－NH)可經取代以產生胺基糖；(4)藉各樣部分體衍生羥基團，舉例而言磷酸產生磷光體糖或硫酸產生磺酸糖，或使羥基與醇反應以產生單醣、雙醣、寡醣和多醣。醣基團包括單醣、雙醣或寡醣。合適的單醣可包括，但不限於，葡萄糖、果糖、甘露糖和半乳糖。如於此之進一步定義，雙醣係經水解時產生兩分子單醣之化合物。合適的雙醣包括，但不限於，乳糖、麥芽糖、異麥芽糖、麥芽酮糖和蔗糖。合適的寡糖包括，但不限於，棉子糖和醣祿錠(acarbose)。經另外的如甲基糖苷、N－乙醯基－葡萄胺糖、N－乙醯基－半乳胺糖和其去乙醯基形式修飾的醣類亦包括於其中。
用於間隙物的聚醚基團具有式(VI)結構。
(VI)－(CH2 )8 －O－(C2 H4 O)b (C2 H3 R16 O)c －(CH2 )a －
其中"a"係獨立地於每次出現時為1至6之整數，"b"和"c"係獨立地為0至12之整數，唯其先決條件係"b＋c"小於或等於12，以及R16 係脂族基。包括於結構(V)中之氧化烯聚合物可具有大幅度的分子量分布且上述標記"b"和"c"僅表示平均組份。於一實施例中，氧化烯聚合物的分子量分布可能小於約1.2。不同氧化烯單元的分布可為隨機，或於嵌段中交替。
雙表面活性劑的第一疏水性部分體和第二疏水性部分體包括一或多個有機矽氧烷基圍或有機矽烷基團。於一實施例中，第一疏水性基團和第二疏水性基團係於間隙物的任一側均相同。於一實施例中，第一疏水性基團和第二疏水性基團於間隙物的相對側彼此不同。
合適的有機矽氧烷基團可具有式(VII)或(VIII)的結構；(VII)(R17 R18 R19 SiO1/2 )2 (R20 R21 SiO2/2 )d (R22 SiO2/2 )－ (VIII)(R23 R24 R25 SiO1/2 )(R26 R27 SiO2/2 )f (R28 R29 SiO1/2 )－
其中"d"係0至50之整數，"f"係1至50之整數，以及R17 至R29 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基。
合適的有機矽烷基團可具有式(IX)、(X)、(XI)或(XII)的結構；(IX)(R30 R31 R32 Si)2 (R33 R34 Si)d (R35 Si)－ (X)(R36 R37 R38 Si)(R39 R40 Si)f (R41 R42 Si)－ (XI)(R43 R44 R45 Si)2 (CR46 R47 )d (R48 Si)－ (XII)(R49 R50 R51 Si)(CR52 R53 )f (R54 R55 Si)－
其中"d"係獨立地於每次出現時為0至50之整數，"f"係獨立地於每次出現時為1至50之整數，以及R30 至R55 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基。
於一實施例中，雙官能性間隙物同時地連結至第一疏水性部分體和第二疏水性部分體。可供選擇地，雙官能性間隙物首先連結至第一疏水性部分體並接續地連結至第二疏水性部分體。於一實施例中，起初為單官能性的間隙物可經連結至第一疏水性部分體，接續經官能化並連結至第二疏水性部分體。連結間隙物至疏水性部分體可藉含有矽氫化物的有機矽氧烷基團或有機矽烷基團與具有不飽和碳原子的間隙物之矽氫化反應而發生。矽氫化反應可藉使用如前述之矽氫化作用觸媒而經催化。
於一實施例中，具有含有矽氫化物之有機矽氧烷基團或有機矽烷基團的第一疏水性部分體和第二疏水性部分體，藉使用矽氫化作用觸媒可連結至具有不飽和聚氧化烯衍生物之間隙物。於一實施例中，於鉑觸媒存在下，藉使含有三甲基矽氧烷部分體的矽氫化物和不飽和的諸如二烯丙基衍生物之聚氧化烯衍生物進行矽氫化反應，兩個藉結構(VII)表示之三甲基矽氧烷可經連結而產生雙表面活性劑。
於一實施例中，表面活性劑可包括具有通式M1 Dj M2 之有機矽氧烷。通式可特別以式(XIII)表示；(XIII)(R56 R57 R58 SiO1/2 )(R59 R60 SiO2/2 )j (R60 R61 R10 SiO1/2 )
其中"j"係0至50之整數；R56 係支鏈脂族基、芳族基、環脂族基，或R62 R63 R64 Si R65 ；R57 和R58 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；R59 、R60 、R62 、R63 和R64 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；R65 係二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者；且R60 和R61 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基。於一實施例中，j係0。於一實施例中，j係1。
於一實施例中，R56 包括支鏈脂族基或R62 R63 R64 Si R65 。於一實施例中，R57 至R61 包括甲基，而R56 可為(CH3 )2 CHCH2 －、(CH3 )2 CHCH2 CH2 －、(CH3 )3 C－、(CH3 )3 CCH2 CH2 －、(CH3 )3 CCH2 －、(CH3 )3 SiCH2 －或(CH3 )3 SiCH2 CH2 －其中之一者。具式(XIII)之表面活性劑藉含有矽氫化物之有機矽氧烷與不飽和聚氧化烯衍生物之矽氫化反應而可經化學性合成。
於一實施例中，含有矽氫化物之有機矽氧烷具有式(XIV)所定義之結構：(XIV)(R56 R57 R58 SiO1/2 )(R59 R60 SiO2/2 )j (R60 R61 HSiO1/2 )
其中整數"j"，R56 至R61 基係同於前述定義者；且H係氫原子。不飽和聚氧化烯衍生物可具有如前描述之式(V)。使用矽氫化作用觸媒可催化矽氫化反應。
於一實施例中，表面活性劑包括具有式(XV)之有機矽烷；(XV)(R62 R63 R64 SiR69 )(665 R66 SiR70 )k (R67 R68 R10 Si)
其中"k"係0至50之整數；R62 和R68 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，R69 和R70 係獨立地於每次出現時為二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者。具式(XV)之表面活性劑藉含有矽氫化物之有機矽氧烷與不飽和聚氧化烯衍生物之矽氫化反應而可經化學性合成。
表面活性劑藉由疏水性/疏油性平衡值(HLB)、熱量測定法、電導測定法、電子自旋共振(ESR)譜儀、測角術、顯微術、光散射、中子散射、核磁共振(NMR)譜儀、流動測定法、分光光度法、張力測量法、氣相層析法、原子吸收光度測定法、紅外線(IR)譜儀和類似者之一或多者而可定性。適當的性質藉包括水解穩定性、展著特性、聚集形成和結構、表面活性、溶解度、吸附性、濕潤、發泡、相行為、流動和向熱性特性之一或多種技術而可決定。
表面活性劑之高效展著特性可針對表面活性劑之水溶液而決定，以提供如藉由於疏水性表面之接觸角度而量測的總濕潤性。於一實施例中，表面活性劑的水溶液於濃度大於約0.1重量%時可為高效展著的。於一實施例中，表面活性劑的水溶液於濃度於自約0.1重量%至約0.5重量%、自約0.5重量%至約1重量%、自約1重量%至約2重量%、自約2重量%至約3.5重量%或自約3.5重量%至約5重量%時可為高效展著的。於一實施例中，表面活性劑的水溶液於濃度大於約5重量%時可為高效展著的。於一實施例中，濃度大於約0.1重量%的10微升(μL)液滴之表面活性劑的水溶液可展著成直徑約為10微升液滴之蒸餾水於相同疏水性表面上的約5至約6、約6至約7、約7至約8、約8至約9倍或更大；直徑係於塗覆液滴至表面後30秒或120秒時量測。於此以及說明書全文和申請專利範圍中，範圍限制可經結合及/或交換。除非於內文或文字中另行指明，則此等指出之範圍包括所有包含於其中的次範圍。
濃度大於約0.1重量%的表面活性劑之水溶液的表面張力可為小於約10 mN/m的範圍中。於一實施例中，表面活性劑可具有於自約10 mN/m至約8 mN/m、自約8 mN/m至約5 mN/m或自約5 mN/m至約1 mN/m範圍中之水性表面張力。
表面活性劑之水解穩定性可於pH於自約2至約10之範圍中，並於25℃持續大於24小時之期間而決定。於一實施例中，表面活性劑於pH於自約2至約4、自約4至約6或自約6至約7之範圍中，於25℃持續大於24小時可為穩定者。。於一實施例中，表面活性劑於pH於自約7至約8、自約8至約9或自約9至約10之範圍中，於25℃持續大於24小時可為穩定者。
表面活性劑之水溶液的臨界聚合濃度(CAC)可為：大於此濃度時表面活性劑之單體表面活性劑分子突然聚集之濃度。於一實施例中，表面活性劑可具有大於約0.01毫莫耳(mM)的水性臨界聚合濃度。於一實施例中，表面活性劑可具有自約0.001 mM至約0.01 mM、自約0.01 mM至約0.1 mM、自約0.1 mM至約1 mM、自約1 mM至約10 mM或自約10 mM至約100 mM範圍中之水性臨界聚合濃度。
合適的多孔膜包括聚烯、聚伸芳基、聚醯胺、聚酯、聚碸、聚醚、聚丙烯酸、聚苯乙烯、聚胺酯、聚芳酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚矽氧烷、聚苯氧化物、纖維素聚合物或其經取代的衍生物之一或多者。於一些實施例中，多孔膜包括生物相容性材料或生物降解性材料，諸如脂族聚酯、多肽以及其他自然發生之聚合物。
於一實施例中，膜包括經鹵化之聚烯。合適的經鹵化之聚烯可為聚亞乙烯氟或聚四氟乙烯。於一實施例中，可使用最初為疏水性的膜，諸如擴張性聚四氟乙烯(ePTFE)膜。市售合適的ePTFE膜可得自General Electric Energy (Kansas City,Missouri)。
其他材料和方法係可使用，以形成具有開放性細孔之膜。舉例而言，藉由穿孔、拉伸、延展、發泡、沉澱或萃取基膜之一或多者可使膜成為可通透的。合適之用以製作膜的方法包括發泡、削片或鑄造任何合適的材料。於另一實施例中，膜可由織布或不織布形成。
於一實施例中，膜可藉擠製細粉末顆粒和潤滑劑之混合物而製造。擠出物可接續經壓延。經壓延的擠出物可於一或多個方向經"延展"或拉伸，以形成連接至節點的纖維而定義三維矩陣或晶格型結構。"延展"意指拉伸至超過材料之彈性限度而造成纖維之永久變形或伸長。膜可經加熱或"燒結"以藉改變部分材料，使其由結晶狀態自非晶狀態而減少或最小化膜材料中的殘留應力。於一實施例中，只要膜可適用於其終端預期用途，膜可未經燒結或部分經燒結。
於一實施例中，可能製造出連續細孔。合適的孔隙度可為大於約10體積%之範圍中。於一實施例中，孔隙度可為自約10體積%至約20體積%、自約20體積%至約30體積%、自約30體積%至約40體積%、自約40體積%至約50體積%、自約50體積%至約60體積%、自約60體積%至約70體積%、自約70體積%至約80體積%、自約80體積%至約90體積%或大於90體積%之範圍中。
每一細孔直徑可為相同，且細孔可定義預定之圖案。可供選擇地，每一細孔直徑可不相同，且細孔可定義不規則圖案。合適的細孔直徑可小於約500微米。於一實施例中，細孔平均直徑可為自約1微米至約10微米、自約10微米至約50微米、自約50微米至約100微米、自約100微米至約250微米或自約250微米至約500微米之範圍中。於一實施例中，細孔平均直徑可小於約1微米，於自約1奈米至約50奈米、自約50奈米至約0.1微米、自約0.1微米至約0.5微米或自約0.5微米至1微米之範圍中。於一實施例中，細孔平均直徑可小於約1奈米。
節點與纖維之表面可定義數個延展通過膜的相對主側表面之曲折路徑中的互連細孔。於一實施例中，膜中細孔之平均有效細孔尺寸可於微米範圍中。於一實施例中，膜中細孔之平均有效細孔尺寸可於奈米範圍中。用於膜中細孔之合適的平均有效細孔尺寸可為自約0.01微米至約0.1微米、自約0.1微米至約5微米、自約5微米至約10微米或大於約10微米的範圍中。用於膜中細孔之合適的平均有效細孔尺寸可為自約0.1奈米至約0.5奈米、自約0.5奈米至約1奈米、自約1奈米至約10奈米或大於約10奈米的範圍中。
於一實施例中，膜可為包括複數個以複數纖維互連之節點的三維矩陣或具有晶格型結構。節點與纖維的表面可定義膜中的複數個細孔。纖維的尺寸可為自0.05微米至約0.5微米之直徑的範圍中，其係於正交纖維之縱向長度方向取得。多孔性膜之比表面積可於自約9平方公尺/公克膜材料至約110平方公尺/公克膜材料的範圍中。
根據本發明實施例之膜可具有不同尺寸，一些尺寸係參照特定施用標準而選擇。於一實施例中，膜可具有於流體流方向上小於約10微米之範圍的厚度。於另一實施例中，膜可具有於流體流方向上大於約10微米之範圍的厚度，舉例而言，於自約10微米至約100微米、自約100微米至約1毫米、自約1毫米至約5毫米或大於約5毫米之範圍中。於一實施例中，膜可由複數個不同層而形成。
於垂直於流體流之方向，膜可具有大於約10毫米之寬度。於一實施例中，膜可具有於自約10毫米至約45毫米、自約45毫米至約50毫米、自約50毫米至約10厘米、自約10厘米至約100厘米、自約100厘米至約500厘米、自約500厘米至約1米或大於約1米之範圍中的寬度。寬度可為圓形區域之直徑，或可為多角形區域最接近邊緣之距離。於一實施例中，膜可為矩形，其具有於米範圍中之寬度及未定之長度。亦即，膜可形成藉以預定距離、於連續形成操作中切割膜而決定長度之捲狀物。
根據本發明之實施例提供一種形成物件的方法。於一實施例中，此方法包括使多孔性膜與表面活性劑和溶劑之混合物接觸。表面活性劑如前所註明，當於溶液中時可作為高效展著劑。表面活性劑和溶劑之混合物可為溶液、乳液、溶膠－凝膠、凝膠或淤漿之一或多者。
可使用極性及/或非極性溶劑與表面活性劑以形成混合物。適合的極性溶劑示範例包括水、醇、脂肪酸、酮、乙二醇、聚乙二醇或二醇。合適的非極性溶劑示範例包括芳族溶劑、油(如礦物油、植物油、矽氧樹脂油和類似者)、植物油之低級烷酯或石蠟族低分子量之蠟。於一實施例中，溶劑包括水、醇、脂肪酸、酮、乙二醇或二醇之一或多者。
表面活性劑之濃度，以總混合物重量為基準計，可為大於約0.1重量%之範圍中。於一實施例中，表面活性劑之濃度，以總混合物重量為基準計，可為自約0.1重量%至約1重量%、自約1重量%至約2重量%、自約2重量%至約5重量%、自約5重量%至約10重量%、自約10重量%至約25重量%或自約25重量%至約50重量%之範圍中。
藉由浸沒、浸塗、刮刀塗佈、旋轉塗佈、溶液鑄造和類似者之一或多者，膜可與表面活性劑和溶劑之混合物接觸。於一實施例中，藉浸沒膜於表面活性劑和溶劑之混合物中，膜可與表面活性劑和溶劑之混合物接觸。
於接觸步驟期間，例如於旋轉塗佈期間，或接觸步驟之後，溶劑可自膜被移除。於一實施例中，藉加熱或施加真空之一或二者可移除溶劑。自膜將溶劑移除可由諸如紅外線譜儀、核磁共振譜儀、熱重力分析、示差掃描熱分析和類似者之分析技術測量並定量。
於一實施例中，表面活性劑可被吸收或吸附至膜上而不會遮蔽膜之細孔。表面活性劑可與膜材料相容且可賦予膜表面親水性特性。相容意指表面活性劑可"濕透"膜之表面。於一實施例中，膜與流體接觸後之回應為能夠濕潤。流體可為液態或蒸氣形式且可包括超過一種組份。於一實施例中，流體可包括一或多種化學物質溶解或懸浮於液體或蒸氣混合物中。於一實施例中，流體之主要組份可為水性液體或水蒸氣。於一實施例中，表面活性劑可使膜自乾燥運送狀態成為可濕潤的。於以表面活性劑處理之後膜可經乾燥，且可以乾燥的狀態被運輸。取決於終端用途，乾燥的膜或膜基物件可於現場經濕潤。
根據本發明實施例製備之物件可具有一或多種預定的特性。此等特性包括經乾燥運送膜之可濕性、濕/乾循環能力、極性液體或溶液之過濾、非水性液體或溶液之流動、於低pH條件下之流動及/或持久性、於高pH條件下之流動及/或持久性、於室溫條件下之流動及/或持久性、於升高溫度條件下之流動及/或持久性、於升高壓力時之流動及/或持久性、對於預定波長之能量的透明度、對聲波能量之透明度或用於催化性材料的支持性之一或多者。透明度意指透光能力，以使在無干擾物質的情況下物件或影像可被看見，或對特定頻率的電磁輻射，諸如可見光，為可通透的。持久性意指塗佈材料於連續狀態下維持功能之能力，舉例而言，超過一天或過一個循環(濕/乾、熱/冷、高/低pH和類似者)。
於一實施例中，膜具有複數個選擇性經互連細孔，其與膜之相對面主側相鄰的環境呈流體性流通。亦即，細孔可自膜的一表面延伸穿過膜體而至膜的另一表面。使液體材料，例如水性液體，濕潤或溼透並穿過細孔之膜材料的晶癖(propensity)可顯示作為一或多種特性。此等特性包括膜之表面能量、液體材料之表面張力、膜材料與液體材料之間的相對接觸角度、細孔之尺寸或有效流動面積以及膜材料和液體材料之相容性。
使水性液體能夠穿過膜之細孔的物件之晶癖可藉測量水液滴與物件表面之間的接觸角度而側得。於一實施例中，1微升液滴之水於物件表面可具有小於30°的接觸角度。於一實施例中，1微升液滴之水於物件表面可具有自約2度約5度、自約5度至約10度、自約10度至約15度或自約15度至約30度之範圍中的接觸角度。於一實施例中，1微升液滴之水於物件表面可具有約為0度的接觸角度。
流體通過膜之流速可取決於一或多種因素。此等因素包括膜之物理性及/或化學性特性、流體之特性(如黏度、pH、溶質和類似者)、環境特性(如溫度、壓力和類似者)和類似者之一或多者。於一實施例中，膜除了對流體或液體外，可對蒸氣呈可通透的，或僅對蒸氣呈可通透的。合適的蒸氣傳輸率，若存在，可為小於約1000公克/每天每平方公尺(g/m2 /天)之範圍中、自約1000 g/m2 /天至約1500 g/m2 /天、自約1500 g/m2 /天至約2000 g/m2 /天或大於2000 g/m2 /天之範圍中。於一實施例中，膜可選擇性地對液體或流體呈不可通透的，但仍對蒸氣保持可通透性。
膜可使用於過濾水。於一實施例中，於室溫下、0.09百萬帕斯卡壓力差下，水可以大於約30 g/min－cm2 之通透值流過膜。於一實施例中，於室溫下、0.09百萬帕斯卡壓力差下，水可以大於約35g/min－cm2 之通透值流過膜。於一實施例中，於室溫下、0.09百萬帕斯卡壓力差下，水可以大於約40 g/min－cm2 之通透值流過膜。於一實施例中，於室溫下、0.09百萬帕斯卡壓力差下，水可以大於約50 g/min－cm2 之通透值流過膜。於一實施例中，於室溫下、0.09百萬帕斯卡壓力差下，水可以大於約75 g/min－cm2 之通透值流過膜。
於一實施例中，若表面活性劑之分子量夠高，即使令膜經過數次濕/乾循環後，膜仍為可操作的而以所欲流速過濾水。於一實施例中，於1次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於2次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於5次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於100℃下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約10 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於100℃下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約10 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約20 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於10次濕/乾循環後、於100℃下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約20 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於20次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於20次濕/乾循環後、於100℃下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約1 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於20次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約10 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於20次濕/乾循環後、於100℃下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約10 mL/min－cm之流速流過膜。於一實施例中，於50次濕/乾循環後、於室溫下、於27吋Hg壓力差下，水可以大於約20 mL/min－cm之流速流過膜。
膜基物件於最初使用後可經沖洗，以不留下可萃取物質。沖洗可藉令膜持續以水流沖洗或令膜經過數次濕/乾循環而執行。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約1濕/乾循環至約5濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.5重量%。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約1濕/乾循環至約5濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.05重量%。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約1濕/乾循環至約5濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.005重量%。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約1濕/乾循環至約5濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.001重量%。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約5濕/乾循環至約10濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.5重量%。於一實施例中，使用水於室溫或約100℃時、在每約10濕/乾循環至約20濕/乾循環後，可自膜萃取的物質少於約0.5重量%。
根據本發明之實施例，膜之穩定性於一或多次濕/乾循環後亦可參考橫越膜之壓降而經測量。亦即，於多次濕/乾循環後，膜可重覆地回復成約為相同之壓降。於一實施例中，膜可回復至相對隨後接續之壓降的10%之內。
於一實施例中，膜可為吸收劑，諸如水或體液之吸收劑。於維持流體環境之平衡時，吸收劑包括微量之流體入流量和出流量。然而，吸收劑為可分辨的，並與可流動的有所區別。流動包括液體或流體自第一表面穿過膜至第二表面之流動的能力。因此於一實施例中，膜為可操作的以具有於一預定方向上穿過至少一部分之材料的液體或流體流動。驅動力可為滲透或毛細管作用，或可由濃度梯度、壓力梯度、溫度梯度或類似者的一或多者驅動。
至少一實施例之特性包括對抗溫度大於100℃範圍，例如於高溫高壓滅菌操作中，之溫度偏移。於一實施例中，溫度偏移可為自約100℃至約125℃、自約125℃至約135℃或自約135℃至約150℃的範圍中。選擇性地，溫度偏移亦發生相對環境為升高壓力的情況下。溫度偏移可持續大於15分鐘之期間。於一實施例中，對紫外線(UV)輻射之抗性可進行膜之滅菌而不使其特性喪失。
根據本發明之實施例的物件可具有複數個子層。此等子層可彼此相同或是不同。於一面向中，一或多層子層包括本發明之實施例，而另外之子層可具有諸如強化、選擇性過濾、撓性、支撐、流動控制、離子交換和類似者之特性。
根據本發明之實施例製備的膜基物件可用於分離系統、電化學電池或醫療裝置之中。
根據本發明之實施例製備的膜基物件可用於分離系統中。分離系統可為可操作的以於液－固相、液相或氣相中分離一或多種無機或有機化學物質。膜藉使流體流過其中可致使分離。流體包括複數個至少兩種組份，且一種組份可穿過膜而另一組份不可穿過膜。兩種組份可包括固體－液體基之混合物，例如於液體過濾時；液體－液體基之混合物，例如於血液透析時；固體－氣體基之混合物，例如於空氣清靜時；或氣體－氣體基之混合物，例如於氣體分離應用時。欲分離之組份可包括，舉例而言，鹽、離子、生物性分子、細菌及類似者。
分離可受濃度梯度或施加壓力差橫越膜而致能。用於此等應用之膜基物件可具有使某些化學物質通過卻阻擋或防止其他分子通過的能力，此取決於細孔尺寸和化學物質尺寸之間的相對差異及/或膜材料與化學物質之間化學交互作用的性質。合適的膜基分離示範例包括一或多種例如於水純化系統中的液體過濾、基於極性之化學分離、透析分離或氣體分離。
用於一或多種分離系統之嚴苛過程及操作條件可能體現具有高化學、溫度和機械穩定性之膜(通常為疏水性的膜)的需求。然而，當使用於極性媒介中時，疏水性膜可能經常導致膜積垢，舉例而言水過濾膜之積垢或血液透析膜之蛋白質吸附。膜積垢可能體現必要之昂貴且勞力密集之清潔步驟、不同的分離特性(通透性及/或選擇性)或使裝置完全失效。此外，膜之分離和再利用特徵亦可受到膜之可濕性和可再濕性等特性的影響。根據本發明之實施例製備的具改良之濕潤特性和親水性特徵之物件有助於用於分離設備中膜表現性的改良。
根據本發明之實施例製備之膜基物件可使用於水純化或水處理系統中。水處理系統包括根據本發明之實施例之物件和流動誘發機構。流動誘發機構可為可操作的以使含有化學物質之水流動至膜。膜可過濾水，以自水分離出化學物質。
膜之架構(厚度、對稱性、不對稱性)和細孔尺寸、分布及密度可依終端用途之體現而決定。根據本發明之實施例製備之膜基物件可使用作為逆滲透(RO)膜、奈米過濾(NF)膜、超過濾(UF)膜或作為微過濾(MF)膜。
根據本發明之實施例製備之膜基物件可使用於海水淡化。淡化系統藉使用流動誘發機構使海水流過逆滲透膜而可致使離子自水分離。流動誘發機構可產生橫越膜橫截面之水的交叉流。分離可受施加橫越膜之自約2巴至200巴範圍中的壓力差而致能。於使海水通過逆滲透膜之前，海水可經預處理以除去細菌、真菌、生物性分子、二價離子和類似者。預處理可藉使海水通過多個微過濾、超過濾和奈米過濾膜而達成。於一實施例中，根據本發明之實施例製備之膜基物件可包括於淡化採用之逆滲透膜系統之中。於另一實施例中，根據本發明之實施例製備之膜基物件可包括於淡化前用於海水預處理之一或多個微過濾、超過濾或奈米過濾系統中。物件之濕潤特性和親水性特徵可增進於改良的分離性能中產生之積垢的抗性。
舉例而言，根據本發明之實施例製備之膜基物件可使用作為離子交換濾器，以分離電化學電池中的陰極和陽極。於此使用之名詞"離子交換濾器"和"離子交換膜"係可交替使用。電化學電池包括電解電池，諸如鹼氯電池；具有離子交換膜之燃料電池和類似者。電化學電池中之離子交換濾器的一或多種特性包括：機械完整度、低電阻或高離子導通性。降低濾器厚度及/或增加液體通透性可減低電阻。然而，濾器厚度的下限可能因產生之機械穩定性之降低而受到限制。濾器(尤其是於燃料電池中)之液體通透性、可濕性和可再濕性可能因此成為影響電化學電池表現性之因素之一。
根據本發明之實施例製備之離子聚合物和膜基物件可使用作為電化學電池中的離子交換膜(IEM)。離子聚合物與膜基物件相互流通。取決於電化學電池之型態和功能，流通可為流體流通、離子性流通或電氣流通之一或多者。電化學電池可包括陽極、陰極以及選擇性地包含電解質。膜基物件自身可作為IEM、可作為強化劑或可作為基材，例如於複合IEMs中。於一實施例中，IEM可作為電化學電池中之電解質。
離子聚合物包括具有一或多個離子交換基團的離子交換材料。離子聚合物係低分子量之含有離子的寡聚物或聚合性材料。於一實施例中，離子聚合物包括全氟化的聚合物，其具有離子官能性或具有懸垂基團。合適的全氟化聚合物包括：全氟化烯烴，諸如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)；氯－及/或溴－及/或碘－聚氟烯烴，例如氯三氟乙烯(CTFE)或溴三氟乙烯；氟烷基乙烯醚，例如聚三氟甲醚、聚溴二氟甲基醚、聚戊氟丙基醚；或聚全氟氧烷基醚，例如聚全氟－2－丙氧基－丙基醚。合適的聚合性離子聚合物可藉共聚合未經官能化的單體與含有離子的單體而合成，或藉後聚合官能化作用而合成。合適的離子性基團包括一或多個羧酸基團、磺酸基團、硫酸基團、亞磺酸基團、膦酸基團或硼酸基團。離子性基團可存在於聚合性離子聚合物之主鏈或支鏈。
其他穩定的離子交換樹脂包括聚乙烯醇、三氟苯乙烯、聚胺或具有必要官能性基團的二乙烯基苯/苯乙烯共聚物。聚合物可另外地與金屬鹽混合以獲得所欲之官能性和離子導通性。選擇性地，可納入細分粉末或其他非離子性聚合物至離子交換材料中以提供另外的特性。此種細分粉末可選自諸如金屬氧化物、鎳、矽石、二氧化鈦或鉑之無機化合物。此種細分粉末可選自諸如碳黑或石墨之有機化合物。此粉末可提供特殊之添加效用，諸如不同的美學外觀(顏色)、導電性、導熱性、催化性或增進或減弱之反應物傳輸特性。非離子性聚合物之示範例包括聚烯烴、諸如聚偏二氟乙烯(PVDF)的其他氟聚合物，或其他熱塑性或熱固性樹脂。此種非離子性聚合物係可經添加以助於膜基質之包藏，或增進或減弱反應物輸送特性。離子聚合物可以膜基物件上的均勻塗層存在、可浸漬膜之表面與細孔，或可與膜材料化學性反應。
IEM之液體通透性、可濕性和可再濕性因與如本發明前述實施例中之膜接觸的表面活性劑之高效展著特性而可增進。IEM之水通透性可於大於約1 1/(h.m2 .Atm)、大於約10 1/(h.m2 .Atm)、大於約100 1/(h.m2 .Atm)或大於約500 1/(h.m2 .Atm)之範圍中。
質子交換膜(PEM)可包括根據本發明之實施例製造之物件。此種PEM可具有相當高之水通透性，且可適合用於燃料電池或膜反應器中。PEM於陽極側具有減低的乾燥傾向而於陰極側具有過量水合物。膜之提升的水通透性可降低傳輸質子橫越膜的阻力，增加電池中膜的導電性。
於一實施例中，膜基物件可為燃料電池中的質子交換膜(PEM)。燃料電池可包括陽極、陰極、觸媒以及選擇性包含電解質。膜基物件自身可作為PEM、可作為PEM中的強化劑或可作為基材，例如於複合PEM中。於一實施例中，PEM可為燃料電池中的電解質。燃料電池為一種電化學電池，於其中諸如液態氫之燃料與諸如液態氧之氧化劑之間的反應能量係直接且連續地轉化成電能(或反之亦然)。
醫療裝置可包括根據本發明之實施例製備的膜基物件。醫療裝置可為於其操作過程中具有與人類或動物之生物性組織、細胞及/或流體接觸之表面的裝置。醫療裝置係生物性相容者。生物相容性可藉減低蛋白質吸附和變性；非選擇性細胞附著；減低之栓塞、發炎或感染危險；或增進特定細胞附著於醫療裝置表面之一或多者而鑑定。
醫療裝置可進一步包括基材及/或生物性分子或生物性活性劑(總稱"生物材料")。生物材料可設置於基材之內或之上。生物材料於人體或動物體液或生物性液體中係相對性不可溶者，且可經設計並建構於體內或體表，或與體液接觸。生物材料不會引發體內不預期之反應，或是具低誘發率。不預期之反應包括血液凝結、組織壞死、腫瘤形成、過敏反應、異體反應(排斥)或發炎反應。生物材料可具有諸如張力、彈性、通透性和撓性之所欲目的需要之物理特性。於持續植入體內或與身體接觸期間，生物材料可維持其物理性特性和功能。
合適的生物材料包括諸如鈦、鋁、鎳、鉑、鋼、銀和金之金屬。合適的生物材料包括合金，諸如鈦－鎳合金、記型合金、超彈性合金、鋁氧化物合金、鉑合金、不鏽鋼、不鏽鋼合金、MP35N、埃爾基洛伊耐蝕遊絲合金(elgiloy)、海恩斯25或如鎢鉻鈷合金之鈷合金。非金屬性生物材料可包括礦物或陶瓷、熱解碳、銀覆碳或玻璃石墨之一或多者。合適的礦物或陶瓷可包括氫磷灰石。聚合性生物材料可包括聚合物，諸如聚醯胺、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、一些聚烯烴，其包括聚乙烯或聚丙烯、聚苯乙烯、聚胺甲酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、矽氧樹脂彈性體、聚丙烯酸酯、聚異戊二烯、聚四氟乙烯，或是橡膠。其他生物材料可包括人類或動物蛋白或組織，諸如骨、皮膚、齒、膠原、層黏連蛋白、彈性蛋白或纖維蛋白。
合適的生物材料包括諸如肝素和硫酸乙醯肝素之抗凝劑、抗血栓劑、凝結劑、血小板劑、抗發炎劑、抗體、抗原、免疫球蛋白、防衛劑、酵素、荷爾蒙、生長因子、神經傳導物質、細胞介素、血液劑、調節劑、運輸劑、纖維劑、病毒劑、諸如醣蛋白、球蛋白、結構性蛋白、膜蛋白和細胞附接蛋白之蛋白質、病毒蛋白質、諸如醣肽、結構性肽、膜肽和細胞附接肽之肽、蛋白多醣、毒素、抗生素、抗菌劑、諸如盤尼西林、替卡西林(ticarcillin)、羧芐青黴素(carbencillin)、安比西林、撲萄黴素(oxacillian)、克法妥黴素(cefazolin)、枯草菌素、頭芽孢菌素抗生素(cephalosporin)、頭孢子素(cephalothin)、希福辛(cefuroxime)、西福斯汀(cefoxitin)、諾福殺星(nOrfioxacin)、皮福殺星(perfioxacin)和磺胺嘧啶(sulfadiazine)之抗微生物劑、玻尿酸、多醣、碳水化合物、脂肪酸、觸媒、藥物、維生素、核酸序列或其片段(諸如DNA片段或RNA片段)、凝集素、配位基和染料(其係作為生物性配位基)。
基材可為管狀、圓柱狀、片狀、曲杆狀或根據其終端用途之合適的形狀。膜基物件可接觸醫療裝置的一或多個表面。取決於所欲應用，膜基物件可能與醫療裝置的外表面接觸(例如於外科用儀器中)、與醫療裝置的內表面接觸(例如於導管中)或與醫療儀器之內與外表面兩者接觸(例如於血管拉幅(stent)中)。於一些實施例中，基材可能不存在，且膜自身可形成醫療裝置，舉例而言，藥物配送裝置。
膜基物件亦可改進植入人體中的醫療裝置之可視化或成像特徵。一或多種諸如螢光分析法、超音波及/或光學成像之遠端成像技術可有助於植入的醫療裝置之可視化。於一實施例中，高效展著表面活性劑可親水化膜表面。親水性增進表面之濕潤(增大接觸角度)。膜表面與生物性流體和體液之濕潤的增進可提升透明度或半透明度，以得到較佳之可視性。
於一些實施例中，醫療裝置可另包括可視化增強劑。可視化增強劑包括生物標記、對比劑、顯影劑或診斷劑之一或多者。可視化增強劑係增進、對比或提升於超音波或光學成像系統中物件之可視性或偵測性之化合物、組成物或調配物。
超音波對比劑可基於密度或聲音特性。超音波對比劑可為能產生聲波者，其係能夠反射或發射聲波。於一些實施例中，可使用微泡作為用於超音波成像之對比劑。對比劑係可調配自一或多種脂質、聚合性材料、蛋白質和類似者。脂質、聚合物及/或蛋白質可為天然的、合成的或半合成的。光學顯影劑包括發色團、螢光團、螢光染料、吸附發色團、螢光淬滅體和類似者之一或多者。
醫療裝置包括諸如血液充氧器、血液泵、血液感測器、輸血用導管和類似者之用於外科之體外裝置。醫療裝置包括植入於血管或心臟中之人工彌補器，諸如血管移植段、拉幅、心律器導線和心瓣膜。合適的醫療裝置包括導管、導線或置於血管或心臟中用於監視或修復目的之裝置。醫療裝置亦可包括用於生物性分析應用之生物體外或生物體內裝置，諸如蛋白質或細胞分離；微流體性裝置；藥物配送裝置或組織工程支架。
包括膜基物件之一些其他的醫療裝置之示範例包括血管移植段、主動脈移植段、動脈、靜脈或血管、血管拉幅、透析膜、管或連接器、血液充氧器管或膜、超過濾膜、主動脈內氣球、血液包、導管、縫線、軟或硬的人工組織、合成人工輔器、人工心瓣膜、組織接著劑、心律器導線、人工器官、氣管內管、用於眼睛之諸如接觸的或眼內的鏡片、血液處理器材、清除器材、診斷和監視導管及感測器、生物感測器、齒用裝置、藥物配送裝置或身體性移植。
實施例
下列實施例係僅用以闡述根據本發明之方法和體系，因此不應被視為限縮申請專利範圍。除非另行指出，擴張性聚四氟乙烯(e－PTFE)多孔性膜係得自General Electric Energy(Kansas City,Missouri)，且有機矽氧烷基之高效展著表面活性劑SIL WET L－77(以下稱作"SS1")係得自General Electric Advanced Silicones(Pittsfield,Massachusetts)。用於實施例中之e－PTFE細孔尺寸於約5微米之範圍中。具有式XVI的有機矽氧烷基之高效展著表面活性劑(以下稱作"SS2")和具有式XVII的第三丁基三矽氧烷基之高效展著表面活性劑(以下稱作"SS3")係使用矽氫化反應而製備。
其中，於式(XVI)中之氧乙烯單元之數量平均分子量為約350，且於式(XVII)中之氧乙烯單元之數量平均分子量為約550。
異丙醇(以下稱作"IPA")和市售之十二基苯磺酸基的表面活性劑("NEOPELEX")係使用於比較實施例。除非另行指明，所有成分和器材皆來自如Alpha Aesar,Inc(Ward Hill,Massachusetts)和Spectrum Chemical Mfg.Corp.(Gardena,California)之一般化學品供應商的市售產品。
實施例1
將SIL WET L－77溶解於水中，得到濃度為0.1重量%之最終溶液。以SIL WET L－77溶液處理原始狀態的e－PTFE膜樣本持續約30分鐘的期間。於30分鐘後，藉由其透明度得知膜經水性溶液完全濕潤。經濕潤的膜於烤箱中約100℃下被乾燥以產生乾燥之經處理的膜，樣本1。
實施例2
將SIL WET L－77溶解於乙醇中，得到濃度為0.1重量%之最終溶液。以SIL WET L－77溶液處理原始狀態的e－PTFE膜樣本持續約1分鐘的期間。於1分鐘後，藉由其透明度得知膜經水性溶液完全濕潤。經濕潤的膜於烤箱中約100℃下被乾燥以產生乾燥之經處理的膜，樣本2。
實施例3
吸取水液滴(1微升至5微升)至原始狀態的e－PTFE膜和如前述製備之樣本1和2之上。如第1圖所顯示，於原始狀態的e－PTFE膜表面之水微滴的接觸角度大於約90度。另一方面，樣本1和2則完全被水微滴濕潤，如第2圖所示，其接觸角度為約0度。
實施例4
以蒸餾水稀釋SS1、SS2、SS3和NEOPELEX每一者之部分，使其濃度為0.1或0.6重量%。表面活性劑的水溶液(0.1重量%或0.6重量%)之整分(aliquots)(10微升)和蒸餾水之整分(10微升)係塗佈至聚苯乙烯培養皿之表面。將溼度計接鄰培養皿放置，且以再結晶皿覆蓋培養皿。於30秒後移除覆蓋皿，並檢測且紀錄微滴之周長。針對各樣本，進行3次之垂直軸的展開直徑(以毫米計)測量。平均展開直徑係得自六個量測的直徑。此測試於選定之介於35%和70%之間的經控制之相對溼度下且於約22℃至約26℃範圍中之溫度進行。所得之展開直徑和表面張力係如表1所示。
實施例5
將SS1、SS2、SS3和NEOPELEX溶解於水中，得到溶液濃度為0.5重量%之最終溶液。將四個不同之原始狀態的e－PTFE膜以SS1、SS2、SS3和NEOPELEX溶液處理過夜，並使其於空氣中乾燥以形成經SS1處理的e－PTFE膜(樣本3)、經SS2處理的e－PTFE膜(樣本4)、經SS3處理的e－PTFE膜(樣本5)和經NEOPELEX處理的e－PTFE膜(樣本6)。
實施例6
將IPA溶解於水中，得到溶液濃度為0.5重量%之最終溶液。將原始狀態的e－PTFE膜以IPA溶液處理過夜，並進一步於濕潤狀態使膜進行水之通透性測試(樣本7)。
實施例7
樣本3、4、5、6和7之水通透性係於室溫下、於約0.09百萬帕斯卡壓力下，使水不間斷流過膜持續約5分鐘期間而量測。水通透值係以每單位時間、每單位表面積之水量定義。表2列出量測的樣本3、4、5、6和7之通透值。如表2所示，以高效展著表面活性劑(樣本3、4和5)處理的膜之水通透性係大於以非高效展著表面活性劑(樣本6)或IPA(樣本7)處理者。
與根據本揭露之一或多種其他物質、組份或成分進行首次接觸、原位形成、摻合或混合前之時間點存在之物質、組份或成分係作為參考基準。經指明作為反應產物、形成之混合物或類似者之物質、組份或成分，若為熟此技藝者(如化學家)以其普通常識配合根據本揭露之應用，於執行接觸、原位形成、摻合或混合操作期間透過化學反應或轉化作用，可增進識別性、特性或特徵。將化學反應物或起始材料轉化成化學產物或最終材料之轉化反應為連續轉變過程，係與其發生的速度相互獨立。因此，當轉化過程進行時，可能存有起始與最終材料之混合物，並可能存有熟此技藝者以現行分析技術易於偵測或難以偵測之中間產物(取決於其動力學生命期)。
於說明書或申請專利範圍中，以化學名或化學式提及的反應物或組份，不論以單數型或複數型，可表示其存在於與另外的以化學名或化學型態提及之物質(如另外的反應物或溶劑)進行接觸之前。若於產生之混合物、溶液或反應媒介中發生任何初始及/或過渡性化學變化、轉化作用或反應，其可被視為中間產物、母料和類似者，且可具有與反應產物和最終材料之用途不同的利用性。其他接續的改變、轉化作用或反應可能得自將特定的反應物及/或組份一起置於為完成本揭露所需之條件下。於這些其他之接續的改變、轉化作用或反應中，反應物、成分或組份可能一起被視為或表示反應產物或最終材料。
前述實施例闡明本發明之一些特性。申請專利範圍係用於以認知上最廣意的範圍主張本發明，且於此提出之實施例係用來闡述選自各式所有可行之體系中的體系。因此，申請人認為不應以選擇使用之實施例所闡明之本發明特徵來限制申請專利範圍。於申請專利範圍中使用之名詞"包含"和其文法上之變異亦涵蓋並包括變化型及不同程度之詞彙，諸如但不限於，"基本上由...組成"和"由...組成"。於提供必要範圍之同時，此等範圍亦包括於其間之所有的次範圍。申請人預期熟此技藝者將瞭解此等範圍之變異(然而非一般大眾)，且申請專利範圍應涵蓋此等變異。科學與技術的進步可使現行因不精確語言而無法體現之等效物或取代物成為可行；此等變異亦應涵蓋於申請專利範圍中。
第1圖係水微滴與未經處理之ePTFE膜接觸的光學影像；以及第2圖係水微滴與經處理之ePTFE膜接觸的光學影像。

Claims (10)

  1. 一種包含物件之裝置，其中該物件包含：膜，其具有自第一表面延伸穿過該膜而至第二表面之細孔；以及表面活性劑，其與該膜之表面接觸，且該表面活性劑當與溶液接觸時能夠作為高效展著劑(superspreader)，且該物件與流體接觸後之回應為能夠濕潤該至少一表面；其中該表面活性劑包含式(I)之有機矽氧烷：(I)(R1 R2 R3 SiO1/2 )(R4 R5 SiO2/2 )n (R6 R10 SiO2/2 )p (R7 R8 R9 SiO1/2 )其中“n”係0至50之整數；“p”係1至50之整數；R1 至R9 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；以及R10 係式(II)之聚氧伸烷基：(II)R13 (C2 C3 R11 O)w (C3 H6 O)x (C4 H8 O)y R12 其中“w”、“y”和“z”係獨立地0至20之整數，唯其先決條件係“w”大於或等於2且“w+x+y”係於約2至約20之範圍中；R11 係氫原子或脂族基，R12 係氫原子、脂族基或羧酸鹽；以及R13 係具有結構(III)之二價脂族基：(III)-CH2 -CH(R14 )(R15 )z O-其中R14 係氫原子或脂族基，R15 係二價脂族基，以及“z”係0或1；或其中該表面活性劑包含連結至間隙物之第一疏水性部分體，且該間隙物係連結至第二輸水性部分體以形成雙(Gemini)表面活性劑，且各疏水性部分體包含至少一個矽原子； 或其中該表面活性劑包含式(XIII)之有機矽氧烷：(XIII)(R56 R57 R58 SiO1/2 )(R59 R60 SiO2/2 )j (R60 R61 R10 SiO1/2 )其中“j”係0至50之整數；R56 係支鏈脂族基、芳族基、環脂族基，或R62 R63 R64 SiR65 ；R57 和R58 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；R59 、R60 、R62 、R63 和R64 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；R65 係二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；R60 和R61 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者；或其中該表面活性劑包括具有式(XV)之有機矽烷；(XV)(R62 R63 R64 SiR69 )(665 R66 SiR70 )k (R67 R68 R10 Si)其中"k"係0至50之整數；R62 和R68 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，R69 和R70 係獨立地於每次出現時為二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者。
  2. 一種離子交換濾器，其包含申請專利範圍第1項之裝置，以及與該膜進行離子流通之離子聚合物層。
  3. 一種電化學電池，其包含申請專利範圍第1項之裝置、電極，以及與該裝置和該電極進行離子流通之電解 質。
  4. 一種燃料電池，其包含申請專利範圍第3項之電化學電池，其中該燃料電池係可操作的，以藉由燃料與氧化劑之間直接且連續地反應而產生電能。
  5. 一種醫療裝置，其包含申請專利範圍第1項之裝置，其中至少一表面於與組織、細胞或生物性流體之至少一者接觸時係生物可相容的。
  6. 根據申請專利範圍第5項之醫療裝置，其中於該膜與該生物性流體接觸時，使超音波或光學成像之一或二者呈透明或半透明。
  7. 一種分離器，其包含申請專利範圍第1項之裝置，其中該等細孔提供自該第一表面至第二表面的流體性流通，且該流體包含複數至少兩種組份，其中一種組份能通過該膜而另一種組份不能通過該膜。
  8. 一種水處理裝置，其包含：膜，其具有自第一表面延伸穿過該膜而至第二表面之細孔，以及表面活性劑，係設置於該膜之至少一表面上，且該表面活性劑於溶液中時能夠作為高效展著劑，而該等細孔與流體接觸後之回應為允許流體組份流過其中，以及流動誘發機構，係可操作的，以使含有化學物質之流體流至該膜，其中該膜能夠過濾該流體以自該流體分離該化學物質；其中該表面活性劑包含式(I)之有機矽氧烷：(I)(R1 R2 R3 SiO1/2 )(R4 R5 SiO2/2 )n (R6 R10 SiO2/2 )p (R7 R8 R9 SiO1/2 ) 其中“n”係0至50之整數；“p”係1至50之整數；R1 至R9 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；以及R10 係式(II)之聚氧伸烷基：(II)R13 (C2 C3 R11 O)w (C3 H6 O)x (C4 H8 O)y R12 其中“w”、“y”和“z”係獨立地0至20之整數，唯其先決條件係“w”大於或等於2且“w+x+y”係於約2至約20之範圍中；R11 係氫原子或脂族基，R12 係氫原子、脂族基或羧酸鹽；以及R13 係具有結構(III)之二價脂族基：(III)-CH2 -CH(R14 )(R15 )z O-其中R14 係氫原子或脂族基，R15 係二價脂族基，以及“z”係0或1；或其中該表面活性劑包含連結至間隙物之第一疏水性部分體，且該間隙物係連結至第二輸水性部分體以形成雙(Gemini)表面活性劑，且各疏水性部分體包含至少一個矽原子；或其中該表面活性劑包含式(XIII)之有機矽氧烷：(XIII)(R56 R57 R58 SiO1/2 )(R59 R60 SiO2/2 )j (R60 R61 R10 SiO1/2 )其中“j”係0至50之整數；R56 係支鏈脂族基、芳族基、環脂族基，或R62 R63 R64 SiR65 ；R57 和R58 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；R59 、R60 、R62 、R63 和R64 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；R65 係二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；R60 和R61 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基， 或R56 基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者；或其中該表面活性劑包括具有式(XV)之有機矽烷；(XV)(R62 R63 R64 SiR69 )(665 R66 SiR70 )k (R67 R68 R10 Si)其中"k"係0至50之整數；R62 和R68 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，R69 和R70 係獨立地於每次出現時為二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者。
  9. 一種淡化裝置，其包含申請專利範圍第8項之水處理裝置，且其能夠降低最初即含有鹽溶解於其中之流體中的鹽濃度。
  10. 一種方法，其包含：提供物件，其中該物件包含膜，該膜具有自第一表面延伸穿過該膜而至第二表面之細孔，以及與該膜之至少一表面接觸的表面活性劑，且該表面活性劑於溶液中時能夠作為高效展著劑；以及執行下列之一或更多者：改良包含該物件之離子交換膜的電性效能，分離具有複數至少兩種組份之流體，其中一種組份能通過該膜而另一種組份不能通過該膜，藉使用該膜作為較無生物相容性之材料與組織、細胞 或體液之間的干擾層而增進生物相容性，或是增進醫療裝置對超音波或光學成像之一或二者之顯像，其係藉著在與體液接觸後回應出濕潤膜之細孔而達成；其中該表面活性劑包含式(I)之有機矽氧烷：(I)(R1 R2 R3 SiO1/2 )(R4 R5 SiO2/2 )n (R6 R10 SiO2/2 )p (R7 R8 R9 SiO1/2 )其中“n”係0至50之整數；“p”係1至50之整數；R1 至R9 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；以及R10 係式(II)之聚氧伸烷基：(II)R13 (C2 C3 R11 O)w (C3 H6 O)x (C4 H8 O)y R12 其中“w”、“y”和“z”係獨立地0至20之整數，唯其先決條件係“w”大於或等於2且“w+x+y”係於約2至約20之範圍中；R11 係氫原子或脂族基，R12 係氫原子、脂族基或羧酸鹽；以及R13 係具有結構(III)之二價脂族基：(III)-CH2 -CH(R14 )(R15 )z O-其中R14 係氫原子或脂族基，R15 係二價脂族基，以及“z”係0或1；或其中該表面活性劑包含連結至間隙物之第一疏水性部分體，且該間隙物係連結至第二輸水性部分體以形成雙(Gemini)表面活性劑，且各疏水性部分體包含至少一個矽原子；或其中該表面活性劑包含式(XIII)之有機矽氧烷：(XIII)(R56 R57 R58 SiO1/2 )(R59 R60 SiO2/2 )j (R60 R61 R10 SiO1/2 )其中“j”係0至50之整數；R56 係支鏈脂族基、芳族 基、環脂族基，或R62 R63 R64 SiR65 ；R57 和R58 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；R59 、R60 、R62 、R63 和R64 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基或環脂族基；R65 係二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；R60 和R61 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，或R56 基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者；或其中該表面活性劑包括具有式(XV)之有機矽烷；(XV)(R62 R63 R64 SiR69 )(665 R66 SiR70 )k (R67 R68 R10 Si)其中"k"係0至50之整數；R62 和R68 係獨立地於每次出現時為氫原子、脂族基、芳族基、環脂族基，R69 和R70 係獨立地於每次出現時為二價脂族基、二價芳族基，或二價環脂族基；且R10 係同於前述之具有式(II)之聚氧化烯者。
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