TWI786231B - 過濾薄膜組件之封裝或接合組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種薄膜過濾組件,包括一外殼(housing),其中,以一固定之位置關係,藉由一封裝(potting)或接合(bonding)材料,設置該過濾薄膜,該封裝或接合材料係藉由固化一兩成分(2K)組成物而得,該兩成分(2K)組成物係由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯(acetoacetate)官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基(amino group)之化合物(b),每一前述胺基係一一級或二級胺基。
Description
本發明係針對在一些過濾製程中,所使用之一些薄膜組件之封裝(potting)組成物及接合組成物,更特別地,本發明係針對無異氰酸酯(isocyanate-free)、兩成分(2K)封裝或接合組成物,其具有第一成分,包括一具有至少二乙醯乙醯氧基(acetoacetoxy groups)之化合物;及第二成分,包括至少一含氮化合物,其具有至少一羰基(carbonyl group)反應性胺氮原子,在一些過濾薄膜組件中,此組成物當作封閉劑(sealant)很有效用。
過濾,係在壓力、真空、濃度梯度、價態(valence)或電化學親和力之影響下,迫使材料從流體或在其中,穿過多孔或半多孔障礙物或過濾介質,分離、分餾(fractionating)或濃縮許多粒子、分子或離子之過程。同時,已知之過濾介質常被歸類至深度過濾器(depth filters)、篩濾器(screen filters)(網目)或薄膜,本申請案係有關於薄膜過濾,其方法可發散應用於純化,濾洗(diafiltration),脫鹽(desalination),顆粒分餾(particle fractionation),分子濃縮,分子分離,流體滅菌(fluid sterilization)和流體澄清(fluid clarification)等。
如所屬技術領域中已經建立者,利用一些製程,包括溶劑鑄
造(solvent casting)、燒結、拉伸或核粒子徑跡蝕刻(nuclear particle track etching)。大多數薄膜過濾器係陶瓷或係由聚合物,例如聚碸(polysulfone)和乙酸纖維素(cellulose acetate)所合成。這些製程之每一者,以相對定義良好之流速(flow rate)、孔徑(pore size)、孔隙結構、孔隙密度、起泡點(bubble point)和拉伸強度(tensile strength),來產生薄膜。由於這些經預先確定之特性,薄膜過濾器之過濾效率,在不同製程條件下,能被準確地預測,例如,一微孔薄膜過濾器之結構與經估計之孔徑,將建立何種物質將被該薄膜所表面捕獲或去除,而且另外,許多小於該經估計孔徑之粒子,其之空隙包埋(interstitial entrapment)是否會發生。
此處,讀者之注意力要針對https://www.sswm.info/content/membrane-filtration與雷德克里夫(Radcliff)等人,薄膜技術對飲用水生產之應用,水質調整與純化(Water Conditional & Purification)(2004),其詳述分離-微粒過濾(particulate filtration)、微過濾(microfiltration)、超過濾(ultrafiltration)、奈米過濾(nanofiltration)與逆滲透(reverse osmosis)(超過濾)-製程與過濾薄膜孔徑間之一般關係。本發明不限於任何特殊孔徑、薄膜結構或可應用之分離製程,反而,本申請案係有關於一些組合式薄膜(modular membranes),為自容結構(self-contained configuration)或開放浸沒型(open-immersion type)之任一者。因為對微過濾、超過濾、奈米過濾及逆滲透(超過濾)而言,自容(或儲藏)薄膜組件係最常見之結構,其為本發明之主要焦點,但是想像一封裝組成物或接合組成物,現地應用於一被構築或被支撐之薄膜組件,該薄膜組件係不同地暴露於其被設置之液體介質中,將被認可。
如圖一所示,提供組件(1)具有一外殼(2),其中設置薄膜,並且使用封裝材料(3)固定。進料(4)被引入該組件(1),而且廢品(5)與滲透物(6)係由那裡被提取。一些替代之進料、廢品與滲透物提取點亦係可能,但不介紹。不過,全部之進料、濃縮液與過濾管線連接被組合至該組件(1)。
像這樣被儲藏之薄膜過濾器,主要以中空纖維(hollow fibers)與平板薄片(flat sheets)來獲得,其以摺疊、堆疊或螺旋纏繞結構來提供,在此敘述如下。此外,該組件(1)之組成薄膜可進一步被歸類為複合材料(composite),受支撐或組合:許多複合材料薄膜,包括一非常薄之保持層(retentive layer),被貼附於一預先成形之多孔支撐物;在一受支撐之薄膜中,實際薄膜係貼附於一可忽略保持性之強韌薄片材料;而且許多組合型薄膜,係形成於一且相同之操作,其具有許多相同組成物之層。
圖2說明一外殼(20)具有一收集頭(21),並且封閉一經摺疊之平板薄片薄膜(22),其可特別使用於許多微過濾之應用:液體進料(23),像未淨化之水(raw water),通過該薄膜,而且透過管(24)來提取滲透物。
圖3a呈現一種螺旋纏繞薄膜組件(30)。主要零件為分離薄膜(31),其被製成一平板薄片,而且其傳統上包括一襯底材料(backing material)之薄板(lamina)。其他重要之內部零件為進料通道間隔片(32),滲透物間隔片或滲透物收集材料(33),滲透物收集管或中心管(34),以及設置在該組件(30)之每一端之末端表面支架(holder)或防套疊裝置(anti-telescoping device)(35)。在該滲透物間隔片(33)周圍安排該薄膜(31)來形成一封套:在所屬技術領域中,「薄膜葉片(membrane leaf)」一詞,被用來定義兩背對背設置之薄膜薄片(31),具有一設置於其間之滲透物間隔片(33)。該進料通道
間隔片(32)係被置於該封套上,在該中心管(34)周圍纏繞該封套與進料通道間隔片(32),進料流體能藉由流進該進料通道間隔片(32)之邊緣,並且通過該進料通道間隔片(32),進入該薄膜(31)之表面,此間隔片在該進料流動路徑中製造紊流。滲透物通過該薄膜(31),然後流過該滲透物間隔片(33)及中心管(34)。濃縮物流出該進料通道間隔片(32)之下游邊緣,離開該組件(30)。該防套疊裝置(anti-telescoping device)(35)被連接於該中心管(34),並且亦利用一外包片(outer wrap)(36)固定位置,該防套疊裝置(35)防止該封套不會被該進料流體,沿著該中心管(34)之長度方向推動。
同時,該薄膜薄片(31)可用加熱方式來封閉邊緣,為了此目的,亦可使用接著劑(38),如圖3b中所示。一些合適之接著劑組成物必須具有一受嚴格控制之黏度,以減少該組成物之穿透與水平擴張,如圖3b之插圖中所示。在該接著劑黏度太低之情況下,其傾向透過該薄膜(31)之毛細作用,而水平擴張與吸除或上升,以及在可應用之情況下,有任何支撐物存在,因而製造一些空隙,並且降低該薄膜葉片之起始完整性:這對許多非對稱薄膜而言,會係特殊問題。相反地,當該接著劑組成物黏度太高時,在該薄膜葉片中,可能會有不充足之吸除和急劇之介面轉移(interfacial transitions)存在,這會使結構失效提升。此外,該接著劑亦需要具有一些晾置時間(open time),這會讓該反應性接著劑穿透該薄膜,並且需要在固化進行太多之前,適當地將其封閉。提供一種兼具所有那些性質之反應性接著劑,仍為現代工業中之一項挑戰。
許多這種結構類型之螺旋纏繞薄膜,揭露於下列引證中,此處透過引用而將其合併:美國專利第4,235,723號;美國專利第3,367,504號;
美國專利第3,504,796號;美國專利第3,493,496號;歐洲專例0251620 A2;以及美國專利第3,417,870號。
在很多應用中,尤其是在逆滲透與超過濾應用中,許多中空纖維薄膜組件較佳,因其成本、用後即可丟棄、較好之流動動力學和可達成之包裝密度。圖4舉例說明一外殼(40)封入一中空纖維薄膜:此處一些中空纖維(41)係被設置於該外殼內,並且使用一封裝材料(48)固定。在這種裝置之許多傳統封裝操作過程中,該複數或束纖維(41)被插入其之外殼(48)中,而且接著該液體封裝化合物充滿該束之兩端,同時在該束之兩端,該外殼繞著一中心軸旋轉,來吸住該封裝化合物。
依照慣例地,因為在該封裝材料從兩端進入該些孔時,該些孔之內部空氣會被壓縮,造成一相反壓力,其抑制封裝材料進入該些孔中,所以封裝材料穿透該些中空纖維(或毛細管)兩端之孔之程度,遠小於封裝材料滲透該些孔束之外側之程度。因此,當該封裝組成物固化時,需要獲得一可操作之過濾薄膜時,可在每一束之兩端橫向切割,穿透該封裝組成物之中間,使一些開放之孔暴露出來。
此處已經描述該些中空纖維(41)為捲曲狀,但是這僅係如所屬技術領域中其他已知之結構一般,用來說明而已。此外,在一些重要商業變體中,許多中空纖維薄膜係由一氣體可滲透之複合材料薄膜所組成,其由氣體可滲透均勻層及多孔支撐物層所形成,該均勻層係設置於該多孔支撐層上。
在本申請案之上下文中,該中空纖維薄膜組件之結構不限於圖4中所說明,例如,該組件可進一步包括一或更多裝置,利用該封裝材料,
限制該中空纖維薄膜束於一固定區域。使用一些可固化封裝組成物來製造一些範例中空纖維薄膜過濾組件,舉例描述如下:美國專利第8,758,621號;美國專利第8,518,256號;美國專利第7,931,463號;美國專利第7,022,231號;美國專利第7,005,100號;美國專利第6,974,554號;美國專利第6,648,945號;美國專利第6,290,756號及US2006/015037。這些引證之揭露內容在此藉由引用而合併其全體。
使用該封裝材料(3,48)或該接合材料(38),尤其用來封閉整個薄膜組件,並且用來穩定其之該些中空纖維或薄片,將會被認可。另外,該封裝或接合材料保證產物流與進料流不會混合,而且可以維持任何施加之壓力或真空。結果,對很多應用而言,在這些組成物所提供之封閉中,任何缺陷將會決定該薄膜組件之操作壽命。
習慣上,許多上述封裝組成物,係以聚氨基甲酸乙酯(polyurethane)和環氧樹脂(epoxy resins)為基礎。關於前者,美國專利第4,227,295號(博德納(Bodnar)等人)描述一種封裝設置於一盒中之中空纖維束兩端之方法,並且具有實用性,例如在一些血液透析器中。許多毛細纖維束之兩端,每一端係被封閉在聚氨基甲酸乙酯封裝化合物中,以該些毛細纖維之孔,在每一端透過該封閉劑連接。
許多異氰酸酯使用於上述傳統聚氨基甲酸乙酯組成物中,會引起公認之毒物學風險(toxicological risk),另一方面,此係有關於這些塗佈材料,在其使用期間之處理,因為該些異氰酸酯通常具有高毒性與高引起過敏可能性(美國職業安全與衛生局(Osha)安全與健康主題(Safety and Health Topics):異氰酸酯https://www.osha.gov/SLTC/isocyanates/)。另一方
面,在許多可彎曲基材中,不完全反應之芳香族異氰酸酯會遷移透過該基材,而且有會在那裡被濕氣或含水成分,水解成致癌物質之(carcinogenic)芳香胺之風險。
在濕氣存在時,固化聚氨基甲酸乙酯會產生二氧化碳,其在該固化材料中形成許多氣泡:此泡沫造成該材料在其硬化時膨脹,弱化該經固化之材料,並且在完成之過濾器中,導致可能洩漏。為了消除此效應,必須從該封裝製程除去濕氣,但是,需要控制氣氛及/或一些乾燥劑,當然增加製造過濾器之複雜性與成本。
US 20160145476(小喬丹(Jordan Jr.)等人)敘述一種多部分聚氨基甲酸乙酯組成物,適合於一些分離裝置使用接著劑,而且尤其對封裝一些中空纖維而言。前述組成物包括:第一部分,包括一聚氨基甲酸乙酯預聚合物組成物;及第二部分,包括一乾燥劑與一具有羥基官能性4至6之多元醇。該組成物進一步之特徵為需要塑化劑,其能被包括在該組成物之一或兩部分中。
許多封裝組成物係以環氧樹脂為基礎,例如,於US 20170189860 A1(三菱麗陽有限公司(Mitsubishi Rayon Co.Ltd))中所揭露者,對濕氣不是那麼敏感。不過,許多環氧樹脂在固化期間會產生熱能,這會造成該環氧樹脂在其固化時膨脹,但是緊接著在反應完全後,其冷卻時會收縮。該冷卻會在完成產物中產生應力與空隙,而且引起破裂與其他裂縫。可利用減緩固化反應,來減少產生之數量,或利用在該材料固化時,將其冷卻,減少熱膨脹,來減輕這些影響。困難是,減緩製程將增加製程前置時間(lead time),並且減少生產效率,同時,冷卻對該封裝操作而言,
會增加複雜性與成本。
除上述以外,而且如在WO2000/035567(密理愽股份有限公司(Millipore Corporation))中所討論者,許多環氧樹脂應用於一些多層被捲成圈之中空纖維裝置,已經證實很難。許多使用心棒(mandrels)塗布該封裝組成物之傳統手段,通常在全部該些纖維之周圍,不影響該環氧樹脂之適當封閉,特別是那些位於或接近該心棒(mandrels)之纖維。對該環氧樹脂穿透該些纖維之內層而言,許多纖維之緊密纏繞、多層,被視為形成障礙,並且在該些纖維沒有適當封裝之情況下,該組件之特性將無法符合所需特性之產品。
某些作者已經認定,需要找到一些可實行之替代品,以在一些薄膜組件中使用聚氨基甲酸乙酯與環氧組成物,例如WO2016/054380(富樂公司(HB Fuller Company))揭露一種方法,使用一多重包覆(multi-pack)、無溶劑、無異氰酸酯(無NCO)可固化接著劑組成物,來製造一些螺旋纏繞過濾組件。該經揭露之接著劑組成物,特別地為一三成分(3K)組成物,其包括:(a)一多官能麥可予體(Michael donor);(b)一多官能麥可受體(Michael acceptor);以及(c)一麥可反應催化劑(Michael reaction catalyst),而且尤其是一強鹼催化劑,例如胍(guanidine)或脒(amidine)。該些已經被揭露之多官能麥可受體係選自由多羥基酒精(polyhydric alcohols);聚環氧烷(polyalkylene oxides);聚氨基甲酸乙酯(polyurethane);聚乙烯乙酸乙烯酯(polyethylene vinyl acetate);聚乙烯醇(polyvinyl alcohol);聚丁二烯(polybutadiene)和氫化聚丁二烯;醇酸樹脂(alkyd)和醇酸樹脂聚酯(alkyd polyesters);(甲基)丙烯酸聚合物((meth)acrylic polymers);聚烯烴(polyolefins);聚酯(polyesters);鹵
化聚烯烴(halogenated polyolefin);鹵化聚酯(halogenated polyesters)及其組合所組成之群組。此引證之各種範例組成物,其特徵為其使用一些(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)化合物,當做該些麥可受體,以及藉由使用1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene,DBU))當做該鹼性催化劑,此催化劑必須跟兩反應成分分開儲存。
WO2016/054367(富樂公司)類似地揭露一種製造一些中空纖維過濾組件之方法,其包括使用一多重包覆、無溶劑、無異氰酸酯(無NCO)之可固化組成物,來封閉數中空纖維薄膜之一末端部分,該經揭露之可固化組成物也特別地係一三成分(3K)組成物,其包括(a)一多官能麥可予體;(b)一多官能麥可受體;以及(c)一麥可反應催化劑,而且尤其是一強鹼催化劑,例如胍或脒。此外,相同地,該些範例組成物之特徵為使用有毒之DBU,其必須與該(甲基)丙烯酸酯化合物和該組成物之另外成分之麥可予體分開儲存。
WO 2016/7049281揭露一種分離組件,包括至少一分離葉片,其包括二多孔組合薄膜及一以三明治方式夾於其中之滲透網目間隔片,以及一邊緣封閉接合,將該些薄膜與間隔片貼合在一起。
以已經建立之技術為基礎,本發明所針對之需要,與一種無異氰酸酯封裝或接合組成物有關,其黏度為了不同之過濾應用,可被輕易地調整,而且其保持可操作之固化速率,也滿足關於一種濕氣不敏感之封裝或接合組成物有關之需要,該組成物在混合與後續之固化,不會產生氣泡或泡沫。
根據本發明之第一面向,係提供一種薄膜過濾組件,其包括一外殼(housing),其中,以一固定之位置關係,藉由一封裝(potting)或接合(bonding)材料,設置該過濾薄膜,該封裝或接合材料係藉由固化一兩成分(2K)組成物而得,該兩成分(2K)組成物係由以下成分組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯(acetoacetate)官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基(amino group)之化合物(b),每一前述胺基係一一級或二級胺基。
通常,為了提供一種有效之封裝或接合組成物,在該兩成分(2K)組成物中,乙醯乙酸酯對胺之莫耳當量比應在從2:1至1:2之範圍內,較佳在從1.2:1至0.8:1之範圍內,以及更佳為1:1。在該兩成分(2K)組成物中,不需要有催化劑存在。
成分A之該或每一化合物(a)之所欲之特徵為:一數目平均分子量(Mn)小於12000g/mol,較佳為小於10000g/mol;及/或,一乙醯乙醯氧基官能性(acetoacetoxy functionality)為從2至6,例如為從2至4。獨立於或除此特徵之外,較佳為前述組成物之成分A包括或由至少一乙醯乙醯化多元醇(acetoacetylated polyol)(a)所組成,前述至少一乙醯乙醯化多元醇係依據下列方程式來獲得:
其中,R係一C1-C12烷基,較佳為一C1-C8烷基;L代表該多元醇之骨架結構;以及
q2。
定義於此方程式之該反應物多元醇L(OH)q可以為一單體多羥基酒精(monomeric polyhydric alcohol)。或者,該反應物多元醇L(OH)q可以為一低聚合或聚合多羥基酒精,其係選自由以下所組成之群組:聚醚多元醇(polyether polyols)、聚酯多元醇(polyester polyols)、聚酯醯胺多元醇(polyesteramide polyols)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyols)、聚丁二烯多元醇(polybutadiene polyols)、聚氨基甲酸乙酯多元醇(polyurethane polyols)、聚丙烯酸酯多元醇(polyacrylate polyols)及其組合。
成分(B)之該或每一化合物(b)較佳之特徵為:一數目平均分子量小於5000g/mol,較佳為小於2000g/mol;及,從1至10,較佳為從2至6之胺基,其中每一前述胺基係一一級或二級胺基。
在一實施例中,成分(B)較佳為包括至少一聚氧伸烷基胺(polyoxyalkylene amine),其係以聚氧丙烯(polyoxypropylene)、聚氧乙烯(polyoxyethylene)及聚(氧乙烯)聚(氧丙烯)(poly(oxyethylene)poly(oxypropylene))之加成物為基礎,而且具有2或3胺基,每一前述胺基係一一級或一二級胺基。在另一但不相互排斥之實施例中,前述組成物之成分(B)包括或由至少一依據化學式(III)之反應物胺所組成,R2R3NH 化學式(III)其中,R2為氫或一C1-C6烷基;且R3為一具有最多達36個碳原子之烴基(hydrocarbyl group),其含有數個芳香族基團(aromatic groups),該烴基可選擇地為一或更
多個-NHR2基團所取代,並且進一步可選擇地為一或更多個O原子及/或為一或更多個-N(R4)-基團所切斷,其之R4為一氫原子;或R3係一C1-C36脂肪族基團,其係可選擇地為一或更多個-NHR2基團所取代,而且進一步可選擇地為一或更多個O原子及/或為一或更多個-N(R4)-基團所切斷,其之R4為一氫原子;以及,R2和R3可和與其鍵結之該N-原子一起形成一環。
本發明之第二面向係被定義為,該一種兩成分(2K)可固化組成物之用途,在一過濾組件之外殼內,使用於至少一薄膜之封裝或接合,前述兩成分(2K)可固化組成物係由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基。
根據本發明之第三面向,係提供一種製造一中空纖維薄膜組件之方法,前述方法包括:(i)藉由混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵為,其由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基;
(ii)將在步驟(i)中所獲得之該混合物塗佈於複數個中空纖維薄膜之至少一末端部分上;及(iii)讓該可固化組成物凝固與固化,從而封裝前述該複數個中空纖維薄膜之至少一末端部分。
根據本發明之第三面向,係提供一種製造一螺旋纏繞過濾組件之方法,前述螺旋纏繞過濾組件包括一滲透物收集管(34)及一或更多個薄膜葉片封包纏繞前述收集管,每一具有第一及第二薄膜薄片(31)之薄膜葉片封包,於該等薄片之間設置一滲透物間隔件(33),並且其中,每一前述薄膜薄片(31)具有一薄膜側與一後側,該方法包括:(i)藉由混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵為,其由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基;(ii)將在步驟(i)中所得之該混合物塗佈於該第一薄膜葉片之該後側之至少一部分上;(iii)將該薄膜葉片封包纏繞於該滲透物收集管(34);及,(iv)讓該可固化組成物凝固與固化,從而接合該第二薄膜葉片之該後側至該第一薄膜葉片之該後側。
定義
在此使用時,單數形「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括
複數指示對象,除非在上下文中有明確不同之敘述。
此處所使用之詞「包括(comprising)」、「包括(comprises)」及「由...所組成(comprised of)」係與「包括(including)」、「包括(includes)」、「包含(containing)」或「包含(contains)」同義,而且包含一切或可擴充,並且不排除各種額外未引用之構件(members)、元件(elements)或方法步驟。
當數量、濃度、尺寸與其他參數被表示成一範圍、一較佳範圍、一上限值、一下限值或較佳較高及限制數值之形式時,應被理解為,利用組合任一上限或較佳數值與任一下限或較佳數值,所獲得之任何範圍亦被具體地揭露,不論該所獲得之範圍是否在上下文中明確地被提及。
在某些情況下,經常在此用來意指該揭露內容之各種實施例之該些詞「較佳(preferred)」、「可較佳地(preferably)」、「理想地(desirably)」、「尤其(in particular)」及「特別地(particularly)」,可提供一些特別益處。然而,一或更多可較佳或較佳實施例之引用,不暗示其他實施例沒有用,而且不企圖從該揭露內容之範圍中排除那些其他實施例。
在本文中所給出之一些分子量,意指數目平均分子量(Mn),除非有其他規定。所有分子量之資料係使用膠透層析術(gel permeation chromatography,GPC)所獲得之數值。
許多共聚合物之玻璃轉換溫度(Tg),能由該共聚合物之單體組成來計算。如果該共聚合物係均勻且經由一統計共聚合製程來製備時,那麼該Tg能由所有相關同元聚合物之Tg數值,依據福克斯方程式(Fox equation)來計算:
其中,Tgm:該共聚合物之Tg(克耳文);Tg1:共單體1之同元聚合物之Tg(克耳文);Tg2:共單體2之同元聚合物之Tg(克耳文);w1:在該共聚合物中,共單體1之重量分率;等等。
此處,共聚合物與任何其他樹脂之實際玻璃轉換溫度(Tg),可以微差掃描卡計(differential scanning calorimetry,DSC)來測定,使用DSC來測定Tg為所屬技術領域中所習知,而且由卡索(B.Cassel)和狄維托(M.P.DiVito),在「使用DSC來獲得準確熱力學與動力學資料」,美國實驗室,1月1994,第14~19頁中,以及由伍德理奇(B.Wunderlich),在熱分析,學術出版社有限公司(Academic Press,Inc.),1990中敘述。
除非有不同敘述,此處所給出之各OH數值,係依據德國(Deutsche)(DGF)分析脂肪、脂肪產品、表面活性劑和相關物質的標準方法(2016年完整目錄)C-V 17b(53),(Deutsche(DGF)Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten,Fettprodukten,Tensiden und verwandten Stoffen(Gesamtinhaltsverzeichnis 2016)C-V 17b(53))來獲得。
此處所給出之該些胺值(amine values),係依據ASTM D2572-91,利用0.1N氫氯酸滴定來測定,並且之後算回mg KOH。
此處使用「膠化時間」,係依據其標準定義,當一經混合可固化組成物膠化或變得黏度很高,其不再被認為可工作或能被操作,所耗費之時間。
在此處使用時,室溫為23℃加或減2℃。
在此處使用時,「封裝或接合材料」一詞,係企圖包括各種能被使用,以固定位置關係,來支撐過濾薄膜,如螺旋纏繞薄膜或中空纖維薄膜之材料。舉例來說,在可應用之情況下,該封裝材料以固定位置關係,使一些中空纖維彼此支撐。該封裝或接合材料亦可適用於直接進料、過濾物、濃縮物和滲餘物流進入、繞過與穿過該薄膜。
在此處使用時,「兩成分組成物」一詞,意指一組成物,由兩種成分所組成,因其相互之反應性,而被儲存於分開之容器中。通常,要將該組成物塗敷於一基材時,才會混合該兩成分。當混合及塗敷該兩分離之成分時,在該兩成分中,該些互相反應之化合物會反應交聯,並且舉例來說,在一基材上形成一基礎(matrix)或經固化之薄膜。
「多元醇(polyol)」一詞,在此處使用時,將包括各種二醇(diols)與較高官能性之羥基化合物。
此處「烴基(hydrocarbyl group)」一詞係以通常概念來使用,為所屬技術領域中通常知識者所習知。
在此處使用時,該「脂肪族基團(aliphatic group)」一詞,意指一非芳香族殘餘物,其主要含有一些碳與氫原子,像這樣,一C1至C36之脂肪族烴基殘餘物,含有從1至36碳原子。該殘餘物可為直鏈、環、雙環、分支、飽和或不飽和。其亦可含有直鏈、環、雙環、分支、飽和或不飽和部分之組合,例如該詞包括烷基(alkyl)、烯基(alkenyl)及炔基(alkynyl)基團。此外,當如此敘述時,該脂肪族基團殘餘物可在其骨架內含有一些雜原子(heteroatoms)。
在此處使用時,「芳香族之(aromatic)」意指含有一或更多環之不飽和環狀碳氫化合物之主要基團。該詞企圖包括芳基(aryl)與雜芳基(heteroaryl)基團二者,例如C6至C10之芳基基團。
在此處使用時,「C6至C10芳基基團」一詞,意指一6至10碳原子之芳香族之單環或多環系統。該「芳基基團」一詞可選擇性地被一或更多C1-C12烷基(alkyl)、亞烷基(alkylene)、烷氧基(alkoxy)或鹵烷基(haloalkyl)基團所取代,許多範例芳基基團包括苯基(phenyl)或萘基(naphthyl),或經取代之苯基或經取代之萘基。
除非有不同敘述,「烷基(alkyl)」一詞,在此處使用時,包括一些直鏈部分,以及在碳原子數目足夠時,一些分支部分。同樣地,「C1-C12烷基」一詞,包括飽和直鏈與具有從1至12碳原子之分支烷基二者,類似詞「C1-C6烷基」包括飽和直鏈與具有從1至6碳原子之分支烷基二者,各種C1-C6烷基之實例包括甲基、乙基、丙基(propyl)、異丙基(isopropyl)、丁基(butyl)、異丁基(isobutyl)、三級丁基(tert-butyl)、戊基(pentyl)和己基(hexyl)基團。
「C3-C6環烷基(cycloalkyl)」一詞,在此處使用時,意指一具有3-6碳原子之飽和環狀碳氫化合物,即環丙基(cyclopropyl)、環丁基(cyclobutyl)、環戊基(cyclopentyl)或環己基(cyclohexyl)。
「烷氧基(alkoxy)」一詞,在此處使用時,意指「-O-烷基」或「烷基-O-」,其中「烷基」定義如上。
此處使用時,所述雜原子(heteroatom)之「為一或更多所切斷(interrupted)」一詞,意指該或每一雜原子可沿著該烴基鏈,被置於任何
位置,包括該鏈兩端之任一端。
為了完整起見:(a)一級胺基係一「-NH2」型之原子團;(b)二級胺基係一「-NHR」型之原子團;及(c)三級胺基係一「-NR2」型之原子團,至於R不為氫。一胺基官能聚合物,意指一聚合物具有至少一胺基。
在此處使用時,「催化數量(catalytic amount)」一詞,意指相對於反應物,一催化劑之次化學計量(sub-stoichiometric)之數量。
在此處使用時,「無溶劑(solvent free)」之限制,係企圖描述,除了可能以雜質形式微量存在之外,在固化前,在所述組成物中,無任何溶劑或水存在。習慣上,以該封裝或接合組成物之總重量為基準,這些雜質係小於1wt.%,較佳小於0.5wt.%,以及更佳小於0.01wt.%。
本發明之詳細描述
成分A
如上所述,成分A包括至少一具有至少二乙醯乙醯氧基之化合物(a),像這樣,此成分可包括一具有至少二乙醯乙醯氧基之單一化合物或二或更多具有至少二乙醯乙醯氧基之化合物之混合物。成分A之每一前述化合物(a),其特徵理想地應為數目平均分子量(Mn)小於12000g/mol,舉例來說小於10000g/mol或小於6000g/mol;且/或乙醯乙醯氧基官能性從2至6,舉例來說從2至4。
上述反應1可被描述為多元醇與乙醯乙酸酯化合物之轉酯化反應(transesterification)或更具體地,轉乙醯化反應(transacetylation),該乙醯乙酸酯化合物定義於下述之化學式(I):
其中,R係前述C1-C12烷基,更典型地,該組成烷基R具有從1至8及較佳地從1至6碳原子,一些範例烷基乙醯乙酸酯包括:三級丁基乙醯乙酸酯(t-butyl acetoacetate);異丁基乙醯乙酸酯(isobutyl acetoacetate);正丁基乙醯乙酸酯(n-butyl acetoacetate);異丙基乙醯乙酸酯(isopropyl acetoacetate);正丙基乙醯乙酸酯(n-propyl acetoacetate);乙基乙醯乙酸酯(ethyl acetoacetate);以及甲基乙醯乙酸酯(methyl acetoacetate),此處三級丁基乙醯乙酸酯較佳。
上述反應1之多元醇在此處以化學式(II)表示如下:L-(OH)q 化學式(II)其中,q2,而且L代表骨架結構。這些多元醇(II)可選擇地在其骨架中或在向外伸出之側鏈中包括雜原子。另外,該多元醇(II)可為單體多羥基酒精或可具有一低聚合或聚合骨架。與此無關地,該多元醇(II)具有數目平均分
子量(Mn)小於12000g/mol;而且羥基官能性q從2至6,較佳從2至4。
在第一實施例中,成分A包括由一單體多羥基酒精所獲得之乙醯乙醯化多元醇,合適之單體多羥基酒精之實例包括,但不限於:1,2-丁二醇(1,2-butanediol);1,3-丁二醇;1,4-丁二醇;2,3-丁二醇;2,4-戊二醇(2,4-pentanediol);丁基乙基丙二醇(butyl ethyl propane diol,BEPD);1,4-己二醇(1,4-hexanediol);1,4-環己烷二甲醇(1,4-cyclohexane dimethanol);季戊四醇(pentaerythritol);二季戊四醇(dipentaerythritol);三羥甲乙烷(trimethylolethane);三羥甲丙烷(trimethylolpropane);二三羥甲丙烷(ditrimethylolpropane);三環癸烷二甲醇(tricyclodecane dimethanol);對苯二酚雙(2-羥乙基)醚(hydroquinone bis(2-hydroxyethyl)ether);烷二醇(alkylene glycols),如乙二醇(ethylene glycol),二乙二醇(diethylene glycol),丙二醇(propylene glycol),二丙二醇(dipropylene glycol),丁二醇(butylene glycol),五亞甲二醇(pentamethylene glycol),六亞甲二醇(hexamethylene glycol),己二醇(hexylene glycol)和新戊二醇(neopentyl glycol);甘油(glycerol);蓖麻油(castor oil);蓖麻蠟(castor wax);糖,如葡萄糖(glucose),蔗糖(sucrose),果糖(fructose),棉子糖(raffinose),麥芽糖糊精(maltodextrose),半乳糖(galactose),木糖(xylose),麥芽糖(maltose),乳糖(lactose),甘露糖(mannose)和赤藻糖(erythrose);糖醇(sugar alcohols),如赤藻糖醇(erythritol),木糖醇(xylitol),麥芽糖醇(malitol),甘露糖醇(mannitol),異山梨醇(isosorbide)和山梨糖醇(sorbitol);羥烷基化脂肪族二胺(hydroxyalkylated aliphatic diamines),如o,o'-雙(二乙醇胺基甲基)-對壬基酚(o,o'-bis(diethanolaminomethyl)-p-nonylphenol),N,N,N,N'-四(2-羥丙基)乙
二胺(N,N,N,N'-tetra(2-hydroxypropyl)ethylenediamine)(Quadrol L,可從巴斯夫(BASF)取得)和N,N,N,N-四(2-羥乙基)乙二胺(N,N,N,N-tetra(2-hydroxyethyl)ethylenediamine)。由單體多羥基酒精所獲得之乙醯乙醯化多元醇之商業實例為Lonzamon AATMP。
本發明亦不排除成分A包括一由低聚合或聚合多羥基酒精所獲得之乙醯乙醯化多元醇,尤其,該多元醇(II)可選自由聚氧伸烷基多元醇(polyoxyalkylene polyols),也稱為聚醚多元醇;聚酯多元醇,包括聚己內酯多元醇(polycaprolactone polyols);聚酯醯胺多元醇(polyesteramide polyols);聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyols);聚丁二烯多元醇(polybutadiene polyols);聚氨基甲酸乙酯多元醇(polyurethane polyols);聚丙烯酸酯多元醇(polyacrylate polyols)及其組合所組成之群組。理想地,這些低聚合或聚合多元醇,其特徵應為數目平均分子量(Mn)最多10000g/mol,及較佳從250至6000g/mol。此外,使用一或更多聚醚多元醇或聚酯多元醇當作起始材料,特別令人感興趣。而且聚醚多元醇之商業實例為Voranol CP260(可從陶氏杜邦公司(DowDuPont)取得)。
如所屬技術領域中所已知,聚酯多元醇能由多元羧酸或酸酐與化學計量過量之多羥基酒精之縮合反應(condensation reactions)來製備,或由多元羧酸、單元羧酸與多羥基酒精之混合物來製備。用來製備該聚酯多元醇之合適多元羧酸或酸酐,包括那些具有從2至18碳原子者,而且尤其是那些具有從2至10碳原子者。這些多元羧酸與酸酐之非限制實例包括:己二酸(adipic acid)、戊二酸(glutaric acid)、丁二酸(succinic acid)、丙二酸(malonic acid)、庚二酸(pimelic acid)、癸二酸(sebacic acid)、辛二酸(suberic acid)、
壬二酸(azelaic acid)、1,4-環己烷二羧酸(1,4-cyclohexane dicarboxylic acid)、鄰苯二甲酸(phthalic acid)、鄰苯二甲酸酐(phthalic anhydride)、間苯二甲酸(isophthalic acid)、對苯二甲酸(terephthalic acid)、四氫鄰苯二甲酸(tetrahydrophthalic acid)、六氫鄰苯二甲酸(hexahydrophthalic acid)及其組合。許多可使用之一元羧酸(Monobasic carboxylic acids)包括那些具有從1至18碳原子或較佳從1至10碳原子者,其實例可敘述如下:甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、丁酸(butyric acid)、戊酸(valeric acid)、己酸(caproic acid)、辛酸(caprylic acid)、癸酸(capric acid)、月桂酸(lauric acid)、肉荳蔻酸(myristic acid)、棕櫚酸(palmitic acid)、硬脂酸(stearic acid)及其組合。合適之多羥基酒精具有從2至18碳原子,而且理想地從2至10碳原子。許多範例多羥基酒精包括,但不限於:乙二醇(ethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、己烯-1,6-二醇(hexene-1,6-diol)、三羥甲丙烷(trimethylol propane)、甘油(glycerol)、新戊二醇(neopentyl glycol)、季戊四醇(pentaerythritol)、丁二醇(butylene glycol)、2-甲基-1,3-丙二醇(2-methyl-1,3-propane diol)、己二醇(hexylene glycol)及其組合。
許多聚醚多元醇可由所屬技術領域中已知之製程來生產,例如烯烴氧化物(alkene oxide)與多羥基起始劑(starter)分子,在適當催化劑,例如鹼金屬氫氧化物(alkali metal hydroxide)、鹼金屬烷氧化物(alkali metal alkoxide)或五氯化銻(antimony pentachloride)存在之情況下反應。一些烯烴氧化物之實例包括:四氫呋喃(tetrahydrofuran)、氧化乙烯(ethylene oxide)、1,2-環氧丙烯(1,2-propylene oxide)、1,2-及2,3-環氧丁烷(butylene oxide)和氧化苯乙烯(styrene oxide),而且一些合適之起始劑分子之實例包括,但不限
於:水、乙二醇、1,2-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇,以及三羥甲丙烷,用於此處之較佳聚醚多元醇為:聚(環氧丙烯)多元醇(poly(propylene oxide)polyol)、聚(氧化乙烯)多元醇(poly(ethylene oxide)polyol)、PTMEG及其混合物。
許多用於此處之聚碳酸酯多元醇可選自,但不限於聚碳酸酯二醇(polycarbonate diols)。這些聚碳酸酯二醇可利用二醇與二烷基(dialkyl)或二芳基(diaryl)碳酸酯或光氣(phosgene)之反應來生產。該反應物二醇可選自,但不限於1,2-丙二醇(propanediol)、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、三氧乙二醇(trioxyethylene glycol)及其混合物。範例二芳基碳酸酯(diaryl carbonate)為二苯基碳酸酯(diphenyl carbonate)。
該轉酯化反應(轉乙醯化反應)反應1可利用高分子化學之技術領域中,許多已知之傳統方法來進行,在這方面之參考文獻,尤其是:魏茲曼(Witzman)等人「各種用來製備乙醯乙醯化塗佈樹脂之方法比較」,塗佈技術期刊(Journal of Coatings Technology),第62卷,第789期,十月1990;及魏茲曼等人「以三級丁基乙醯乙酸酯之轉乙醯乙醯化反應:各種合成應用」,有機化學期刊(J.Org.Chemistry)1991,56,1713-1718。典型上,該低聚合或聚合多元醇與該乙醯乙酸酯間之反應,將包含在一合適之容器中,在一被提高之溫度,舉例來說,從50至200℃或從80至150℃,有溶劑或沒有溶劑,混合前述多元醇與乙醯乙酸酯,較佳地,該反應係在無溶劑之情況下進行。該反應係在減壓下,將所形成之醇類蒸餾除去,使反應趨向完全。此外,該反應較佳係於轉酯化反應催化劑之催化數量存在之情況下進行,該催化劑合適之實例包括,但不限於,醋酸鈣(calcium acetate)、醋
酸鋅(zinc acetate)、醋酸鉍(bismuth acetate)、氧化鉛(lead oxide)和三氯醋酸(trichloroacetic acid)。
該反應應進行至該些羥基至少99%轉化成乙醯乙醯氧基之官能基:此轉化程度能利用紅外光光譜(infrared spectroscopy)來監控與確認。在反應物可使用之數量,使每一乙醯乙醯氧基存在一OH基時,使用一莫耳過量之乙醯乙酸酯來確保完全反應也較佳。
在該上述轉乙醯乙醯化反應產物可被直接使用於本封裝或接合組成物之成分(A)時,該反應產物可同樣地使用各種所屬技術領域中已知之方法先分離及純化,在這點上,所提及者,合適之技術可為萃取(extraction)、蒸發(evaporation)、蒸餾(distillation)與色層分析(chromatography)。
成分B
本發明組成物之第二成分(B)包括至少一具有至少一羰基反應胺氮原子之含氮化合物(b)。上述化合物可為脂肪族、環脂肪族或芳香族、聚合或非聚合之化合物,而且可單獨或組合使用。另外,前述含氮化合物可為一級胺、二級胺或一級/二級胺。
理想地,成分(B)包括至少一含氮化合物(b),其具有數目平均分子量小於10000g/mol,尤其小於5000g/mol,舉例來說,小於2000g/mol或小於1000g/mol,並且具有從1至10,舉例來說從2至6之一級及/或二級胺基。應用此定義時,成分(B)可含有一或更多多官能胺,以C1至C8或理想上以C2至C4環氧烷(alkylene oxides)之低聚物之加成物為基礎。更佳地,成分(B)可含有至少一聚氧伸烷基胺,以聚氧丙烯、聚氧乙烯及聚氧乙烯聚氧丙
烯之加成物為基礎,並且具有從2至6,舉例來說2或3之胺基,每一前述胺基為一級或二級胺基:上述以胺基結尾之聚氧伸烷,其商業實例包括由亨斯邁(Huntsman)化學股份有限公司,鹽湖城(Salt Lake City),猶他州(Utah)取得,其之Jeffamine D230和D400特別令人感到興趣。
在一另外,但不互相排斥之實施例中,成分(B)包括至少一反應物胺,並且具有從1至10,舉例來說從2至6或從2至4之一級及/或二級胺基,此處依據化學式(III)如下:R2R3NH 化學式(III)其中,R2為氫或一C1-C6烷基;及R3係一烴基,具有高達36碳原子,其含有芳香族基團,此烴基係可選擇地為一或更多-NHR2基團所取代,並且進一步可選擇地被一或更多O原子及/或為一或更多-N(R4)-基團所切斷,其R4為氫原子;或R3係一C1-C36脂肪族基團,其可選擇地為一或更多-NHR2基團所取代,並且其進一步可選擇地被一或更多O原子及/或為一或更多-N(R4)-基團所切斷,其R4為氫原子;以及R2和R3可一起以與其鍵結之N原子形成一環。
為了完整起見,在R2和R3形成一環之情況下,可認為此環可為雜環,其中可包括一或更多氮原子。
許多令人滿意之結果亦已經獲得,其中該依據化學式(III)之反應物胺,其特徵在於:R2為氫;而且R3係一C1至C36烷基,較佳C1至C12烷基,其可選擇地用至少一-NHR2基團取代,並且其可選擇地為一或更多-
N(R4)-基團所切斷,其R4為氫原子。此實施例之範例二-一級胺(di-primary amines)包括四亞甲基二胺(tetramethylene diamine);五亞甲基二胺(pentamethylene diamine);六亞甲基二胺(hexamethylene diamine);八亞甲基二胺(octamethylene diamine)和十二亞甲基二胺(dodecamethylene diamine)。此實施例之範例一級-二級二胺包括:N-甲基乙二胺(N-methylethylenediamine);N-乙基乙二胺(N-ethylethylenediamine);N-甲基-1,3-二胺基丙烷(N-methyl-1,3-diaminopropane);2-(異丙基胺基)乙基胺(2-(isopropylamino)ethylamine);N-丙基乙二胺(N-propylethylenediamine);N-丙基-1,3-丙二胺(N-propyl-1,3-propanediamine);N-環己基-1,3-丙二胺(N-cyclohexyl-1,3-propanediamine);4-(胺基甲基)哌啶(4-(aminomethyl)piperidine);3-(胺基甲基)哌啶(3-(aminomethyl)piperidine);2-(胺基甲基)哌啶(2-(aminomethyl)piperidine);和4-胺基哌啶(4-aminopiperidine)。
關於使用於本發明之另外範例商業胺,包括但不限於:2-甲基-1,5-二胺基戊烷(2-methyl-1,5-diaminopentane),可從英威達亞帕迪斯(Invista Arpadis)公司以Dytek A取得;1,2-二胺基環己烷(1,2-diaminocyclohexane),可以一些異構物之混合物取得,如英威達亞帕迪斯(Invista Arpadis)公司之Dytek DCH-99;N,N'-二甲基己二胺(N,N'-dimethyl hexanediamine,MAHMA),可從西格瑪-奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司取得;脂肪酸二聚物(fatty acid dimer)類二胺,可從禾大(Croda)公司以Priamine 1071、1073、1074與1075取得;烷基酚醛胺(phenalkamines),可從卡德萊股份有限公司(Cardolite Corporation),以卡德萊NX-5608,NX-5607及LITE
3060取得;以及聚乙烯亞胺(polyethyleneimines,PEI),可從巴斯夫(BASF)公司,以商品名稱Lupasol G 20(無水)與Lupasol FG取得。
而且適合使用於本發明成分(B)之還進一步之範例胺,包括哌啶(piperidine)、吡咯啶(pyrollidine)、N,N'-二甲基-1,6-己二胺(N,N’-dimethyl-1,6-hexanediamine)。
在某些環境中,對一些反應物胺而言,其包括化學式(III)之一級胺,其特徵在於R2為氫和R3為一C1至C12烷基,較佳C1至C6烷基,會有利益。此型式之範例胺包括:正丁胺(n-butylamine)、正己胺(n-hexylamine)、正辛胺(n-octylamine)、正癸胺(n-decylamine)和正十二胺(n-dodecylamine)。
注意,本發明之組成物能包括一過量很多之前述胺或前述乙醯乙酸酯任一者:舉例來說,該組成物之明顯特徵為乙醯乙酸酯對胺之莫耳當量比從1:10至10:1。不過,在本組成物之成分(B)中,胺之數量通常選擇,使得乙醯乙酸酯對胺之莫耳當量比,可在從2:1至1:2,舉例來說從1.2:1至0.8:1之範圍內。因此,在該組成物中,對每一乙醯乙酸酯當量而言,較佳可獲得一莫耳胺時,可以忍受此較佳之1:1當量比之變異。
本封裝與接合組成物之化學優點為,其固化速率可調整或減少,以控制該經固化材料之機械性質之發展速率,例如,對許多中空纖維薄膜而言,實際固化反應與那些機械性質伴隨之快速發展,會有利於一些封裝應用。
該組成物之附屬與添加原料
為了形成該封裝或接合組成物,將該些反應性成分(A)與(B)裝在一起,並且混合,以此方式誘發其硬化,更特別地,該些成分(A)與(B)
可以預定之數量,用手、用機器、用(共)擠出或用任何可確保將其細微與高度均勻混合之其他手段混合。此處關於起始混合-「起始」意指,在成分(A)與(B)合併之後達到1分鐘-該封裝或接合組成物,在室溫下為液體,然而,此事實不排除混合溫度高於室溫,舉例來說高於室溫達到15℃。
當然,該封裝或接合組成物可含有一些附屬原料與一些添加劑,然而,許多兩(2K)成分組成物應該明白地被配製,以顯示出一起始黏度小於200000mPa.s,例如,在一些中空纖維薄膜過濾組件中,許多用來封裝之組成物可能之特徵為,在25℃,起始黏度小於10000mPa.s,較佳小於5000mPa.s,以及更佳小於2500mPa.s。許多用來接合螺旋纏繞薄膜過濾組件之組成物,可能之特徵為,在25℃,起始黏度小於30000mPa.s,較佳小於15000mPa.s,以及更佳小於7500mPa.s。在一特別較佳實施例中,本發明之封裝或接合組成物之特徵為,起始黏度小於30000mPa.s,較佳小於20000mPa.s,以及更佳小於1500mPa.s。
獨立地或附加於前述黏度特性,該兩(2K)成分組成物,在混合與後續固化時,應被配製成無氣泡(泡沫)。此外,該封裝或接合組成物應進一步被配製,來證明下列各項性質之至少一者、理想地至少二者及最理想地全部:(i)膠化時間(gel time)從5至120分鐘,舉例來說,在該組成物之兩部份組合之後,從5至30分鐘;(ii)最大放熱溫度不大於120℃、較佳不大於100℃及更佳不大於80℃;以及(iii)在固化與在室溫及相對濕度50%下儲存7天之後,蕭耳硬度A(Shore A hardness)至少50,較佳在60及更加至少70。在一特別較佳實施例中,在該組成物之兩部份組合之後,該有發明性之封裝或接合組成物,具有膠化時間3至120分鐘。
本發明之組成物可為無溶劑之組成物。在其他選擇中,該組成物可包括一或更多溶劑,其之至少一前述溶劑較佳係與水互溶,因此,設想該組成物之特徵為一溶劑系統,其係由二或更多與水互溶之溶劑所組成,同樣地,該組成物之特徵可為一溶劑系統,其係由至少一與水不互溶之溶劑及至少一與水互溶之溶劑所組成。為了完整起見,此處所使用之「不互溶(immiscible)」一詞,意指兩相以某種比例存在。
許多與水互溶之溶劑,其非限制之實例包括,沒有限制,乙酸(acetic acid),丙酮(acetone),乙腈(acetonitrile),二甲基甲醯胺(dimethylformamide),二甲亞碸(dimethyl sulfoxide),二氧六環(dioxane),乙醇(ethanol),甲醇(methanol),正丙醇(n-propanol),異丙醇(isopropanol)和四氫呋喃(tetrahydrofuran)。許多與水不互溶之溶劑,其非限制之實例包括苯(benzene),正丁醇(n-butanol),乙酸丁酯(butyl acetate),四氯化碳(carbon tetrachloride),氯仿(chloroform),環己烷(cyclohexane),1,2-二氯乙烷(1,2-dichloroethane),二氯甲烷(dichloromethane),乙酸乙酯(ethyl acetate),乙醚(di-ethyl ether),庚烷(heptane),己烷(hexane),甲基-1-丁基醚(methyl-1-butyl ether),甲基乙基酮(methyl ethyl ketone),戊烷(pentane),異丙醚(di-isopropyl ether),甲苯(toluene),三氯甲烷(trichloromethane),二甲苯(xylene)及其組合。
使用時,溶劑存在於該組成物中之數量,可依據各種一般實用考量來決定,不過,通常該溶劑對該乙醯乙酸酯官能基化化合物之體積對質量比,將在從1:1至100:1之範圍內。在某些實施例中,該溶劑對該乙醯乙酸酯官能基化化合物之體積對質量比,可在從1:1至50:1之範圍內。
本發明之各種組成物,當然也可以含有各種標準添加劑,例如顏料(pigments)、填料(fillers)、塑化劑(plasticizers)、均染劑(levelling agents)、消泡劑(foam suppressing agents)、流變控制劑(rheology control agents)、催化劑(catalysts)、抗氧化劑(anti-oxidants)、增黏劑(tackifiers)和UV安定劑(UV-stabilizers)。選擇適當之添加劑,僅限於這些必須與該組成物之其他成分相容,並且在各種封裝或接合應用中,不會使該組成物之使用劣化。該些添加劑可投入該兩成分組成物之任一部分((A)或(B))中。
當使用一些填料時,以該組成物之重量為基準,其典型上必須被包括之數量達到重量75%,舉例來說,達到50wt.%或達到30wt.%。在此處適合用來當作填料,舉例來說,有白堊(chalk),石灰粉(lime powder),沉澱和/或高熱所產生之矽酸(pyrogenic silicic acid),沸石(zeolites),皂土(bentonites),碳酸鎂(magnesium carbonate),矽藻土(diatomite),氧化鋁(alumina),黏土(clay),滑石(talc),氧化鈦(titanium oxide),氧化鐵(iron oxide),氧化鋅(zinc oxide),砂(sand),石英(quartz),燧石(flint),雲母(mica),玻璃粉(glass powder)及其他經磨碎之礦物質。亦能使用許多有機填料,尤其是碳黑(carbon black)石墨(graphite),木纖維(wood fibers),木粉(wood flour),鋸木屑(sawdust),纖維素(cellulose),棉花(cotton),紙漿(pulp),棉花(cotton),木質碎片(wood chips),切碎稻草(chopped straw),穀殼(chaff),磨碎胡桃殼(ground walnut shells)及其他切碎纖維(chopped fibers)。一些短纖維,例如玻璃纖維(glass fibers)、玻璃長絲(glass filament),聚丙烯腈(polyacrylonitrile),碳纖維(carbon fibers),克維拉纖維(Kevlar fibers)或聚乙烯纖維(polyethylene fibers),亦能夠添加。鋁粉(Aluminum powder)同樣適合
做為填料。再者,許多核殼顆粒提供許多合適之填料,其可使用於該有發明性之組成物中,令人驚訝地發現,在請求範圍中,添加一些填料有助於避免氣泡擴張,這在一些螺旋纏繞薄膜之應用中,特別重要。
在某些實施例中,許多塑化劑可被包括,以減少該經固化封裝或接合組成物之柔軟性(softness)與彈性(flexibility)。在此案例中,一或更多塑化劑可選自由植物油(vegetable oil);礦物油(mineral oil);大豆油(soybean oil);萜烯樹脂(terpene resins);芳香酯(aromatic esters),例如鄰苯二甲酸二辛酯(dioctyl phthalate)、鄰苯二甲酸雙十一酯(diundecyl phthalate)、磷酸三甲苯酯(tricresyl phosphate)和三異壬基苯六甲酸酯(triisononyl mellitate);直鏈酯(linear esters),例如己二酸二(十三烷基)酯(di-tridecyl adipate);氯化石蠟(chlorinated Paraffin);芳香和環烷製程油(process oils);烷基萘(alkyl naphthalenes);以及低分子量聚異戊二烯(polyisoprene),聚丁二烯(polybutadiene)或聚丁烯(polybutylene)樹脂所組成之群組。傳統上,以該封裝組成物之總重為基礎,該塑化劑之數量應係從0至20wt.%,較佳從0至10wt.%或從0至5wt.%。
成分(A)與成分(B)之反應可被催化,而且這在成分(B)包括一芳香族胺之情況下,會有效用。許多已知之催化劑包括,例如,辛酸亞錫(stannous octoate)、二油酸亞錫(stannous dioleate)、棕櫚酸亞錫(stannous palmitate)、草酸亞錫(stannous oxalate)、三氟化硼合乙醚(boron trifluoride etherate)和具有pKa值從0.1至0.8之有機酸(organic acids)。要用來當催化劑之合適有機酸有,例如,對甲苯磺酸(para-toluene sulfonic acid)。而且使用時,以所使用反應物胺之總重為基準,催化劑之數量-在沒有任何可應用之支
撐物時決定-應係從0.001至5wt.%,較佳從0.01至2wt.%。不過,本組成物沒有使用催化劑,非常佳。
各種方法與應用
如上所述,沒有任何特別打算,去限制該上述封裝或接合組成物所要塗佈之過濾薄膜組件之型式。像這樣,對在該些組件中,該組成物之應用而言,所屬技術領域中通常知識者,將能夠選擇最適當之方法與場所(loci),儘管如此,但是不打算限制本發明,在一模具(mold)中,一些靜態封裝與離心封裝之薄膜,將認識與前述應用有關之兩常見且有價值之技術。在靜態封裝技術中,該封裝組成物被引入一薄膜封裝模具中,同時,該模具基本上為靜止。在離心封裝方法中,該封裝組成物被引入一薄膜封裝模具中,同時旋轉該模具,使得該模具之旋轉,藉離心力迫使該封裝材料朝向該旋轉模具之一端。
除了上述之外,任何應用方法之核心為,該封裝或接合組成物在其應用時,其係充分地流動,以穿透一些薄層(laminae)(平板薄片)或纖維束之所需層次,而且接著封住該些薄層或該些成束之纖維之外表面,以形成一流體緊密之封閉。有用之應用溫度將典型地變化,從10℃至50℃或從20℃至35℃,以較低溫度較佳,因為其可以延長該可固化組成物之工作壽命。
當然,在塗佈該封裝或接合組成物之步驟前,不可排除該些薄膜,例如該些中空纖維或薄層之薄膜之預處理。例如,處理那些具有可移除之濕潤劑之物體係有利益,該濕潤劑和該薄膜與該被塗佈之組成物相容。在應用該組成物時,上述濕潤劑能確保該封裝係可再現,並且能去除
半月液面(meniscus)之形成及阻塞該些薄膜之不同活性孔之問題。關於上述預處理之引證資料,尤其為美國專利第4,389,363號(莫索普(Molthop))。
各種本發明之封裝或接合組成物之固化,典型地發生在溫度從-10℃至120℃,較佳從0℃至70℃及特別從20℃至60℃之範圍內。該合適之溫度,取決於該些存在之特定化合物及所需之固化速率,而且能依個案,由熟練之技術人員來決定,必要時,可以使用一些簡單之預備試驗。當然,當不需從通常佔優勢之周圍溫度,大量加熱或冷卻該混合物時,在從10℃至35℃或從20℃至30℃之溫度下固化,特別有利。不過,在可應用之情況下,可使用一些傳統手段,提升該由成分(A)與(B)所形成之混合物之溫度,高於該混合溫度及/或該應用溫度:為了這個目的,使用微波感應(microwave induction)來製備一些中空纖維薄膜與螺旋纏繞薄膜,很方便。
本發明之另一目標為一種製造一中空纖維薄膜組件之方法,前述方法包括:(i)利用混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵在於,其由一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b)所組成,每一前述胺基為一一級或二級胺基;(ii)將在步驟(i)中所獲得之該混合物塗佈於一複數中空纖維薄膜之至少一末端部分上;及(iii)讓該可固化組成物凝固與固化,從而封裝前述該複數中空纖維薄
膜之至少一末端部分。
一螺旋纏繞過濾組件,可利用對中心滲透物收集管包覆一或更多薄膜葉片封包及進料間隔薄片來組裝,每一葉片封包包括兩一般直角薄膜薄片,圍繞一滲透物載體薄片(permeate carrier sheet)。此「三明治」結構係利用一接合接著劑,沿著每一薄膜薄片之三邊緣固定在一起:距離該滲透物管最遠之背部邊緣(back edge)及兩側邊緣(side edges),將會變成該組件之進料(輸入)與濃縮物(輸出)端。在兩側邊緣處,該接合接著劑額外地固定且封閉一些薄膜薄片,到在該組件每一端之該滲透物收集管。該些薄膜薄片之第四邊緣(即摺疊邊緣)係開放且緊靠該滲透物收集管,使得在流體中,該滲透物載體薄片係與一些在該滲透物收集管上之小洞接觸,而且該流體通過該滲透物收集管。
另外,此處所敘述之製程可重複數次,使得其可製造一多層葉片封包,其由超過兩接合葉片封包所組成,例如重複該前述製程,可將一第三葉片封包接合於第二葉片封包,使得一複數之葉片封包,在該纏繞步驟形成該組件之前,被裝配在一起。
在纏繞製程期間,該有發明性之組成物允許不同薄膜薄片之相對運動,即固化速率或膠化時間之期間比需要組裝與對該滲透物收集管纏繞一或更多薄膜葉片封包,來生產過濾組件之期間長。
因此,本發明之另一個目標為一種製造一螺旋纏繞過濾組件之方法,前述螺旋纏繞過濾組件包括一滲透物收集管(34)及一或更多薄膜葉片封包纏繞前述收集管,每一具有第一及第二薄膜薄片(31)之薄膜葉片封包,於該些薄片之間設置一滲透物間隔件(33),並且其中,每一前述薄膜薄
片(31)具有一薄膜側與一後側,該方法包括:(i)利用混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵在於,其由一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b)所組成,每一前述胺基為一一級或二級胺基;(ii)將在步驟(i)中所得之該混合物塗佈於該第一薄膜葉片之該後側之至少一部分上;(iii)將該薄膜葉片封包纏繞於該滲透物收集管(34);及,(iv)讓該可固化組成物凝固與固化,從而接合該第二薄膜葉片之該後側於該第一薄膜葉片之該後側。
1‧‧‧組件
2‧‧‧外殼
3‧‧‧封裝材料
4‧‧‧進料
5‧‧‧廢品
6‧‧‧滲透物
20‧‧‧外殼
21‧‧‧收集頭
22‧‧‧經摺疊之平板薄片薄膜
23‧‧‧液體進料
24‧‧‧管
30‧‧‧螺旋纏繞薄膜組件
31‧‧‧分離薄膜
32‧‧‧進料通道間隔片
33‧‧‧滲透物間隔片或滲透物收集材料
34‧‧‧滲透物收集管或中心管
35‧‧‧防套疊裝置
36‧‧‧外包片
38‧‧‧接合材料/接著劑
40‧‧‧外殼
41‧‧‧中空纖維
48‧‧‧封裝材料
圖1附加於此,代表在可應用於本申請案時,一被儲藏之薄膜組件之通常結構。
圖2代表一示範且非限制之實施例,將一摺疊平板薄片薄膜設置於圖1之外殼中。
圖3a與3b係代表一示範且非限制實施例,可將螺旋纏繞薄膜設置於圖1之外殼中。
圖4代表一中空纖維過濾薄膜組件之示範且非限制實施例。
該揭露內容之各種特性與實施例,敘述於下列各實例中,其係做為代表且沒有限制。
各種實例
在該些實例中使用下列試驗方法:
(i)黏度
該新混合之兩(2K)成分組成物之起始黏度,係依據該些所含純物質之黏度及其含量比率來計算,實驗上,混合黏度係在25℃,使用博勒飛(Brookfield)DV-II+ Pro(轉針7),或在80℃,使用哈克馬爾斯(Haake Mars)高級模組化流變儀系統(Rheometer System)(平行板流變儀,可由賽默飛(Thermo Scientific)公司取得)來記錄。在後續之案例中,黏度數值能在混合後記錄,達到大約3分鐘。因此,該些實驗數值超過該些計算數值,值得注意。
(ii)膠化時間
(a)許多膠化時間係藉由使用博勒飛(Brookfield)DV-II+ Pro(轉針7),在25℃測定。此處係依據下列表1中之比率,用手混合配製(12g),並且很快地倒進一鋁製容器中。該膠化時間係以混合後達到100Pa.s之黏度水準所經過之時間來定義。
(b)此外,許多膠化時間係在80℃、該上述平行板流變儀上測定。將新近以手混合之配方(大約500mg)塗佈於該底板,並且儘快起動測量,而且習慣上在混合後3分鐘之內。該膠化時間定義為混合後當黏度達到2000Pa.s之數值時,所經過之時間。
(iii)蕭耳硬度(Shore Hardness)
在室溫下,一聚丙烯(PP)瓶中,藉由化合該組成物之兩成分(A、B:表1),來製備一樣品盤,並且在一行星式攪拌機(planetary mixer)(高速攪拌機:800rpm、30秒、環境壓力)中,進一步使該混合物混合均勻。接著將該瓶儲藏於50℃、12分鐘,並且接著進一步儲藏在室溫及常壓下,從而模擬典型中空纖維過濾器之製造程序之各種固化條件。
該蕭耳硬度係依據DIN ISO 7619-1,藉由在該樣品(厚度6mm;測量前接觸時間3秒)上,壓手持式硬度計-測蕭耳硬度A用Zwick 3130和蕭耳硬度D用Zwick 3131-來測定。該硬度係在起始固化(在50℃、12分鐘)之後記錄,而且進一步在室溫與常壓下儲存,每30分鐘監測,直到達到蕭耳75A(蕭耳75A實際上係硬度數值之表示,其在一些中空纖維過濾器製程中,允許有良好之切割)為止。在室溫下儲存7天之後,記錄另一資料點(最終硬度)。
(iv)耐滅菌性(Sterilization resistance)
在121℃蒸汽滅菌器(steam sterilizer)中(從賽鍶鈦氪有限公司(Systec GmbH)之DX-65),將一些大約25g之完全固化樣品盤滅菌15分鐘,之後冷卻該些樣品至室溫,然後記錄該些樣品之蕭耳硬度。在該處理之後,當該蕭耳硬度沒有下降大於10蕭耳A單位時,可認為通過該滅菌試驗。
(v)收縮性(Shrinkage)
對本發明之各實施例而言,在室溫下,在一聚丙烯(PP)瓶中,藉由化合該組成物之兩成分(A、B:表1),來製備重量大約10g之樣品盤,並且在一行星式攪拌機(高速攪拌機:800rpm、30秒、環境壓力)中,進
一步使該混合物混合均勻。接著將該瓶儲藏於50℃至少4天,在那之後,基本上會達到最終硬度(final hardness),到那時,利用密度量測,來測定收縮性,該密度量測係以應用阿基米德原理(Archimedes principle)之浮力方法為基礎。
在一高壓滅菌釜(autoclave)中,加壓之N2層(5巴)中,固化該商業聚氨基甲酸乙酯組成物(比較實例1)16小時,以防止氣泡形成,然後如上所述測定收縮性。
(vi)氣泡試驗
藉由混合該兩成分,以前述之比率、短暫快速混合(800rpm、30秒)來測定氣泡之形成,並且讓該接著劑在環境條件下固化。一週後,對該鑄造薄膜(cast film)進行目視檢查,在一些案例中,在沒有氣泡之情況下,該試驗被視為通過。
(vii)玻璃轉換溫度(Tg)
玻璃轉換溫度(Tg)係依據DIN EN ISO 11357-2:「塑料-微差掃描熱分析(DSC)-第2部分:玻璃轉換溫度和玻璃轉換步驟之測定」,並且利用一台可由TA儀器(TA Instruments)公司取得之Q2000微差掃描卡計(Differential Scanning Calorimeter(DSC)),以完全固化之組成物來測定。
在各實施例中,使用下列產品:
Loctite CR 3502:2部分、淡黃色,聚氨基甲酸乙酯類鑄造樹脂(casting resin),可由漢高(Henkel)公司取得。
Loctite CR4100:2部分、聚氨基甲酸乙酯類樹脂,可由漢高
(Henkel)公司取得。
Loctite UK 8050/UK 5050:2部分、聚氨基甲酸乙酯類接著劑,可由漢高(Henkel)公司取得。
Voranol CP260:聚醚三元醇(Polyether triol),具有羥基當量87g/eq.,可由陶氏杜邦(DowDuPont)公司取得。
Quadrol L:四(2-羥丙基)乙二胺,具有羥基當量73.1g/eq.,可由巴斯夫(BASF)公司取得。
Jeffamine D-230(以下D230):二官能性一級聚醚胺(polyetheramine),具有胺當量約119g/eq.,可由亨斯邁國際有限公司(Huntsman International LLC)取得。
Jeffamine T-403(以下T403):三官能性一級聚醚胺,具有胺當量約162g/eq.,可由亨斯邁國際有限公司取得。
Jeffamine M-600(以下M600):單官能性一級聚醚胺,具有胺當量約582g/eq.,可由亨斯邁國際有限公司取得。
Jeffamine D-400(以下D400):二官能性一級聚醚胺,具有胺當量約115g/eq.,可由亨斯邁國際有限公司取得。
Dytek A(以下DyA):短鏈脂肪族一級二胺(2-甲基-1,5-二胺基戊烷(2-methyl-1,5-diaminopentane),具有胺當量約58.1g/eq.,可由英威達亞帕迪斯(Invista Arpadis)公司取得。
Dytek DCH-99(以下DyDCH):環脂肪族一級二胺(1,2-二胺基環己烷
(1,2-diaminocyclohexane),同分異構物之混合物),具有胺當量約57.1g/eq.,可由英威達亞帕迪斯公司取得。
N,N'-二甲基己二胺(N,N'-dimethyl hexanediamine,MAHMA):脂肪族二級二胺,具有胺當量約72.13g/eq.可由西格瑪-奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司取得。
Aerosil R 202(以下R202):經改質之疏水性氣相二氧化矽(hydrophobic fumed silica),可由贏創(Evonik)公司取得。
合成實例A1
在室溫、氮氣氣氛下,將三羥甲丙烷(trimethylolpropane)(TMP,34.73g,776meq.OH)與三級丁基乙醯乙酸酯(tert-butyl acetoacetate)(Lonza TBAA,128.92g,815mmol)充入一有上端攪拌之燒瓶中,接著加熱到120℃,將所形成之三級丁醇(tert-butanol)收集於回流冷凝器(reflux condenser)下方之迪安-斯塔克分離器(Dean-Stark trap)中,在反應4小時之後,在140℃、減壓下,移除三級丁醇與未反應TBAA之殘餘物,利用紅外線光譜來確認已經完全反應,特別是該OH帶(OH band)消失。
獲得之所需產物(A1)為淡黃色液體,在25℃,具有博勒飛黏
度176mPa.s(轉針2)。
合成實例A2
除了使用Voranol CP260來替代TMP之外,化合物A2係依據合成實例A1之程序來合成。
合成實例A3
除了使用Quadrol L來替代TMP及反應溫度不超過80℃之外,化合物A3係依據合成實例A1之程序來合成。
許多封裝組成物
許多反應性封裝組成物,係依據此處下表1,利用混合成分A與成分B來製備。在表1中,以配方之總重為基準,數字係重量百分率,應用時括弧中之數值為莫耳當量百分率(molar equivalent percentages)。
試驗結果
依據上面概述之各項記錄,表2提供測試表1中所述之各種封裝組成物所獲得之結果。
實例1至3、7和8之組成物,在12分鐘後,此係許多中空纖維製程中,典型之生產週期(cycle time),發現仍為液體,在室溫下持續固化之後,形成許多適合封裝與接合應用之聚合物,例如達到蕭耳硬度。
所有組成物會達到適合用來封裝、接合及進一步生產一些中空纖維過濾組件之蕭耳硬度,而且不傷害該些鑄造中空纖維之整體性,尤其發現實例2與7,適合用於螺旋纏繞過濾器之接合。在一些較佳應用中,雖然需要某種搖變性來確保被塗敷之氣泡不會擴張太廣,但是同時允許穿透該些薄膜層,這可以利用添加流變改質劑(rheology modifier),例如氣相二氧化矽來達成,可在實例11和12中看見。
表3總結一組實施例,其呈現,在許多螺旋纏繞過濾器組件中,該有發明性組成物之可利用性。在這點上,一些最重要之特性為,穿透許多過濾器薄膜層之能力與在一pH值之大範圍內之化學安定性,因為許多螺旋纏繞過濾器,在其壽命期間,需要在各種pH範圍內,承受數次清洗週期。
(viii)穿透可能性
該有發明性薄膜穿透可能性,係利用膠化時間之測量來估計。令人驚訝地發現,在室溫(23℃±2℃)下,使用上述(ii)(a)之博勒飛方法(Brookfield method)測定,許多典型薄膜之穿透,可能達到15Pas之黏度。對所選擇之組成物而言,達到15Pas之黏度,所耗費之時間如表4中所示。
典型生產製程,在塗佈後,要讓該接著劑穿透需要至少10分鐘。因為從表4之資料可以看出,所有有發明性之實例,呈現非常令人滿意之穿透可能性。
(ix)化學安定性
該些有發明性之組成物之化學安定性,係利用整體浸泡試驗(bulk soak testing)來估計。為了此目的,用每一接著劑配方,製備六約10g
之聚合物盤,寬度約10mm,並且在室溫下固化7天。記錄每一盤之重量,並且將該盤浸入具有一某pH(pH分別為2.5,3.5,5.7,11.5,12.5和13.5)之水溶液中,而且在50℃儲存14天。該些個別溶液,係利用去離子水稀釋HCl(pH 2.5至5)與NaOH(pH 11.5至13.5)之濃溶液來配製,直到所需要之pH值達到為止。對pH7之溶液,直接使用去離子水。
在設定時間之後,該些聚合物樣品從該些溶液中移出,並且在室溫下,紙巾上乾燥3天。然後,再記錄每一盤之重量,當該盤之重量差小於1.0%時,該盤會被評估為化學安定。
對實例11與實例12執行整體浸泡試驗,發現在pH 2.5至13.5之範圍內,所有製備好之樣品均為化學安定,舉例來說,在螺旋纏繞過濾方面,已知此範圍足夠應用於海水脫鹽,廢水處理或食品相關之應用中。
由於前面之敘述與各實例,對所屬技術領域中通常知識者而言,在不偏離各請求項之範圍時,可對其做各種相當之修改。
1‧‧‧組件
2‧‧‧外殼
3‧‧‧封裝材料
4‧‧‧進料
5‧‧‧廢品
6‧‧‧滲透物
Claims (15)
- 一種薄膜過濾組件,其包括一外殼(housing),其中,以一固定之位置關係,藉由一封裝(potting)或接合(bonding)材料,設置該過濾薄膜,該封裝或接合材料係藉由固化一兩成分(2K)組成物而獲得,該兩成分(2K)組成物係由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯(acetoacetate)官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基(amino group)之化合物(b),每一前述胺基係一一級或二級胺基。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜過濾組件,其中,成分A之該或每一化合物(a)之特徵為:一數目平均分子量(Mn)小於12000g/mol,及/或,一乙醯乙醯氧基官能性(acetoacetoxy functionality)為從2至6。
- 如申請專利範圍第3項所述之薄膜過濾組件,其中,該多元醇L(OH)q係一 單體多羥基酒精(monomeric polyhydric alcohol)。
- 如申請專利範圍第3項所述之薄膜過濾組件,其中,該多元醇L(OH)q係一低聚合或聚合多羥基酒精,其係選自由以下所組成之群組:聚醚多元醇(polyether polyols)、聚酯多元醇(polyester polyols)、聚酯醯胺多元醇(polyesteramide polyols)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyols)、聚丁二烯多元醇(polybutadiene polyols)、聚氨基甲酸乙酯多元醇(polyurethane polyols)、聚丙烯酸酯多元醇(polyacrylate polyols)及其組合。
- 如申請專利範圍第5項所述之薄膜過濾組件,其中,該低聚合或聚合多元醇L(OH)q具有一數目平均分子量(Mn)為從500至10000g/mol。
- 如申請專利範圍第5項所述之薄膜過濾組件,其中,該低聚合或聚合多元醇L(OH)q係一聚醚多元醇,其係選自由以下所組成之群組:聚(環氧丙烯)多元醇(poly(propylene oxide)polyol)、聚(氧化乙烯)多元醇(poly(ethylene oxide)polyol)、PTMEG及其混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之薄膜過濾組件,其中,成分(B)之該或每一化合物(b)之特徵為:一數目平均分子量小於5000g/mol;及從1至10之胺基。
- 如申請專利範圍第8項所述之過濾組件,其中,成分(B)包括至少一聚氧伸烷基胺(polyoxyalkylene amine),其係以聚氧丙烯(polyoxypropylene)、聚氧乙烯(polyoxyethylene)及聚(氧乙烯)聚(氧丙烯)(poly(oxyethylene)poly(oxypropylene))之加成物為基礎,而且具有2或3胺基,每一前述胺基係一一級或一二級胺基。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之薄膜過濾組件,其中,前述組成物之成分(B)包括或由至少一依據化學式(III)之反應物胺所組成,R2R3NH 化學式(III)其中,R2為氫或一C1-C6烷基;且R3為一具有最多達36個碳原子之烴基(hydrocarbyl group),其含有數個芳香族基團(aromatic groups),該烴基可選擇地為一或更多個-NHR2基團所取代,並且進一步可選擇地為一或更多個O原子及/或為一或更多個-N(R4)-基團所切斷,其之R4為一氫原子;或R3係一C1-C36脂肪族基團,其係可選擇地為一或更多個-NHR2基團所取代,而且進一步可選擇地為一或更多個O原子及/或為一或更多個-N(R4)-基團所切斷,其之R4為一氫原子;並且R2和R3可和與其鍵結之N-原子一起形成一環。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之薄膜過濾組件,其中,在該兩成分(2K)組成物中,該乙醯乙酸酯對胺之莫耳當量比係在從2:1至1:2之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之薄膜過濾組件,其中,該兩成分(2K)組成物係無催化劑。
- 一種兩成分(2K)可固化組成物之用途,在一過濾組件之外殼內,使用於至少一薄膜之封裝或接合,前述兩成分(2K)可固化組成物係由以下成分所組成: 一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基。
- 一種製造一中空纖維薄膜組件之方法,前述方法包括:(i)藉由混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵為,其由以下成分所組成:一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基;(ii)將在步驟(i)中所獲得之該混合物塗佈於複數個中空纖維薄膜之至少一末端部分上;及(iii)讓該可固化組成物凝固與固化,從而封裝前述該複數個中空纖維薄膜之至少一末端部分。
- 一種製造一螺旋纏繞過濾組件之方法,前述螺旋纏繞過濾組件包括一滲透物收集管(34)及一或更多個薄膜葉片封包纏繞前述收集管,每一具有第一及第二薄膜薄片(31)之薄膜葉片封包,於該等薄片之間設置一滲透物間隔件(33),並且其中,每一前述薄膜薄片(31)具有一薄膜側與一後側,該方法包括:(i)藉由混合一兩成分(2K)組成物之成分(A)與成分(B),來製備一可固化組成物,前述組成物之特徵為,其由以下成分所組成: 一第一成分(A),其包括至少一具有至少二乙醯乙酸酯官能基之化合物(a);及一第二成分(B),其包括至少一具有至少一胺基之化合物(b),每一前述胺基為一一級或二級胺基;(ii)將在步驟(i)中所得之該混合物塗佈於該第一薄膜葉片之該後側之至少一部分上;(iii)將該薄膜葉片封包纏繞於該滲透物收集管(34);及(iv)讓該可固化組成物凝固與固化,從而接合該第二薄膜葉片之該後側至該第一薄膜葉片之該後側。
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