JP2015058418A - Polymer porous membrane and method for producing polymer porous membrane - Google Patents
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Abstract
【課題】 透水性能に優れ、かつ固形物質の除去性能にも優れる高分子多孔質膜を提供する。
【解決手段】 フッ化ビニリデン単位を含むフルオロポリマー(A)と、(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子から得られることを特徴とする高分子多孔質膜。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer porous membrane having excellent water permeability and excellent solid substance removal performance.
SOLUTION: It is obtained from resin particles containing a fluoropolymer (A) containing a vinylidene fluoride unit and an acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylic acid ester unit in the same particle. Molecular porous membrane.
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Description
本発明は、高分子多孔質膜及び高分子多孔質膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a polymer porous membrane and a method for producing a polymer porous membrane.
近年、多孔質膜は、浄水処理、排水処理などの水処理分野、血液浄化などの医療用途、食品工業分野等をはじめ、荷電膜、電池用セパレーター、燃料電池等の様々な方面で利用されている。 In recent years, porous membranes have been used in various fields such as water treatment fields such as water purification and wastewater treatment, medical applications such as blood purification, food industry fields, etc., as well as charged membranes, battery separators, and fuel cells. Yes.
例えば、水処理分野においては、従来の砂濾過、凝集沈殿過程の代替や、処理水質向上のために、水処理膜として多孔質膜が用いられるようになってきている。このような水処理分野では処理水量が多いため、高分子多孔質膜の透水性能が優れていることが要求される。透水性能が優れていれば、膜面積を減らすことが可能となるため、浄水装置がコンパクトになり、設備費の低コスト化が期待できる。 For example, in the field of water treatment, porous membranes have come to be used as water treatment membranes in order to replace conventional sand filtration and coagulation sedimentation processes and improve the quality of treated water. In such a water treatment field, since the amount of treated water is large, the polymer porous membrane is required to have excellent water permeability. If the water permeation performance is excellent, the membrane area can be reduced, so the water purifier becomes compact and the equipment cost can be reduced.
また、浄水処理では、膜の薬液洗浄のために、アルカリ溶液等で膜を洗浄することがあり、高分子多孔質膜には耐薬品性能が求められている。近年では耐薬品性の高い素材としてポリフッ化ビニリデン樹脂等のフルオロポリマーを用いた多孔質膜が研究されているが、フッ化ビニリデン樹脂等は疎水性ポリマーであるため、処理過程で処理水に含まれる固形物質や溶存成分が膜に付着して取れにくくなること(ファウリング)が問題となることから、フルオロポリマーを親水化して水処理膜とすることが検討されている。 Further, in the water purification treatment, the membrane may be washed with an alkaline solution or the like for chemical cleaning of the membrane, and the polymer porous membrane is required to have chemical resistance. In recent years, porous membranes using fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride resin as a highly chemical-resistant material have been studied. However, since vinylidene fluoride resin is a hydrophobic polymer, it is included in treated water during the treatment process. The problem is that solid substances and dissolved components that adhere to the membrane become difficult to remove (fouling), and it has been studied to hydrophilize the fluoropolymer to form a water treatment membrane.
上記疎水性ポリマーを親水化して水処理膜とした例としては、例えば、分解反応で親水性化学種を発生させる親水化剤の分解物と、ポリフッ化ビニリデン系樹脂とを含有してなる親水化多孔質膜(例えば、特許文献1参照。)、酢酸セルロースとポリフッ化ビニリデンを含有し、全ポリマー成分中のポリフッ化ビニリデンの含有割合が5〜60質量%である水処理用半透膜(例えば、特許文献2参照。)、50〜99重量パーセントの少なくとも1つのポリフッ化ビニリデン(PVDF)ポリマーまたはコポリマーと、1〜50重量パーセントの少なくとも1つのアクリルポリマーとを含む均質なポリマーブレンドを含む耐苛性膜(例えば、特許文献3参照。)や、ポリフッ化ビニリデン系樹脂と、主鎖がアクリル酸エステル系重合体および/またはメタクリル酸エステル系重合体、側鎖がエチレンオキサイド系重合体および/またはプロピレンオキサイド系重合体であるグラフト共重合体の混合物を主成分として構成される多孔質膜であって、前記側鎖の重合度が25以下であり、かつ、前記側鎖が前記グラフト共重合体中に55重量%以上含まれている多孔質膜(例えば、特許文献4参照。)等が開示されている。 Examples of hydrophobizing the hydrophobic polymer to form a water treatment membrane include, for example, hydrophilization containing a hydrolyzate decomposition product that generates a hydrophilic chemical species by a decomposition reaction and a polyvinylidene fluoride resin. A porous membrane (for example, refer to Patent Document 1), a semipermeable membrane for water treatment (for example, containing cellulose acetate and polyvinylidene fluoride, and the content ratio of polyvinylidene fluoride in all polymer components is 5 to 60% by mass (for example, , Patent Document 2) Caustic resistance comprising a homogeneous polymer blend comprising 50 to 99 weight percent of at least one polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer or copolymer and 1 to 50 weight percent of at least one acrylic polymer. A film (see, for example, Patent Document 3), a polyvinylidene fluoride resin, an acrylic ester polymer having a main chain, and Or a porous film composed mainly of a mixture of a methacrylic acid ester-based polymer and a graft copolymer whose side chain is an ethylene oxide-based polymer and / or a propylene oxide-based polymer, A porous film having a degree of polymerization of 25 or less and the side chain contained in the graft copolymer by 55% by weight or more (for example, see Patent Document 4) is disclosed.
このように、疎水性ポリマーを親水化することで水処理膜とする様々な方法が検討されている。しかしながら、例えば、特許文献1においては、親水化剤の分解物である親水性低分子化合物とポリフッ化ビニリデンとの相溶性が悪いために、膜を使用しているうちに親水性低分子化合物が流出してしまうおそれがあった。特許文献2や3においては、親水性ポリマーとポリフッ化ビニリデンとの相溶性が悪いために、均一な膜を作製するためにはブレンドの方法を工夫する必要があり、それでもなお膜を使用しているうちに親水性ポリマーが流出してしまうおそれがあった。このように従来の高分子多孔質膜は種々問題を抱えており、結果、透水性能と分離対象物質の除去性能との両立という点で充分ではなく、改善の余地があった。 As described above, various methods for forming a water treatment membrane by hydrophilizing a hydrophobic polymer have been studied. However, in Patent Document 1, for example, the hydrophilic low molecular weight compound which is a decomposition product of the hydrophilizing agent and the polyvinylidene fluoride are poorly compatible. There was a risk of spilling. In Patent Documents 2 and 3, since the compatibility between the hydrophilic polymer and polyvinylidene fluoride is poor, it is necessary to devise a blending method in order to produce a uniform film. In the meantime, the hydrophilic polymer may flow out. As described above, the conventional polymer porous membrane has various problems, and as a result, it is not sufficient in terms of both the water permeation performance and the removal performance of the substance to be separated, and there is room for improvement.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、透水性能に優れ、かつ固形物質の除去性能にも優れる高分子多孔質膜を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and it aims at providing the polymeric porous membrane which is excellent in water permeability performance, and is excellent also in the removal performance of a solid substance.
本発明者らは、高分子多孔質膜を、フッ化ビニリデン単位を含むフルオロポリマーと(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマーとを同一粒子内に含有する樹脂粒子から得られるものとすることによって、上記課題をみごとに解決できることを見出し、本発明に到達した。 The present inventors shall obtain a polymer porous membrane from resin particles containing a fluoropolymer containing a vinylidene fluoride unit and an acrylic polymer containing a (meth) acrylic ester unit in the same particle. As a result, the inventors have found that the above problem can be solved brilliantly and have reached the present invention.
すなわち、本発明は、フッ化ビニリデン単位を含むフルオロポリマー(A)と、(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子から得られることを特徴とする高分子多孔質膜である。 That is, the present invention is characterized in that it is obtained from resin particles containing a fluoropolymer (A) containing a vinylidene fluoride unit and an acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylic acid ester unit in the same particle. It is a polymer porous membrane.
上記フルオロポリマー(A)は、ポリフッ化ビニリデン、又は、フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位及び/又はクロロトリフルオロエチレン単位とを含む共重合体であることが好ましい。 The fluoropolymer (A) is preferably a polyvinylidene fluoride or a copolymer containing a vinylidene fluoride unit and a tetrafluoroethylene unit and / or a chlorotrifluoroethylene unit.
上記アクリルポリマー(B)は、(メタ)アクリル酸エステル単位と(メタ)アクリル酸系単量体単位とを含む共重合体であることが好ましい。 The acrylic polymer (B) is preferably a copolymer containing a (meth) acrylic acid ester unit and a (meth) acrylic acid monomer unit.
上記(メタ)アクリル酸系単量体は、(メタ)アクリル酸であることが好ましい。 The (meth) acrylic acid monomer is preferably (meth) acrylic acid.
上記(メタ)アクリル酸系単量体は、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましい。 The (meth) acrylic acid monomer is preferably a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester.
上記(メタ)アクリル酸系単量体は、オキシアルキレン基含有(メタ)アクリル酸エステルであることが好ましい。 The (meth) acrylic acid monomer is preferably an oxyalkylene group-containing (meth) acrylic ester.
上記樹脂粒子における、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との含有割合は、フルオロポリマー(A)/アクリルポリマー(B)が、質量比で、30/70〜80/20であることが好ましい。 The content ratio of the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the resin particles is such that the fluoropolymer (A) / acrylic polymer (B) has a mass ratio of 30/70 to 80/20. preferable.
上記アクリルポリマー(B)は、反応性乳化剤の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを重合して得られたポリマーであることが好ましい。 The acrylic polymer (B) is preferably a polymer obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester in the presence of a reactive emulsifier.
上記高分子多孔質膜は、水処理用であることが好ましい。 The polymer porous membrane is preferably used for water treatment.
本発明はまた、フッ化ビニリデンを含む単量体を乳化重合してフルオロポリマー(A)からなる粒子を含む水性分散液を製造する工程、フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含む単量体を乳化重合してフルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子を含む水性分散液を製造する工程、前記樹脂粒子を単離する工程、及び、前記樹脂粒子を多孔質膜状に成形して高分子多孔質膜を得る工程、を含む高分子多孔質膜の製造方法でもある。 The present invention also includes a step of emulsion polymerization of a monomer containing vinylidene fluoride to produce an aqueous dispersion containing particles made of fluoropolymer (A), in the presence of particles made of fluoropolymer (A) (meta ) A step of producing an aqueous dispersion containing resin particles containing a fluoropolymer (A) and an acrylic polymer (B) in the same particle by emulsion polymerization of a monomer containing an acrylate ester, It is also a method for producing a polymer porous membrane comprising a step of separating and a step of forming the resin particles into a porous membrane to obtain a polymer porous membrane.
上記樹脂粒子を含む水性分散液を製造する工程における乳化重合は、更に反応性乳化剤の存在下で行われることが好ましい。 The emulsion polymerization in the step of producing the aqueous dispersion containing the resin particles is preferably performed in the presence of a reactive emulsifier.
上記樹脂粒子を多孔質膜状に成形する工程において、非溶媒誘起相分離法及び/又は熱誘起相分離法により多孔質膜状の成形物を得ることが好ましい。 In the step of forming the resin particles into a porous membrane, it is preferable to obtain a porous membrane-like molded product by a non-solvent induced phase separation method and / or a thermally induced phase separation method.
本発明の高分子多孔質膜は、上述の構成よりなるものであるため、透水性能に優れ、かつ固形物質の除去性能にも優れる。
本発明の高分子多孔質膜の製造方法によれば、上記高分子多孔質膜を好適に製造することができる。
Since the porous polymer membrane of the present invention has the above-described configuration, it is excellent in water permeability and solid material removal performance.
According to the method for producing a polymer porous membrane of the present invention, the polymer porous membrane can be suitably produced.
以下に本発明を詳述する。 The present invention is described in detail below.
本発明の高分子多孔質膜は、フッ化ビニリデン単位を含むフルオロポリマー(A)と、(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子から得られるものである。 The porous polymer membrane of the present invention is obtained from resin particles containing a fluoropolymer (A) containing a vinylidene fluoride unit and an acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylate unit in the same particle. Is.
上記高分子多孔質膜は、耐久性に優れる上記フルオロポリマー(A)からなるものであるため、膜の耐久性に優れるとともに、親水性に優れる上記アクリルポリマー(B)からなるものでもあるため、耐ファウリング性能にも優れる。 Since the porous polymer membrane is made of the fluoropolymer (A) having excellent durability, it is also made of the acrylic polymer (B) having excellent hydrophilicity as well as excellent durability of the membrane. Excellent anti-fouling performance.
上記樹脂粒子は、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有するものである。このような樹脂粒子から高分子多孔質膜を製造することにより、単にフルオロポリマーとアクリルポリマーとを混合した混合物から高分子多孔質膜を製造した場合に比べて、フルオロポリマーとアクリルポリマーとの相溶性が向上し、これらポリマーが膜中においてより均一に存在することとなり、透水性能及び固形物質の除去性能の点でより優れた高分子多孔質膜となる。上記樹脂粒子は、例えば、フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含む単量体を重合させることにより製造することができる。
なお、上記樹脂粒子中、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とは同一粒子内に存在していれば、化学的に結合していてもよいし、結合していなくてもよい。
The resin particles contain the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the same particle. By producing a polymer porous membrane from such resin particles, the phase between the fluoropolymer and the acrylic polymer can be compared with the case of producing a polymer porous membrane from a mixture of a fluoropolymer and an acrylic polymer. The solubility is improved, and these polymers are present more uniformly in the membrane, so that the polymer porous membrane is more excellent in terms of water permeability and solid substance removal performance. The resin particles can be produced, for example, by polymerizing a monomer containing a (meth) acrylic acid ester in the presence of particles made of the fluoropolymer (A).
In the resin particles, the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) may be chemically bonded or not bonded as long as they are present in the same particle.
上記フルオロポリマー(A)は、フッ化ビニリデン単位を含むものであるが、少なくともフッ化ビニリデン単位を含む限り、その他の単量体単位を含んでいてもよい。 The fluoropolymer (A) contains a vinylidene fluoride unit, but may contain other monomer units as long as it contains at least a vinylidene fluoride unit.
上記その他の単量体としては、フッ化ビニリデン以外のフルオロオレフィンが挙げられ、具体的には、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)、下記化学式で表されるパーフルオロオレフィン;クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、フッ化ビニル(VF)、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ヘキサフルオロイソブテン等の非パーフルオロオレフィンが挙げられる。これらフルオロオレフィンの1種または2種以上を用いることができる。PAVEとしてはパーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)(PEVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)等が挙げられる。 Examples of the other monomers include fluoroolefins other than vinylidene fluoride. Specifically, tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), perfluoro (alkyl vinyl ether) (PAVE), Perfluoroolefins represented by chemical formulas: non-perfluoroolefins such as chlorotrifluoroethylene (CTFE), vinyl fluoride (VF), trifluoroethylene, trifluoropropylene, pentafluoropropylene, tetrafluoropropylene, hexafluoroisobutene Can be mentioned. One or more of these fluoroolefins can be used. Examples of PAVE include perfluoro (methyl vinyl ether) (PMVE), perfluoro (ethyl vinyl ether) (PEVE), perfluoro (propyl vinyl ether) (PPVE), and the like.
また、CH2=CZ1(CF2)n1Z2(式中、Z1はH、F又はCl、Z2はH、F又はCl、n1は1〜10の整数である。)で示される単量体もあげられる。具体的にはCH2=CFCF3、CH2=CHCF3、CH2=CFCHF2、CH2=CClCF3等が挙げられる。 Also, CH 2 = CZ 1 (CF 2 ) n1 Z 2 (wherein Z 1 is H, F or Cl, Z 2 is H, F or Cl, and n1 is an integer of 1 to 10). A monomer is also mentioned. Specifically, CH 2 = CFCF 3 , CH 2 = CHCF 3 , CH 2 = CFCHF 2 , CH 2 = CClCF 3 and the like can be mentioned.
また、上記その他の単量体としては、官能基含有フルオロオレフィンも使用することができる。当該官能基含有フルオロオレフィンとしては、例えば、式(1):
CX1 2=CX2−(Rf)m−Y1 (1)
(式中、Y1は、−OH、−COOH、−SO2F、−SO3M2(M2は水素原子、NH4基またはアルカリ金属)、カルボン酸塩、カルボキシエステル基、エポキシ基またはシアノ基;X1およびX2は、同じかまたは異なり、いずれも水素原子またはフッ素原子;Rfは、炭素数1〜40の2価の含フッ素アルキレン基または炭素数1〜40のエーテル結合を含有する2価の含フッ素アルキレン基;mは0または1の整数)で示される化合物等が挙げられる。
Moreover, as said other monomer, a functional group containing fluoroolefin can also be used. Examples of the functional group-containing fluoroolefin include formula (1):
CX 1 2 = CX 2- (R f ) m -Y 1 (1)
Wherein Y 1 is —OH, —COOH, —SO 2 F, —SO 3 M 2 (M 2 is a hydrogen atom, NH 4 group or alkali metal), carboxylate, carboxyester group, epoxy group or A cyano group; X 1 and X 2 are the same or different and both are hydrogen atoms or fluorine atoms; R f is a divalent fluorine-containing alkylene group having 1 to 40 carbon atoms or an ether bond having 1 to 40 carbon atoms. A divalent fluorine-containing alkylene group; m is an integer of 0 or 1, and the like.
上記官能基含有フルオロオレフィンの具体例としては、例えば、下記化合物等が挙げられる。 Specific examples of the functional group-containing fluoroolefin include the following compounds.
また、上記その他の単量体としては、ヨウ素含有単量体や、例えば、特公平5−63482号公報や特開昭62−12734号公報に記載されているパーフルオロ(6,6−ジヒドロ−6−ヨード−3−オキサ−1−ヘキセン)、パーフルオロ(5−ヨード−3−オキサ−1−ペンテン)等のパーフルオロビニルエーテルのヨウ素化物等も使用することができる。 Examples of the other monomers include iodine-containing monomers and, for example, perfluoro (6,6-dihydro-) described in JP-B-5-63482 and JP-A-62-212734. Periodinated vinyl ethers such as 6-iodo-3-oxa-1-hexene) and perfluoro (5-iodo-3-oxa-1-pentene) can also be used.
上記フルオロポリマー(A)は、フッ化ビニリデン単位からなる重合体であってもよいし、フッ化ビニリデン単位及び上記その他の単量体単位の1種または2種以上からなる重合体であってもよい。そして更には、フッ化ビニリデンと共重合可能な非フッ素系単量体単位を含む共重合体であってもよい。当該非フッ素系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類;エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;アリルアルコール、アリルエーテル等のアルケニル類;酢酸ビニル、乳酸ビニル等のビニルエステル類;無水コハク酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸類等が挙げられる。 The fluoropolymer (A) may be a polymer composed of vinylidene fluoride units, or may be a polymer composed of one or more of vinylidene fluoride units and other monomer units. Good. Further, it may be a copolymer containing a non-fluorinated monomer unit copolymerizable with vinylidene fluoride. Examples of the non-fluorine monomer include olefins such as ethylene, propylene, and isobutylene; vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, and hydroxybutyl vinyl ether; alkenyls such as allyl alcohol and allyl ether; vinyl acetate, lactic acid Examples thereof include vinyl esters such as vinyl; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as succinic anhydride and crotonic acid.
上記フルオロポリマー(A)としては、これらの中でも、耐候性の観点から、ポリフッ化ビニリデン、又は、フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位及び/又はクロロトリフルオロエチレン単位とを含む共重合体であることが好ましい。より好ましくは、ポリフッ化ビニリデン、又は、フッ化ビニリデン単位及びテトラフルオロエチレン単位を含む共重合体である。特に好ましくは、フッ化ビニリデン単位、テトラフルオロエチレン単位、及び、クロロトリフルオロエチレン単位からなる共重合体である。 Among these, the fluoropolymer (A) is a polyvinylidene fluoride or a copolymer containing a vinylidene fluoride unit and a tetrafluoroethylene unit and / or a chlorotrifluoroethylene unit from the viewpoint of weather resistance. It is preferable. More preferably, it is a polyvinylidene fluoride or a copolymer containing a vinylidene fluoride unit and a tetrafluoroethylene unit. Particularly preferred is a copolymer comprising vinylidene fluoride units, tetrafluoroethylene units and chlorotrifluoroethylene units.
上記フッ化ビニリデン単位、テトラフルオロエチレン単位、及び、クロロトリフルオロエチレン単位からなる共重合体における、各単位の含有割合は、フッ化ビニリデン単位/テトラフルオロエチレン単位/クロロトリフルオロエチレン単位が、モル比で、50〜90/5〜45/1〜30であることが好ましい。より好ましくは、60〜90/5〜25/1〜20である。 In the copolymer consisting of the above-mentioned vinylidene fluoride unit, tetrafluoroethylene unit, and chlorotrifluoroethylene unit, the content ratio of each unit is as follows: vinylidene fluoride unit / tetrafluoroethylene unit / chlorotrifluoroethylene unit The ratio is preferably 50 to 90/5 to 45/1 to 30. More preferably, it is 60-90 / 5-25-25 / 1.
上記フルオロポリマー(A)は、例えば、後述するように、フッ化ビニリデンを含むフルオロポリマー(A)の構成単量体を通常行われる乳化重合法に従って重合することで製造することができる。 The fluoropolymer (A) can be produced, for example, by polymerizing the constituent monomer of the fluoropolymer (A) containing vinylidene fluoride according to a usual emulsion polymerization method as described later.
上記アクリルポリマー(B)は、(メタ)アクリル酸エステル単位を含むものであるが、少なくとも(メタ)アクリル酸エステル単位を含む限り、その他の単量体単位を含んでいてもよい。 The acrylic polymer (B) contains a (meth) acrylate unit, but may contain other monomer units as long as it contains at least a (meth) acrylate unit.
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜10のアルキルエステルが好ましく、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート(BA)、メチルメタクリレート(MMA)、n−プロピルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等の1種または2種以上が例示できる。なかでも、フルオロポリマー(A)との相溶性が良好な点から、MMA、BAが好ましい。
上記(メタ)アクリル酸エステルは、後述する水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル及びオキシアルキレン基含有(メタ)アクリル酸エステルを含まない。
As said (meth) acrylic acid ester, the C1-C10 alkyl ester of (meth) acrylic acid is preferable, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate (BA). , Methyl methacrylate (MMA), n-propyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isopropyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, etc. it can. Of these, MMA and BA are preferred from the viewpoint of good compatibility with the fluoropolymer (A).
The (meth) acrylic acid ester does not include a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester and an oxyalkylene group-containing (meth) acrylic acid ester described later.
上記アクリルポリマー(B)は、(メタ)アクリル酸エステル単位と(メタ)アクリル酸系単量体単位とを含む共重合体であることが好ましい。 The acrylic polymer (B) is preferably a copolymer containing a (meth) acrylic acid ester unit and a (meth) acrylic acid monomer unit.
上記(メタ)アクリル酸系単量体単位は、フルオロポリマー(A)を水酸化できる親水性(メタ)アクリル酸系単量体単位である。
本明細書における「親水性(メタ)アクリル酸系単量体単位」とは、水と親和性の高い(メタ)アクリル酸系単量体単位のことであり、水に対する接触角が上記(メタ)アクリル酸エステルのみからなるアクリルポリマーよりも小さいアクリルポリマーを製造できる(メタ)アクリル酸系単量体単位を指す。
The (meth) acrylic acid monomer unit is a hydrophilic (meth) acrylic acid monomer unit capable of hydroxylating the fluoropolymer (A).
The term “hydrophilic (meth) acrylic acid monomer unit” in this specification refers to a (meth) acrylic acid monomer unit having a high affinity for water, and the contact angle with water is the above (meta). ) A (meth) acrylic acid monomer unit capable of producing an acrylic polymer smaller than an acrylic polymer consisting only of an acrylic ester.
親水性(メタ)アクリル酸系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。 As the hydrophilic (meth) acrylic acid monomer, acrylic acid and methacrylic acid are preferable.
また、親水性(メタ)アクリル酸系単量体としては、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルも好ましい。水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、6−ヒドロキシヘキシルアクリレート、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート等が例示できる。なかでも、フルオロポリマー(A)との相溶性が良好な点から、HEMA、HEAが好ましい。 Moreover, as a hydrophilic (meth) acrylic-acid type monomer, a hydroxyl-containing (meth) acrylic ester is also preferable. As the hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester, hydroxyethyl methacrylate (HEMA), hydroxyethyl acrylate (HEA), 3-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4 Examples include -hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate, and 6-hydroxyhexyl methacrylate. Of these, HEMA and HEA are preferred from the viewpoint of good compatibility with the fluoropolymer (A).
また、親水性(メタ)アクリル酸系単量体としては、オキシアルキレン基含有(メタ)アクリル酸エステルも好ましい。オキシアルキレン基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、水酸基末端(メタ)アクリレートとして、
ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート:
CH2=CR−COO−(C2H4O)n−H n=2〜20、
ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート:
CH2=CR−COO−(C3H6O)n−H n=2〜20、
ポリエチレングリコールーポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート:
CH2=CR−COO−(C2H4O)n−(C3H6O)m−H n=1〜20、m=1〜20、
ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート:
CH2=CR−COO−(C2H4O)n−(C4H8O)m−H n=1〜20、m=1〜20、
ポリ(プロピレングリコールーテトラメチレングリコール)モノメタクリレート:
CH2=CR−COO−(C3H6O)n−(C4H8O)m−H n=1〜20、m=1〜20等があげられる。
アルキル基末端(メタ)アクリレートとして、
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート:
CH2=CR−COO−(C2H4O)n−CH3 n=2〜20、
ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルブェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等があげられる。
上記と重複するが、エトキシ−ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ−トリエチレングルコール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル−ジグルコール(メタ)アクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングルコール(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が例示できる。これらの中で適度な親水性や低ファウリング性を有する観点で、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが好ましい。
Moreover, as a hydrophilic (meth) acrylic-acid type monomer, an oxyalkylene group containing (meth) acrylic acid ester is also preferable. As a (meth) acrylic acid ester having an oxyalkylene group, as a hydroxyl-terminated (meth) acrylate,
Polyethylene glycol mono (meth) acrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 2 H 4 O) n -H n = 2~20,
Polypropylene glycol mono (meth) acrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 3 H 6 O) n -H n = 2~20,
Polyethylene glycol-polypropylene glycol mono (meth) acrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 2 H 4 O) n - (C 3 H 6 O) m -H n = 1~20, m = 1~20,
Poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) mono (meth) acrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 2 H 4 O) n - (C 4 H 8 O) m -H n = 1~20, m = 1~20,
Poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) monomethacrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 3 H 6 O) n - (C 4 H 8 O) m -H n = 1~20, m = 1~20 , and the like.
As alkyl group terminal (meth) acrylate,
Methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate:
CH 2 = CR-COO- (C 2 H 4 O) n -CH 3 n = 2~20,
Examples include lauroxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, stearoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, and nonyl phenoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate.
Although overlapping with the above, ethoxy-diethylene glycol (meth) acrylate, methoxy-triethylene glycol (meth) acrylate, 2-ethylhexyl-diglycol (meth) acrylate, methoxy-polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol ( Examples include meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxy-polyethylene glycol (meth) acrylate, and polypropylene glycol (meth) acrylate. Among these, methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate is preferable from the viewpoint of having moderate hydrophilicity and low fouling properties.
上記アクリルポリマー(B)における、その他の単量体としては、不飽和カルボン酸系単量体が挙げられる。
上記不飽和カルボン酸系単量体としては、例えば、ビニル酢酸、クロトン酸、桂皮酸、3−アリルオキシプロピオン酸、3−(2−アリロキシエトキシカルボニル)プロピオン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、マレイン酸無水物、フマル酸、フマル酸モノエステル、フタル酸ビニル、ピロメリット酸ビニル、ウンデシレン酸等が挙げられる。これらのなかでも、密着性や増粘性や耐熱性が良好な点から、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、マレイン酸無水物が好ましい。
Examples of other monomers in the acrylic polymer (B) include unsaturated carboxylic acid monomers.
Examples of the unsaturated carboxylic acid-based monomer include vinyl acetic acid, crotonic acid, cinnamic acid, 3-allyloxypropionic acid, 3- (2-allyloxyethoxycarbonyl) propionic acid, itaconic acid, and itaconic acid monoester. Maleic acid, maleic acid monoester, maleic anhydride, fumaric acid, fumaric acid monoester, vinyl phthalate, vinyl pyromellitic acid, undecylenic acid and the like. Among these, maleic acid, maleic acid monoester, and maleic anhydride are preferable from the viewpoint of good adhesion, thickening, and heat resistance.
上記その他の単量体としては、そのほか、他の共重合可能なラジカル重合性の非フッ素系単量体を併用することもできる。当該他の非フッ素系単量体としては、例えば、ビニルエーテル系単量体、オレフィン系単量体、加水分解性シリル基含有ビニル系単量体、ビニルエステル系単量体等が挙げられる。 In addition to the above-mentioned other monomers, other copolymerizable radical polymerizable non-fluorinated monomers may be used in combination. Examples of the other non-fluorinated monomers include vinyl ether monomers, olefin monomers, hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomers, vinyl ester monomers, and the like.
上記ビニルエーテル系単量体としては、アルキルビニルエーテル類、水酸基含有ビニルエーテル類等が挙げられる。 Examples of the vinyl ether monomers include alkyl vinyl ethers and hydroxyl group-containing vinyl ethers.
上記水酸基含有ビニルエーテル類としては、例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシ−2−メチルブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等が挙げられる。 Examples of the hydroxyl group-containing vinyl ethers include 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxy-2-methylpropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 4-hydroxy-2- Examples include methylbutyl vinyl ether, 5-hydroxypentyl vinyl ether, 6-hydroxyhexyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl allyl ether, 4-hydroxybutyl allyl ether, glycerol monoallyl ether, and the like.
上記オレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブテン、スチレン等が挙げられる。 Examples of the olefin monomer include ethylene, propylene, n-butene, isobutene, and styrene.
上記加水分解性シリル基含有ビニル系単量体としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer include γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
上記ビニルエステル系単量体としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、パラ−t−ブチル安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類等が挙げられる。 Examples of the vinyl ester monomers include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl caproate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl cyclohexylcarboxylate. And carboxylic acid vinyl esters such as vinyl benzoate and vinyl para-t-butylbenzoate.
上記アクリルポリマー(B)としては、これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステル単位と親水性(メタ)アクリル酸系単量体単位とを含む共重合体であることが好ましい。より好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜6のアルキルエステル単位と(メタ)アクリル酸単位および/または、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル単位および/または、オキシアルキレン基を有する(メタ)アクリル酸エステル単位とを含む共重合体であり、特に好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜3のアルキルエステル単位及び(メタ)アクリル酸単位からなる共重合体である。 Among these, the acrylic polymer (B) is preferably a copolymer containing a (meth) acrylic acid ester unit and a hydrophilic (meth) acrylic acid monomer unit. More preferably, it has a (meth) acrylic acid alkyl ester unit having 1 to 6 carbon atoms and a (meth) acrylic acid unit and / or a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester unit and / or an oxyalkylene group (meta ) A copolymer containing an acrylate unit, and particularly preferably a copolymer comprising an alkyl ester unit having 1 to 3 carbon atoms of (meth) acrylic acid and a (meth) acrylic acid unit.
上記(メタ)アクリル酸の炭素数1〜3のアルキルエステル単位及び(メタ)アクリル酸単位からなる共重合体における、各単位の含有割合は、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜3のアルキルエステル単位/(メタ)アクリル酸単位が、モル比で、55/45〜99/1であることが好ましい。より好ましくは、75/25〜99/1である。 The content ratio of each unit in the copolymer consisting of the (meth) acrylic acid alkyl ester unit having 1 to 3 carbon atoms and the (meth) acrylic acid unit is the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms of (meth) acrylic acid. The ester unit / (meth) acrylic acid unit is preferably 55/45 to 99/1 in molar ratio. More preferably, it is 75/25 to 99/1.
上記樹脂粒子における、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との含有割合は、フルオロポリマー(A)/アクリルポリマー(B)が、質量比で、20/80〜80/20であることが好ましい。樹脂粒子中の、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との含有割合がこのような範囲であると、耐候性や耐水性、貯蔵安定性に優れて好ましい。上記樹脂粒子における、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との含有割合としてより好ましくは、35/65〜80/20(質量比)であり、更に好ましくは、40/60〜75/25(質量比)である。
なお、上記フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との質量比は、単一粒子を構成するフルオロポリマー(A)及びアクリルポリマー(B)の単一粒子中の質量比を表している。
The content ratio of the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the resin particles is such that the fluoropolymer (A) / acrylic polymer (B) has a mass ratio of 20/80 to 80/20. preferable. It is preferable that the content ratio of the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the resin particles is in such a range because of excellent weather resistance, water resistance, and storage stability. The content ratio of the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the resin particles is more preferably 35/65 to 80/20 (mass ratio), still more preferably 40/60 to 75/25. (Mass ratio).
In addition, the mass ratio of the said fluoropolymer (A) and acrylic polymer (B) represents the mass ratio in the single particle of the fluoropolymer (A) and acrylic polymer (B) which comprise a single particle.
上記樹脂粒子のフッ素含有率は、15〜60質量%であることが好ましい。樹脂粒子のフッ素含有率がこのような範囲であると、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)との相溶性が良好なものとなる。樹脂粒子のフッ素含有率としてより好ましくは、15〜55質量%であり、更に好ましくは、20〜50質量%である。 The fluorine content of the resin particles is preferably 15 to 60% by mass. When the fluorine content of the resin particles is within such a range, the compatibility between the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) is good. More preferably, it is 15-55 mass% as a fluorine content rate of the resin particle, More preferably, it is 20-50 mass%.
上記樹脂粒子の平均粒子径は、50〜500nmであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径がこのような範囲であると、当該樹脂粒子を含む水性分散液を調製した場合に、保存時にも粒子が沈降したり凝固したりすることなく、安定的な水性分散液を調製することができる。樹脂粒子の平均粒子径としてより好ましくは、80〜300nmであり、更に好ましくは、100〜250nmである。 The average particle size of the resin particles is preferably 50 to 500 nm. When the average particle diameter of the resin particles is in such a range, when an aqueous dispersion containing the resin particles is prepared, the aqueous dispersion does not settle or solidify even during storage. Can be prepared. More preferably, it is 80-300 nm as an average particle diameter of a resin particle, More preferably, it is 100-250 nm.
上記樹脂粒子は、例えば、後述するように、フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含むアクリルポリマー(B)の構成単量体を通常行われるシード重合法に従って乳化重合することで製造することができる。ただしここで、当該乳化重合を反応性乳化剤の存在下に行うと、そのようにして得られた樹脂粒子から作製される高分子多孔質膜が、反応性乳化剤が樹脂粒子(A)中に取り込まれることにより、乳化剤の溶出が抑えられる点でより優れることとなり好ましい。
このように、アクリルポリマー(B)が、反応性乳化剤の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含むアクリルポリマー(B)の構成単量体を乳化重合して得られたものであることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
The resin particles are, for example, in accordance with a seed polymerization method in which a constituent monomer of an acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylic acid ester is usually performed in the presence of particles made of a fluoropolymer (A), as will be described later. It can be produced by emulsion polymerization. However, here, when the emulsion polymerization is carried out in the presence of a reactive emulsifier, the polymer porous membrane prepared from the resin particles thus obtained is incorporated into the resin particles (A). This is preferable in that the elution of the emulsifier is suppressed.
Thus, it is also possible that the acrylic polymer (B) is obtained by emulsion polymerization of a constituent monomer of the acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylic acid ester in the presence of a reactive emulsifier. This is one of the preferred embodiments of the present invention.
本発明の高分子多孔質膜は、上述したように、フッ化ビニリデン単位を含むフルオロポリマー(A)と、(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子から得られるものであるが、当該樹脂粒子を含む限り、更に他の樹脂等を含むものであってもよい。
ただし、本発明の高分子多孔質膜が他の樹脂等を含有する場合であっても、透水性の観点から、上記樹脂粒子を高分子多孔質膜全体の40重量%以上含有することが好ましく、60重量%以上含有することがより好ましく、80重量%以上含有することが更に好ましい。
As described above, the porous polymer membrane of the present invention contains the fluoropolymer (A) containing a vinylidene fluoride unit and the acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylate unit in the same particle. Although it is obtained from resin particles, as long as the resin particles are included, other resins may be included.
However, even when the polymer porous membrane of the present invention contains other resin or the like, it is preferable that the resin particles contain 40% by weight or more of the entire polymer porous membrane from the viewpoint of water permeability. , More preferably 60% by weight or more, and still more preferably 80% by weight or more.
上記他の樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、加熱すると外力によって変形又は流動する樹脂である。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、及びこれらの混合物や共重合体が挙げられる。これらと混和可能な他の樹脂を混和してもよい。
As said other resin, a thermoplastic resin is mentioned, for example. A thermoplastic resin is a resin that deforms or flows by an external force when heated.
Examples of the thermoplastic resin include polyethylene resins, polypropylene resins, polyvinylidene fluoride resins, acrylic resins, polyacrylonitrile, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, polystyrene resins, acrylonitrile-styrene (AS) resins, Vinyl chloride resin, polyethylene terephthalate, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, modified polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, and mixtures and copolymers thereof Is mentioned. Other resins miscible with these may be mixed.
上記熱可塑性樹脂としては、耐薬品性が高いことから、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。 The thermoplastic resin is preferably at least one selected from the group consisting of polyethylene resins, polypropylene resins, polyvinylidene fluoride resins, and acrylic resins because of its high chemical resistance.
上記ポリエチレン系樹脂は、エチレンホモポリマー又はエチレン共重合体からなる樹脂である。ポリエチレン系樹脂は、複数の種類のエチレン共重合体からなるものでもよい。エチレン共重合体としては、プロピレン、ブテン、ペンテン等の直鎖状不飽和炭化水素から選ばれた1種類以上とエチレンとの共重合体が挙げられる。 The polyethylene resin is a resin made of an ethylene homopolymer or an ethylene copolymer. The polyethylene resin may be composed of a plurality of types of ethylene copolymers. Examples of the ethylene copolymer include a copolymer of ethylene and at least one selected from linear unsaturated hydrocarbons such as propylene, butene, and pentene.
上記ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンホモポリマー又はプロピレン共重合体からなる樹脂である。ポリプロピレン系樹脂は、複数の種類のプロピレン共重合体からなるものでもよい。プロピレン共重合体としては、エチレン、ブテン、ペンテン等の直鎖状不飽和炭化水素から選ばれた1種類以上とプロピレンとの共重合体が挙げられる。 The polypropylene resin is a resin made of a propylene homopolymer or a propylene copolymer. The polypropylene resin may be composed of a plurality of types of propylene copolymers. Examples of the propylene copolymer include a copolymer of propylene and one or more selected from linear unsaturated hydrocarbons such as ethylene, butene, and pentene.
上記ポリフッ化ビニリデン系樹脂とは、フッ化ビニリデンホモポリマー又はフッ化ビニリデン共重合体からなる樹脂である。ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、複数の種類のフッ化ビニリデン共重合体からなるものでもよい。フッ化ビニリデン共重合体としては、ヘキサフルオロプロピレン単位、クロロトリフルオロエチレン単位、パーフルオロビニルエーテル単位、ビニルアルコール単位、ビニルエステルモノマー単位等から選ばれた1種類以上とフッ化ビニリデンとの共重合体が挙げられる。
具体的には、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。機械的強度及び耐アルカリ性の観点から、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体は、特にフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体であることが好ましい。
フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体は、フッ化ビニリデン単位/テトラフルオロエチレン単位がモル比で50〜90/50〜10であることがより好ましい。また、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体は、フッ化ビニリデン単位及びテトラフルオロエチレン単位のみからなるフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体の他に、フッ化ビニリデン単位及びテトラフルオロエチレン単位に加えて、特性を損なわない範囲でヘキサフルオロプロピレン単位、クロロトリフルオロエチレン単位、パーフルオロビニルエーテル単位、ビニルアルコール単位、ビニルエステルモノマー単位等のその他の構成単位を有する三元共重合体でもよい。
なお、上記フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン共重合体がフッ化ビニリデン単位及びテトラフルオロエチレン単位に加えて、その他の構成単位を更に有する場合、全構成単位に占めるフッ化ビニリデン単位及びテトラフルオロエチレン単位の合計の割合は、80モル%以上であることが好ましく、85モル%以上であることがより好ましい。更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは97モル%以上である。
The polyvinylidene fluoride resin is a resin made of a vinylidene fluoride homopolymer or a vinylidene fluoride copolymer. The polyvinylidene fluoride resin may be composed of a plurality of types of vinylidene fluoride copolymers. As the vinylidene fluoride copolymer, a copolymer of vinylidene fluoride with at least one selected from hexafluoropropylene units, chlorotrifluoroethylene units, perfluorovinyl ether units, vinyl alcohol units, vinyl ester monomer units, etc. Is mentioned.
Specific examples include vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer. From the viewpoint of mechanical strength and alkali resistance, the copolymer having a vinylidene fluoride unit is particularly preferably a vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer.
The vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer more preferably has a vinylidene fluoride unit / tetrafluoroethylene unit in a molar ratio of 50 to 90/50 to 10. In addition to vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer consisting of only vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units, vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymers include vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units. In addition, a terpolymer having other structural units such as a hexafluoropropylene unit, a chlorotrifluoroethylene unit, a perfluorovinyl ether unit, a vinyl alcohol unit, and a vinyl ester monomer unit may be used as long as the characteristics are not impaired.
In addition, when the said vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer further has other structural units in addition to the vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units, the vinylidene fluoride units and tetrafluoroethylene units in all the structural units The total ratio is preferably 80 mol% or more, and more preferably 85 mol% or more. More preferably, it is 90 mol% or more, Most preferably, it is 97 mol% or more.
上記アクリル樹脂は、主としてアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、例えばアクリルアミド、アクリロニトリル等の重合体を包含する高分子化合物である。特にアクリル酸エステル樹脂やメタクリル酸エステル樹脂が好ましい。 The acrylic resin is a polymer compound mainly including a polymer such as acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof such as acrylamide and acrylonitrile. Particularly preferred are acrylic ester resins and methacrylic ester resins.
上記のような他の樹脂を併用することによって、膜強度、透水性能、除去性能等を調整することができる。 By using other resins as described above in combination, the film strength, water permeability, removal performance and the like can be adjusted.
本発明の高分子多孔質膜は、親水化の観点や、機械的強度向上の観点、相分離制御の観点から、更に、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル樹脂、モンモリロナイト、SiO2、CaCO3、ポリテトラフルオロエチレン等の添加剤を含んでなるものであってもよい。 From the viewpoint of hydrophilization, the improvement of mechanical strength, and the viewpoint of phase separation control, the polymer porous membrane of the present invention is further composed of polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate resin, montmorillonite, SiO 2 , CaCO. 3. It may comprise an additive such as polytetrafluoroethylene.
本発明の高分子多孔質膜は、孔径が2nm〜2.0μmであることが好ましく、5nm〜0.5μmであることがより好ましい。孔径が小さすぎると、気体や液体の透過率が不充分になるおそれがあり、孔径が大きすぎると、阻止性能の低下や、機械的強度が低下して破損しやすくなるおそれがある。 The porous polymer membrane of the present invention preferably has a pore size of 2 nm to 2.0 μm, more preferably 5 nm to 0.5 μm. If the pore diameter is too small, the gas or liquid permeability may be insufficient, and if the pore diameter is too large, the blocking performance may be lowered, or the mechanical strength may be lowered and the glass may be easily damaged.
孔径は、細孔が明瞭に確認できる倍率で、SEM等を用いて高分子多孔質膜の表面の写真を撮り、細孔の直径を測定する。楕円形状の孔である場合、細孔の直径は、短径をa、長径をbとすると、(a×b)0.5で求めることができる。また、微粒子阻止率から大まかな孔径を求めることが出来る。つまり、例えば50nmのポリスチレン微粒子等を95%以上阻止する多孔質膜は、50nm以下の孔径を有すると考えられる。 The pore diameter is a magnification at which pores can be clearly confirmed, and the surface of the porous polymer membrane is photographed using SEM or the like, and the pore diameter is measured. In the case of an elliptical hole, the diameter of the pore can be obtained by (a × b) 0.5, where a is the minor axis and b is the major axis. Further, a rough pore diameter can be obtained from the fine particle rejection rate. That is, for example, a porous film that blocks 95% or more of polystyrene fine particles of 50 nm or the like is considered to have a pore diameter of 50 nm or less.
本発明の高分子多孔質膜は、例えば、50nmの微粒子を95%以上阻止する性能を有する場合、純水透過係数が5.0×10−10m3/m2/s/Pa以上であることが好ましく、1.0×10−9m3/m2/s/Pa以上であることがより好ましい。純水透過係数の上限は特に限定されないが、目的の阻止率及び強度を保持する範囲で、高い値であればあるほど望ましい。 The polymer porous membrane of the present invention has a pure water permeability coefficient of 5.0 × 10 −10 m 3 / m 2 / s / Pa or more, for example, when it has a performance of blocking 50% or more of fine particles of 50 nm or more. It is preferably 1.0 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / Pa or more. The upper limit of the pure water permeability coefficient is not particularly limited, but it is desirable that the value is higher as long as the desired rejection and strength are maintained.
純水透過係数は、温度25℃でイオン交換水を、必要に応じてポンプ又は窒素圧で0.01MPa以上に加圧し、作製した中空糸膜又は平膜でろ過することにより求めることができる。具体的には、下記式から求められる。
純水透過係数〔m3/m2/s/Pa〕=(透過水量)/(膜面積)/(透過時間)/(評価圧力)
The pure water permeation coefficient can be determined by pressurizing ion-exchanged water at a temperature of 25 ° C. to 0.01 MPa or more as necessary with a pump or nitrogen pressure, and filtering the produced hollow fiber membrane or flat membrane. Specifically, it is obtained from the following formula.
Pure water permeability coefficient [m 3 / m 2 / s / Pa] = (amount of permeated water) / (membrane area) / (permeation time) / (evaluation pressure)
本発明の高分子多孔質膜は、100nm又は50nmの微粒子阻止率が90%以上であることが好ましく、より好ましくは、95%以上である。 The polymer porous membrane of the present invention preferably has a fine particle blocking rate of 100 nm or 50 nm of 90% or more, more preferably 95% or more.
微粒子阻止率は、粒径が制御されたポリスチレンラテックス微粒子をイオン交換水にて100ppm程度に希釈した分散溶液を評価原液としてろ過し、次式にて求められる。
微粒子阻止率(%)=((評価原液吸光度)−(透過液吸光度))/(評価原液吸光度)×100
The fine particle blocking rate is obtained by the following equation after filtering a dispersion solution in which polystyrene latex fine particles having a controlled particle size are diluted to about 100 ppm with ion exchange water.
Fine particle rejection (%) = ((Evaluation stock solution absorbance) − (Transmission solution absorbance)) / (Evaluation stock solution absorbance) × 100
本発明の高分子多孔質膜は、機械的強度の観点から、最大点破断強度が0.5MPa以上であることが好ましく、0.6MPa以上であることがより好ましい。
最大点破断強度は、チャック間距離50mm、引張速度200mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、引張試験前の断面積を単位測定面積として求めることができる。また、チャック間距離25mm、引張速度50mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、引張試験前の断面積を単位測定面積としても求めることができる。なお、試験片を引っ張る向きは中空糸膜の場合は押出方向で、平膜の場合はキャストの方向である。
From the viewpoint of mechanical strength, the polymer porous membrane of the present invention preferably has a maximum point breaking strength of 0.5 MPa or more, and more preferably 0.6 MPa or more.
The maximum point breaking strength can be obtained by measuring the breaking strength of a test piece under the conditions of a distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 200 mm / min, and a sectional area before the tensile test as a unit measurement area. Further, the breaking strength of the test piece is measured under the conditions of a distance between chucks of 25 mm and a tensile speed of 50 mm / min, and the cross-sectional area before the tensile test can be obtained as a unit measurement area. The direction of pulling the test piece is the extrusion direction in the case of a hollow fiber membrane, and the direction of casting in the case of a flat membrane.
本発明の高分子多孔質膜は、靭性の観点から、最大点伸度が120%以上であることが好ましく、150%以上であることがより好ましい。
最大点伸度は、チャック間距離50mm、引張速度200mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、チャック間距離50mmを基準にして最大点の伸び率より求められる。
また、チャック間距離25mm、引張速度50mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、チャック間距離25mmを基準にして最大点の伸び率からも求められる。なお、試験片を引っ張る向きは中空糸膜の場合は押出方向で、平膜の場合はキャストの方向である。
From the viewpoint of toughness, the polymer porous membrane of the present invention preferably has a maximum point elongation of 120% or more, and more preferably 150% or more.
The maximum point elongation is obtained from the elongation at the maximum point on the basis of the distance between the chucks of 50 mm and the tensile strength of 200 mm / min.
Further, the breaking strength of the test piece is measured under the conditions of a distance between chucks of 25 mm and a tensile speed of 50 mm / min, and it is also obtained from the elongation at the maximum point on the basis of the distance between chucks of 25 mm. The direction of pulling the test piece is the extrusion direction in the case of a hollow fiber membrane, and the direction of casting in the case of a flat membrane.
本発明の高分子多孔質膜の構造は特に限定されない。例えば、固形分が三次元的に網目状に広がっている三次元網目状構造、多数の球状若しくは球状に近い形状の固形分が、直接若しくは筋状の固形分を介して連結している球状構造等であってもよい。また、これらの両方の構造を有していてもよい。 The structure of the polymer porous membrane of the present invention is not particularly limited. For example, a three-dimensional network structure in which the solid content spreads in a three-dimensional network, or a spherical structure in which a large number of spherical or nearly spherical solid components are connected directly or via a streaky solid content Etc. Moreover, you may have both these structures.
本発明の高分子多孔質膜の形状は、平膜形状又は中空糸膜形状であることが好ましい。 The shape of the polymer porous membrane of the present invention is preferably a flat membrane shape or a hollow fiber membrane shape.
平膜形状の場合、本発明の高分子多孔質膜は、上記樹脂粒子からなるフルオロポリマー層及び多孔質基材からなる複合膜でもよい。複合膜の場合、多孔質基材表面に上記樹脂粒子からなるフルオロポリマー層が被覆されているものであってもよいし、多孔質基材と上記樹脂粒子からなるフルオロポリマー層とが積層されているものであってもよい。
また、多孔質基材、上記樹脂粒子以外の樹脂からなる樹脂層とからなる複合膜であってもよい。上記樹脂層を形成する樹脂としては、上述した熱可塑性樹脂が挙げられる。
In the case of a flat membrane shape, the polymer porous membrane of the present invention may be a composite membrane composed of a fluoropolymer layer composed of the resin particles and a porous substrate. In the case of a composite film, the surface of the porous substrate may be coated with a fluoropolymer layer made of the resin particles, or the porous substrate and the fluoropolymer layer made of the resin particles may be laminated. It may be.
Moreover, the composite film which consists of a porous base material and the resin layer which consists of resin other than the said resin particle may be sufficient. Examples of the resin forming the resin layer include the thermoplastic resins described above.
多孔質基材としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、綿、絹等の有機繊維からなる織物、編物又は不織布が挙げられる。また、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維からなる織物、編物又は不織布も挙げられる。伸縮性、コストの観点からは、有機繊維からなる多孔質基材が好ましい。 Examples of the porous substrate include polyester fibers, nylon fibers, polyurethane fibers, acrylic fibers, rayon fibers, woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics made of organic fibers such as cotton and silk. Moreover, the textile fabric, knitted fabric, or nonwoven fabric which consists of inorganic fibers, such as glass fiber and a metal fiber, is also mentioned. From the viewpoint of stretchability and cost, a porous substrate made of organic fibers is preferable.
多孔質基材の表面の孔径は、用途によって自由に選択できるが、好ましくは5nm〜100μm、より好ましくは8nm〜10μmである。 The pore diameter of the surface of the porous substrate can be freely selected depending on the use, but is preferably 5 nm to 100 μm, more preferably 8 nm to 10 μm.
平膜形状の場合、高分子多孔質膜の厚みは、10μm〜2mmであることが好ましく、30μm〜500μmであることがより好ましい。上記の多孔質基材を用いた複合膜である場合においても高分子多孔質膜の厚みは上述の範囲内にあることが好ましい。 In the case of a flat membrane shape, the thickness of the polymer porous membrane is preferably 10 μm to 2 mm, and more preferably 30 μm to 500 μm. Even in the case of a composite membrane using the above porous substrate, the thickness of the polymer porous membrane is preferably within the above range.
本発明の高分子多孔質膜は、単位面積、単位体積当たりの処理水量の観点から、中空糸膜形状であることがより好ましい。 The porous polymer membrane of the present invention is more preferably in the form of a hollow fiber membrane from the viewpoint of unit area and the amount of treated water per unit volume.
中空糸膜形状の場合、中空糸膜の内径は100μm〜10mmが好ましく、150μm〜8mmがより好ましい。中空糸膜の外径は120μm〜15mmが好ましく、200μm〜12mmがより好ましい。 In the case of a hollow fiber membrane shape, the inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 100 μm to 10 mm, and more preferably 150 μm to 8 mm. The outer diameter of the hollow fiber membrane is preferably 120 μm to 15 mm, more preferably 200 μm to 12 mm.
中空糸膜形状の場合、高分子多孔質膜の膜厚は、20μm〜3mmが好ましく、50μm〜2mmがより好ましい。また、中空糸膜の内外表面の孔径は、用途によって自由に選択できるが、好ましくは2nm〜2.0μm、より好ましくは5nm〜0.5μmの範囲である。 In the case of a hollow fiber membrane shape, the thickness of the polymer porous membrane is preferably 20 μm to 3 mm, more preferably 50 μm to 2 mm. Moreover, although the hole diameter of the inner and outer surfaces of the hollow fiber membrane can be freely selected depending on the application, it is preferably in the range of 2 nm to 2.0 μm, more preferably 5 nm to 0.5 μm.
次に、本発明の高分子多孔質膜の製造方法について説明する。
本発明の高分子多孔質膜を製造する方法では、フッ化ビニリデンを含む単量体を乳化重合してフルオロポリマー(A)からなる粒子を含む水性分散液を製造する工程、フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含む単量体を乳化重合してフルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子を含む水性分散液を製造する工程、前記樹脂粒子を単離する工程、及び、前記樹脂粒子を多孔質膜状に成形して高分子多孔質膜を得る工程を行う。
Next, the manufacturing method of the polymeric porous membrane of this invention is demonstrated.
In the method for producing a porous polymer membrane of the present invention, a step of producing an aqueous dispersion containing particles made of fluoropolymer (A) by emulsion polymerization of a monomer containing vinylidene fluoride, fluoropolymer (A) An aqueous dispersion containing resin particles containing a fluoropolymer (A) and an acrylic polymer (B) in the same particle by emulsion polymerization of a monomer containing (meth) acrylic acid ester in the presence of particles comprising A step of producing, a step of isolating the resin particles, and a step of forming the resin particles into a porous membrane to obtain a polymer porous membrane are performed.
上記フルオロポリマー(A)からなる粒子を含む水性分散液を製造する工程における、当該水性分散液の製造方法としては、特に制限されず、通常行われる乳化重合法により行うことができる。具体的には、フッ化ビニリデンを含むフルオロポリマー(A)の構成単量体を乳化重合することで、フルオロポリマー(A)からなる粒子を含む水性分散液を製造することができる。 The production method of the aqueous dispersion in the step of producing an aqueous dispersion containing particles composed of the fluoropolymer (A) is not particularly limited, and can be carried out by a usual emulsion polymerization method. Specifically, an aqueous dispersion containing particles comprising the fluoropolymer (A) can be produced by emulsion polymerization of a constituent monomer of the fluoropolymer (A) containing vinylidene fluoride.
上記乳化重合においては、重合開始剤、乳化剤、連鎖移動剤、及び、溶媒を使用することができ、それぞれ通常用いられるものを使用することができる。 In the emulsion polymerization, a polymerization initiator, an emulsifier, a chain transfer agent, and a solvent can be used, and those usually used can be used.
上記製造されるフルオロポリマー(A)からなる粒子を含む水性分散液は、上記乳化重合によって製造されるフルオロポリマー(A)からなる粒子が水性媒体に分散した液である。上記水性媒体としては、上記乳化重合において溶媒として用いることができる水性媒体等が挙げられる。上記水性分散液としては、上記乳化重合によって得られるフルオロポリマー(A)からなる粒子が、乳化重合において溶媒として用いた水性媒体に分散した分散液そのものであってもよいし、上記乳化重合反応において用いた溶媒とは異なる水性媒体にフルオロポリマー(A)からなる粒子を分散させた分散液であってもよい。 The aqueous dispersion containing particles made of the fluoropolymer (A) produced above is a liquid in which particles made of the fluoropolymer (A) produced by the emulsion polymerization are dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include an aqueous medium that can be used as a solvent in the emulsion polymerization. The aqueous dispersion may be a dispersion itself in which the particles made of the fluoropolymer (A) obtained by the emulsion polymerization are dispersed in an aqueous medium used as a solvent in the emulsion polymerization, or in the emulsion polymerization reaction. A dispersion liquid in which particles of the fluoropolymer (A) are dispersed in an aqueous medium different from the solvent used may be used.
上記フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステルを含む単量体を乳化重合してフルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子を含む水性分散液を製造する工程における、当該水性分散液の製造方法としては、樹脂を複合化する際に通常行われるシード重合法を採用することができる。具体的には、フルオロポリマー(A)からなる粒子の存在下に(メタ)アクリル酸エステル単位を含むアクリルポリマー(B)の構成単量体を乳化重合することで、フルオロポリマー(A)とアクリルポリマー(B)とを同一粒子内に含有する樹脂粒子を含む水性分散液を製造することができる。 Resin particles containing a fluoropolymer (A) and an acrylic polymer (B) in the same particle by emulsion polymerization of a monomer containing a (meth) acrylic acid ester in the presence of the particles made of the fluoropolymer (A). As a method for producing the aqueous dispersion in the step of producing an aqueous dispersion containing, a seed polymerization method that is usually performed when the resin is combined can be employed. Specifically, the fluoropolymer (A) and the acrylic are obtained by emulsion polymerization of a constituent monomer of the acrylic polymer (B) containing a (meth) acrylic acid ester unit in the presence of particles made of the fluoropolymer (A). An aqueous dispersion containing resin particles containing the polymer (B) in the same particles can be produced.
上記アクリルポリマー(B)の構成単量体を乳化重合する際には、重合開始剤、乳化剤、連鎖移動剤、及び、溶媒を使用することができ、それぞれ通常用いられるものを使用することができるが、特に、反応性乳化剤を用いて行うことが好ましい。当該乳化重合を反応性乳化剤の存在下に行うことによって、反応性乳化剤が樹脂粒子中に取り込まれることにより、乳化剤の溶出が抑えられる。このように、上記樹脂粒子を含む水性分散液を製造する工程における乳化重合が、更に反応性乳化剤の存在下で行われることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。 In emulsion polymerization of the constituent monomer of the acrylic polymer (B), a polymerization initiator, an emulsifier, a chain transfer agent, and a solvent can be used, and those usually used can be used. However, it is particularly preferable to use a reactive emulsifier. By carrying out the emulsion polymerization in the presence of a reactive emulsifier, the reactive emulsifier is incorporated into the resin particles, thereby suppressing the elution of the emulsifier. Thus, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the emulsion polymerization in the step of producing the aqueous dispersion containing the resin particles is further performed in the presence of a reactive emulsifier.
上記反応性乳化剤としては、通常乳化重合において用いられる反応性乳化剤を使用することができ、特に制限されないが、例えば、ブレンマーPE−350、ブレンマーPME−400、ブレンマー70PEP350B(日油(株)製)、NKエステルM−40G、NKエステルM−90G、NKエステルM−230G(新中村化学(株)製)、RMA450M(日本乳化剤(株)製)、アクアロンHS10、アクアロンHS20、アクアロンHS1025、アクアロンRN10、アクアロンRN20、アクアロンRN30、アクアロンRN50、アクアロンRN2025(第一工業製薬(株)製)、NKエステルAMP−60G、NKエステルCB−1、NKエステルSA、NKエステルA−SA、エレミノールJS2、エレミノールRS30(三洋化成工業(株)製)、ラテムルWX((株)花王製)等が例示される。 As the reactive emulsifier, a reactive emulsifier usually used in emulsion polymerization can be used, and is not particularly limited. For example, Blemmer PE-350, Blemmer PME-400, Blemmer 70PEP350B (manufactured by NOF Corporation) , NK ester M-40G, NK ester M-90G, NK ester M-230G (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), RMA450M (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Aqualon HS10, Aqualon HS20, Aqualon HS1025, Aqualon RN10, Aqualon RN20, Aqualon RN30, Aqualon RN50, Aqualon RN2025 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), NK Ester AMP-60G, NK Ester CB-1, NK Ester SA, NK Ester A-SA, Eleminol JS2, Eleminol RS 0 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), LATEMUL WX (Co. Kao Corporation) and the like.
また、式: Also the formula:
(式中、nは10と11の混合物)で示される化合物(2−1)も挙げられる。 The compound (2-1) shown by (In formula, n is a mixture of 10 and 11) is also mentioned.
これらのなかでも、エレミノールJS2、エレミノールRS30、化合物(2−1)が好ましく、エレミノールJS2および化合物(2−1)がより好ましい。 Among these, eleminol JS2, eleminol RS30, and the compound (2-1) are preferable, and eleminol JS2 and the compound (2-1) are more preferable.
上記反応性乳化剤の使用量としては、乳化重合に供するアクリルポリマー(B)の構成単量体全量100重量%に対して、0.05〜5.0重量%であることが好ましい。より好ましくは、0.10〜2.0重量%である。 As the usage-amount of the said reactive emulsifier, it is preferable that it is 0.05-5.0 weight% with respect to 100 weight% of the structural monomer whole quantity of the acrylic polymer (B) with which it uses for emulsion polymerization. More preferably, it is 0.10 to 2.0% by weight.
上記製造される樹脂粒子を含む水性分散液は、上記乳化重合によって製造される樹脂粒子が水性媒体に分散した液である。上記水性媒体としては、上記乳化重合において溶媒として用いることができる水性媒体等が挙げられる。上記水性分散液としては、上記乳化重合によって得られる樹脂粒子が、乳化重合において溶媒として用いた水性媒体に分散した分散液そのものであってもよいし、上記乳化重合反応において用いた溶媒とは異なる水性媒体に樹脂粒子を分散させた分散液であってもよい。 The aqueous dispersion containing the resin particles produced is a liquid in which the resin particles produced by the emulsion polymerization are dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include an aqueous medium that can be used as a solvent in the emulsion polymerization. As the aqueous dispersion, the resin particles obtained by the emulsion polymerization may be a dispersion itself dispersed in an aqueous medium used as a solvent in the emulsion polymerization, or different from the solvent used in the emulsion polymerization reaction. A dispersion liquid in which resin particles are dispersed in an aqueous medium may be used.
本発明の製造方法においては、上記樹脂粒子を単離する工程を行う。 In the manufacturing method of this invention, the process of isolating the said resin particle is performed.
上記樹脂粒子を単離する工程は、種々の方法により行うことができ、例えば、上記製造される樹脂粒子を含む水性分散体を凍結することにより凝析させ、その後、メタノール溶液で十分洗浄後、真空乾燥を行う方法等を用いることができる。 The step of isolating the resin particles can be performed by various methods. For example, the aqueous dispersion containing the produced resin particles is frozen to be coagulated, and then sufficiently washed with a methanol solution. A method of performing vacuum drying or the like can be used.
本発明の製造方法においては、上記樹脂粒子を多孔質膜状に成形して高分子多孔質膜を得る工程を行う。 In the production method of the present invention, a step of forming a polymer porous membrane by forming the resin particles into a porous membrane is performed.
上記多孔質膜上に成形する工程は、種々の方法により製造することができる。例えば、相分離法、溶融抽出法、蒸気凝固法、延伸法、エッチング法、高分子シートを焼結することにより多孔質膜とする方法、気泡入りの高分子シートを圧潰することにより多孔質膜を得る方法、エレクトロスピニングを用いる方法等が挙げられる。 The process of forming on the porous membrane can be produced by various methods. For example, a phase separation method, a melt extraction method, a vapor solidification method, a stretching method, an etching method, a method of forming a porous film by sintering a polymer sheet, a porous film by crushing a polymer sheet containing bubbles And a method using electrospinning.
溶融抽出法は、混合物に無機微粒子と有機液状体を溶融混練し、上記樹脂粒子の融点以上の温度で口金から押出したり、プレス機等により成形した後、冷却固化し、その後有機液状体と無機微粒子を抽出することにより多孔構造を形成する方法である。 In the melt extraction method, inorganic fine particles and an organic liquid are melt-kneaded into a mixture, extruded from a die at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin particles, or molded by a press machine, and then solidified by cooling. In this method, a porous structure is formed by extracting fine particles.
蒸気凝固法は、上記樹脂粒子を良溶媒に溶解した樹脂溶液からなる薄膜状物の少なくとも一方の表面に、上記良溶媒と相溶性があり上記樹脂粒子を溶解しない非溶媒及び/又は貧溶媒の飽和蒸気又はミストを含む蒸気を強制的に供給する方法である。 In the vapor coagulation method, a non-solvent and / or a poor solvent which is compatible with the good solvent and does not dissolve the resin particles is formed on at least one surface of a thin film product made of a resin solution obtained by dissolving the resin particles in a good solvent. This is a method for forcibly supplying saturated steam or steam containing mist.
上記多孔質膜の製造方法は、細孔サイズの制御が容易であることから相分離法が好ましい。相分離法としては、例えば、熱誘起相分離法(TIPS)、非溶媒誘起相分離法(NIPS)等が挙げられる。 The method for producing the porous membrane is preferably a phase separation method because the pore size can be easily controlled. Examples of the phase separation method include a thermally induced phase separation method (TIPS) and a non-solvent induced phase separation method (NIPS).
熱誘起相分離法を用いる場合、樹脂粒子を貧溶媒又は良溶媒である溶媒に、比較的高い温度で溶解させて混合物を得る工程、及び、該混合物を冷却固化する工程からなる製造方法により本発明の高分子多孔質膜は製造することができる。 In the case of using the thermally induced phase separation method, the present invention is carried out by a production method comprising a step of obtaining a mixture by dissolving resin particles in a poor solvent or a good solvent at a relatively high temperature, and a step of cooling and solidifying the mixture. The polymer porous membrane of the invention can be produced.
樹脂粒子が溶媒に溶解した混合物は、クラウドポイント(曇点)と呼ばれる温度よりも高い温度に維持されている場合は均一な1相の液体となるが、クラウドポイント以下では相分離が起こり、樹脂粒子が溶解した樹脂濃厚相と溶媒濃厚相の2相に分離し、さらに結晶化温度以下になるとポリマーマトリックスが固定化され、多孔質膜が形成する。 The mixture in which the resin particles are dissolved in the solvent becomes a uniform one-phase liquid when maintained at a temperature higher than the temperature called cloud point (cloud point), but phase separation occurs below the cloud point, and the resin When the particles are separated into a resin-rich phase in which particles are dissolved and a solvent-rich phase, and when the temperature is lower than the crystallization temperature, the polymer matrix is fixed and a porous film is formed.
熱誘起相分離法を用いる場合、上記混合物は、樹脂粒子と溶媒との合計に対して10〜60質量%であることが好ましい。より好ましくは15〜50質量%である。 When using a thermally induced phase separation method, it is preferable that the said mixture is 10-60 mass% with respect to the sum total of a resin particle and a solvent. More preferably, it is 15-50 mass%.
樹脂粒子の濃度を適正な範囲に調整することにより、混合物の粘度を適切な範囲に調整することができる。混合物の粘度が適切な範囲になければ、高分子多孔質膜に成形することができないおそれがある。 By adjusting the concentration of the resin particles to an appropriate range, the viscosity of the mixture can be adjusted to an appropriate range. If the viscosity of the mixture is not within an appropriate range, the polymer porous membrane may not be formed.
上記貧溶媒は、樹脂粒子を60℃未満の温度では5質量%以上溶解させることができないが、60℃以上かつ樹脂の融点(樹脂粒子の融点、又は、その他の樹脂を含有する場合には、樹脂粒子及び他の樹脂の融点のいずれかの融点のうち最も低い融点)以下では5質量%以上溶解させることができる溶媒のことである。貧溶媒に対し、60℃未満の温度でも樹脂粒子を5質量%以上溶解させることができる溶媒を良溶媒という。樹脂の融点又は液体の沸点まで、樹脂粒子を溶解も膨潤もさせない溶媒を非溶媒という。 The poor solvent cannot dissolve the resin particles at 5% by mass or more at a temperature lower than 60 ° C., but it is 60 ° C. or higher and the melting point of the resin (the melting point of the resin particles, or when containing other resins, It is a solvent that can be dissolved in an amount of 5% by mass or more below the lowest melting point of any melting point of resin particles and other resins. A solvent capable of dissolving 5% by mass or more of resin particles at a temperature lower than 60 ° C. with respect to a poor solvent is referred to as a good solvent. A solvent that does not dissolve or swell resin particles up to the melting point of the resin or the boiling point of the liquid is called a non-solvent.
貧溶媒としては、シクロヘキサノン、イソホロン、γ−ブチロラクトン、メチルイソアミルケトン、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、脂肪族多価アルコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジアセトンアルコール、グリセロールトリアセテート等の中鎖長のアルキルケトン、エステル、グリコールエステル及び有機カーボネート等、並びに、その混合溶媒が挙げられる。HFC−365等の含フッ素溶媒、ジフェニルカーボネート、メチルベンゾエート、ジエチレングリコールエチルアセテート、ベンゾフェノン等も挙げられる。なお、非溶媒と貧溶媒の混合溶媒であっても、上記貧溶媒の定義を満たす溶媒は、貧溶媒である。
熱誘起相分離法を用いる場合、混合物の溶媒としては貧溶媒が好ましいが、この限りではなく、フルオロポリマーの相分離挙動の検討から良溶媒を用いる場合もある。
Examples of poor solvents include cyclohexanone, isophorone, γ-butyrolactone, methyl isoamyl ketone, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, aliphatic polyhydric alcohol, propylene glycol methyl ether, propylene carbonate, diacetone alcohol, glycerol triacetate, etc. Medium chain length alkyl ketones, esters, glycol esters and organic carbonates, and mixed solvents thereof. Fluorine-containing solvents such as HFC-365, diphenyl carbonate, methyl benzoate, diethylene glycol ethyl acetate, benzophenone and the like can also be mentioned. In addition, even if it is a mixed solvent of a non-solvent and a poor solvent, the solvent which satisfy | fills the definition of the said poor solvent is a poor solvent.
When the thermally induced phase separation method is used, a poor solvent is preferable as the solvent of the mixture. However, the solvent is not limited to this, and a good solvent may be used in consideration of the phase separation behavior of the fluoropolymer.
良溶媒としては、HCFC−225等の含フッ素溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、テトラヒドロフラン、テトラメチル尿素、リン酸トリメチル等の低級アルキルケトン、エステル、アミド、及び、これらの混合溶媒等が挙げられる。 Good solvents include fluorine-containing solvents such as HCFC-225, lower alkyl such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, dimethylformamide, methyl ethyl ketone, acetone, methanol, tetrahydrofuran, tetramethylurea, and trimethyl phosphate. Examples thereof include ketones, esters, amides, and mixed solvents thereof.
非溶媒としては、水、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン、四塩化炭素、o−ジクロロベンゼン、トリクロロエチレン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、メタノール、エタノール、プロパノール、低分子量のポリエチレングリコール等の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、芳香族多価アルコール、塩素化炭化水素、又はその他の塩素化有機液体及びその混合溶媒等が挙げられる。 Non-solvents include water, hexane, pentane, benzene, toluene, carbon tetrachloride, o-dichlorobenzene, trichloroethylene, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, pentanediol, hexanediol. , Aliphatic hydrocarbons such as methanol, ethanol, propanol, and low molecular weight polyethylene glycol, aromatic hydrocarbons, aromatic polyhydric alcohols, chlorinated hydrocarbons, other chlorinated organic liquids, and mixed solvents thereof. .
熱誘起相分離法を用いる場合、混合物を得る工程は、樹脂粒子を貧溶媒又は良溶媒である溶媒に30〜270℃で溶解させるものであることが好ましい。溶解させる温度は40〜250℃であることが好ましい。比較的高温で溶解させた場合には、樹脂粒子の濃度を高くすることができ、これにより、高い機械的強度を有する高分子多孔質膜を得ることができる。上記の濃度が高すぎると、得られる高分子多孔質膜の空隙率が小さくなり、透水性能が低下するおそれがある。また、調製した混合物の粘度が適正範囲に無ければ、多孔質膜に成形することができないおそれがある。 When using a thermally induced phase separation method, it is preferable that the process of obtaining a mixture is what melt | dissolves a resin particle in the solvent which is a poor solvent or a good solvent at 30-270 degreeC. The melting temperature is preferably 40 to 250 ° C. When dissolved at a relatively high temperature, the concentration of the resin particles can be increased, whereby a polymer porous membrane having high mechanical strength can be obtained. If the above concentration is too high, the porosity of the resulting polymer porous membrane will be small, and the water permeation performance may be reduced. Moreover, if the viscosity of the prepared mixture is not in an appropriate range, there is a possibility that it cannot be formed into a porous membrane.
上記混合物を冷却固化する方法としては、例えば、上記混合物を、口金から冷却浴中に吐出する方法が好ましい。高分子多孔質膜が平膜の場合、キャストして、冷却浴に浸漬させる方法も好ましい方法として挙げられる。 As a method for cooling and solidifying the mixture, for example, a method of discharging the mixture from a die into a cooling bath is preferable. When the polymer porous membrane is a flat membrane, a method of casting and immersing in a cooling bath can also be mentioned as a preferable method.
冷却浴として用いることができる冷却液体は、混合物よりも温度が低いものであり、例えば、温度が0〜80℃であり、濃度が60〜100質量%の貧溶媒又は良溶媒である溶媒を含有する液体を用いることができる。また、冷却液体には、非溶媒や、貧溶媒や良溶媒を含有する非溶媒を用いてもよい。 The cooling liquid that can be used as a cooling bath has a temperature lower than that of the mixture, and includes, for example, a solvent that is a poor solvent or a good solvent having a temperature of 0 to 80 ° C. and a concentration of 60 to 100% by mass. Liquid can be used. The cooling liquid may be a non-solvent or a non-solvent containing a poor solvent or a good solvent.
この多孔質膜の製造方法においては、混合物の濃度、樹脂粒子を溶解する溶媒の組成、冷却浴を構成する冷却液体の組成が重要である。これらの組成を調整することによって、高分子多孔質膜の多孔質構造を制御することができる。 In this method for producing a porous membrane, the concentration of the mixture, the composition of the solvent that dissolves the resin particles, and the composition of the cooling liquid constituting the cooling bath are important. By adjusting these compositions, the porous structure of the polymer porous membrane can be controlled.
例えば、高分子多孔質膜の片面と他方の面とで、混合物の組成や冷却液体の組成の組み合わせを変更することによって、高分子多孔質膜の片面の構造と、他方の面の構造とを異なるものにすることもできる。 For example, by changing the combination of the composition of the mixture and the composition of the cooling liquid on one side and the other side of the polymer porous membrane, the structure of one side of the polymer porous membrane and the structure of the other side are changed. It can be different.
上記多孔質膜を非溶媒誘起相分離法により製造する場合、例えば、樹脂粒子を溶媒に溶解して混合物を得る工程、得られた混合物を、口金から非溶媒を含む凝固浴中に吐出する工程からなる製造方法により多孔質膜状の成形物を得ることが好ましい。 When producing the porous membrane by a non-solvent induced phase separation method, for example, a step of dissolving a resin particle in a solvent to obtain a mixture, and a step of discharging the obtained mixture from a die into a coagulation bath containing a non-solvent It is preferable to obtain a porous membrane-like molded product by a production method comprising:
上記混合物を、非溶媒を含む凝固浴中に浸漬することにより、該混合物と凝固浴中の溶媒と非溶媒の濃度勾配を駆動力として、該混合物中への非溶媒の取り込みと凝固浴中への溶媒の溶出が起こり、結果として、非溶媒誘起型の相分離を生じせしめることができる。この方法によれば、最初に溶媒と非溶媒の置換により相分離が起こる外表面において緻密なスキン層が形成し、膜内部方向に向かって相分離現象が進んでいく。その結果、スキン層に続いて膜内部方向に向かって連続的に孔径が大きくなる非対称膜を製造することもできる。 By immersing the mixture in a coagulation bath containing a non-solvent, the concentration gradient of the solvent and the non-solvent in the mixture and the coagulation bath is used as a driving force to incorporate the non-solvent into the mixture and into the coagulation bath. Elution of the solvent occurs, and as a result, non-solvent induced phase separation can occur. According to this method, a dense skin layer is first formed on the outer surface where phase separation occurs due to substitution between a solvent and a non-solvent, and the phase separation phenomenon proceeds toward the inside of the film. As a result, it is also possible to manufacture an asymmetric membrane in which the pore diameter continuously increases toward the inside of the membrane following the skin layer.
上記非溶媒誘起相分離法を用いる場合、上記混合物は、樹脂粒子及び溶媒からなることが好ましい。上記混合物は、樹脂粒子及び溶媒に加えて、更に、非溶媒からなることも好ましい形態の一つである。 When the non-solvent induced phase separation method is used, the mixture is preferably composed of resin particles and a solvent. In addition to the resin particles and the solvent, the mixture is preferably formed of a non-solvent.
混合物は、樹脂粒子、溶媒及び非溶媒の合計(混合物が非溶媒を含まない場合には、樹脂粒子及び溶媒の合計)に対して、樹脂粒子が5〜60質量%であることが好ましい。より好ましくは、10〜50質量%である。
混合物は、樹脂粒子、溶媒及び非溶媒の合計に対して、非溶媒が0.1〜10質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜8質量%である。
樹脂粒子濃度を適正な範囲に調整することにより、混合物の粘度を適切な範囲に調整することができる。混合物の粘度が適切な範囲になければ、高分子多孔質膜に成形することができないおそれがある。
It is preferable that a resin particle is 5-60 mass% with respect to the sum total of a resin particle, a solvent, and a non-solvent (when a mixture does not contain a non-solvent, the sum of a resin particle and a solvent). More preferably, it is 10-50 mass%.
It is preferable that a non-solvent is 0.1-10 mass% with respect to the sum total of a resin particle, a solvent, and a non-solvent. More preferably, it is 0.5-8 mass%.
By adjusting the resin particle concentration to an appropriate range, the viscosity of the mixture can be adjusted to an appropriate range. If the viscosity of the mixture is not within an appropriate range, the polymer porous membrane may not be formed.
混合物は、常温であってもよいし、加熱されたものでもよい。例えば、10〜75℃が好ましい。 The mixture may be at room temperature or heated. For example, 10-75 degreeC is preferable.
非溶媒誘起相分離法において、上記溶媒としては、熱誘起相分離法で例示した溶媒を用いることができる。上記溶媒は、貧溶媒であっても良溶媒であってもよいが、良溶媒が好ましい。
上記非溶媒としては、熱誘起相分離法で例示した非溶媒を使用することができる。
In the non-solvent induced phase separation method, the solvent exemplified in the thermally induced phase separation method can be used as the solvent. The solvent may be a poor solvent or a good solvent, but a good solvent is preferred.
As the non-solvent, the non-solvent exemplified in the thermally induced phase separation method can be used.
上記凝固浴として用いることができる凝固液体として、非溶媒を含有する液体を用いて固化させることが好ましく、貧溶媒、良溶媒を含有していてもよい。上記非溶媒としては、熱誘起相分離法で例示した非溶媒を用いることができる。例えば、水を好適に用いることができる。 The coagulation liquid that can be used as the coagulation bath is preferably solidified using a liquid containing a non-solvent, and may contain a poor solvent or a good solvent. As the non-solvent, the non-solvent exemplified in the thermally induced phase separation method can be used. For example, water can be preferably used.
上記多孔質膜状に成形する工程においては、上記熱誘起相分離法と非溶媒誘起相分離法とを併用してもよい。 In the step of forming the porous membrane, the thermally induced phase separation method and the non-solvent induced phase separation method may be used in combination.
非溶媒誘起相分離法及び/又は熱誘起相分離法では、樹脂粒子を溶媒に溶解した混合物を口金から吐出した後、固化させることで多孔質膜状の成形物を得ることができる。上記口金としては、例えば、スリット口金、二重管式口金、三重管式口金等が用いられる。 In the non-solvent induced phase separation method and / or the thermally induced phase separation method, a porous film-like molded product can be obtained by discharging a mixture obtained by dissolving resin particles in a solvent from a die and then solidifying the mixture. As the base, for example, a slit base, a double pipe base, a triple pipe base, or the like is used.
多孔質膜状の成形物として中空糸膜状の成形物を製造する場合、上記口金としては、中空糸膜紡糸用の二重管式口金、三重管式口金等が好ましく用いられる。 When a hollow fiber membrane-shaped molded product is produced as a porous membrane-shaped molded product, a double-tube type die or a triple-tube type die for spinning a hollow fiber membrane is preferably used as the die.
上記二重管式口金を用いる場合、二重管式口金の外側の管から混合物を吐出し、イオン交換水等の中空部形成流体を内側の管から吐出しながら凝固浴又は冷却浴中で固化することで、中空糸膜状の成形物とすることができる。 When using the above-mentioned double tube type die, discharge the mixture from the outer tube of the double tube type die, and solidify in a coagulation bath or cooling bath while discharging hollow part forming fluid such as ion exchange water from the inner tube. By doing so, it can be set as a hollow fiber membrane-like molded product.
中空部形成流体には、通常、気体もしくは液体を用いることができる。熱誘起相分離法では、冷却液体と同様の、濃度が60〜100%の貧溶媒若しくは良溶媒を含有する液体が好ましく採用できるが、非溶媒や、貧溶媒や良溶媒を含有する非溶媒を用いてもよい。非溶媒誘起相分離法では、上記中空部形成流体としては、上述した非溶媒を用いることが好ましく、例えば、イオン交換水等の水が好ましい。また、上述した非溶媒は、貧溶媒、良溶媒を含有していてもよい。 As the hollow portion forming fluid, gas or liquid can be usually used. In the thermally induced phase separation method, a liquid containing a poor solvent or a good solvent having a concentration of 60 to 100%, which is the same as the cooling liquid, can be preferably used, but a non-solvent or a non-solvent containing a poor solvent or a good solvent is used. It may be used. In the non-solvent induced phase separation method, the above-mentioned non-solvent is preferably used as the hollow portion forming fluid, and for example, water such as ion-exchanged water is preferable. Moreover, the non-solvent mentioned above may contain a poor solvent and a good solvent.
熱誘起相分離法を用いる場合は、上記中空部形成流体としては、上述した溶媒を用いることが好ましく、例えば、グリセロールトリアセテート等の貧溶媒が好ましい。また、熱誘起相分離法を用いる場合は、窒素ガスを用いることもできる。 When the thermally induced phase separation method is used, the above-mentioned solvent is preferably used as the hollow portion forming fluid, and for example, a poor solvent such as glycerol triacetate is preferable. In addition, when a thermally induced phase separation method is used, nitrogen gas can also be used.
中空部形成流体と冷却液体又は凝固液体の組成を変えることにより、二種の構造を有する中空糸膜を形成することもできる。中空部形成流体は、冷却して供給してもよいが、冷却浴の冷却力のみで中空糸膜を固化するのに十分な場合は、中空部形成流体は冷却せずに供給してもよい。 A hollow fiber membrane having two types of structures can also be formed by changing the composition of the hollow portion forming fluid and the cooling liquid or coagulating liquid. The hollow portion forming fluid may be supplied after cooling, but if the hollow fiber membrane is solidified only by the cooling power of the cooling bath, the hollow portion forming fluid may be supplied without cooling. .
三重管式口金は、2種の樹脂溶液を用いる場合に好適である。例えば、三重管式口金の外側の管と中間の管から2種の混合物を吐出し、中空部形成液体を内側の管から吐出しながら凝固浴又は冷却浴中で固化することで、中空糸膜とすることができる。また、三重管式口金の外側の管から混合物を吐出し、中間の管から樹脂粒子以外の樹脂からなる樹脂溶液を吐出し、中空部形成流体を内側の管から吐出しながら凝固浴又は冷却浴中で固化することで、中空糸膜とすることができる。
樹脂粒子以外の樹脂としては上述したものが挙げられる。中でも、上述した熱可塑性樹脂が好ましく、アクリル樹脂がより好ましい。
The triple tube type die is suitable when two kinds of resin solutions are used. For example, a hollow fiber membrane can be obtained by discharging two types of mixture from an outer tube and an intermediate tube of a triple tube type die and solidifying in a coagulation bath or a cooling bath while discharging a hollow portion forming liquid from an inner tube. It can be. Also, the mixture is discharged from the outer tube of the triple tube type die, the resin solution made of resin other than resin particles is discharged from the intermediate tube, and the solidification bath or cooling bath is discharged while discharging the hollow portion forming fluid from the inner tube. It can be set as a hollow fiber membrane by solidifying in.
Examples of the resin other than the resin particles include those described above. Especially, the thermoplastic resin mentioned above is preferable and an acrylic resin is more preferable.
上記のように、二重管式口金や三重管式口金を用いた製造方法で中空糸膜を製造した場合、凝固液体又は冷却液体の量を、平膜を製造した場合よりも少なくすることができる点で好ましい。 As described above, when a hollow fiber membrane is produced by a production method using a double tube type die or a triple tube type die, the amount of the solidification liquid or the cooling liquid may be made smaller than when a flat membrane is produced. It is preferable in that it can be performed.
製造する高分子多孔質膜の形状が中空糸膜の場合、上記の方法で得られた中空糸膜の外表面又は内表面に、更に、上記フルオロポリマー(A)からなる層又は上記フルオロポリマー(A)以外の樹脂からなる樹脂層を形成してもよい。 When the shape of the polymer porous membrane to be produced is a hollow fiber membrane, on the outer surface or inner surface of the hollow fiber membrane obtained by the above method, a layer made of the fluoropolymer (A) or the fluoropolymer ( A resin layer made of a resin other than A) may be formed.
フルオロポリマー層又は樹脂層は、中空糸膜の外表面又は内表面にフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を塗布することで形成することができる。中空糸膜の外表面にフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を塗布する方法としては、中空糸膜をフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液に浸潰したり、中空糸膜にフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を滴下したりする方法等が好ましく用いられる。中空糸膜の内表面にフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を塗布する方法としては、フルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を中空糸膜内部に注入する方法等が好ましく用いられる。
フルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液の塗布量を制御する方法としては、フルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液の塗布量自体を制御する方法の他に、多孔質膜をフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液に浸漬したり、多孔質膜にフルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液を塗布した後に、フルオロポリマー(A)の溶液又は樹脂溶液の一部をかき取ったり、エアナイフを用いて吹き飛ばす方法や、塗布の際の濃度を調整する方法も好ましく用いられる。
The fluoropolymer layer or resin layer can be formed by applying a solution or resin solution of the fluoropolymer (A) to the outer surface or inner surface of the hollow fiber membrane. As a method of applying the fluoropolymer (A) solution or resin solution to the outer surface of the hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane is immersed in the fluoropolymer (A) solution or resin solution, or the hollow fiber membrane is coated with a fluoropolymer ( The method of dropping the solution or resin solution of A) is preferably used. As a method of applying the fluoropolymer (A) solution or resin solution to the inner surface of the hollow fiber membrane, a method of injecting the fluoropolymer (A) solution or resin solution into the hollow fiber membrane is preferably used.
As a method for controlling the coating amount of the solution or resin solution of the fluoropolymer (A), in addition to the method of controlling the coating amount itself of the solution or resin solution of the fluoropolymer (A), the porous film is made of a fluoropolymer (A ), Or after the fluoropolymer (A) solution or resin solution is applied to the porous membrane, a part of the fluoropolymer (A) solution or resin solution is scraped off, or an air knife is used. A method of using and blowing away and a method of adjusting the concentration during coating are also preferably used.
また、多孔質膜状の成形物として平膜状の成形物を製造する場合、混合物をキャストして、冷却浴又は凝固浴に浸漬させることによって製造することができる。また、スリット口金を用いて、冷却浴又は凝固浴に混合物を吐出することでも製造することができる。 Moreover, when manufacturing a flat film-shaped molded object as a porous film-shaped molded object, it can manufacture by casting a mixture and immersing it in a cooling bath or a coagulation bath. Moreover, it can manufacture also by discharging a mixture to a cooling bath or a coagulation bath using a slit nozzle | cap | die.
また、高分子多孔質膜が多孔質基材からなる複合膜である場合、多孔質基材を混合物に浸漬する方法、多孔質基材の少なくとも片面に混合物を塗布する方法等により高分子多孔質膜を得ることもできる。 Further, when the polymer porous film is a composite film made of a porous substrate, the polymer porous film is formed by a method of immersing the porous substrate in a mixture, a method of applying the mixture to at least one surface of the porous substrate, or the like. A membrane can also be obtained.
上述した製造方法により、優れた透水性を有する高分子多孔質膜を得ることができるが、透水性能が十分でない場合には、上記製造方法で得られた多孔質膜を更に延伸してもよい。 A polymer porous membrane having excellent water permeability can be obtained by the production method described above, but if the water permeability is not sufficient, the porous membrane obtained by the production method may be further stretched. .
上記多孔質膜状に成形する工程において、孔径を制御する方法としては、例えば、混合物に孔径を制御するための添加剤を入れ、樹脂粒子による多孔質構造を形成する際、又は多孔質構造を形成した後に、添加剤を溶出させることにより高分子多孔質膜の孔径を制御することができる。また、添加剤は多孔質膜内に留まらせてもよい。 In the step of forming the porous membrane, as a method for controlling the pore size, for example, an additive for controlling the pore size is added to the mixture to form a porous structure with resin particles, or the porous structure is After the formation, the pore diameter of the polymer porous membrane can be controlled by eluting the additive. Further, the additive may remain in the porous membrane.
非溶媒誘起相分離法及び熱誘起相分離法のいずれにおいても、混合物は添加剤を含んでいてもよい。多孔質構造を形成した後、添加剤を溶出させることにより、高分子多孔質膜の孔径を制御することができる。添加剤は、必要に応じて多孔質膜内に留まらせてもよい。 In both the non-solvent induced phase separation method and the thermally induced phase separation method, the mixture may contain an additive. After forming the porous structure, the pore diameter of the polymer porous membrane can be controlled by eluting the additive. The additive may remain in the porous membrane as necessary.
添加剤としては、有機化合物及び無機化合物を挙げることができる。有機化合物としては、混合物を構成する溶媒に溶解するもの、又は、均一に分散するものであることが好ましい。更に、非溶媒誘起相分離法では凝固液体に含まれる非溶媒、熱誘起相分離法では冷却液体に含まれる溶媒に溶解するものが好ましい。 Examples of additives include organic compounds and inorganic compounds. As an organic compound, it is preferable that it is what is melt | dissolved in the solvent which comprises a mixture, or what is disperse | distributed uniformly. Furthermore, a non-solvent contained in the coagulating liquid in the non-solvent induced phase separation method and a solvent dissolved in the solvent contained in the cooling liquid in the thermally induced phase separation method are preferable.
例えば、有機化合物としては、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、テキストラン等の水溶性ポリマー、Tween40(ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミタート)等の界面活性剤、グリセリン、糖類等を挙げることができる。 For example, as organic compounds, water-soluble polymers such as polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, polyacrylic acid, and textlan, surfactants such as Tween 40 (polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), glycerin, and saccharides Etc.
無機化合物としては、水溶性化合物が好ましく用いられる。例えば、塩化カルシウム、塩化リチウム、硫酸バリウム等を挙げることができる。 As the inorganic compound, a water-soluble compound is preferably used. For example, calcium chloride, lithium chloride, barium sulfate and the like can be mentioned.
添加剤を用いずに、凝固液における非溶媒の種類、濃度及び温度によって相分離速度をコントロールすることによって表面の平均孔径を制御することも可能である。一般的には、相分離速度が速いと表面の平均孔径が小さく、遅いと大きくなる。また、混合物に非溶媒を添加することも、相分離速度制御に有効である。 It is also possible to control the average pore diameter of the surface by controlling the phase separation speed by the type, concentration and temperature of the non-solvent in the coagulating liquid without using an additive. In general, when the phase separation rate is high, the average pore size on the surface is small, and when the phase separation rate is low, the average pore size is large. Moreover, adding a non-solvent to the mixture is also effective for controlling the phase separation rate.
混合物は、親水化の観点や、相分離制御の観点、機械的強度向上の観点から、更に、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル樹脂、モンモリロナイト、SiO2、TiO2、CaCO3、ポリテトラフルオロエチレン等の添加剤を含んでいてもよい。 From the viewpoint of hydrophilization, phase separation control, and mechanical strength improvement, the mixture further includes polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate resin, montmorillonite, SiO 2 , TiO 2 , CaCO 3 , polytetra An additive such as fluoroethylene may be contained.
また、上記製造方法では、多孔質膜状の成形物を得た後、当該多孔質膜状の成形物に湿潤処理を行ってもよい。
上記湿潤処理は、例えば、上記多孔質膜状の成形物をメタノール、エタノール等のアルコールに浸漬し、その後、水に置換することにより行えばよい。
さらに、上記製造方法で得られた高分子多孔質膜は、透水性向上の観点から、アルカリで処理を行ってもよい。アルカリとは、例えば、NaOH水溶液、KOH水溶液、アンモニア水、アミン溶液等である。これらは、エタノール、メタノール等のアルコールや有機溶剤を含んでいてもよい。特にアルカリがアルコールを含むことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
Moreover, in the said manufacturing method, after obtaining the porous film-shaped molded object, the wet process may be performed to the said porous film-shaped molded object.
The wet treatment may be performed, for example, by immersing the porous membrane-shaped molded product in an alcohol such as methanol or ethanol, and then substituting it with water.
Furthermore, the polymer porous membrane obtained by the above production method may be treated with an alkali from the viewpoint of improving water permeability. Examples of the alkali include NaOH aqueous solution, KOH aqueous solution, aqueous ammonia, and amine solution. These may contain alcohols such as ethanol and methanol, and organic solvents. In particular, the alkali preferably contains an alcohol, but is not limited thereto.
上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物は、飲料水製造、浄水処理、排水処理等の水処理に用いられる精密濾過膜又は限外濾過膜として好適である。上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物は、透過性が高く、耐薬品性に優れるため、水処理用の高分子多孔質膜に好適である。 The porous membrane-like molded product obtained by the above production method is suitable as a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane used for water treatment such as drinking water production, water purification treatment, and wastewater treatment. Since the porous membrane-like molded product obtained by the above production method has high permeability and excellent chemical resistance, it is suitable for a polymer porous membrane for water treatment.
また、上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物は、医療分野、食品分野、電池分野等においても好適に用いられる。 In addition, the porous membrane-like molded product obtained by the above production method is also suitably used in the medical field, food field, battery field and the like.
医療分野においては、血液浄化、特に、腎機能を代用するための血液透析、血液濾過、血液濾過透析等の体外循環による血中老廃物の除去を目的とした血液浄化用膜として上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物を用いることができる。 In the medical field, as a membrane for blood purification for the purpose of removing blood waste products by extracorporeal circulation such as blood dialysis, blood filtration, blood filtration dialysis, etc. The obtained porous membrane-like molded product can be used.
食品分野においては、発酵に用いた酵母の分離除去や、液体の濃縮を目的として上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物を用いることができる。 In the food field, a porous membrane-shaped product obtained by the above production method can be used for the purpose of separating and removing yeasts used for fermentation and concentrating liquids.
電池分野においては、電解液は透過できるが、電池反応で生じる生成物は透過できないようにするための電池用セパレーター、又は、高分子固体電解質の基材として上記製造方法で得られた多孔質膜状の成形物を用いることができる。 In the battery field, a porous membrane obtained by the above production method as a separator for a battery or a polymer solid electrolyte base material for allowing an electrolyte to permeate but not a product produced by a battery reaction. Shaped moldings can be used.
本発明の高分子多孔質膜の製造方法では、このように本発明の高分子多孔質膜を好適に製造することができる。 In the method for producing a porous polymer membrane of the present invention, the porous polymer membrane of the present invention can be suitably produced as described above.
以下、本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is hung up and demonstrated in more detail about this invention, this invention is not limited only to these Examples.
〔NMR(核磁気共鳴法)によるフルオロポリマーの組成〕
1H−NMR(核磁気共鳴法)測定には、JNM−EX270(JEOL社製:270MHz)を用いた。溶媒は重アセトンを用いた。
[Composition of fluoropolymer by NMR (nuclear magnetic resonance)]
For the 1 H-NMR (nuclear magnetic resonance method) measurement, JNM-EX270 (manufactured by JEOL: 270 MHz) was used. Heavy acetone was used as the solvent.
〔純水透過係数〕
純水透過係数は、温度25℃で、イオン交換水を窒素で0.01MPa以上に加圧し、作製した中空糸膜で濾過することで求めた。
純水透過係数〔m3/m2/s/Pa〕=(透過水量)/(膜面積)/(透過時間)/(評価圧力)
[Pure water permeability coefficient]
The pure water permeability coefficient was determined by pressing ion-exchanged water to 0.01 MPa or more with nitrogen at a temperature of 25 ° C. and filtering with the produced hollow fiber membrane.
Pure water permeability coefficient [m 3 / m 2 / s / Pa] = (amount of permeated water) / (membrane area) / (permeation time) / (evaluation pressure)
〔微粒子阻止率〕
微粒子阻止率は、粒径が制御されたポリスチレンラテックス微粒子(100nm)をイオン交換水にて100ppm程度に希釈した分散溶液を評価原液として濾過し、次式にて求めた。
微粒子阻止率〔%〕=((評価原液吸光度)−(透過液吸光度))/(評価原液吸光度)×100
[Particle rejection rate]
The fine particle rejection was obtained by filtering a dispersion solution in which polystyrene latex fine particles (100 nm) having a controlled particle size were diluted to about 100 ppm with ion-exchanged water as an evaluation stock solution, and obtained by the following formula.
Fine particle blocking ratio [%] = ((Evaluation stock solution absorbance) − (Transmission solution absorbance)) / (Evaluation stock solution absorbance) × 100
〔最大点破断強度〕
最大点破断強度は、チャック間距離50mm、引張速度200mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、引張試験前の断面積を単位測定面積として求めた。
[Maximum breaking strength]
The maximum breaking strength was determined by measuring the breaking strength of the test piece under the conditions of a distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 200 mm / min, and the cross-sectional area before the tensile test as a unit measurement area.
〔最大点伸度〕
最大点伸度は、チャック間距離50mm、引張速度200mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、チャック間距離50mmを基準にして最大点の伸び率より求めた。
[Maximum elongation]
The maximum point elongation was obtained by measuring the breaking strength of the test piece under the conditions of a distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 200 mm / min, and calculating from the elongation at the maximum point based on the distance between chucks of 50 mm.
〔弾性率〕
弾性率は、チャック間距離50mm、引張速度200mm/分の条件下で試験片の破断強度を測定し、得られる応力−伸び曲線において、初期の直線部分の傾きから計算し求めた。
[Elastic modulus]
The elastic modulus was obtained by measuring the breaking strength of the test piece under the conditions of a distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 200 mm / min, and calculating from the slope of the initial linear portion in the obtained stress-elongation curve.
〔IR分析〕
Perkin Elmer社製フーリエ変換赤外分光光度計1760Xで室温にて測定した。
[IR analysis]
The measurement was performed at room temperature using a Perkin Elmer Fourier transform infrared spectrophotometer 1760X.
(製造例1)
2Lのステンレススチール製のオートクレーブに、イオン交換水500g、式:
(Production Example 1)
In a 2 L stainless steel autoclave, 500 g of ion exchange water, formula:
(式中、nは10と11の混合物)で示される化合物(2−1)の38質量%水溶液0.789g(化合物(2−1)の濃度600ppm/水)を仕込み、系内を窒素ガスで充分に置換後、減圧にした。続いて重合槽内を系内圧力が0.75〜0.80MPaとなるようにVDF/TFE/CTFE(=74/14/12モル%)混合単量体を圧入し、70℃に昇温した。 (Wherein n is a mixture of 10 and 11) is charged with 0.789 g of a 38 mass% aqueous solution of compound (2-1) (concentration of compound (2-1): 600 ppm / water), and the system is filled with nitrogen gas Then, the pressure was reduced. Subsequently, a VDF / TFE / CTFE (= 74/14/12 mol%) mixed monomer was injected into the polymerization tank so that the internal pressure became 0.75 to 0.80 MPa, and the temperature was raised to 70 ° C. .
ついで過硫酸アンモニウム(APS)1.0g(2000ppm/水)を4mLのイオン交換水に溶解した重合開始剤溶液および酢酸エチル0.75g(1500ppm/水)を窒素ガスで圧入し、600rpmで撹拌しながら反応を開始した。 Next, a polymerization initiator solution in which 1.0 g (2000 ppm / water) of ammonium persulfate (APS) was dissolved in 4 mL of ion-exchanged water and 0.75 g (1500 ppm / water) of ethyl acetate were injected with nitrogen gas and stirred at 600 rpm. The reaction was started.
重合の進行に伴い内圧が降下し始めた時点で、VDF/TFE/CTFE(=74/14/12モル%)混合単量体を内圧が0.75〜0.80MPaを維持するように供給した。重合開始から2時間5分後に未反応単量体を放出し、オートクレーブを冷却して、固形分濃度10.6質量%の含フッ素重合体(Ia)のディスパージョンを得た。 When the internal pressure began to drop as the polymerization progressed, a VDF / TFE / CTFE (= 74/14/12 mol%) mixed monomer was supplied so that the internal pressure was maintained at 0.75 to 0.80 MPa. . Two hours and five minutes after the start of polymerization, unreacted monomers were released, and the autoclave was cooled to obtain a dispersion of the fluoropolymer (Ia) having a solid content concentration of 10.6% by mass.
(製造例2)
内容量2リットルのSUS製オートクレーブに、イオン交換水910g、メチルセルロース0.5gを仕込み、窒素置換後に槽内を真空に引いた後、酢酸エチル1.5g、1,1−ジフルオロエチレン(VdF)(フッ化ビニリデン)365gを仕込み、28℃で一定にさせた。槽内温度一定後、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート12gを仕込み、懸濁重合を開始した。10時間経過後に槽内を脱圧させ、反応を終了させた。ポリマースラリーを脱水、水洗した後105℃で24時間乾燥してポリフッ化ビニリデン(PVdF)粉末を得た。得られたポリフッ化ビニリデン粉末は110gで、重量平均分子量27万であった。
(Production Example 2)
An SUS autoclave with a content of 2 liters was charged with 910 g of ion-exchanged water and 0.5 g of methylcellulose, and after evacuating the tank after purging with nitrogen, 1.5 g of ethyl acetate, 1,1-difluoroethylene (VdF) ( 365 g of vinylidene fluoride) was charged and kept constant at 28 ° C. After the temperature in the tank was constant, 12 g of dinormalpropyl peroxydicarbonate was charged to start suspension polymerization. After 10 hours, the inside of the tank was depressurized to complete the reaction. The polymer slurry was dehydrated and washed with water, followed by drying at 105 ° C. for 24 hours to obtain polyvinylidene fluoride (PVdF) powder. The obtained polyvinylidene fluoride powder was 110 g and had a weight average molecular weight of 270,000.
(合成例1)
撹拌翼、冷却管、温度計を備えた内容量2Lの四つ口フラスコに、含フッ素重合体(Ia)ディスパージョン1200gを仕込み、これにシード重合の際のシード粒子の安定性確保のために界面活性剤(三洋化成工業(株)製、エレミノールJS−20)を含フッ素重合体固形分に対して1質量%、RMA−450M(日本乳化剤(株)製)を含フッ素重合体固形分に対して3質量%、RS−3000(日本乳化剤(株)製)を含フッ素重合体固形分に対して1質量%添加した。撹拌下に水浴中で加温し、該フラスコ内の温度を75℃に上げた。別途、MMAとBAとAAの87.4/10/2.6(モル%比)の混合単量体とAPSの1%水溶液(混合単量体の0.158質量%に相当する量)の混合エマルジョンを調製し、この混合エマルジョンを2時間かけてフラスコ中に滴下し、重合した。重合開始から2.5時間後に、前記フラスコ内の温度を80℃に上げ、2時間保持したのち冷却し、アンモニア水で中和してpHを7に調整し、300メッシュの金網で濾過して青白色の樹脂粒子FA−1(平均粒子径200nm)の水性分散体を製造した。
シード粒子(含フッ素重合体(Ia))とアクリル混合単量体の重量比は70:30であり、得られた樹脂粒子FA−1の水性分散体のNMR分析の結果も、フルオロポリマーとアクリルポリマーの重量比は70:30であった。
得られた樹脂粒子FA−1の水性分散体を凍結することにより凝析させ、その後、メタノール溶液で十分洗浄後、真空乾燥を行い、樹脂粒子FA−1を単離した。
(Synthesis Example 1)
In order to ensure the stability of seed particles during seed polymerization, 1200 g of a fluoropolymer (Ia) dispersion was charged into a 2 L four-necked flask equipped with a stirring blade, a cooling tube and a thermometer. Surfactant (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., Eleminol JS-20) is 1% by mass with respect to the fluoropolymer solid content, and RMA-450M (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) is used as the fluoropolymer solid content. On the other hand, 3% by mass and 1% by mass of RS-3000 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) were added to the solid content of the fluoropolymer. Warming in a water bath with stirring, the temperature in the flask was raised to 75 ° C. Separately, 87.4 / 10 / 2.6 (molar ratio) of MMA, BA and AA mixed monomer and 1% aqueous solution of APS (amount corresponding to 0.158% by mass of the mixed monomer) A mixed emulsion was prepared, and the mixed emulsion was dropped into the flask over 2 hours to polymerize. 2.5 hours after the start of polymerization, the temperature in the flask was raised to 80 ° C., held for 2 hours, cooled, neutralized with ammonia water to adjust the pH to 7, and filtered through a 300 mesh wire mesh. An aqueous dispersion of blue-white resin particles FA-1 (average particle size 200 nm) was produced.
The weight ratio of the seed particles (fluorinated polymer (Ia)) and the acrylic monomer mixture is 70:30, and the results of NMR analysis of the aqueous dispersion of the obtained resin particles FA-1 are also shown in FIG. The weight ratio of polymer was 70:30.
The obtained aqueous dispersion of resin particles FA-1 was coagulated by freezing, and then sufficiently washed with a methanol solution and then vacuum dried to isolate resin particles FA-1.
(合成例2)
撹拌翼、冷却管、温度計を備えた内容量2Lの四つ口フラスコに、含フッ素重合体(Ia)ディスパージョン509gを仕込み、これにシード重合の際のシード粒子の安定性確保のために界面活性剤(707SF)を25g添加した。MMAとBAとAAの87.4/10/2.6(モル%比)の混合単量体を滴下漏斗に入れ、滴下を開始した。滴下開始から30分後に水浴中で加温し、該フラスコ内の温度を70℃に上げた。内温が70℃になってから30分毎に、APSを4回に分けて4.15gずつ添加した。前記フラスコ内の温度を80℃に上げ、2時間保持したのち冷却し、アンモニア水で中和してpHを7に調整し、300メッシュの金網で濾過して青白色の樹脂粒子FA−2(平均粒子径200nm)の水性分散体を得た。
シード粒子(含フッ素重合体(Ia))とアクリル混合単量体の重量比は70:30であり、得られた樹脂粒子FA−2の水性分散体のNMR分析の結果も、フルオロポリマーとアクリルポリマーの重量比は70:30であった。
得られた樹脂粒子FA−2の水性分散体を凍結することにより凝析させ、その後、メタノール溶液で十分洗浄後、真空乾燥を行い、樹脂粒子FA−2を単離した。
(Synthesis Example 2)
In order to ensure the stability of the seed particles during seed polymerization, 509 g of the fluoropolymer (Ia) dispersion was charged into a 2 L four-necked flask equipped with a stirring blade, a cooling tube and a thermometer. 25 g of surfactant (707SF) was added. A mixed monomer of MMA, BA and AA of 87.4 / 10 / 2.6 (mole% ratio) was placed in the dropping funnel, and dropping was started. 30 minutes after the start of dropping, the mixture was heated in a water bath, and the temperature in the flask was raised to 70 ° C. Every 30 minutes after the internal temperature reached 70 ° C., 4.15 g of APS was added in four portions. The temperature in the flask was raised to 80 ° C., kept for 2 hours, cooled, neutralized with aqueous ammonia to adjust the pH to 7, filtered through a 300 mesh wire mesh, and pale blue resin particles FA-2 ( An aqueous dispersion having an average particle size of 200 nm was obtained.
The weight ratio of the seed particles (fluorinated polymer (Ia)) and the acrylic monomer mixture is 70:30, and the results of NMR analysis of the aqueous dispersion of the obtained resin particles FA-2 are also shown in FIG. The weight ratio of polymer was 70:30.
The obtained aqueous dispersion of resin particles FA-2 was frozen to be coagulated, and then sufficiently washed with a methanol solution, followed by vacuum drying to isolate resin particles FA-2.
(比較合成例1)
合成例1において含フッ素重合体(Ia)ディスパージョンのみを除いて、アクリルの乳化重合を行い、アクリルディスパージョンAD−1を得た。
(Comparative Synthesis Example 1)
Acrylic emulsion polymerization was carried out except for the fluoropolymer (Ia) dispersion alone in Synthesis Example 1 to obtain an acrylic dispersion AD-1.
(実施例1)
合成例1の樹脂粒子FA−1が18質量%、ジメチルアセトアミドが82.0質量%になるようにポリマー溶液を調整した。
このポリマー溶液をガラス板にアプリケーター(203μm)を用いて塗布し、直ちに25℃の水凝固浴中に10分間浸漬し平膜の多孔質膜を得た。純水透過係数は4.23×10−9(m3/m2/s/Pa)であった。また微粒子阻止率は92%であった。
Example 1
The polymer solution was adjusted so that the resin particle FA-1 of Synthesis Example 1 was 18% by mass and dimethylacetamide was 82.0% by mass.
This polymer solution was applied to a glass plate using an applicator (203 μm), and immediately immersed in a water coagulation bath at 25 ° C. for 10 minutes to obtain a flat porous film. The pure water permeability coefficient was 4.23 × 10 −9 (m 3 / m 2 / s / Pa). The fine particle rejection was 92%.
(実施例2)
合成例1の樹脂粒子FA−1の代わりに合成例2の樹脂粒子FA−2を用いた以外は実施例1と同様にして平膜の多孔質膜を得た。
得られた多孔質膜の純水透過係数は1.85×10−9(m3/m2/s/Pa)であった。また微粒子阻止率は96%であった。
(Example 2)
A flat porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin particle FA-2 of Synthesis Example 2 was used instead of the resin particle FA-1 of Synthesis Example 1.
The pure water permeability coefficient of the obtained porous membrane was 1.85 × 10 −9 (m 3 / m 2 / s / Pa). The fine particle rejection was 96%.
(比較例1)
合成例1の樹脂粒子FA−1の代わりに製造例2のポリフッ化ビニリデン粉末を用いた以外は実施例1と同様にして平膜の多孔質膜を得た。
得られた多孔質膜の純水透過係数は3.50×10−10(m3/m2/s/Pa)であった。また微粒子阻止率は98%であった。
(Comparative Example 1)
A flat porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride powder of Production Example 2 was used instead of the resin particles FA-1 of Synthesis Example 1.
The pure water permeability coefficient of the obtained porous membrane was 3.50 × 10 −10 (m 3 / m 2 / s / Pa). Further, the fine particle rejection was 98%.
(実施例3)
各成分を25℃で混合し、合成例1で得た樹脂粒子FA−1が18質量%、ジメチルアセトアミド82.0質量%のポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を二重管式口金から、内部液としてイオン交換水を同伴させながら吐出し、イオン交換水中にて固化した。得られた中空糸膜は、外径1.14mm、内径0.83mmであった。純水透過係数、微粒子阻止率、最大点破断強度、最大点伸度、弾性率を評価した。結果を表1に示す。また、得られた中空糸膜の表面のSEM像を図1に示す。図1から明らかなように、本発明から得られた中空糸膜の表面には均一な孔が開いており優れている。
(Example 3)
Each component was mixed at 25 ° C. to obtain a polymer solution containing 18% by mass of resin particles FA-1 obtained in Synthesis Example 1 and 82.0% by mass of dimethylacetamide. This polymer solution was discharged from a double-tube base while accompanying ion exchange water as an internal liquid, and solidified in ion exchange water. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 1.14 mm and an inner diameter of 0.83 mm. The pure water permeability coefficient, fine particle rejection rate, maximum point breaking strength, maximum point elongation, and elastic modulus were evaluated. The results are shown in Table 1. Moreover, the SEM image of the surface of the obtained hollow fiber membrane is shown in FIG. As is apparent from FIG. 1, the surface of the hollow fiber membrane obtained from the present invention is excellent because it has uniform holes.
(実施例4)
合成例1の樹脂粒子FA−1の代わりに合成例2の樹脂粒子FA−2を用いた以外は実施例3と同様にして中空糸膜を得た。得られた中空糸膜は、外径0.83mm、内径0.62mmであった。実施例3と同様に純水透過係数、微粒子阻止率、最大点破断強度、最大点伸度、弾性率を評価した。結果を表1 に示す。
Example 4
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 3 except that the resin particle FA-2 of Synthesis Example 2 was used instead of the resin particle FA-1 of Synthesis Example 1. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 0.83 mm and an inner diameter of 0.62 mm. In the same manner as in Example 3, the pure water permeability coefficient, fine particle rejection rate, maximum point breaking strength, maximum point elongation, and elastic modulus were evaluated. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
比較合成例1で得られたアクリルディスパージョンAD−1と製造例1で得られた含フッ素重合体(Ia)ディスパージョンをディスパージョンブレンドして、合成例1とほぼ同一組成(フルオロポリマーとアクリルポリマーの重量比が70:30)のディスパージョン(BL−1)を作製した。
得られたディスパージョンBL−1を凍結することにより凝析させ、その後、メタノール溶液で十分洗浄後、真空乾燥を行い、アクリルポリマーBL−1を単離した。
FA−1の代わりにBL−1を用いた以外は実施例3と同様にして中空糸膜を得た。得られた中空糸膜は、外径0.77mm、内径0.46mmであった。実施例1と同様に純水透過係数、微粒子阻止率、最大点破断強度、最大点伸度、弾性率を評価した。しかしながら、製膜前の溶液も不均一であり、得られた中空糸膜もピンホールが多く、膜にムラがあり、純水透過係数、微粒子阻止率の測定は行わなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A dispersion blend of the acrylic dispersion AD-1 obtained in Comparative Synthesis Example 1 and the fluorinated polymer (Ia) dispersion obtained in Production Example 1 was made into a dispersion blend, and almost the same composition as in Synthesis Example 1 (fluoropolymer and acrylic) A dispersion (BL-1) having a polymer weight ratio of 70:30) was produced.
The obtained dispersion BL-1 was coagulated by freezing, and then sufficiently washed with a methanol solution, followed by vacuum drying to isolate the acrylic polymer BL-1.
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 3 except that BL-1 was used instead of FA-1. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 0.77 mm and an inner diameter of 0.46 mm. In the same manner as in Example 1, the pure water permeability coefficient, fine particle rejection, maximum breaking strength, maximum elongation, and elastic modulus were evaluated. However, the solution before film formation was also non-uniform, and the obtained hollow fiber membrane had many pinholes, and the membrane was uneven, and measurements of pure water permeability coefficient and fine particle rejection were not performed. The results are shown in Table 1.
(比較例3)
各成分を25℃で混合し、製造例2で得られたポリフッ化ビニリデン粉末18.0質量%、ジメチルアセトアミド82.0質量%のポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を二重管式口金から、内部液としてイオン交換水を同伴させながら吐出し、イオン交換水中にて固化した。得られた中空糸膜は、外径0.81mm、内径0.74mmであった。25℃で水圧を0.1MPaGをかけたが、純水は透過しなかった。最大点破断強度は11.0MPa、最大点伸度は440%であった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Each component was mixed at 25 ° C. to obtain a polymer solution of 18.0% by mass of the polyvinylidene fluoride powder obtained in Production Example 2 and 82.0% by mass of dimethylacetamide. This polymer solution was discharged from a double-tube base while accompanying ion exchange water as an internal liquid, and solidified in ion exchange water. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 0.81 mm and an inner diameter of 0.74 mm. Although a water pressure of 0.1 MPaG was applied at 25 ° C., pure water did not permeate. The maximum point breaking strength was 11.0 MPa, and the maximum point elongation was 440%. The results are shown in Table 1.
Claims (12)
を含む高分子多孔質膜の製造方法。 A step of producing an aqueous dispersion containing particles made of fluoropolymer (A) by emulsion polymerization of a monomer containing vinylidene fluoride, and (meth) acrylic acid ester in the presence of particles made of fluoropolymer (A) A step of producing an aqueous dispersion containing resin particles containing the fluoropolymer (A) and the acrylic polymer (B) in the same particle by emulsion polymerization of the monomer containing, a step of isolating the resin particle, and , The step of forming the resin particles into a porous membrane to obtain a polymer porous membrane,
A method for producing a porous polymer membrane comprising:
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