JP2019150775A - Surface-modified porous film and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】透過流量が大きくかつ分画特性に優れ、更に親水性が高く耐汚染性に優れた表面修飾多孔質膜を提供する。【解決手段】多孔質膜と該多孔質膜表面に形成された機能性ポリマー層とからなる表面修飾多孔質膜であって、表面がノードとフィブリルを含む微細構造を有し、開口率が30〜60%、平均細孔径が0.05〜0.5μm、平均細孔径の変動係数が0.2〜0.6であることを特徴とする、表面修飾多孔質膜を提供する。【選択図】 図1An object of the present invention is to provide a surface-modified porous membrane having a high permeation flow rate, excellent fractionation characteristics, and high hydrophilicity and excellent stain resistance. A surface-modified porous film comprising a porous film and a functional polymer layer formed on the surface of the porous film, wherein the surface has a fine structure including nodes and fibrils, and has an aperture ratio of 30. Provided is a surface-modified porous membrane, characterized by having an average pore diameter of 0.05 to 0.5 μm and a variation coefficient of the average pore diameter of 0.2 to 0.6. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、表面修飾多孔質膜およびその製造方法に関する。本発明を用いることで、透過流量が大きくかつ分画特性に優れ、更に親水性が高く耐汚染性に優れた多孔質膜が得られ、水処理分野や食品・医薬品の分離精製分野で用いられる精密ろ過膜や、電池用セパレータ等に用いることができる。 The present invention relates to a surface-modified porous membrane and a method for producing the same. By using the present invention, a porous membrane having a large permeation flow rate and excellent fractionation characteristics, and having a high hydrophilic property and excellent stain resistance can be obtained, and used in the field of water treatment and the separation and purification of foods and pharmaceuticals. It can be used for microfiltration membranes, battery separators, and the like.
多孔質膜の製造方法としては、膜素材となる高分子を溶媒に溶解させたキャスト液を非溶媒からなる凝固液中に投入し、相分離により多孔構造を形成させる非溶媒誘起相分離法(NIPS法)や、加熱したキャスト液を冷却することで相分離させ、多孔構造を形成させる熱誘起相分離法(TIPS法)、フィルムを延伸することで多孔構造を形成させる延伸法等が知られている。多孔質膜への要求特性としては、透過流量が大きくかつ分画特性に優れることが挙げられるが、これらの特性を両立することは困難である。その理由は、透過流量を大きくするためには開口率や膜内部の空隙率を高くする必要があるが、開口率や空隙率の増加は膜構造の不均一性を招きやすく、分画特性が低下してしまう。一方、分画特性を高めるためには、開口率や空隙率の均一性を高める必要があるが、均一性を高めるためには開口率や空隙率を小さくする必要があり、透過流量は減少してしまう。このように、従来の技術では、透過流量が大きく分画特性にも優れた多孔質膜を製造することは困難であった。 As a method for producing a porous membrane, a non-solvent induced phase separation method in which a cast solution in which a polymer as a membrane material is dissolved in a solvent is poured into a coagulating solution made of a non-solvent and a porous structure is formed by phase separation ( NIPS method), heat-induced phase separation method (TIPS method) that forms a porous structure by cooling the heated cast liquid, and a stretching method that forms a porous structure by stretching the film are known. ing. The required characteristics for the porous membrane include a large permeation flow rate and excellent fractionation characteristics, but it is difficult to achieve both of these characteristics. The reason for this is that in order to increase the permeate flow rate, it is necessary to increase the aperture ratio and the porosity inside the membrane, but the increase in aperture ratio and porosity tends to cause non-uniformity in the membrane structure, and the fractionation characteristics are It will decline. On the other hand, in order to improve the fractionation characteristics, it is necessary to increase the uniformity of the aperture ratio and the porosity, but in order to improve the uniformity, it is necessary to reduce the aperture ratio and the porosity, and the permeate flow rate decreases. End up. As described above, it has been difficult to produce a porous membrane having a large permeation flow rate and excellent fractionation characteristics by the conventional technique.
上記従来の修飾方法の欠点を改善する方法として、キャスト液と凝固液の温度を調整して多孔質膜を製造したり、キャスト液の溶液粘度を調整することで、透過流量と分画特性を両立させた多孔質膜の製造方法が特許文献1、2に記載されている。しかし、これらの方法による改良は限定的であり、問題点の全面的な解決には至っていない。 As a method of improving the disadvantages of the conventional modification methods described above, the permeate flow rate and fractionation characteristics can be adjusted by adjusting the temperature of the casting liquid and coagulating liquid to produce a porous membrane, or adjusting the solution viscosity of the casting liquid. Patent Documents 1 and 2 describe a method for producing a compatible porous membrane. However, the improvement by these methods is limited and has not led to a full solution of the problem.
一方、多孔質膜表面の修飾方法としては、膜表面に機能性ポリマーをコーティングする方法、膜素材に機能性ポリマーをブレンドした後多孔質膜に製膜する方法、プラズマやコロナで処理する方法、膜表面に重合開始基を導入しグラフト重合する方法等が提案されている。機能性ポリマーをコーティングする方法は簡便であり幅広く用いられているが、コーティングした機能性ポリマーが多孔質膜から剥離しやすく、長期間安定して機能を維持することが難しかった。膜素材に機能性ポリマーをブレンドした後、分離多孔質膜に製膜する方法は特別な設備が不要で簡便な方法ではあるが、膜表面を機能性ポリマーで十分被覆するためには機能性ポリマー添加量をかなり多くしなければならず、膜の機械的特性の低下や耐薬品性の低下を招きやすく、更に機能性ポリマーの大量添加によるコストアップも問題となる。一方、プラズマ処理やコロナ処理による方法は大掛かりな装置が必要であり、処理の過程で基材を損傷しやすいといった欠点があった。表面に重合開始基を導入しグラフト重合する方法は長期安定性に優れ、基材の損傷もないことから優れた修飾方法であるが、基材の種類ごとに重合開始基導入方法が異なり、複雑な導入反応を必要とする点が欠点であった。 On the other hand, as a method for modifying the surface of the porous membrane, a method of coating a functional polymer on the membrane surface, a method of forming a porous membrane after blending the functional polymer with the membrane material, a method of processing with plasma or corona, A method of introducing a polymerization initiating group on the surface of the film and performing graft polymerization has been proposed. The method of coating the functional polymer is simple and widely used, but the coated functional polymer is easily peeled off from the porous membrane, and it has been difficult to stably maintain the function for a long period of time. After blending the functional polymer with the membrane material, the method of forming the membrane on the separation porous membrane is a simple method that does not require special equipment, but in order to sufficiently coat the membrane surface with the functional polymer, the functional polymer The addition amount must be considerably increased, which tends to cause deterioration of the mechanical properties and chemical resistance of the film, and further increases the cost due to the addition of a large amount of functional polymer. On the other hand, methods using plasma treatment or corona treatment require a large-scale apparatus, and have a drawback that the substrate is easily damaged during the treatment. The method of introducing a polymerization initiating group on the surface and performing graft polymerization is an excellent modification method because it has excellent long-term stability and there is no damage to the base material. The disadvantage is that it requires a simple introduction reaction.
上記従来の修飾方法の欠点を改善する方法として、ニトレンの挿入反応を利用した機能性ポリマーの基材表面への導入方法が特許文献3、4に記載されている。この方法は機能性ポリマーのコーティングとUV照射といった簡便な方法で機能性ポリマーを共有結合を介して基材表面に導入できる点で優れた方法である。しかし、前記ニトレンの挿入反応が、基材界面での基材との反応のみならず、機能性ポリマーの内部架橋にも消費されてしまうためか、導入・固定化された機能性ポリマーが多いにもかかわらず機能が発現しないということがあった。 Patent Documents 3 and 4 describe a method for introducing a functional polymer onto a substrate surface using a nitrene insertion reaction as a method for improving the above-described drawbacks of the conventional modification methods. This method is excellent in that the functional polymer can be introduced to the substrate surface via a covalent bond by a simple method such as functional polymer coating and UV irradiation. However, because the nitrene insertion reaction is consumed not only by the reaction with the substrate at the substrate interface but also by the internal crosslinking of the functional polymer, there are many functional polymers introduced and immobilized. However, there was a case where the function did not appear.
本発明は、透過流量が大きくかつ分画特性に優れ、更に親水性が高く耐汚染性に優れた表面修飾多孔質膜を製造し提供することを目的とする。 An object of the present invention is to produce and provide a surface-modified porous membrane having a large permeation flow rate and excellent fractionation characteristics, and having high hydrophilicity and excellent stain resistance.
上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、多孔質膜表面にコロナ処理および/またはプラズマ処理を施し、次いで多孔質膜表面に機能性ポリマー層を固定化することで、開口率が大きくかつ平均細孔径が揃っており、親水性の高い表面修飾多孔質膜を製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to achieve the above object, as a result of intensive studies by the present inventors, corona treatment and / or plasma treatment is performed on the surface of the porous membrane, and then a functional polymer layer is immobilized on the surface of the porous membrane. The inventors have found that a surface-modified porous membrane having a large opening ratio and a uniform average pore diameter and having high hydrophilicity can be produced, and the present invention has been completed.
即ち本発明は、
[1]多孔質膜と該多孔質膜表面に形成された機能性ポリマー層とからなる表面修飾多孔質膜であって、表面がノードとフィブリルを含む微細構造を有し、開口率が30〜60%、平均細孔径が0.05〜0.5μm、平均細孔径の変動係数が0.2〜0.6であることを特徴とする、表面修飾多孔質膜。
[2]前記機能性ポリマー層が、親水性基を含む機能性単位と5〜30モル%の二級アミノ基単位を含み、厚みが5〜100nmであることを特徴とする、[1]に記載の表面修飾多孔質膜。
[3]前記機能性ポリマー層が、下記一般式(1)で示される構造を有する重合体であることを特徴とする、[1]または[2]に記載の表面修飾多孔質膜。
That is, the present invention
[1] A surface-modified porous film comprising a porous film and a functional polymer layer formed on the surface of the porous film, the surface having a microstructure including nodes and fibrils, and an aperture ratio of 30 to A surface-modified porous membrane characterized by 60%, an average pore diameter of 0.05 to 0.5 μm, and an average pore diameter variation coefficient of 0.2 to 0.6.
[2] In the above [1], the functional polymer layer contains a functional unit containing a hydrophilic group and 5 to 30 mol% of a secondary amino group unit, and has a thickness of 5 to 100 nm. The surface-modified porous membrane as described.
[3] The surface-modified porous membrane according to [1] or [2], wherein the functional polymer layer is a polymer having a structure represented by the following general formula (1).
(式中、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表し、Xは置換基を有しても良いフェニレン基、又はエステル結合若しくはアミド結合で示される基を表し、Yはベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基から選ばれた親水性基を表し、Zは−O−又は−N(R3)−で示される基を表し、Aは−O−又は−CH2−で示される基を表し、R1、R2及びR3は互いに独立して水素原子又はC1〜C6の炭化水素基を表し、R4はC3〜C6の2価の炭化水素基を表し、R5はフッ素原子を表し、pは0〜4の整数を表す。)
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の表面修飾多孔質膜からなる水処理分離膜。
[5]少なくとも下記二工程を含むことを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに記載の表面修飾多孔質膜の製造方法。
(i)多孔質膜表面にコロナ処理またはプラズマ処理を施す工程。
(ii)機能性単位と5〜30モル%のニトレン前駆体官能基を有する単位からなる機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に機能性ポリマー層を形成する工程。
(In the formula, m and n each independently represent an integer of 1 or more, X represents a phenylene group which may have a substituent, or a group represented by an ester bond or an amide bond, and Y represents a betaine group. Represents a hydrophilic group selected from an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, and a hydroxypolyoxyethylene group, Z represents a group represented by —O— or —N (R 3 ) —, and A represents —O -Or -CH 2- represents a group, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a C 1 -C 6 hydrocarbon group, and R 4 is a C 3 -C 6 Represents a divalent hydrocarbon group, R 5 represents a fluorine atom, and p represents an integer of 0 to 4.)
[4] A water treatment separation membrane comprising the surface-modified porous membrane according to any one of [1] to [3].
[5] The method for producing a surface-modified porous membrane according to any one of [1] to [4], comprising at least the following two steps.
(I) A step of subjecting the porous membrane surface to corona treatment or plasma treatment.
(Ii) A functional polymer composed of a functional unit and a unit having 5 to 30 mol% of a nitrene precursor functional group is present on the porous membrane surface, and a functional polymer layer is formed on the porous membrane surface by light irradiation. Process.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明の表面修飾多孔質膜は、多孔質膜と該多孔質膜表面に形成された機能性ポリマー層とからなる。表面修飾多孔質膜表面は図1に示すように多孔質膜の基材ポリマーの凝集体であるノード(結節部分)と、これを連結するフィブリルから構成された微細構造を有しており、フィブリルとフィブリルの間隙が細孔を形成している。前記ノードの直径の平均値が0.05〜0.5μmで前記フィブリルの長さの平均値が0.06〜1.0μmであると、平均細孔径が揃った分画特性に優れた多孔質膜となるため好ましい。平均細孔径の分布は平均細孔径の変動係数で表すことができる。ここで、変動係数とは、標準偏差を平均値で割った値のことである。本発明の多孔質膜では、平均細孔径の変動係数が0.2〜0.6と小さいことが特長である。また、本発明の表面修飾膜は、その開口率が30〜60%と従来の多孔質膜に比べ格段に大きいことも特長である。本発明で言う開口率とは、膜表面単位面積当たりの細孔開口部の面積の割合を指す。開口率が大きいと、低い操作圧力にて被処理流体の透過流量を大きくすることができるため好ましい。なお、本発明で記載されている開口率や平均細孔径は、多孔質膜表面を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた画像を画像処理ソフトにより画像解析して測定した値である。 The surface-modified porous membrane of the present invention comprises a porous membrane and a functional polymer layer formed on the porous membrane surface. As shown in FIG. 1, the surface-modified porous membrane surface has a fine structure composed of nodes (nodes) that are aggregates of the base polymer of the porous membrane and fibrils that connect the nodes. The gap between the fibrils forms pores. Porous material excellent in fractionation characteristics in which the average pore diameter is uniform when the average value of the diameter of the node is 0.05 to 0.5 μm and the average value of the length of the fibril is 0.06 to 1.0 μm. Since it becomes a film | membrane, it is preferable. The distribution of average pore diameter can be expressed by a coefficient of variation of average pore diameter. Here, the coefficient of variation is a value obtained by dividing the standard deviation by the average value. The porous membrane of the present invention is characterized in that the coefficient of variation in average pore diameter is as small as 0.2 to 0.6. In addition, the surface modification film of the present invention is characterized in that the aperture ratio is 30 to 60%, which is much larger than that of a conventional porous film. The aperture ratio referred to in the present invention refers to the ratio of the area of pore openings per unit surface area of the membrane. A large aperture ratio is preferable because the permeate flow rate of the fluid to be treated can be increased at a low operating pressure. The aperture ratio and the average pore diameter described in the present invention are values obtained by observing the surface of the porous membrane with a scanning electron microscope and analyzing the obtained image with image processing software.
本発明で用いられる多孔質膜は、ノードとフィブリルからなる微細構造を有していることが好ましい。上記微細構造は、コロナ処理やプラズマ処理によりフィブリルが損傷しやすく、本発明の構造を発現しやすい。このような構造の多孔質膜基材は、NIPS法や延伸法で製造された膜に発現しやすい。 The porous film used in the present invention preferably has a fine structure composed of nodes and fibrils. The fine structure easily damages fibrils by corona treatment or plasma treatment, and easily develops the structure of the present invention. The porous membrane substrate having such a structure is easily developed in a membrane produced by the NIPS method or the stretching method.
本発明で用いられる多孔質膜の材質は特に制限されないが、機能性ポリマーへのUV照射で生じるニトレンと反応する部位を有している有機ポリマーが好ましく用いられる。
ニトレンと反応する部位とは炭素−水素結合や窒素−水素結合を指し、このような有機ポリマーの若干の例としては、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ABS、ポリメタクリル酸メチル、酢酸セルロース、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
The material of the porous film used in the present invention is not particularly limited, but an organic polymer having a site that reacts with nitrene generated by UV irradiation of the functional polymer is preferably used.
The site that reacts with nitrene refers to carbon-hydrogen bonds or nitrogen-hydrogen bonds, and some examples of such organic polymers include polyethylene, chlorinated polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride, Vinylidene chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, ABS, polymethyl methacrylate, cellulose acetate, cellulose, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polyether Examples include ether ketone, polycarbonate, polyacetal, polyester, polyamide, polyimide, polyurethane, epoxy resin, phenol resin, and unsaturated polyester.
多孔質膜の形状としては平膜状多孔質膜や中空糸状多孔質膜が挙げられ、特に、精密ろ過膜として用いられている多孔質膜が本発明において好ましく用いられる。ここで言う精密ろ過膜とは、0.05〜10μm程度の孔径を有する多孔質膜であり、膜の厚み方向の構造としては均一多孔構造でもよいが、流体透過時の膜間差圧を低減可能な表面の緻密層と内部の支持層で多孔構造が異なる非対称膜構であることが好ましい。更に、二種類以上の材質を複合化した複合膜を用いても良い。複合膜としては、分離機能層である多孔質層とそれを補強するための基材とが複合化された膜が好適に用いられる。ここで言う補強に用いられる基材としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、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、絹などの有機繊維及びそれらの織物、編物、不織布等や、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維及びそれらの織物、編物等が挙げられる。複合膜の若干の例としては、ポリフッ化ビニリデン製多孔質膜にポリエステル不織布を組み合わせた平膜状精密ろ過膜、ポリフッ化ビニリデン製多孔質膜にポリエステル組紐を組み合わせた中空糸状精密ろ過膜等が挙げられる。 Examples of the shape of the porous membrane include a flat membrane-like porous membrane and a hollow fiber-like porous membrane, and in particular, a porous membrane used as a microfiltration membrane is preferably used in the present invention. The microfiltration membrane mentioned here is a porous membrane having a pore diameter of about 0.05 to 10 μm, and the structure in the thickness direction of the membrane may be a uniform porous structure, but reduces the transmembrane pressure difference during fluid permeation It is preferable that the dense layer on the surface and the inner support layer have an asymmetric membrane structure having different porous structures. Furthermore, a composite film in which two or more kinds of materials are combined may be used. As the composite membrane, a membrane in which a porous layer, which is a separation functional layer, and a base material for reinforcing the composite layer is preferably used. Examples of the base material used for reinforcement herein include polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyurethane fibers, acrylic fibers, rayon fibers, organic fibers such as cotton and silk, and woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, and the like. Inorganic fibers such as glass fibers and metal fibers, and their woven and knitted fabrics. Some examples of composite membranes include flat membrane microfiltration membranes in which a polyester nonwoven fabric is combined with a polyvinylidene fluoride porous membrane, hollow fiber microfiltration membranes in which a polyester braid is combined with a polyvinylidene fluoride porous membrane, etc. It is done.
また、電池セパレータも本発明で用いられる多孔質膜として好ましく用いられる。電池セパレータとしては、電池の中で正極と負極を隔離し、かつ電解液を保持して正極と負極との間のイオン伝導性を確保する多孔質膜であり、孔径は0.05〜1μμm程度である。 A battery separator is also preferably used as the porous membrane used in the present invention. The battery separator is a porous film that isolates the positive electrode and the negative electrode in the battery and retains the electrolytic solution to ensure ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode, and has a pore diameter of about 0.05 to 1 μm. It is.
膜の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、芳香族ポリアミド等が挙げられ、これら素材の積層化やコーティングによる複合化も行われている。 Examples of the material of the membrane include polyethylene, polypropylene, cellulose, aromatic polyamide, and the like, and these materials are laminated and composited by coating.
多孔質膜の膜厚は、使用時の圧力損失に耐え得る機械的強度を有していれば特に制約はなく、1〜500μmの範囲で選択することができる。 The thickness of the porous membrane is not particularly limited as long as it has a mechanical strength that can withstand pressure loss during use, and can be selected in the range of 1 to 500 μm.
本発明で用いられる機能性ポリマー層とは、多孔質膜表面に形成されたポリマー層であり、電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)の親水性基を含む機能性成分、例えばアルコキシアルキル基、モノアルコキシポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、ベタイン性基を有する機能性単位と、5〜30モル%の二級アミノ基単位を含むことが好ましい。機能性成分であるアルコキシアルキル基の具体例としては、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシエチル基等が挙げられる。また、モノアルコキシポリオキシエチレン基の具体例としては、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−(2−エトキシエトキシ)エチル基、2−{2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ}エチル基、メトキシポリオキシエチレン基、エトキシポリオキシエチレン基等が挙げられ、ポリオキシエチレン基の具体例としては、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル基、2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル基、ω−ヒドロキシポリオキシエチレン基等が挙げられる。また、ベタイン性基とは、電離状態で正電荷を持つ部分と負電荷を持つ部分を同一基内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離し得る水素原子が結合しておらず、全体としては電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)である基を指す。このベタイン性基の具体例としては、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基、ホスホベタイン基を例示することができる。 The functional polymer layer used in the present invention is a polymer layer formed on the surface of the porous membrane, and is a functional component containing a hydrophilic group that is electrically neutral (apparently has no charge), such as alkoxy. It preferably contains a functional unit having an alkyl group, a monoalkoxypolyoxyethylene group, a polyoxyethylene group or a betaine group and 5 to 30 mol% of a secondary amino group unit. Specific examples of the alkoxyalkyl group that is a functional component include a methoxyethyl group, a methoxypropyl group, a methoxybutyl group, and an ethoxyethyl group. Specific examples of the monoalkoxypolyoxyethylene group include 2- (2-methoxyethoxy) ethyl group, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl group, 2- {2- (2-methoxyethoxy) ethoxy} ethyl. Group, methoxypolyoxyethylene group, ethoxypolyoxyethylene group and the like. Specific examples of the polyoxyethylene group include 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl group, 2- {2- (2-hydroxyethoxy) And ethoxy} ethyl group, ω-hydroxypolyoxyethylene group and the like. A betaine group has a positively charged portion and a negatively charged portion in an ionized state at non-adjacent positions in the same group, and a dissociable hydrogen atom is bonded to a positively charged atom. In general, it refers to a group that is electrically neutral (no apparent charge). Specific examples of the betaine group include a sulfobetaine group, a carboxybetaine group, and a phosphobetaine group.
本発明において「機能性単位」とは、親水性や電解質溶液に対するぬれ性の付与、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性、生体親和性、帯電防止等の機能を多孔質膜に付与するための単位であり、電気的に中性(見かけ上電荷を持たない)の親水性基を含むものである。 In the present invention, the term “functional unit” refers to porous functions such as imparting hydrophilicity and wettability to an electrolyte solution, inhibiting protein adsorption, preventing biofouling, antithrombogenicity, biocompatibility, and antistatic properties. It is a unit for imparting to a film, and contains an electrically neutral (apparently no charge) hydrophilic group.
本発明において「二級アミノ基単位」とは、ニトレン前駆体官能基を有する単位が光照射によってニトレンを生成し、そのニトレンが炭素−水素結合や窒素−水素結合に挿入して架橋し共有結合を形成する際に生成する単位である。この二級アミノ基単位が機能性ポリマー層中に5〜30モル%の割合で含まれることが、本発明の効果を発現する上で重要である。二級アミノ基単位が5モル%未満であると、機能性ポリマー層の多孔質膜表面への固定化が不十分となるため好ましくなく、一方、30モル%を超えると、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性等の機能の低下が生じるため好ましくない。 In the present invention, the “secondary amino group unit” means that a unit having a nitrene precursor functional group generates nitrene by light irradiation, and the nitrene is inserted into a carbon-hydrogen bond or a nitrogen-hydrogen bond to be crosslinked and covalently bonded. Is a unit generated when forming It is important for the secondary amino group unit to be contained in the functional polymer layer in a proportion of 5 to 30 mol% in order to exhibit the effects of the present invention. If the secondary amino group unit is less than 5 mol%, it is not preferable because the functional polymer layer is insufficiently immobilized on the surface of the porous membrane. On the other hand, if it exceeds 30 mol%, protein adsorption is suppressed. It is not preferable because biofouling is prevented and functions such as antithrombogenicity are reduced.
本発明において「機能性ポリマー層」とは、前記「機能性単位」と「二級アミノ基単位」を含み、多孔質膜表面に形成されたポリマー層を指す。機能性ポリマー層を多孔質膜表面に形成することで、機能性単位由来の各種機能を多孔質膜表面に固定化・導入することができる。 In the present invention, the “functional polymer layer” refers to a polymer layer including the “functional unit” and the “secondary amino group unit” and formed on the surface of the porous membrane. By forming the functional polymer layer on the surface of the porous membrane, various functions derived from the functional unit can be immobilized and introduced on the surface of the porous membrane.
多孔質膜表面に形成される機能性ポリマー層の厚みは、5〜100nmであることが好ましい。ポリマー層の厚みが5nm以上であれば、付与する機能の発現が十分となり、一方、ポリマー層の厚みが100nm以下であれば、多孔質膜の細孔が閉塞してしまう恐れがないため好ましい。なお、ポリマー層の厚みが5nm以上の場合、親水性や電解質溶液に対するぬれ性の付与、タンパク質の吸着抑制、バイオファウリングの発生防止、抗血栓性、生体親和性、帯電防止性等の機能は発現する上、過酷な条件下で長期間使用する場合であっても耐久性に優れる。 The thickness of the functional polymer layer formed on the porous membrane surface is preferably 5 to 100 nm. If the thickness of the polymer layer is 5 nm or more, the expression of the function to be imparted is sufficient. On the other hand, if the thickness of the polymer layer is 100 nm or less, the pores of the porous membrane are not likely to be blocked, which is preferable. When the thickness of the polymer layer is 5 nm or more, functions such as imparting hydrophilicity and wettability to the electrolyte solution, inhibiting protein adsorption, preventing biofouling, antithrombogenicity, biocompatibility, antistatic properties, etc. In addition, it has excellent durability even when used for a long time under harsh conditions.
本発明の表面修飾多孔質膜の製造方法は、少なくとも下記二工程を含むことを特徴とする。
(i)多孔質膜表面にコロナ処理またはプラズマ処理を施す工程。
(ii)機能性単位と5〜30モル%のニトレン前駆体官能基を有する単位からなる機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に機能性ポリマー層を形成する工程。
The method for producing a surface-modified porous membrane of the present invention includes at least the following two steps.
(I) A step of subjecting the porous membrane surface to corona treatment or plasma treatment.
(Ii) A functional polymer composed of a functional unit and a unit having 5 to 30 mol% of a nitrene precursor functional group is present on the porous membrane surface, and a functional polymer layer is formed on the porous membrane surface by light irradiation. Process.
多孔質膜表面にコロナ処理またはプラズマ処理を施す工程は、多孔質膜基材表面のフィブリルを部分的に切断もしくは脆化させる工程であり、この工程のみでは多孔質膜の開口率や平均孔径が劇的に拡大するわけではない。ここで言うコロナ処理とは、多孔質膜基材表面をコロナ放電照射により改質させる表面処理技術であり、コロナ放電により生じた高エネルギー電子が基材ポリマーの主鎖や側鎖を切断、ポリマーラジカルを生成させ、それと酸素ラジカルやオゾンが反応し、極性官能基が多孔質基材表面に導入される。一方、コロナ放電は低温プラズマを発生させるため、それが膜基材表面のフィブリルを切断する。コロナ処理の最適条件は、膜基材の材質により大きく異なるため一概には言えないが、放電量として50〜2000W・min./m2の範囲で処理することが好ましい。一方、本発明で言うプラズマ処理とは、大気圧下で放電電極をノズル内部に設置して電極間に種々のガスを流し、ノズルからプラズマ化したガスを噴出させる方法でプラズマジェット法とも呼ばれている。この方法はガスを連続して流しているため電極が冷却され、また、試料が放電極から離れているため膜基材の損傷が低減される点がコロナ処理と異なる。プラズマ処理の条件もコロナ処理条件と同様、膜基材の材質により条件が異なるため一概には言えないが、作動距離(基材膜/ノズル間距離)5〜50mm、ライン速度10〜100mm/秒の範囲内で適宜選択すれはよい。 The step of corona treatment or plasma treatment on the surface of the porous membrane is a step of partially cutting or embrittlement of the fibrils on the surface of the porous membrane substrate, and only in this step, the aperture ratio and average pore diameter of the porous membrane are reduced. It does not expand dramatically. The corona treatment referred to here is a surface treatment technology that modifies the surface of the porous membrane substrate by corona discharge irradiation, and high-energy electrons generated by corona discharge cut the main chain and side chains of the substrate polymer, A radical is generated, and oxygen radical and ozone react with it to introduce a polar functional group to the surface of the porous substrate. On the other hand, since corona discharge generates low-temperature plasma, it cuts fibrils on the surface of the membrane substrate. The optimum conditions for the corona treatment vary greatly depending on the material of the membrane base material, so it cannot be said unconditionally. It is preferred to treat in the range of / m 2. On the other hand, the plasma treatment referred to in the present invention is a method in which a discharge electrode is placed inside a nozzle under atmospheric pressure, various gases are allowed to flow between the electrodes, and a plasma gas is ejected from the nozzle. ing. This method is different from the corona treatment in that the gas is continuously flowed so that the electrode is cooled, and because the sample is separated from the discharge electrode, damage to the membrane substrate is reduced. The plasma treatment conditions are the same as the corona treatment conditions, and the conditions differ depending on the material of the membrane substrate. It is good to select appropriately within the range.
次に、多孔質膜表面に機能性ポリマー層を形成する工程であるが、本工程はコロナ処理またはプラズマ処理で切断されずに残ったフィブリルを機能性コート層が取り込み、新たな細孔構造を形成する工程である。 Next, the functional polymer layer is formed on the surface of the porous membrane. In this process, the functional coat layer takes in the fibrils remaining without being cut by the corona treatment or plasma treatment, and a new pore structure is formed. It is a process of forming.
機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させる方法としては特に限定はなく、機能性ポリマーをそのままもしくは溶媒で希釈して多孔質膜にコーティングする方法等を用いることができる。コーティング方法も特に制約はなく、多孔質膜の形状やコーティングする機能性ポリマー(溶液)の粘性に応じてディップコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、バーコーティング、ダイコーティング、ナイフコーティング等から選択すれば良い。機能性ポリマーを溶媒で希釈してコーティングに用いた場合は、光照射の前に乾燥等により溶媒を除去することが好ましい。乾燥条件については特に限定されないが、多孔質膜の構造を維持するため、低温で短時間乾燥することが好ましく、室温〜60℃にて1〜10分程度で乾燥することが好ましい。 The method for allowing the functional polymer to be present on the surface of the porous membrane is not particularly limited, and a method of coating the porous membrane as it is or after diluting with a solvent can be used. The coating method is not particularly limited, and may be selected from dip coating, spin coating, gravure coating, bar coating, die coating, knife coating, etc. according to the shape of the porous film and the viscosity of the functional polymer (solution) to be coated. . When the functional polymer is diluted with a solvent and used for coating, it is preferable to remove the solvent by drying or the like before light irradiation. Although it does not specifically limit about drying conditions, In order to maintain the structure of a porous membrane, it is preferable to dry for a short time at low temperature, and it is preferable to dry for about 1 to 10 minutes at room temperature-60 degreeC.
上記方法により機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させた後、光を照射する。光は用いる光反応性基がニトレンを発生できる波長の光である必要があり、光反応性基としてアジド基を用いる場合には波長が10〜400nm、好ましくは250〜380nm付近の紫外線を照射する。照射する紫外線の強度は特に限定されないが、1〜1000mW/cm2の範囲で適宜選択できる。 After the functional polymer is present on the surface of the porous membrane by the above method, light is irradiated. The light needs to be light having a wavelength that allows the photoreactive group to be used to generate nitrene. When an azide group is used as the photoreactive group, the light is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 10 to 400 nm, preferably 250 to 380 nm. . Although the intensity | strength of the ultraviolet-ray to irradiate is not specifically limited, It can select suitably in the range of 1-1000 mW / cm < 2 >.
本発明で用いられる機能性ポリマーの分子量は1,000〜1,000,000の範囲で選択することが好ましいが、コーティング時の粘度や溶解性、ポリマー層の機械的強度の観点から5,000〜500,000の範囲が好ましい。該機能性ポリマーは機能性単位を構成するモノマーとニトレン前駆体官能基を有するモノマーとの共重合体であるが、それらはランダム状に配列していてもブロック状に配列していてもかまわない。また、該機能性ポリマーの水への溶解性であるが、水溶性であっても水不溶性であってもかまわない。例えば、機能性単位が水溶性でニトレン前駆体官能基を有するモノマー由来成分の割合が低い場合は水溶性となるが、機能性単位が水に不溶でニトレン前駆体官能基を有するモノマー由来成分の割合が高い場合は水には溶解しない。 The molecular weight of the functional polymer used in the present invention is preferably selected in the range of 1,000 to 1,000,000, but from the viewpoint of the viscosity and solubility during coating and the mechanical strength of the polymer layer, 5,000. A range of ˜500,000 is preferred. The functional polymer is a copolymer of a monomer constituting a functional unit and a monomer having a nitrene precursor functional group, and they may be arranged randomly or in a block form. . The functional polymer is soluble in water, but may be water-soluble or water-insoluble. For example, when the functional unit is water-soluble and the proportion of the monomer-derived component having a nitrene precursor functional group is low, it becomes water-soluble, but the functional unit is insoluble in water and the monomer-derived component having a nitrene precursor functional group If the ratio is high, it will not dissolve in water.
本発明の機能性ポリマーを構成する機能性単位としては、アルコキシアルキル基、モノアルコキシポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基、ホスホベタイン基から選ばれた官能基とビニル基とを有するモノマーの重合体を用いることができる。上記ビニル基としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、イソプレニル基、メタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリル基等が挙げられるが、ポリマーの機械的強度の高さや多孔質膜との親和性に優れる点でメタクリルオキシ基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリル基が好ましい。 The functional unit constituting the functional polymer of the present invention includes a functional group selected from an alkoxyalkyl group, a monoalkoxypolyoxyethylene group, a polyoxyethylene group, a sulfobetaine group, a carboxybetaine group, and a phosphobetaine group, and vinyl. A polymer of a monomer having a group can be used. Examples of the vinyl group include vinyl group, allyl group, methallyl group, isoprenyl group, methacryloxy group, methacrylamide group, acryloxy group, acrylamide group, and styryl group. A methacryloxy group, an acryloxy group, an acrylamide group, and a styryl group are preferable in terms of excellent affinity with the membrane.
上記モノマーの具体例としては、メトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリルアミド、メトキシエチルアクリルアミド、2−メトキシエトキシスチレン、2−(2−メトキシエトキシ)エチルメタクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチルメタクリルアミド、2−(2−メトキシエトキシ)エチルアクリルアミド、2−(2−メトキシエトキシ)エトキシスチレン、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリルアミド、ポリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールエチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールエチルエーテルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールエチルエーテルアクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルメタクリレート、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルメタクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルアクリルアミド、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシスチレン、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノアクリルアミド、N−メタクリロイル−L−ヒスチジン、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート等が挙げられる。 Specific examples of the monomer include methoxyethyl methacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxyethyl methacrylamide, methoxyethyl acrylamide, 2-methoxyethoxystyrene, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl methacrylate, 2- (2-methoxyethoxy) Ethyl acrylate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl methacrylamide, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl acrylamide, 2- (2-methoxyethoxy) ethoxystyrene, polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate, polyethylene Glycol methyl ether methacrylamide, polyethylene glycol methyl ether acrylamide, polyethylene glycol ethyl ether Methacrylate, polyethylene glycol ethyl ether acrylate, polyethylene glycol ethyl ether methacrylamide, polyethylene glycol ethyl ether acrylamide, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl methacrylate, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl acrylate, 2- (2-hydroxy Ethoxy) ethyl methacrylamide, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl acrylamide, 2- (2-hydroxyethoxy) ethoxy styrene, polyethylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol monomethacrylamide, polyethylene glycol monoacrylamide, N -Methacryloyl-L-histidine, 2-methacryloyloxyethyl Suhorirukorin, 2- (N-3- sulfopropyl -N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate, 2-(N-carbomethoxy -N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate.
本発明の機能性ポリマー層を構成する「二級アミノ基単位」は、ニトレン前駆体官能基とビニル基とを有するモノマーの重合体を成分とする機能性ポリマーを光照射により架橋させて得ることができる。上記ニトレン前駆体官能基はアジド基であり、具体的にはフェニルアジド、テトラフルオロフェニルアジド等のアリールアジド;ベンゾイルアジドメチルベンゾイルアジド等のアシルアジド;エチルアジドホルメート、フェニルアジドホルメート等のアジドホルメート;ベンゼンスルホニルアジド等のスルホニルアジドが挙げられるが、好ましくはアリールアジドが用いられる。上記ビニル基としては、メタクリルオキシ基、メタクリルアミド基、アクリルオキシ基、アクリルアミド基、スチリル基等が挙げられるが、機能性成分と同じ種類のビニル基を用いると共重合が良好に進行するため、同じ種類のビニル基を用いることが好ましい。 The “secondary amino group unit” constituting the functional polymer layer of the present invention is obtained by crosslinking a functional polymer containing a polymer of a monomer having a nitrene precursor functional group and a vinyl group by light irradiation. Can do. The nitrene precursor functional group is an azide group, specifically, aryl azides such as phenyl azide and tetrafluorophenyl azide; acyl azides such as benzoyl azidomethyl benzoyl azide; Although sulfonyl azides, such as benzene sulfonyl azide, are mentioned, Preferably an aryl azide is used. Examples of the vinyl group include a methacryloxy group, a methacrylamide group, an acryloxy group, an acrylamide group, a styryl group, and the like, since copolymerization proceeds well when using the same type of vinyl group as the functional component. It is preferred to use the same type of vinyl group.
上記モノマーの具体例としては、メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピルオキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピルオキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシカルボキシ4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチル4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチル4−フェニルアジド、アクリルアミドエチル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシプロピル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピル4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピル4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド、アクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド、メタクリルアミドブチル4−フェニルアジド、アクリルアミドブチル4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリロイルオキシエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミドエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミドエチルオキシカルボキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリロイルオキシプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリロイルオキシプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミドプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミドプロピルオキシ2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、メタクリルアミド4−フェニルアジド、アクリルアミド4−フェニルアジド、メタクリルアミド2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド、アクリルアミド2,3,5,6−テトラフルオロ−4−フェニルアジド等が挙げられる。 Specific examples of the monomer include methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide, acryloyloxypropyloxy 4-phenylazide, methacrylamidepropyloxy 4-phenylazide, acrylamidopropyloxy 4-phenylazide, methacryloyloxyethyloxy 4-phenyl Azide, acryloyloxyethyloxy 4-phenylazide, methacrylamidoethyloxy 4-phenylazide, acrylamidoethyloxy 4-phenylazide, methacryloyloxyethyloxycarboxy 4-phenylazide, acryloyloxyethyloxycarboxy 4-phenylazide, methacrylamide Ethyloxycarboxy 4-phenylazide, acrylamide ethyloxycarboxy 4-phenylazide, Tacryloyloxyethyl 4-phenylazide, acryloyloxyethyl 4-phenylazide, methacrylamidoethyl 4-phenylazide, acrylamidoethyl 4-phenylazide, methacryloyloxypropyl 4-phenylazide, acryloyloxypropyl 4-phenylazide, methacrylamide Propyl 4-phenylazide, acrylamidopropyl 4-phenylazide, methacryloyloxybutyl 4-phenylazide, acryloyloxybutyl 4-phenylazide, methacrylamidobutyl 4-phenylazide, acrylamidobutyl 4-phenylazide, methacryloyloxyethyloxycarboxy 2 , 3,5,6-tetrafluoro-4-phenylazide, acryloyloxyethyloxycarboxy 2,3 , 6-tetrafluoro-4-phenyl azide, methacrylamidoethyloxycarboxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, acrylamidoethyloxycarboxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl Azide, methacryloyloxypropyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenylazide, acryloyloxypropyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenylazide, methacrylamidepropyloxy 2,3 5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, acrylamidopropyloxy 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide, methacrylamide 4-phenyl azide, acrylamide 4-phenyl azide, methacrylamide 2,3 5,6-tetrafluoro Examples include rho-4-phenyl azide, acrylamide 2,3,5,6-tetrafluoro-4-phenyl azide and the like.
本発明で用いられる機能性ポリマーは、上記例示のモノマーのコポリマーであるが、好ましくは一般式(2)で示される構造を有するポリマーである。 The functional polymer used in the present invention is a copolymer of the above exemplified monomers, but is preferably a polymer having a structure represented by the general formula (2).
(式中、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表し、Xは置換基を有しても良いフェニレン基、又はエステル結合若しくはアミド結合で示される基を表し、Yはベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基から選ばれた親水性基を表し、Zは−O−又は−N(R3)−で示される基を表し、Aは−O−又は−CH2−で示される基を表し、R1、R2及びR3は互いに独立して水素原子又はC1〜C6の炭化水素基を表し、R4はC3〜C6の2価の炭化水素基を表し、R5はフッ素原子を表し、pは0〜4の整数を表す。)
Xで表される置換基を有しても良いフェニレン基の置換基としては、特に限定されないが、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基等が例示される。Xとしては、エステル結合が好ましい。
(In the formula, m and n each independently represent an integer of 1 or more, X represents a phenylene group which may have a substituent, or a group represented by an ester bond or an amide bond, and Y represents a betaine group. Represents a hydrophilic group selected from an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, and a hydroxypolyoxyethylene group, Z represents a group represented by —O— or —N (R 3 ) —, and A represents —O -Or -CH 2- represents a group, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a C 1 -C 6 hydrocarbon group, and R 4 is a C 3 -C 6 Represents a divalent hydrocarbon group, R 5 represents a fluorine atom, and p represents an integer of 0 to 4.)
The substituent of the phenylene group which may have a substituent represented by X is not particularly limited, but an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec -Butyl group, tert-butyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, etc.), halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxy Examples include groups, amino groups, hydroxy groups and the like. X is preferably an ester bond.
Yで示される親水性基としては、ベタイン性基、アルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ヒドロキシポリオキシエチレン基を挙げることができる。なお、本発明において「ベタイン性」とは、電離状態で正電荷を持つ部分と負電荷を持つ部分を同一基内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離し得る水素原子が結合しておらず、全体としては中性である(電荷を持たない)ことをいうものとする。ベタイン性基としては特に限定されないが、カルボキシベタイン性基、スルホベタイン性基、ホスホベタイン性基、アミドベタイン性基等が例示される。アルコキシアルキル基としては特に限定されないが、2−メトキシエチル基、3−メトキシプロピル基、4−メトキシブチル基が例示される。アルコキシポリオキシエチレン基としては特に限定されないが、例えば、メトキシポリオキシエチレン基、エトキシポリオキシエチレン基、ノルマルプロポキシポリオキシエチレン基、イソプロポキシポリオキシエチレン基が挙げられ、親水性の点でメトキシポリオキシエチレン基、カルボキシベタイン性基、スルホベタイン性基、ホスホベタイン性基が好ましい。 Examples of the hydrophilic group represented by Y include a betaine group, an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, and a hydroxypolyoxyethylene group. In the present invention, the term “betaine” means that a portion having a positive charge and a portion having a negative charge in an ionized state are not adjacent to each other in the same group and can be dissociated into atoms having a positive charge. It means that the atoms are not bonded and are neutral as a whole (has no charge). The betaine group is not particularly limited, and examples thereof include a carboxybetaine group, a sulfobetaine group, a phosphobetaine group, and an amide betaine group. Although it does not specifically limit as an alkoxyalkyl group, 2-methoxyethyl group, 3-methoxypropyl group, 4-methoxybutyl group is illustrated. The alkoxy polyoxyethylene group is not particularly limited, and examples thereof include a methoxy polyoxyethylene group, an ethoxy polyoxyethylene group, a normal propoxy polyoxyethylene group, and an isopropoxy polyoxyethylene group. An oxyethylene group, a carboxybetaine group, a sulfobetaine group, and a phosphobetaine group are preferred.
R1、R2及びR3で表されるC1〜C6の炭化水素基としては特に限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基が例示される。 R 1, R 2 and is not particularly restricted but includes hydrocarbon groups C 1 -C 6 represented by R 3, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, neopentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, cyclobutylmethyl group, cyclopentyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, Examples include 4-methylpentyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group, and phenyl group.
R4で表されるC3〜C6の2価の炭化水素基としては特に限定されないが、−(CH2)3−、−(CH2)4−、−(CH2)5−、−(CH2)6−、フェニレン基等が例示される。R4で示される2価の炭化水素基の炭素数が3〜6であると、光反応性ポリマーのガラス転移温度が低く維持されて側鎖の分子運動性が良好であるためか、アジド基から生成するニトレンが基材との反応に効率良く働き、基材表面への光反応性ポリマー固定化率が向上するため好ましい。また、R4で示される2価の炭化水素基の炭素数が3〜6であると、光反応性ポリマー中のアジド基濃度が高濃度に維持されるため、架橋点が増加して基材表面への光反応性ポリマー固定化率が向上するため好ましい。 The C 3 to C 6 divalent hydrocarbon group represented by R 4 is not particularly limited, but — (CH 2 ) 3 —, — (CH 2 ) 4 —, — (CH 2 ) 5 —, — Examples include (CH 2 ) 6- , a phenylene group, and the like. If the carbon number of the divalent hydrocarbon group represented by R 4 is 3 to 6, the glass transition temperature of the photoreactive polymer is kept low and the molecular mobility of the side chain is good. Is preferable because the nitrene produced from the above works efficiently in the reaction with the substrate and the photoreactive polymer immobilization rate on the substrate surface is improved. Further, when the carbon number of the divalent hydrocarbon group represented by R 4 is 3 to 6, the azide group concentration in the photoreactive polymer is maintained at a high concentration, so that the number of crosslinking points increases and the substrate It is preferable because the photoreactive polymer immobilization rate on the surface is improved.
上記一般式(2)で示される構造を有する機能性ポリマーにおいて、m及びnは互いに独立して1以上の整数を表す。ここで、m/(m+n)の値は、0.02〜0.7であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜0.5である。この範囲であれば、基材への接着性とタンパク質の吸着抑制効果の両立という点で優れる。 In the functional polymer having the structure represented by the general formula (2), m and n each independently represent an integer of 1 or more. Here, the value of m / (m + n) is preferably 0.02 to 0.7, and more preferably 0.05 to 0.5. If it is this range, it is excellent at the point of coexistence of the adhesiveness to a base material, and the protein adsorption | suction suppression effect.
一般式(2)中に含まれる、下記一般式(3) The following general formula (3) included in the general formula (2)
(式中、R1、X、Y及びnは前記と同じ意味を表す。)で表される機能性単位としては、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン等のモノマーに由来する機能性単位が例示され、親水性が高くタンパク質吸着抑制効果に優れる点から、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレートや2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタインに由来する機能性単位が好ましく用いられる。 (Wherein R 1 , X, Y and n represent the same meaning as described above), the functional unit represented by polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate, polyethylene glycol acrylate 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxyethyl-N, Functional units derived from monomers such as N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine are exemplified, and the hydrophilicity is high and the protein adsorption inhibiting effect is excellent From polyethylene glycol methyl ether methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α A functional unit derived from -N-methylcarboxybetaine is preferably used.
一般式(2)中に含まれる、下記一般式(4) The following general formula (4) included in the general formula (2)
(式中、R2、R4、R5、A、Z、m及びpは前記と同じ意味を表す。)で表されるニトレン前駆体官能基を有する単位としては、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェノキシ)ブチルメタクリレート、5−(4−アジドフェノキシ)ペンチルメタクリレート、6−(4−アジドフェノキシ)ヘキシルメタクリレート、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリレート、4−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ブチルメタクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリルアミド等のモノマーが重合した単位が例示される。これらのうち、アジドの光分解速度が速い3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレートが重合した単位が好ましく用いられる。 (Wherein R 2 , R 4 , R 5 , A, Z, m and p represent the same meaning as described above), the unit having a nitrene precursor functional group represented by 3- (4-azido Phenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenoxy) butyl methacrylate, 5- (4-azidophenoxy) pentyl methacrylate, 6- (4-azidophenoxy) hexyl methacrylate, 3- (4-azido-2,3,5) , 6-Tetrafluorophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl methacrylate, 4- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenyl) butyl methacrylate, 3- (4-azidophenoxy) ) Propyl acrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl acrylate, 3- (4-azidophenoxy) Lopylmethacrylamide, 3- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) propylmethacrylamide, 3- (4-azidophenoxy) propylacrylamide, 4- (4-azidophenyl) butylmethacrylamide And a unit obtained by polymerizing monomers such as 4- (4-azidophenyl) butylacrylamide. Among these, a unit obtained by polymerizing 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylate having a high photodegradation rate of azide is preferably used.
一般式(3)で表される機能性単位と一般式(4)で表されるニトレン前駆体官能基を有する単位との配列は特に限定されず、ランダム、ブロック、交互のいずれの順序であっても良い。 The arrangement of the functional unit represented by the general formula (3) and the unit having a nitrene precursor functional group represented by the general formula (4) is not particularly limited, and may be any order of random, block, and alternating. May be.
一般式(2)で示される構造を有する機能性ポリマーは1,000〜1,000,000の数平均分子量を有することが好ましく、コーティング時の粘度や溶解性、機能性ポリマー層の機械的強度の観点から10,000〜500,000の範囲であることが更に好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される多分散度(Mw/Mn)は、特に限定されるものではないが、例えば疎水性基材への接着性や塗膜の安定性の観点から1〜5程度が好ましい。 The functional polymer having the structure represented by the general formula (2) preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 1,000,000, viscosity and solubility during coating, and mechanical strength of the functional polymer layer. From the viewpoint of the above, it is more preferably in the range of 10,000 to 500,000. Further, the polydispersity (Mw / Mn) represented by the ratio of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but for example, adhesion to a hydrophobic substrate. From the viewpoint of the stability of the coating film, about 1 to 5 is preferable.
一般式(2)で示される機能性ポリマーの例としては、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド共重合体、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体、2−(N−カルボメトキシ−N,N−ジメチルアンモニウム)エチルメタクリレート/メタクリロイルオキシブチル4−フェニルアジド共重合体等が挙げられる。 Examples of the functional polymer represented by the general formula (2) include polyethylene glycol methyl ether methacrylate / methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide copolymer, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine / methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide copolymer Polymer, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide copolymer, 2- (N-carbomethoxy-N, N-dimethylammonium) Ethyl methacrylate / methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide copolymer, polyethylene glycol methyl ether methacrylate / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2 Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer, 2- ( N-carbomethoxy-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate / methacryloyloxybutyl 4-phenylazide copolymer and the like.
本発明で用いられる機能性ポリマーは、本発明の効果を逸脱しない範囲において、他のモノマー由来の構造単位を有してもかまわない。他のモノマー由来の構造単位としては、特に限定されないが、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルアニリン、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニル安息香酸、ポリビニルリン酸、ポリビニルピリジン、ポリジメチルアミノメチルスチレン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリイソプレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のポリ(ハロゲン化オレフィン);ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニル等のポリビニルエステルやそのケン化物であるポリビニルアルコール;ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー;ポリメタクリル酸、ポリパーフルオロアルキルメタクリレート、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリジメチルアミノエチルアクリレート等の(メタ)アクリル系ポリマー;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド、等の(メタ)アクリルアミド系ポリマー等が例示される。 The functional polymer used in the present invention may have a structural unit derived from another monomer without departing from the effects of the present invention. The structural units derived from other monomers are not particularly limited, but polystyrene, poly (α-methylstyrene), polyvinyl benzyl chloride, polyvinyl aniline, sodium polystyrene sulfonate, polyvinyl benzoic acid, polyvinyl phosphoric acid, polyvinyl pyridine, polydimethyl. Styrenic polymers such as aminomethylstyrene and polyvinylbenzyltrimethylammonium chloride; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutadiene, polybutene, and polyisoprene; poly (halogenated olefins) such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and polytetrafluoroethylene; Polyvinyl esters such as polyvinyl acetate and polyvinyl propionate, and saponified polyvinyl alcohol, such as polyacrylonitrile (Meth) acrylic polymers such as polymethacrylic acid, polyperfluoroalkyl methacrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polydimethylaminoethyl acrylate; polyacrylamide, polymethacrylamide, polydimethylaminopropyl acrylamide, And (meth) acrylamide polymers and the like.
本発明で用いられる機能性ポリマーは、モノマー化合物の調製及びそれらの重合を含め、基本的には当業者の技術水準に基づき、常法により製造することができる。例えば、使用するモノマーとしては特に限定されないが、ポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモウム)エチルメタクリレート、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン等の親水性基を有するモノマーと、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェノキシ)ブチルメタクリレート、5−(4−アジドフェノキシ)ペンチルメタクリレート、6−(4−アジドフェノキシ)ヘキシルメタクリレート、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリレート、4−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ブチルメタクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリレート、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリレート、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジド−2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)プロピルメタクリルアミド、3−(4−アジドフェノキシ)プロピルアクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルメタクリルアミド、4−(4−アジドフェニル)ブチルアクリルアミド等のニトレン前駆体官能基を有するモノマーを用いる。 The functional polymer used in the present invention can be produced by a conventional method basically based on the technical level of those skilled in the art including preparation of monomer compounds and polymerization thereof. For example, the monomer used is not particularly limited, but polyethylene glycol methyl ether methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol methyl ether acrylate, polyethylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, 2-acryloyloxyethyl. It has a hydrophilic group such as phosphorylcholine, 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine. A monomer, 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenoxy) butyl methacrylate, -(4-azidophenoxy) pentyl methacrylate, 6- (4-azidophenoxy) hexyl methacrylate, 3- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) propyl methacrylate, 4- (4-azidophenyl) ) Butyl methacrylate, 4- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenyl) butyl methacrylate, 3- (4-azidophenoxy) propyl acrylate, 4- (4-azidophenyl) butyl acrylate, 3- (4-azidophenoxy) propyl methacrylamide, 3- (4-azido-2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) propyl methacrylamide, 3- (4-azidophenoxy) propyl acrylamide, 4- (4-azido Phenyl) butyl methacrylamide, 4- (4-azi A monomer having a nitrene precursor functional group such as dophenyl) butylacrylamide is used.
重合については特に制約はなく、例えば、ラジカル重合、イオン重合、配位重合例示され、操作の簡便性の点から、ラジカル重合、特にフリーラジカル重合または、リビングラジカル重合が好ましく用いられる。重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、tert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシピバレート、tert−ブチルペルオキシジイソブチレート、過硫酸塩または過硫酸−亜硫酸水素塩等の公知のラジカル開始剤を用いることができる。重合溶媒としては、例えば、水、THF、ジオキサン、アセトン、2−ブタノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、ベンゼン、トルエン、DMF、DMSO、メタノール、エタノール、イソプロパノールやその混合物等の公知のラジカル重合溶媒を使用すればよく、例えば、モノマー濃度が0.01〜5mol/L、重合開始剤濃度が1〜100mmol/Lになるように希釈し、0〜80℃で1〜72時間反応を行うことにより製造できる。また、重合形態としては特に制約はなく、例えば、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、分散重合、沈殿重合が例示され、操作の簡便性から溶液重合が好ましく用いられる。 The polymerization is not particularly limited, and examples thereof include radical polymerization, ionic polymerization, and coordination polymerization. From the viewpoint of ease of operation, radical polymerization, particularly free radical polymerization or living radical polymerization is preferably used. The polymerization initiator is not particularly limited. For example, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), benzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert Known radical initiators such as -butyl peroxypivalate, tert-butyl peroxydiisobutyrate, persulfate or persulfate-bisulfite can be used. As a polymerization solvent, for example, a known radical polymerization solvent such as water, THF, dioxane, acetone, 2-butanone, ethyl acetate, isopropyl acetate, benzene, toluene, DMF, DMSO, methanol, ethanol, isopropanol or a mixture thereof is used. For example, it can be manufactured by diluting the monomer concentration to 0.01 to 5 mol / L and the polymerization initiator concentration to 1 to 100 mmol / L and reacting at 0 to 80 ° C. for 1 to 72 hours. . Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a superposition | polymerization form, For example, bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, precipitation polymerization is illustrated, and solution polymerization is preferably used from the simplicity of operation.
機能性単位を構成するモノマーとニトレン前駆体官能基を有するモノマーの共重合性が良好な場合、モノマーの仕込比はニトレン前駆体官能基を有するモノマーが全モノマー中5〜30モル%となるように仕込んで重合すれば良い。一方、ニトレン前駆体官能基を有するモノマーの共重合性が低い場合には、ニトレン前駆体官能基を有するモノマーを過剰量仕込む必要がある。なお、本発明の効果を逸脱しない範囲において、他のモノマーを共重合してもかまわない。重合については特に制約はなく、ラジカル重合を用いてもイオン重合を用いても良いし、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、分散重合、沈殿重合等いずれの方式を用いてもかまわない。操作の簡便性の点から、ラジカル重合、特にフリーラジカル重合が好ましく用いられる。 When the copolymerization of the monomer constituting the functional unit and the monomer having a nitrene precursor functional group is good, the monomer charge ratio is such that the monomer having a nitrene precursor functional group is 5 to 30 mol% in the total monomers. The polymerization may be performed in On the other hand, when the copolymerization property of the monomer having a nitrene precursor functional group is low, it is necessary to charge an excessive amount of the monomer having a nitrene precursor functional group. It should be noted that other monomers may be copolymerized without departing from the effects of the present invention. There are no particular restrictions on the polymerization, and radical polymerization or ionic polymerization may be used, and any method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, and precipitation polymerization may be used. Absent. From the viewpoint of ease of operation, radical polymerization, particularly free radical polymerization is preferably used.
本発明によれば、従来実現が困難であった透過流量が大きくかつ分画特性に優れた分離膜が提供可能となった。コロナ処理またはプラズマ処理とコーティングによる表面修飾を組み合わせることで、従来にない細孔構造が発現し、多孔質膜の高性能化が実現した。また、本発明の表面修飾膜は親水性が高く、耐汚染性が高い、電解質溶液に対するぬれ性が良好、タンパク質非吸着特性の付与、バイオファウリングの抑制、抗血栓性、生体親和性、帯電防止等の機能有しており、長期間高い安定した性能を維持できる耐久性が要求される水処理分離膜や精密な分画特性を要求される血漿用分離膜、ワイン・日本酒の清澄化用分離膜、発酵・培養液精製用分離膜、半導体製造用薬液分離膜、二次電池用電池セパレータとして有用であり、本用途分野において幅広く用いることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a separation membrane having a large permeation flow rate and excellent fractionation characteristics, which has been difficult to realize in the past. By combining corona treatment or plasma treatment with surface modification by coating, an unprecedented pore structure was developed and high performance of the porous membrane was realized. Further, the surface modification film of the present invention has high hydrophilicity, high contamination resistance, good wettability to the electrolyte solution, imparts protein non-adsorption property, suppresses biofouling, antithrombogenicity, biocompatibility, charging Water treatment separation membranes that are durable and capable of maintaining high and stable performance for a long period of time, plasma separation membranes that require precise fractionation characteristics, and wine and sake clarification It is useful as a separation membrane, a separation membrane for fermentation / culture liquid purification, a chemical separation membrane for semiconductor production, and a battery separator for secondary batteries, and can be widely used in this application field.
以下に、本発明を更に詳細に実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
(アジド基含有量が9モル%である機能性ポリマーAの製造)
ガラス製のシュレンクフラスコにポリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(アルドリッチ製、数平均分子量300、以下PEGMAと略す)(18mmol)およびメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド(2mmol)、開始剤として、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(0.09mmol)を秤量した。THF25mlを用いてモノマー、開始剤を溶解させ、均一溶液を調製した。十分に溶液中の酸素を窒素で除去後、60℃で8時間重合を行った。重合終了後、ヘキサンを用いて再沈殿法により未反応のモノマーを除去し、減圧乾燥して褐色の水飴状のPEGMAコポリマーを得た。得られたポリマーは、数平均分子量72,000、重量平均分子量253,000、アジド基含有量は9mol%であった。
(多孔質膜のコロナ処理)
多孔質膜として公称孔径0.22μmのポリフッ化ビニリデン(PVDF)複合膜(MF022、ポリエステル不織布と多孔質PVDF膜より構成、ライジングサンメンブレン製)を用い、コロナ処理ステーション(春日電機製)でコロナ処理を放電量780W・min./m2で行った。
Example 1
(Production of functional polymer A having an azide group content of 9 mol%)
In a glass Schlenk flask, polyethylene glycol monomethyl ether methacrylate (manufactured by Aldrich, number average molecular weight 300, hereinafter abbreviated as PEGMA) (18 mmol) and methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide (2 mmol), 2,2′− as an initiator Azobisisobutyronitrile (AIBN) (0.09 mmol) was weighed. Monomers and initiators were dissolved using 25 ml of THF to prepare a uniform solution. After sufficiently removing oxygen in the solution with nitrogen, polymerization was carried out at 60 ° C. for 8 hours. After completion of the polymerization, unreacted monomers were removed by reprecipitation using hexane, and dried under reduced pressure to obtain a brown syrupy PEGMA copolymer. The obtained polymer had a number average molecular weight of 72,000, a weight average molecular weight of 253,000, and an azide group content of 9 mol%.
(Corona treatment of porous membrane)
Using a polyvinylidene fluoride (PVDF) composite membrane (MF022, composed of polyester nonwoven fabric and porous PVDF membrane, made by Rising Sun Membrane) with a nominal pore size of 0.22 μm as the porous membrane, corona treatment at a corona treatment station (made by Kasuga Denki) Discharge amount 780 W · min. / M2.
(多孔質膜表面への機能性ポリマーAの固定化)
コロナ処理を施したPVDF多孔質膜に、卓上コーター(TC−1、三井電気精機製)を用いベーカアプリケータ(BAP−05、井元製作所製)にて機能性ポリマーAの1.3%メタノール溶液を1m/min.でコートし、40℃で2分間乾燥させた後、コンベア式UV照射装置(GSユアサ製、光源:高圧水銀灯)を用いてランプ出力4kW、ライン速度5m/min.でUV照射(積算光量700mJ/cm2)を行って、膜表面にPEGMAコポリマーを固定化したPVDF製多孔質膜を得た。膜表面のPEGMAコポリマー層の厚みを算出するため、ATR/FT−IRを用いてPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度(1720cm−1)をPVDF由来の870cm−1の吸収強度で規格化して相対強度を求めたところ、相対強度は0.035であった。また、コート前後の重量増加率と膜の比表面積からコート層の膜厚を算出し、カルボニル相対強度に対してプロットすることで検量線を作成した。この検量線を用い、上記カルボニル相対強度からコート層厚みを見積もったところ、膜厚は6nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
上記表面修飾膜の表面を走査型電子顕微鏡(SU8230、日立ハイテクノロジー製)を用いて観察し、倍率20000倍にて画像を得た。得られた画像を図2に示す。得られた画像を画像解析ソフト(WinRoof、三谷商事製)で解析し、開口率や平均細孔径を算出した。開口率は46%、平均細孔径は0.16μm、平均細孔径の変動係数は0.57であった。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定)
ステンレス製フィルターホルダー(有効ろ過面積2.2cm2、メルクミリポア製)に上記表面修飾膜を装填し、純水を70kPaで5分間通水した後、透水量を測定した。透水量は57ml/min./cm2であった。
(タンパク質吸着特性の評価)
上記の表面修飾膜をステンレス製フィルターホルダーに装填し、70kPaで5分間純水を通液した。5分経過時点の透水量(A)を測定したところ、57ml/min./cm2であった。透水量測定後、供給液ラインを切り替えてウシ血清アルブミン(和光純薬製)を純水に溶解した溶液(濃度:1000mg/mL、以下BSA溶液と略す)を70kPaで通液した。BSA溶液を10分間通液し通液量(B)を測定した。通液量は39ml/min./cm2に減少していた。通液量測定後、供給液ラインを切り替えて純水を10分間通水した。タンパク質吸着特性の指標である流量維持率は下記式(5)より求めた。
(Immobilization of functional polymer A on the porous membrane surface)
A 1.3% methanol solution of functional polymer A in a baker applicator (BAP-05, manufactured by Imoto Seisakusho) using a desktop coater (TC-1, manufactured by Mitsui Denki) on a PVDF porous membrane subjected to corona treatment 1 m / min. And dried at 40 ° C. for 2 minutes, using a conveyor type UV irradiation device (GS Yuasa, light source: high pressure mercury lamp), lamp output 4 kW, line speed 5 m / min. Was irradiated with UV (integrated light quantity 700 mJ / cm 2 ) to obtain a PVDF porous membrane having a PEGMA copolymer immobilized on the membrane surface. In order to calculate the thickness of the PEGMA copolymer layer on the membrane surface, the carbonyl absorption intensity (1720 cm −1 ) derived from the PEGMA copolymer was normalized with the absorption intensity of 870 cm −1 derived from PVDF using ATR / FT-IR. As a result, the relative strength was 0.035. Further, a calibration curve was prepared by calculating the film thickness of the coat layer from the weight increase rate before and after coating and the specific surface area of the film and plotting it against the relative carbonyl strength. Using this calibration curve, the thickness of the coating layer was estimated from the carbonyl relative intensity, and the film thickness was 6 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The surface of the surface modification film was observed using a scanning electron microscope (SU8230, manufactured by Hitachi High Technology), and an image was obtained at a magnification of 20000 times. The obtained image is shown in FIG. The obtained image was analyzed with image analysis software (WinRoof, manufactured by Mitani Corp.), and the aperture ratio and average pore diameter were calculated. The opening ratio was 46%, the average pore diameter was 0.16 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.57. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability)
The above surface-modified membrane was loaded on a stainless steel filter holder (effective filtration area 2.2 cm2, made by Merck Millipore), and after passing pure water at 70 kPa for 5 minutes, the amount of water permeation was measured. The water permeability is 57 ml / min. / Cm 2 .
(Evaluation of protein adsorption characteristics)
The above surface-modified membrane was loaded into a stainless steel filter holder, and pure water was passed through at 70 kPa for 5 minutes. When the water permeation amount (A) at the time when 5 minutes had elapsed was measured, it was 57 ml / min. / Cm 2 . After measuring the water permeation amount, the solution line (concentration: 1000 mg / mL, hereinafter abbreviated as BSA solution) in which bovine serum albumin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in pure water was passed at 70 kPa. The BSA solution was passed for 10 minutes, and the flow rate (B) was measured. The flow rate was 39 ml / min. / Cm <2>. After the flow rate measurement, the supply liquid line was switched and pure water was passed for 10 minutes. The flow rate maintenance rate, which is an index of protein adsorption characteristics, was obtained from the following formula (5).
流量維持率(%)={(B)/(A)}×100 (5)
流量維持率は69%であった。
Flow rate maintenance rate (%) = {(B) / (A)} × 100 (5)
The flow rate maintenance rate was 69%.
実施例2
(機能性ポリマーの製造、多孔質膜のコロナ処理、多孔質膜表面への機能性ポリマーAの固定化)
コロナ処理時の放電量を310W・min./m2とした以外は、実施例1と同様にコロナ処理を行い、機能性ポリマーAを用いてコロナ処理後の多孔質膜にコート層を形成した。ATR/FT−IRを用いて求めたPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度の相対値は0.048であり、コート層厚みは8nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は32%、平均細孔径は0.28μm、平均細孔径の変動係数は0.47であった。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は48ml/min./cm2、流量維持率は69%であった。結果を表1にまとめて示す。
Example 2
(Manufacture of functional polymer, corona treatment of porous membrane, immobilization of functional polymer A on porous membrane surface)
The amount of discharge during corona treatment was 310 W · min. Except for setting to / m 2 , the corona treatment was performed in the same manner as in Example 1, and the functional polymer A was used to form a coat layer on the porous film after the corona treatment. The relative value of the carbonyl absorption intensity derived from the PEGMA copolymer determined using ATR / FT-IR was 0.048, and the coating layer thickness was 8 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The opening ratio was 32%, the average pore diameter was 0.28 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.47. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 48 ml / min. / Cm 2 , and the flow rate maintenance rate was 69%. The results are summarized in Table 1.
実施例3
(機能性ポリマーの製造、多孔質膜のコロナ処理、多孔質膜表面への機能性ポリマーAの固定化)
コロナ処理時の放電量を1560W・min./m2とした以外は、実施例1と同様にコロナ処理を行い、機能性ポリマーAを用いてコロナ処理後の多孔質膜にコート層を形成した。ATR/FT−IRを用いて求めたPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度の相対値は0.037であり、コート層厚みは6nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は49%、平均細孔径は0.32μm、平均細孔径の変動係数は0.52であった。結果を表1にまとめて示す。(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は70ml/min./cm2、流量維持率は64%であった。結果を表1にまとめて示す。
Example 3
(Manufacture of functional polymer, corona treatment of porous membrane, immobilization of functional polymer A on porous membrane surface)
The amount of discharge during corona treatment is 1560 W · min. Except for setting to / m 2 , the corona treatment was performed in the same manner as in Example 1, and the functional polymer A was used to form a coat layer on the porous film after the corona treatment. The relative value of the carbonyl absorption intensity derived from the PEGMA copolymer determined using ATR / FT-IR was 0.037, and the coating layer thickness was 6 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The aperture ratio was 49%, the average pore diameter was 0.32 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.52. The results are summarized in Table 1. (Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 70 ml / min. / Cm 2 , and the flow rate maintenance rate was 64%. The results are summarized in Table 1.
実施例4
(アジド基含有量が12モル%である機能性ポリマーBの製造)
ガラス製のシュレンクフラスコに2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモウム)エチルメタクリレート(アルドリッチ製、以下SBMAと略す)(21mmol)およびメタクリロイルオキシプロピルオキシ4−フェニルアジド(10mmol)、開始剤として、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(0.14mmol)を秤量した。メタノール80mlを用いてモノマー、開始剤を溶解させ、均一溶液を調製した。窒素バブリングを30分間行って十分に溶液中の酸素を窒素で除去後、60℃で8.5時間重合を行った。重合終了後上澄み液を除去し、メタノール、THFを用いてデカンテーションによりポリマーを洗浄して未反応のモノマーを除去し、減圧乾燥して淡黄白色固体状のSBMAコポリマーを得た。得られたポリマーは、数平均分子量72,000、重量平均分子量137,000、アジド基含有量は12mol%であった。
(多孔質膜のコロナ処理、多孔質膜表面への機能性ポリマーBの固定化)
機能性ポリマーAに代えて機能性ポリマーBを用いたこと、コート溶媒としてメタノールの代わりに水/メタノール(2/1)混合溶媒を用いたことを除いて、実施例1と同様にコロナ処理を行い、コロナ処理後の多孔質膜にコート層を形成した。ATR/FT−IRを用いて求めたSBMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度の相対値は0.089であり、コート層厚みは15nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は33%、平均細孔径は0.18μm、平均細孔径の変動係数は0.48であった。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は44ml/min./cm2、流量維持率は80%であった。結果を表1にまとめて示す。
Example 4
(Production of functional polymer B having an azide group content of 12 mol%)
A glass Schlenk flask was charged with 2- (N-3-sulfopropyl-N, N-dimethylammonium) ethyl methacrylate (Aldrich, hereinafter abbreviated as SBMA) (21 mmol) and methacryloyloxypropyloxy 4-phenylazide (10 mmol). As an initiator, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN) (0.14 mmol) was weighed. A monomer and an initiator were dissolved using 80 ml of methanol to prepare a uniform solution. Nitrogen bubbling was performed for 30 minutes to sufficiently remove oxygen in the solution with nitrogen, followed by polymerization at 60 ° C. for 8.5 hours. After completion of the polymerization, the supernatant was removed, the polymer was washed by decantation with methanol and THF to remove unreacted monomers, and dried under reduced pressure to obtain a pale yellowish white solid SBMA copolymer. The obtained polymer had a number average molecular weight of 72,000, a weight average molecular weight of 137,000, and an azide group content of 12 mol%.
(Corona treatment of porous membrane, immobilization of functional polymer B on the porous membrane surface)
Corona treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that functional polymer B was used instead of functional polymer A, and water / methanol (2/1) mixed solvent was used instead of methanol as the coating solvent. The coating layer was formed on the porous film after the corona treatment. The relative value of the carbonyl absorption intensity derived from the SBMA copolymer obtained by using ATR / FT-IR was 0.089, and the coating layer thickness was 15 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The aperture ratio was 33%, the average pore diameter was 0.18 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.48. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 44 ml / min. / Cm 2 , and the flow rate maintenance rate was 80%. The results are summarized in Table 1.
実施例5
(機能性ポリマーの製造、多孔質膜のプラズマ処理、多孔質膜表面への機能性ポリマーAの固定化)
コロナ処理に代えてプラズマ処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に機能性ポリマーAを用いて多孔質膜にコート層を形成した。多孔質膜へのプラズマ処理は、大気圧プラズマ装置(FPE20、富士機械製造製)を用い、膜−ノズル間の距離である作動距離を20mm、ライン速度50mm/sで処理を行った。ATR/FT−IRを用いて求めたPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度の相対値は0.042であり、コート層厚みは7nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は45%、平均細孔径は0.17μm、平均細孔径の変動係数は0.56であった。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は58ml/min./cm2、流量維持率は70%であった。結果を表1にまとめて示す。
Example 5
(Production of functional polymer, plasma treatment of porous membrane, immobilization of functional polymer A on the porous membrane surface)
A coat layer was formed on the porous film using the functional polymer A in the same manner as in Example 1 except that the plasma treatment was performed instead of the corona treatment. For the plasma treatment of the porous membrane, an atmospheric pressure plasma apparatus (FPE20, manufactured by Fuji Machine Manufacturing Co., Ltd.) was used, and treatment was performed at a working distance of 20 mm and a line speed of 50 mm / s. The relative value of the carbonyl absorption intensity derived from the PEGMA copolymer determined using ATR / FT-IR was 0.042, and the coating layer thickness was 7 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The opening ratio was 45%, the average pore diameter was 0.17 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.56. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 58 ml / min. / Cm 2 , and the flow rate maintenance rate was 70%. The results are summarized in Table 1.
比較例1
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1で用いたのと同じ公称孔径0.22μmのPVDF多孔質膜(MF022、ライジングサンメンブレン製)について、実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は25%と実施例に比べ小さかった。また、平均細孔径は0.04μm、平均細孔径の変動係数は0.58であった。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は15ml/min./cm2と実施例に比べ低い値であった。また、流量維持率も30%と実施例に比べ低い値であった。結果を表1にまとめて示す。
Comparative Example 1
(Analysis of porous structure on membrane surface)
With respect to a PVDF porous membrane (MF022, manufactured by Rising Sun Membrane) having the same nominal pore diameter of 0.22 μm as used in Example 1, the porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The aperture ratio was 25%, which was small compared to the examples. The average pore diameter was 0.04 μm, and the variation coefficient of the average pore diameter was 0.58. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 15 ml / min. / Cm 2 , which is a low value compared to the examples. Further, the flow rate maintenance rate was 30%, which was a low value compared to the examples. The results are summarized in Table 1.
比較例2
(多孔質膜のコロナ処理、膜表面の多孔構造の解析)
実施例1で用いたのと同じ公称孔径0.22μmのPVDF多孔質膜(MF022、ライジングサンメンブレン製)について、実施例1と同様の方法でコロナ処理を行い、多孔構造を解析した。開口率は24%と実施例に比べ小さく比較例1(コロナ処理前)の値とほぼ同じだった。また、平均細孔径は0.06μmで比較例1より若干拡大しているが、実施例よりはるかに小さな値であった。なお、平均細孔径の変動係数は0.72とコロナ処理前より大きくなっており、細孔径のばらつきが拡大していることがわかる。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は29ml/min./cm2と比較例1より大きくなってはいるが、実施例に比べ小さかった。また、流量維持率も45%と実施例に比べ低い値であった。結果を表1にまとめて示す。
Comparative Example 2
(Corona treatment of porous membrane, analysis of porous structure on membrane surface)
A PVDF porous membrane (MF022, manufactured by Rising Sun Membrane) having the same nominal pore diameter of 0.22 μm as used in Example 1 was subjected to corona treatment in the same manner as in Example 1 to analyze the porous structure. The aperture ratio was 24%, which was small compared to the example and was almost the same as the value of Comparative Example 1 (before corona treatment). Moreover, although the average pore diameter was 0.06 μm, which was slightly larger than that of Comparative Example 1, it was much smaller than that of the Examples. The variation coefficient of the average pore diameter is 0.72, which is larger than that before the corona treatment, and it can be seen that the variation in the pore diameter is increased. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 29 ml / min. Although it was larger than / cm 2 and Comparative Example 1, it was smaller than the Example. Further, the flow rate maintenance rate was 45%, which was a low value compared to the examples. The results are summarized in Table 1.
比較例3
(多孔質膜表面への機能性ポリマーAの固定化)
コロナ処理を行わなかったことを除いて、実施例1と同様に機能性ポリマーAを用いて多孔質膜にコート層を形成した。ATR/FT−IRを用いて求めたPEGMAコポリマー由来のカルボニル吸収強度の相対値は0.034であり、コート層厚みは6nmであった。
(膜表面の多孔構造の解析)
実施例1と同様の方法で、多孔構造の解析を行った。開口率は23%と実施例に比べ小さかった。平均細孔径は0.09μmで比較例1より拡大しているが、実施例より小さな値であった。なお、平均細孔径の変動係数は0.81と大きくなっており、細孔径のばらつきが拡大していることがわかる。結果を表1にまとめて示す。
(透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価)
実施例1と同様の方法で、透水量の測定、タンパク質吸着特性の評価を行った。透水量は18ml/min./cm2と比較例1と同程度であり、実施例に比べ小さかった。また、流量維持率も46%と実施例に比べ低い値であった。
Comparative Example 3
(Immobilization of functional polymer A on the porous membrane surface)
A coating layer was formed on the porous film using the functional polymer A in the same manner as in Example 1 except that the corona treatment was not performed. The relative value of the carbonyl absorption intensity derived from the PEGMA copolymer determined using ATR / FT-IR was 0.034, and the coating layer thickness was 6 nm.
(Analysis of porous structure on membrane surface)
The porous structure was analyzed in the same manner as in Example 1. The aperture ratio was 23%, which was small compared to the examples. The average pore diameter was 0.09 μm, which was larger than that of Comparative Example 1, but was smaller than that of the example. The variation coefficient of the average pore diameter is as large as 0.81, and it can be seen that the variation in the pore diameter is increased. The results are summarized in Table 1.
(Measurement of water permeability, evaluation of protein adsorption characteristics)
In the same manner as in Example 1, the water permeability was measured and the protein adsorption characteristics were evaluated. The water permeability is 18 ml / min. / Cm 2, which is comparable to that of Comparative Example 1, and is smaller than that of the Example. Further, the flow rate maintenance rate was 46%, which was a low value compared to the example.
Claims (5)
(i)多孔質膜表面にコロナ処理またはプラズマ処理を施す工程。
(ii)機能性単位と5〜30モル%のニトレン前駆体官能基を有する単位からなる機能性ポリマーを多孔質膜表面に存在させ、光照射により多孔質膜表面に機能性ポリマー層を形成する工程。 The method for producing a surface-modified porous membrane according to claim 1, comprising at least the following two steps.
(I) A step of subjecting the porous membrane surface to corona treatment or plasma treatment.
(Ii) A functional polymer composed of a functional unit and a unit having 5 to 30 mol% of a nitrene precursor functional group is present on the porous membrane surface, and a functional polymer layer is formed on the porous membrane surface by light irradiation. Process.
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