WO2015170030A1 - Sheet comprising a fluorinated polymer, the hydrophilic property of which varies according to the ph - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sheet of the type comprising a fluoropolymer matrix and a polymer fixed on said matrix and conferring on the sheet a variable hydrophilicity as a function of the pH of the medium in which the sheet is located.
- the present invention also relates to a sheet of the type comprising a fluoropolymer matrix and a polymer fixed on said matrix and conferring on said sheet a variable wettability with respect to a given fluid as a function of the pH of the external medium and / or the temperature of the leaf.
- the membranes are, for the most part, formed of a porous matrix composed essentially of polymer (s).
- Fluoropolymer membranes such as polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are used for the filtration of fluids, in particular liquids such as water or biological fluids.
- PVDF polyvinylidene fluoride
- the membrane must have a hydrophilic or hydrophobic character to optimize filtration.
- An object of the present invention is to provide a sheet which comprises a polymer fixed in particular on its surface and which confers on it a wettability, in particular a modified hydrophilicity, with respect to the same sheet without this same fixed polymer, vis-à-vis a given fluid.
- Another object of the present invention is to provide a sheet of fluoropolymer whose hydrophilicity can be modified or modulated depending on the fluid with which it is in contact.
- Another object of the present invention is to provide a sheet as mentioned above which has properties as mentioned above which are stable over time.
- Another object of the present invention is to provide a porous sheet or membrane which has on its surface and / or on the surface of its pores, that is to say in its porous structure, the aforementioned polymer, the latter allowing to give it a given wettability, in particular a given hydrophilicity, especially as a function of the pH of the medium in which the sheet or the membrane is located.
- the present invention relates to a sheet of the type comprising a matrix comprising a fluoropolymer and at least one polymer fixed to said matrix of the type chosen from block copolymers obtained from a first polymer called anchoring polymer which is capable of fix on said matrix and a second polymer whose hydrophilicity is variable depending on the pH of the medium in which said sheet is.
- said anchoring polymer is chosen from polymethyl methacrylate, copolymers of styrene and polymethyl methacrylate and polypropylene glycol.
- the sheet may be porous and in particular microporous and thus forms a membrane.
- Said fluoropolymer may be chosen from polyvinyl fluoride
- PVDF polyvinylidene fluoride
- PTFE polytetrafluoroethylene
- PCTFE polychlorotrifluoroethylene
- ECTFE polyethylenechlorotrifluoroethylene
- PFA perfluoroalkoxy
- FEP fluorinated ethylene propylene
- ETFE ethylene tetrafluoroethylene
- PFPE perfluoropolyether
- Said second polymer whose hydrophilicity is variable according to the pH of said fluid can be obtained from at least one monomer having a protonated acid form and a non-protonated form which each give said second polymer a different hydrophilicity.
- the second polymer whose hydrophilicity is variable according to the pH can be chosen from:
- PEI poly (iminoethylene)
- PAMAM poly (amido amine) dendrimers
- PDMAEMA poly (N, N-dimethylaminoethyl methacrylate)
- PLL poly (L-lysine)
- modified chitosan polyanionic polymers poly (L-histidine).
- the second polymer may be, for example, a homopolymer of 4-vinyl pyridine, a homopolymer of acrylic acid or a copolymer of acrylic acid and 4-vinylpyridine.
- the polymer fixed even in the pores of the membrane does not interfere with the filtration properties of the membrane.
- a membrane which has in its internal structure, that is to say in its pores, the polymer that gives it the desired property is more reliable than a membrane having this polymer on its surface; indeed, if the surface of the membrane is damaged or worn, it may lose its properties if the polymer is fixed on its surface.
- a membrane that contains the polymer in its structure is more reliable over time, requires less monitoring and is less frequently renewed.
- the present invention also relates to a method for treating a substrate containing a fluoropolymer according to which
- a first polymer, said anchoring polymer, is formed capable of being fixed on said substrate;
- the block copolymer thus obtained is solubilized in a suitable solvent
- the copolymer solution is applied to said substrate;
- said anchoring polymer is chosen from poly (methyl methacrylate), copolymers of styrene and poly (methyl methacrylate) and polypropylene glycol and said monomer has a lower critical solution temperature.
- the aforementioned monomer may be chosen in particular from the examples given with reference to the sheet of the present invention. It may be in particular a sensitive pH monomer.
- the copolymer solution can be allowed to penetrate the pores of said membrane prior to evaporating said solvent.
- a membrane is thus obtained which comprises the polymer fixed in its structure, in particular at the level of the surface of the pores, which open, directly or not, at the level of the surface of the membrane.
- the polymers, copolymers and monomers are advantageously as mentioned above with reference to the sheet according to the invention.
- the suitable solvent used to attach the copolymer to the substrate may be chloroform.
- the substrate may be an optionally porous sheet, comprising a matrix comprising a fluoropolymer, in particular PVDF or essentially consisting of PVDF.
- Polymers which have, according to the pH of their medium and / or their temperature, different properties are known. In particular, polymers are known which, as a function of pH or as a function of temperature, have a different hydrophilicity.
- thermosensitive and thermo-stimulable polymers in drug delivery published in 2006 in the journal Sciencedirect (pages 1655 to 1670) describes various polymers that are said to be thermosensitive or thermo-stimulable because they exhibit a variable hydrophilicity as a function of the temperature of the medium. aqueous in which they are or pH sensitive (pH stimulable) because they have a variable hydrophilicity depending on the pH of the aqueous medium in which they are. These polymers are used for the delivery of pharmaceutical compounds but have never been attached to membranes comprising a fluoropolymer matrix.
- said fixed polymer is, depending on the pH and / or the temperature in a hydrophilic form or in a hydrophobic form.
- the second polymer may be, for example, a homopolymer of 4-vinyl pyridine, a homopolymer of acrylic acid or a copolymer of acrylic acid and 4-vinylpyridine.
- the present invention relates to a sheet of the type comprising a matrix comprising a fluoropolymer and at least one polymer fixed to said matrix and conferring on said sheet a given wettability with respect to a given fluid.
- the fixed polymer is as a function of the temperature of said sheet, in a form that interacts with said fluid or in a form that does not interact with said fluid, whereby the wettability of said sheet by said fluid is different depending on the shape in which the fixed polymer is located.
- said second polymer has, as a function of the temperature of said sheet / of said fluid, a retracted shape or an extended shape which each give said sheet a different hydrophilicity.
- said second polymer may be chosen from the following polymers:
- n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 12;
- copolymers obtained from acrylamide (AAm) and acrylic acid, poly (ethylene oxide) -block-poly (ethylene oxide) block copolymers, poly (oxide of poly) block copolymers; ethylene) block-poly (ethylene oxide) block-poly (ethylene oxide), polyethylene glycol (copolymers of lactic acid and glycolic acid) - polyethylene glycol block copolymers;
- poly (N-alkyl acrylamides poly (methyl vinyl ether), poly (N-vinyl caprolactams), poly (N-ethyl oxazoline) s, copolymers of acrylic acid and acrylamide, and
- the sheet may comprise a single fixed polymer which, depending on the pH of the medium in which the sheet is located, gives it a wettability, in particular a different hydrophilicity as a function of temperature; according to the invention, the sheet may also comprise a single polymer attached to its surface and which gives it a wettability, particularly a different hydrophilicity depending on the pH of the medium in which the sheet is located; according to the invention, the sheet may also comprise at least one polymer which alone confers a wettability variable depending on the temperature and the pH of the medium in which the sheet is. It may be for example, a block copolymer which comprises a thermo-stimulable block and a pH-stimulable block.
- the sheet may also comprise, fixed on its surface, at least one thermosensitive polymer and at least one sensitive pH polymer which thus allow to modulate the wettability of the sheet, in particular the hydrophilicity of the sheet, according to the two parameters of temperature and pH.
- said anchoring polymer is chosen from polymethyl methacrylate, copolymers of styrene and polymethyl methacrylate and polypropylene glycol.
- the present invention also relates to a block copolymer comprising a first block formed of a copolymer of styrene and polymethyl methacrylate and a second block formed of a 4-vinyl pyridine polymer and / or an acrylic acid polymer and / or a copolymer of 4-vinyl pyridine and acrylic acid.
- the present invention also relates to a block copolymer comprising a first block formed of a copolymer of styrene and polymethyl methacrylate and a second block formed of a copolymer of di-ethylene glycol ethyl ether acrylate and nona-ethylene glycol methyl ether acrylate.
- wettability refers to the ability of the given liquid to form drops on the surface of a flat sheet of a given material. The wettability is evaluated by measuring the contact angle of a drop formed by the given liquid on the sheet of the given material. The higher the contact angle, the lower the wettability of the material by the given liquid.
- the contact angle is defined as the angle formed by, on the one hand, the tangent to the drop at the point of contact between the drop and the surface of the sheet of given material and, on the other hand, the surface of the leaf itself
- hydrophilicity refers to the ability of a material to be wet or not wet with water. Hydrophilicity is measured by measuring the contact angle of a drop of water formed on the surface of a sheet of the material to be studied.
- matrix comprising a fluoropolymer refers to a three-dimensional structure formed of a fluorinated polymer or formed of a mixture, in particular of polymers and comprising at least one fluorinated polymer.
- polymer refers to homopolymers, random copolymers, alternating copolymers, block copolymers and branched copolymers.
- copolymer encompasses the polymers as mentioned above obtained from at least two monomers or at least one monomer and at least one copolymer or polymer.
- the copolymers according to the invention may also be terpolymers or copolymers obtained from more than three different monomers and / or copolymers.
- this denotes any polymer having in its chain at least one monomer chosen from compounds containing a vinyl group capable of opening to polymerize and which contains, directly attached to this vinyl group, at least one fluorine atom, a fluoroalkyl group or a fluoroalkoxy group.
- the term "fixed” does not limit the nature and intensity of the forces involved to co-operate the polymer and the surface of the sheet.
- the polymer can be joined by chemical bonding with the molecules of the surface of the material constituting the sheet; it can be joined because of mechanical interactions, a part of the polymer being blocked in the structure of the surface of the sheet; the polymer can also be attached via Van der Waals forces-type electrostatic interactions.
- the term “fixed” also refers to any combination of two or more of the above-mentioned types of bond.
- block copolymer refers to any polymer having at least two blocks, each block being formed of a different polymer obtained, for example, from a particular monomer or mixture of monomers. Each block may be a homopolymer or an optionally block or random copolymer.
- the term "stimulable polymer” denotes any polymer that confers on the sheet according to the invention a different wettability depending on the form in which said polymer is located, said form depending on at least one parameter of the invention. medium such as pH and / or temperature. This term encompasses polymers that occur in at least two distinct forms and therefore give the sheet at least two different wettability values. The wettability of the sheet imparted by the polymer does not evolve continuously as a function of revolution of the parameter considered medium.
- lower critical solution temperature (LCST or desolvation temperature) refers to the temperature below which all components of the monomer mixture are miscible.
- stable over time means that the variable character of the wettability of the sheet as a function of at least one parameter chosen from the pH and the temperature of the medium is preserved at least one day, advantageously at least one week, in at least one month and more particularly three months.
- FIG. 1 represents the 1 H NMR spectrum of the anchoring polymer P1
- FIG. 2 is the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P5 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P1 and the P5 copolymer;
- FIG. 3 represents the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P7 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P2 and the P7 copolymer;
- FIG. Figure 4 shows the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P8 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P3 and the P8 copolymer;
- FIG. 5 represents the contact angle of continuous polymer films P4, P5 and P6, respectively, as a function of pH
- FIG. 6 represents the contact angle of continuous polymer films P7 as a function of the pH
- FIG. 7 represents the image obtained using a scanning electron microscope of a virgin hydrophilic PVDF membrane (left) and that obtained after deposition of a copolymer whose second block is obtained by polymerization of 4-vinyl pyridine (right);
- FIG. 9 shows the measurement of the contact angle of a drop of water on a sheet formed by depositing a P4 polymer film on a molten PVDF film, according to different pH treatments.
- the synthesis of the block copolymers is carried out in two distinct stages respectively corresponding to the synthesis of the first block called anchor block, then the second block which is the block which will confer on the membrane a particular hydrophilicity.
- the first step is carried out in bulk (without solvent) while the second step is obtained in solution because the monomer alone does not allow the solubilization of the macro-initiator.
- the protocol for obtaining the copolymers and their characterization are detailed below.
- the anchor block consists of PMMA (polymethylmethacrylate), a polymer compatible with PVDF.
- PMMA polymethylmethacrylate
- NMP controlled radical polymerization by nitroxides
- MMA methyl methacrylate
- styrene was used at a level of 10 mol% of the total number of styrene / methyl methacrylate moles of the mixture.
- a DPn ([S] o + [MMA] 0 ) / [MAMA] 0 .
- b r 100 x [SG1] 0 / [MAMA] 0 .
- Fig. 1 represents the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of a sample taken at the end of the synthesis, which makes it possible to determine the conversion of each monomer.
- the conversion to MMA can be determined using the characteristic signals of the methoxyl protons of the monomer (3.75ppm) and the polymer (between 2.8 and 3.7 ppm). It should be noted that, depending on the nature of the close neighbors of the MMA, the shielding of the protons concerned varies, which gives rise to the presence of three peaks characteristic of PMMA methoxyl protons. Thus, in FIG. 1, the conversion to MMA is 55.76%.
- the characteristic spectral zone of the aromatic protons of styrene coinciding with the peak characteristic of chloroform, the conversion to styrene is determined taking into account the experimental conditions and more particularly the rate of styrene introduced relative to the MMA. This makes it possible to determine an integral value corresponding to the totality of styrene present at time t (polymer and monomer) and to compare it with the vinyl proton signal of the monomer (5.25 ppm). Thus, in FIG. 1, the conversion to styrene is 75.94%.
- the 1 H NMR spectrum of the purified copolymer makes it possible to determine the molar composition of each unit in the copolymer.
- the copolymer P1 has 16 mol% of styrene units and 84 mol% of MMA units.
- Mn (exp) 39200 gmol-1
- the P1 copolymer has 62 styrene units and 326 MMA units.
- Mn th M MAMA + - - x M s H x M MMA .
- the copolymer whose hydrophilicity can be modified is obtained by rebooting the anchor block and copolymerization with a monomer whose hydrophilicity can be modified or a mixture of monomers having a lower critical temperature. For this, it is necessary to solubilize the anchoring polymer in the reaction system; however the amount of monomer to be introduced for the second step does not allow its total solubilization. In order to overcome this constraint, the polymerization is therefore carried out in solution. Different monomers have been polymerized to obtain copolymers sweeping a wide range of properties.
- the pH sensitivity is achieved by copolymers based on 4VP, AA.
- a second block obtained by a statistical distribution of DEGEA and PEGA makes it possible to obtain a second copolymer which is a statistical P copolymer (DEGEA-stat-PEGA) whose hydrophilic / hydrophobic transition depends on the molar composition of the DEGEA copolymer.
- the copolymer contains a molar percentage of variable DEGEA, substantially equal to or greater than 0% and substantially equal to or less than 100%; this variable molar content of DEGEA in the copolymer makes it possible to obtain a range of desolvation temperatures (or LCST); each copolymer has, according to its molar content of DEGEA, a desolvation temperature of its own. In the present case, all the desolvation temperatures that can be obtained by varying the molar content of DEGEA are substantially equal to or greater than 15 ° C and substantially equal to or less than 90 ° C. When the copolymer is brought to a temperature substantially equal to its desolvation temperature, its hydrophilicity is modified. As explained below, the monomers making it possible to obtain a second stimulable polymer may enter the composition of a copolymer by reinitiating a first block P (S-stat-MMA).
- the protocol is as follows.
- the SG1, the macro-initiator, the monomer (s) and the solvent are introduced into a flask.
- the reaction system is degassed by bubbling nitrogen for 20 min.
- the balloon is immersed in an ice bath during this step.
- the thermal energy required for the polymerization is provided by an oil bath while stirring is provided by magnetic means.
- EXAMPLE 2 Synthesis of Diblock Copolymer with Second Polymer P4VP: Stimulant pH Block Copolymer
- the synthesis is carried out in DMF (36 w%) at 115 ° C.
- the protocol is applied with three different handling times resulting in different conversions. The conversion is calculated using the 1 H NMR spectrum shown in FIG.
- Mn th M P1 + --- x M 4VP .
- the synthesis is carried out in DMSO (71 w%) at 120 ° C.
- the conversion to AA is calculated by 1 H NMR in deuterated DMSO (see Fig. 4) by comparing the characteristic peak of the acid proton present on the monomer and the polymer and characteristic peaks of the vinyl protons of the monomer. Thus, a conversion of 22% is obtained, which corresponds to a DP n in AA of 62 units.
- the quality of the reinforcement is checked by CES in THF after having taken care of methylating the AA units. This results in a final copolymer (P7) whose polymolecularity index is 1, 52 having a PAA volume fraction of 0.26.
- the reboot of the thermostimulable block is made from P3.
- PEGA and DEGEA have desolvation temperatures (or lower critical solution temperatures, also known as LCSTs). "Low critical solution temperature") of 80 and 18 ° C in water.
- the LCST of the PEGA DEGEA block can be modulated by the level of each of the monomers in the block. For this application, an LCST of about 35-40 ° C is desired, which is why the sensitive block is composed of 20% PEGA and 80% DEGEA.
- the synthesis is carried out in DMF (60 w%) at 115 ° C.
- Fig. 6 represents the contact angle of continuous polymer films P7 as a function of the pH.
- the polymer P7 comprises a second block obtained by polymerization of AA; this copolymer has a PAA volume fraction of 0.26.
- FIG. 6 there is also a point of inflection of the curve of the contact angle around the pKa.
- the PAA being a polyacid
- the predominant form at a pH below the pKa is the protonated form which is therefore more hydrophobic than the deprotonated form (pH> pKa).
- the most hydrophobic form retains a high affinity with water since the contact angle is only 45 °.
- thermo-stimulable copolymer It is not possible to do the same kind of study (on a temperature scale) from the thermo-stimulable copolymer because its sensitivity is related to the presence of water. Indeed, the change of hydrophilic / hydrophobic state is due to a change of conformation of the chain. Below the LCST (or lower critical solution temperature), the water / polymer interactions are favored which results in a good solubility of the chains which are then extended. On the other hand, when the temperature is higher than the LCST, the polymer / polymer interactions are favored and the polymer curls up on itself to form a hydrophobic domain. The chains are then collapsed. Dry, this phenomenon does not exist. However, the change in behavior could be verified in the case of homopolymers of PEGA DEGEA solubilized in water that following the temperature are soluble (100% transmittance) or not soluble (cloudy solution). The results obtained are not shown here.
- the anchoring of the copolymer within the membrane is made possible by the combination of the chemical compatibility between the PMMA and the PVDF and the choice of the solvent used for the insertion of the copolymer. Indeed, the ability of the latter to penetrate the filtration channels (good affinity with PVDF) and locally (extreme channel surface) to swell without solubilizing, in order not to compromise the filtration network of the fluoropolymer, are crucial factors for the anchoring of the copolymer throughout the membrane.
- the chosen solvent meeting these conditions is chloroform (good copolymer solvent).
- the copolymer solution is deposited on the membrane and the good affinity with the PVDF allows the penetration thereof into the entire empty volume (channels).
- the copolymer is distributed homogeneously in the membrane.
- scanning electron microscopy does not show any change in the appearance of the membrane after insertion of the copolymer, which confirms that the copolymer penetrates the membrane and does not remain only at the surface.
- the change in wettability properties of the membrane confirms the presence in sufficient quantity of the copolymer within the membrane. The most convincing case is obtained for the deposition of the copolymer on a hydrophilic PVDF membrane. As shown in FIG.
- the sensitivity of the membrane according to the invention was verified on a hydrophobic PVDF membrane impregnated with a P4 copolymer solution in chloroform.
- the membrane thus treated thus comprises the fixed P4 copolymer (adsorbed) on its surface.
- the application on the membrane according to the invention of a buffer solution affecting the protonation of P4VP contained in the P4 copolymer allows the alternation between the hydrophilic form and the hydrophobic form of the P4 copolymer.
- PH treatment is then carried out by permeation through the membrane of the invention of a buffer solution at the determined pH for 20 minutes.
- the membrane is then dried before measuring the contact angle. The results obtained are visible in FIG. 8. As shown in FIG.
- a continuous film is used.
- a PVDF membrane was melted using a heating press (190 ° C) and thus a continuous and translucent film of PVDF is obtained.
- the copolymer in solution in chloroform is then deposited on the surface of this film.
- the film being continuous and therefore non-porous, the copolymer can not penetrate within the PVDF film. After drying, the copolymer is therefore present on the surface of the PVDF film.
- a PVDF film is used on which a solution of copolymer P4 in chloroform has been deposited.
- the P4 copolymer is a stimulable pH copolymer based on P4VP.
- the measurement of the contact angle is then again equal to 15 °.
- the same results for the measurement of the contact angle are obtained after immersion for 3 months in each of the abovementioned buffer solutions, which makes it possible to verify that the copolymer P4 has a stable behavior over time with respect to the variation. its hydrophilicity as a function of the pH of the solution with which it is in contact.
- the same protocol as mentioned above is applied to a continuous film of PVDF on which a homopolymer of P4VP has been deposited.
- Fig. 9 shows the measurement of the contact angle of a drop of water deposited, respectively, on a film obtained by depositing P4 copolymer (P (MMA--stat S 62 326) o, 78-b- (P4VP 106 ) 0 , 22) on a continuous PVDF film and on a continuous PVDF film on which a homopolymer of P4VP has been deposited as previously explained.
- P4 copolymer P (MMA--stat S 62 326) o, 78-b- (P4VP 106 ) 0 , 22)
- each film is oven dried at 60 ° C at atmospheric pressure for 30 minutes.
- the measurement of the contact angle varies as a function of the pH of the buffer solution in which the film is immersed and this even after 3 months, which proves the good fixation.
- thermostimulable copolymer obtained with reference to example 4 above was also deposited on the molten PVDF.
- the presence of PEG acrylate renders the surface hydrophilic.
- the surface is always hydrophilic, which reflects the fact that the copolymer is still present on the PVDF. This result is similar to that obtained with the stimulable pH copolymer.
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Abstract
Description
FEUILLE COMPRENANT UN POLYMERE FLUORE ET SHEET COMPRISING A FLUORINATED POLYMER AND
PRESENTANT UNE HYDROPHILIE VARIABLE EN FONCTION DU PH HAVING A VARIABLE HYDROPHILY BASED ON PH
La présente invention concerne une feuille du type comportant une matrice en polymère fluoré et un polymère fixé sur ladite matrice et conférant à la feuille une hydrophilie variable en fonction du pH du milieu dans lequel se trouve la feuille. The present invention relates to a sheet of the type comprising a fluoropolymer matrix and a polymer fixed on said matrix and conferring on the sheet a variable hydrophilicity as a function of the pH of the medium in which the sheet is located.
La présente invention concerne également une feuille du type comportant une matrice en polymère fluoré et un polymère fixé sur ladite matrice et conférant à ladite feuille une mouillabilité variable vis-à-vis d'un fluide donné en fonction du pH du milieu extérieur et/ou de la température de la feuille. The present invention also relates to a sheet of the type comprising a fluoropolymer matrix and a polymer fixed on said matrix and conferring on said sheet a variable wettability with respect to a given fluid as a function of the pH of the external medium and / or the temperature of the leaf.
Les membranes sont, pour la plupart, formées d'une matrice poreuse composée pour l'essentiel de polymère(s). Les membranes en polymère fluoré comme les membranes en poly fluorure de vinylidène (PVDF) sont utilisées pour la filtration de fluides, en particulier de liquides comme l'eau ou les fluides biologiques. The membranes are, for the most part, formed of a porous matrix composed essentially of polymer (s). Fluoropolymer membranes such as polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are used for the filtration of fluids, in particular liquids such as water or biological fluids.
En fonction de la nature du fluide qui doit être filtré, la membrane doit présenter un caractère hydrophile ou hydrophobe afin d'optimiser la filtration. Depending on the nature of the fluid to be filtered, the membrane must have a hydrophilic or hydrophobic character to optimize filtration.
II est connu de modifier le caractère hydrophile ou hydrophobe d'une membrane en polymère fluoré. It is known to modify the hydrophilic or hydrophobic character of a fluoropolymer membrane.
Ainsi, l'article « Surface self-assembled zwitterionization of poly(vinylidene fluoride) microfiltration membranes via hydrophobic-driven coating for improved blood compatibility » publié dans la revue Journal of Membrane Science 454 (2014) (pages 253 à 263) décrit une membrane microporeuse en PVDF sur laquelle un copolymère particulier a été adsorbé. Ce copolymère particulier est un copolymère à blocs formé d'un bloc hydrophobe obtenu à partir d'oxyde de propylène et d'un bloc hydrophile de méthacrylate de sulfobétaïne. La membrane comportant le copolymère précité adsorbé présente une hydrophilie plus importante que la même membrane en PVDF sans copolymère adsorbé. Thus, the article "Surface self-assembled zwitterionization of poly (vinylidene fluoride) microfiltration membranes via hydrophobic-driven coating for improved blood compatibility" published in Journal of Membrane Science 454 (2014) (pages 253-263) describes a membrane microporous PVDF on which a particular copolymer has been adsorbed. This particular copolymer is a block copolymer formed of a hydrophobic block obtained from propylene oxide and a hydrophilic block of sulfobetaine methacrylate. The membrane comprising the above-mentioned adsorbed copolymer has a greater hydrophilicity than the same PVDF membrane without adsorbed copolymer.
De même, l'article «Facile surface modification of PVDF microfiltration membrane by strong physical adsorption of amphiphilic copolymers » publié dans la revue Journal of Applied polymer science en 2013 (pages 31 12 à 3121 ) décrit une membrane en PVDF sur laquelle un copolymère P(PEGMA-r- MMA) a été adsorbé. Ce copolymère est un polymère statistique de poly(éthylène glycol) méthacrylate (PEGMA) et poly(méthyl méthacrylate) (PMMA). La membrane obtenue présente une hydrophilie accrue par rapport à une membrane en PVDF ne comportant pas le copolymère précité. Similarly, the article "Easy Surface Modification of PVDF Microfiltration Membrane by Strong Physical Adsorption of Amphiphilic Copolymers" published in the journal Journal of Applied Polymer Science in 2013 (pages 31-123121) discloses a PVDF membrane on which a P (PEGMA-r-MMA) copolymer has been adsorbed. This copolymer is a random polymer of poly (ethylene glycol) methacrylate (PEGMA) and poly (methyl methacrylate) (PMMA). The membrane obtained has an increased hydrophilicity compared to a PVDF membrane not comprising the abovementioned copolymer.
Par ailleurs, il existe des membranes qui sont entièrement formées d'un copolymère présentant une partie pH sensible qui est apte à modifier l'hydrophilie de la membrane. Ainsi, l'article intitulé « Synthesis and Characterization of Poly(vinylidène fluoride) with Grafted Acid/Base Polymer Side Chains" publié dans la revue Macromolecules en 2002, pages 9653-9656, l'article intitulé « Functionnal and Surface-Active Membranes from Poly(vinylidene fluoride)-graft-Poly(acrylic acid) Prepared via RAFT-Mediated Graft Copolymerization »publié en 2004 dans la revue Langmmuir, pages 6032 à 6040 ainsi que l'article intitulé « Synthesis and Characterization of Poly(acrylic acid)-graft-poly(vinylidène fluoride) Copolymers and pH-Sensitive Membranes » publié en 2002 dans la revue Macromolecules, pages 673-679 décrivent de telles membranes. Moreover, there are membranes which are entirely formed of a copolymer having a sensitive pH portion which is capable of modifying the hydrophilicity of the membrane. Thus, the article entitled "Synthesis and Characterization of Poly (Vinylidene Fluoride) with Grafted Acid / Base Polymer Side Chains" published in the journal Macromolecules in 2002, pages 9653-9656, the article entitled "Functionnal and Surface-Active Membranes from Poly (vinylidene fluoride) -graft-Poly (acrylic acid) Prepared via RAFT-Mediated Graft Copolymerization "published in 2004 in the journal Langmmuir, pages 6032 to 6040 as well as the article entitled" Synthesis and Characterization of Poly (acrylic acid) - graft-poly (vinylidene fluoride) Copolymers and pH-Sensitive Membranes "published in 2002 in the journal Macromolecules, pages 673-679 describe such membranes.
Comme indiqué dans la publication « Synthesis and Characterization of Poly(vinylidène fluoride) with Grafted Acid/Base Polymer Side Chains" précitée, la fabrication de la membrane à partir d'un copolymère a pour but d'éviter l'obstruction des pores qui risque d'apparaître lors du greffage du polymère fonctionnel (pH sensible ou température sensible) sur la membrane. As stated in the publication "Synthesis and Characterization of Poly (vinylidene fluoride) with Grafted Acid / Base Polymer Side Chains" above, the manufacture of the membrane from a copolymer is intended to avoid the clogging of the pores which risk to appear during the grafting of the functional polymer (sensitive pH or sensitive temperature) on the membrane.
Ainsi, l'article « Swellin-induced mesoporous block copolymer membranes with intrinsically active surfaces for size-selective séparation" publié dans la reveue Journal of Chemistry en 2012, pages 20542-20548 et les documents CN 103120903 A et CN 102764600 A décrivent des méthodes de fonctionnai isation de film ou membranes comprenant éventuellement un polymère fluoré selon lesquelles, on forme un film de copolymère pH sensible à la surface du film ou de la membrane. Le greffage du polymère fonctionnel est mis en œuvre au moyen d'un copolymère pouvant être un copolymère à bloc comprenant du poly(méthacrylate de méthyle) ou du polystyrène. Ces méthodes ne sont pas simples à mettre en œuvre et ne permettent pas de greffer des polymères fonctionnels, notamment pH sensible dans toute la membrane mais seulement sur l'une de ses surfaces supérieure et inférieure. Thus, the article "Swellin-induced mesoporous block copolymer membranes with intrinsically active surfaces for size-selective separation" published in Revue Journal of Chemistry in 2012, pages 20542-20548 and documents CN 103120903 A and CN 102764600 A describe methods process for the operation of a film or membranes optionally comprising a fluoropolymer according to which a pH-sensitive copolymer film is formed on the surface of the film or of the membrane, the grafting of the functional polymer is carried out using a copolymer which can be a block copolymer comprising poly (methyl methacrylate) or polystyrene These methods are not simple to implement and do not allow graft functional polymers, including sensitive pH throughout the membrane but only on one of its upper and lower surfaces.
Un but de la présente invention est de proposer une feuille qui comporte un polymère fixé notamment à sa surface et qui lui confère une mouillabilité en particulier une hydrophilie modifiée, par rapport à la même feuille sans ce même polymère fixé, vis-à-vis d'un fluide donné. An object of the present invention is to provide a sheet which comprises a polymer fixed in particular on its surface and which confers on it a wettability, in particular a modified hydrophilicity, with respect to the same sheet without this same fixed polymer, vis-à-vis a given fluid.
Un autre but de la présente invention est de proposer une feuille en polymère fluoré dont l'hydrophilie peut être modifiée ou modulée en fonction du fluide avec lequel elle est en contact. Another object of the present invention is to provide a sheet of fluoropolymer whose hydrophilicity can be modified or modulated depending on the fluid with which it is in contact.
Un autre but de la présente invention est de proposer une feuille telle que précitée qui présente des propriétés telles que précitées qui sont stables dans le temps. Another object of the present invention is to provide a sheet as mentioned above which has properties as mentioned above which are stable over time.
Un autre but de la présente invention est de proposer une feuille poreuse ou membrane qui comporte à sa surface et/ou à la surface de ses pores, c'est-à-dire dans sa structure poreuse, le polymère précité, celui-ci permettant de lui conférer une mouillabilité donnée, en particulier une hydrophilie donnée, notamment en fonction du pH du milieu dans lequel se trouve la feuille ou la membrane. Another object of the present invention is to provide a porous sheet or membrane which has on its surface and / or on the surface of its pores, that is to say in its porous structure, the aforementioned polymer, the latter allowing to give it a given wettability, in particular a given hydrophilicity, especially as a function of the pH of the medium in which the sheet or the membrane is located.
La présente invention concerne une feuille du type comportant une matrice comprenant un polymère fluoré et au moins un polymère fixé à ladite matrice du type choisi parmi les copolymères à blocs obtenus à partir d'un premier polymère dit polymère d'ancrage qui est apte à se fixer sur ladite matrice et d'un deuxième polymère dont l'hydrophilie est variable en fonction du pH du milieu dans lequel se trouve ladite feuille. Selon l'invention, de manière caractéristique, ledit polymère d'ancrage est choisi parmi le polyméthacrylate de méthyle, les copolymères de styrène et de polyméthacrylate de méthyle et le polypropylène glycol. The present invention relates to a sheet of the type comprising a matrix comprising a fluoropolymer and at least one polymer fixed to said matrix of the type chosen from block copolymers obtained from a first polymer called anchoring polymer which is capable of fix on said matrix and a second polymer whose hydrophilicity is variable depending on the pH of the medium in which said sheet is. According to the invention, typically, said anchoring polymer is chosen from polymethyl methacrylate, copolymers of styrene and polymethyl methacrylate and polypropylene glycol.
La feuille peut être poreuse et en particulier microporeuse et forme ainsi une membrane. The sheet may be porous and in particular microporous and thus forms a membrane.
Ledit polymère fluoré peut être choisi parmi le polyfluorure de vinyle Said fluoropolymer may be chosen from polyvinyl fluoride
(PVF), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), le polyéthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE), le Nafion et les polymères obtenus à partir d'au moins un monomère choisi parmi le perfluoroalkoxy (PFA), l'éthylène propylène fluoré (FEP), l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le perfluoropolyéther (PFPE) et le perfluoropolyoxéthane. (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE), Nafion and polymers obtained from at least one monomer selected from perfluoroalkoxy (PFA), fluorinated ethylene propylene (FEP), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), perfluoropolyether (PFPE) and perfluoropolyoxethane.
Ledit deuxième polymère dont l'hydrophilie est variable en fonction du pH dudit fluide peut être obtenu à partir d'au moins un monomère présentant une forme acide protonée et une forme non protonée qui confèrent chacune audit deuxième polymère une hydrophilie différente. Said second polymer whose hydrophilicity is variable according to the pH of said fluid can be obtained from at least one monomer having a protonated acid form and a non-protonated form which each give said second polymer a different hydrophilicity.
Le deuxième polymère dont l'hydrophilie est variable en fonction du pH peut être choisi parmi : The second polymer whose hydrophilicity is variable according to the pH can be chosen from:
- les polymères obtenu à partir d'au moins un monomère choisi parmi la the polymers obtained from at least one monomer chosen from
4-vinyl pyrridine, l'acide acrylique (AAc), l'acide méthacrylique (MAAc), l'anhydride maléique (MA), le méthacrylate de N,N-diméthylaminoéthyl (DMAEMA) ; 4-vinyl pyridine, acrylic acid (AAc), methacrylic acid (MAAc), maleic anhydride (MA), N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA);
-les poly(iminoéthylène) (PEI), les dendrimères de poly(amido aminé) (PAMAM), les poly(N,N-diméthylaminoéthyl méthacrylate) (PDMAEMA), les poly(L-lysine) (PLL), le chitosan modifié, les polymères polyanioniques et les poly(L-histidine). poly (iminoethylene) (PEI), poly (amido amine) dendrimers (PAMAM), poly (N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA), poly (L-lysine) (PLL), modified chitosan polyanionic polymers and poly (L-histidine).
Le deuxième polymère peut être, par exemple, un homopolymère de 4- vinyl pyrridine, un homopolymère d'acide acrylique ou un copolymère d'acide acrylique et de 4-vinyl-pyrridine. The second polymer may be, for example, a homopolymer of 4-vinyl pyridine, a homopolymer of acrylic acid or a copolymer of acrylic acid and 4-vinylpyridine.
Lorsqu'il s'agit d'une membrane poreuse ou micro poreuse telle que précitée, elle peut comporter ledit polymère fixé dans sa structure poreuse. C'est en effet le mérite des Demandeurs que d'avoir constaté que le polymère fixé même dans les pores de la membrane ne gênait en rien les propriétés de filtration de la membrane. De plus, une membrane qui comporte dans sa structure interne, c'est-à-dire dans ses pores, le polymère qui lui confère la propriété désirée s'avère plus fiable qu'une membrane ne comportant ce polymère qu'à sa surface ; en effet, si la surface de la membrane est abîmée ou usée, elle risque de perdre ses propriétés si le polymère n'est fixé qu'à sa surface. Une membrane qui comporte le polymère dans sa structure s'avère plus fiable dans le temps, nécessite moins de surveillance et est moins fréquemment renouvelée. La présente invention concerne également un procédé de traitement d'un substrat contenant un polymère fluoré selon lequel When it is a porous or microporous membrane as mentioned above, it may comprise said fixed polymer in its porous structure. It is indeed the merit of the Applicants to have found that the polymer fixed even in the pores of the membrane does not interfere with the filtration properties of the membrane. In addition, a membrane which has in its internal structure, that is to say in its pores, the polymer that gives it the desired property is more reliable than a membrane having this polymer on its surface; indeed, if the surface of the membrane is damaged or worn, it may lose its properties if the polymer is fixed on its surface. A membrane that contains the polymer in its structure is more reliable over time, requires less monitoring and is less frequently renewed. The present invention also relates to a method for treating a substrate containing a fluoropolymer according to which
- on forme un premier polymère dit polymère d'ancrage apte à se fixer sur ledit substrat ; a first polymer, said anchoring polymer, is formed capable of being fixed on said substrate;
-on copolymérise ledit polymère d'ancrage avec au moins un monomère qui se présente sous deux formes, une forme protonée et une forme non protonée ; copolymerizing said anchoring polymer with at least one monomer which is in two forms, a protonated form and a non-protonated form;
- on solubilise le copolymère à bloc ainsi obtenu dans un solvant adapté ; the block copolymer thus obtained is solubilized in a suitable solvent;
- on applique la solution de copolymère sur ledit substrat ; et the copolymer solution is applied to said substrate; and
- on évapore ledit solvant, said solvent is evaporated,
Selon l'invention, ledit polymère d'ancrage est choisi parmi le poly(méthacrylate de méthyle), les copolymères de styrène et de poly(méthacrylate de méthyle) et le polypropylène glycol et ledit monomère présente une température de solution critique inférieure. Le monomère précité peut être choisi notamment parmi les exemples cités en référence à la feuille de la présente invention. Il peut s'agir en particulier d'un monomère pH sensible. According to the invention, said anchoring polymer is chosen from poly (methyl methacrylate), copolymers of styrene and poly (methyl methacrylate) and polypropylene glycol and said monomer has a lower critical solution temperature. The aforementioned monomer may be chosen in particular from the examples given with reference to the sheet of the present invention. It may be in particular a sensitive pH monomer.
Lorsque le substrat est une membrane poreuse, on peut laisser la solution de copolymère pénétrer dans les pores de ladite membrane avant d'évaporer ledit solvant. On obtient ainsi une membrane qui comprend le polymère fixé dans sa structure, notamment au niveau de la surface des pores, lesquels débouchent, directement ou non, au niveau de la surface de la membrane. When the substrate is a porous membrane, the copolymer solution can be allowed to penetrate the pores of said membrane prior to evaporating said solvent. A membrane is thus obtained which comprises the polymer fixed in its structure, in particular at the level of the surface of the pores, which open, directly or not, at the level of the surface of the membrane.
Les polymères, copolymères et monomères sont avantageusement tels que précités en référence à la feuille selon l'invention. Le solvant adapté utilisé pour fixer le copolymère sur le substrat peut être du chloroforme. Le substrat peut être une feuille éventuellement poreuse, comportant une matrice comprenant un polymère fluoré, notamment du PVDF ou essentiellement constituée de PVDF. On connaît des polymères qui présentent, en fonction du pH de leur milieu et/ou de leur température, des propriétés différentes. En particulier, on connaît des polymères qui en fonction du pH ou en fonction de la température présentent une hydrophilie différente. Ainsi, la publication "Thermo- and pH-responsive polymers in drug delivery" publiée en 2006 dans la revue Sciencedirect (pages 1655 à 1670) décrit différents polymères qui sont dits thermosensibles ou thermo-stimulables car ils présentent une hydrophilie variable en fonction du de la température du milieu aqueux dans lequel ils se trouvent ou pH sensibles (pH stimulables) car ils présentent une hydrophilie variable en fonction du pH du milieu aqueux dans lequel ils se trouvent. Ces polymères sont utilisés pour la délivrance de composés pharmaceutiques mais n'ont jamais été fixés à des membranes comportant une matrice en polymère fluoré. The polymers, copolymers and monomers are advantageously as mentioned above with reference to the sheet according to the invention. The suitable solvent used to attach the copolymer to the substrate may be chloroform. The substrate may be an optionally porous sheet, comprising a matrix comprising a fluoropolymer, in particular PVDF or essentially consisting of PVDF. Polymers which have, according to the pH of their medium and / or their temperature, different properties are known. In particular, polymers are known which, as a function of pH or as a function of temperature, have a different hydrophilicity. Thus, the publication "Thermo- and pH-responsive polymers in drug delivery" published in 2006 in the journal Sciencedirect (pages 1655 to 1670) describes various polymers that are said to be thermosensitive or thermo-stimulable because they exhibit a variable hydrophilicity as a function of the temperature of the medium. aqueous in which they are or pH sensitive (pH stimulable) because they have a variable hydrophilicity depending on the pH of the aqueous medium in which they are. These polymers are used for the delivery of pharmaceutical compounds but have never been attached to membranes comprising a fluoropolymer matrix.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit polymère fixé se présente, en fonction du pH et/ou de la température sous une forme hydrophile ou sous une forme hydrophobe. According to one embodiment of the invention, said fixed polymer is, depending on the pH and / or the temperature in a hydrophilic form or in a hydrophobic form.
Le deuxième polymère peut être, par exemple, un homopolymère de 4- vinyl pyrridine, un homopolymère d'acide acrylique ou un copolymère d'acide acrylique et de 4-vinyl-pyrridine. The second polymer may be, for example, a homopolymer of 4-vinyl pyridine, a homopolymer of acrylic acid or a copolymer of acrylic acid and 4-vinylpyridine.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne une feuille du type comportant une matrice comprenant un polymère fluoré et au moins un polymère fixé à ladite matrice et conférant à ladite feuille une mouillabilité donnée par rapport à un fluide donné. Selon cet autre aspect, le polymère fixé se présente en fonction de la température de ladite feuille, sous une forme qui interagit avec ledit fluide ou sous une forme qui n'interagit pas avec ledit fluide, moyennant quoi, la mouillabilité de ladite feuille par ledit fluide est différente en fonction de la forme dans laquelle se trouve ledit polymère fixé. According to another aspect, the present invention relates to a sheet of the type comprising a matrix comprising a fluoropolymer and at least one polymer fixed to said matrix and conferring on said sheet a given wettability with respect to a given fluid. According to this other aspect, the fixed polymer is as a function of the temperature of said sheet, in a form that interacts with said fluid or in a form that does not interact with said fluid, whereby the wettability of said sheet by said fluid is different depending on the shape in which the fixed polymer is located.
Selon cet autre aspect de l'invention, ledit deuxième polymère présente en fonction de la température de ladite feuille/dudit fluide une forme rétractée ou une forme étendue qui confèrent chacune à ladite feuille une hydrophilie différente. According to this other aspect of the invention, said second polymer has, as a function of the temperature of said sheet / of said fluid, a retracted shape or an extended shape which each give said sheet a different hydrophilicity.
Ainsi, ledit deuxième polymère peut être choisi parmi les polymères suivants : Thus, said second polymer may be chosen from the following polymers:
- les polymères obtenus à partir d'au moins un monomère choisi parmi : the polymers obtained from at least one monomer chosen from:
- les monomères de formule générale (I) et (II) suivantes : H^C==€H the monomers of general formula (I) and (II) below: H ^ H C == €
dans lesquelles n est un entier supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 12 ; in which n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 12;
- les polymères obtenus à partir d'au moins un monomère choisi parmi le N-isopropylacrylamide, le Ν,Ν-diéthylacrylamide, le méthylvinylether et le polymers obtained from at least one monomer chosen from N-isopropylacrylamide, Ν, Ν-diethylacrylamide, methylvinylether and
N-vinylcaprolactame ; N-vinylcaprolactam;
- les copolymères obtenus à partir d'acrylamide (AAm) et d'acide acrylique, les copolymères à blocs poly(oxyde d'éthylène)-bloc-poly(méthyl oxyde d'éthylène), les copolymères à blocs poly(oxyde d'éthylène)bloc- poly(méthyl oxyde d'éthylène)bloc-poly(oxyde d'éthylène), les copolymères à blocs polyéthylène glycol-(copolymère d'acide lactique et d'acide glycolique)- poly éthylène glycol, ; copolymers obtained from acrylamide (AAm) and acrylic acid, poly (ethylene oxide) -block-poly (ethylene oxide) block copolymers, poly (oxide of poly) block copolymers; ethylene) block-poly (ethylene oxide) block-poly (ethylene oxide), polyethylene glycol (copolymers of lactic acid and glycolic acid) - polyethylene glycol block copolymers;
- les poly(N-alkyl acrylamides, les poly(méthyl vinyl éther, les poly(N- vinyl caprolactames), les poly(N-ethyl oxazoline)s, les copolymères d'acide acrylique et d'acrylamide ; et poly (N-alkyl acrylamides, poly (methyl vinyl ether), poly (N-vinyl caprolactams), poly (N-ethyl oxazoline) s, copolymers of acrylic acid and acrylamide, and
- les oligo et polypeptides. oligo and polypeptides.
Selon l'invention, la feuille peut comporter un seul polymère fixé qui en fonction du pH du milieu dans lequel se trouve la feuille lui confère une mouillabilité en particulier une hydrophilie différente en fonction de la température ; selon l'invention, la feuille peut également comporter un seul polymère fixé à sa surface et qui lui confère une mouillabilité, en particulier une hydrophilie différente en fonction du pH du milieu dans lequel se trouve la feuille ; selon l'invention, la feuille peut également comporter au moins un polymère qui à lui seul lui confère une mouillabilité variable en fonction de la température et du pH du milieu dans lequel se trouve la feuille. Il peut s'agir par exemple, d'un copolymère à blocs qui comporte un bloc thermo-stimulable et un bloc pH-stimulable. Selon l'invention, la feuille peut également comporter, fixés à sa surface, au moins un polymère thermosensible et au moins un polymère pH sensible qui permettent ainsi de moduler la mouillabilité de la feuille, en particulier l'hydrophilie de la feuille, en fonction des deux paramètres que sont la température et le pH. According to the invention, the sheet may comprise a single fixed polymer which, depending on the pH of the medium in which the sheet is located, gives it a wettability, in particular a different hydrophilicity as a function of temperature; according to the invention, the sheet may also comprise a single polymer attached to its surface and which gives it a wettability, particularly a different hydrophilicity depending on the pH of the medium in which the sheet is located; according to the invention, the sheet may also comprise at least one polymer which alone confers a wettability variable depending on the temperature and the pH of the medium in which the sheet is. It may be for example, a block copolymer which comprises a thermo-stimulable block and a pH-stimulable block. According to the invention, the sheet may also comprise, fixed on its surface, at least one thermosensitive polymer and at least one sensitive pH polymer which thus allow to modulate the wettability of the sheet, in particular the hydrophilicity of the sheet, according to the two parameters of temperature and pH.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit deuxième polymère est obtenu par polymérisation d'un mélange de monomère de formule générale (I) et d'un monomère de formule générale (II) et en particulier par polymérisation d'un monomère de formule générale (I) dans laquelle n=2 et d'un monomère de formule générale (II) dans laquelle n=9. According to a particular embodiment, said second polymer is obtained by polymerization of a monomer mixture of general formula (I) and a monomer of general formula (II) and in particular by polymerization of a monomer of general formula ( I) in which n = 2 and a monomer of general formula (II) in which n = 9.
Avantageusement, ledit polymère d'ancrage est choisi parmi le polyméthacrylate de méthyle, les copolymères de styrène et de polyméthacrylate de méthyle et le polypropylène glycol. Advantageously, said anchoring polymer is chosen from polymethyl methacrylate, copolymers of styrene and polymethyl methacrylate and polypropylene glycol.
La présente invention concerne également un copolymère à blocs comprenant un premier bloc formé d'un copolymère de styrène et de polyméthacrylate de méthyle et un deuxième bloc formé d'un polymère de 4-vinyl pyrridine et/ou d'un polymère d'acide acrylique et/ou d'un copolymère de 4-vinyl pyrridine et d'acide acrylique. The present invention also relates to a block copolymer comprising a first block formed of a copolymer of styrene and polymethyl methacrylate and a second block formed of a 4-vinyl pyridine polymer and / or an acrylic acid polymer and / or a copolymer of 4-vinyl pyridine and acrylic acid.
La présente invention concerne également un copolymère à blocs comprenant un premier bloc formé d'un copolymère de styrène et de polyméthacrylate de méthyle et un deuxième bloc formé d'un copolymère de di-éthylène glycol éthyl éther acrylate et de nona-éthylène glycol méthyl éther acrylate. The present invention also relates to a block copolymer comprising a first block formed of a copolymer of styrene and polymethyl methacrylate and a second block formed of a copolymer of di-ethylene glycol ethyl ether acrylate and nona-ethylene glycol methyl ether acrylate.
DEFINITIONS DEFINITIONS
Le terme « mouillabilité » vis-à-vis d'un liquide donné fait référence à la capacité qu'a le liquide donné à former des gouttes à la surface d'une feuille plane d'un matériau donné. La mouillabilité s'évalue par la mesure de l'angle de contact d'une goutte formée par le liquide donné sur la feuille du matériau donné. Plus l'angle de contact est élevé, plus la mouillabilité du matériau par le liquide donné est faible. The term "wettability" with respect to a given liquid refers to the ability of the given liquid to form drops on the surface of a flat sheet of a given material. The wettability is evaluated by measuring the contact angle of a drop formed by the given liquid on the sheet of the given material. The higher the contact angle, the lower the wettability of the material by the given liquid.
L'angle de contact est défini comme étant l'angle formé par, d'une part la tangente à la goutte au point de contact entre la goutte et la surface de la feuille en matériau donné et d'autre part, la surface de la feuille elle-même Le terme « hydrophilie » fait référence à la capacité d'un matériau à être mouillé ou non par l'eau. L'hydrophilie s'évalue par la mesure de l'angle de contact d'une goutte d'eau formée à la surface d'une feuille du matériau à étudier. The contact angle is defined as the angle formed by, on the one hand, the tangent to the drop at the point of contact between the drop and the surface of the sheet of given material and, on the other hand, the surface of the leaf itself The term "hydrophilicity" refers to the ability of a material to be wet or not wet with water. Hydrophilicity is measured by measuring the contact angle of a drop of water formed on the surface of a sheet of the material to be studied.
Le terme « matrice comportant un polymère fluoré » fait référence à une structure tridimensionnelle formée d'un polymère fluoré ou formée d'un mélange, notamment de polymères et comportant au moins un polymère fluoré. The term "matrix comprising a fluoropolymer" refers to a three-dimensional structure formed of a fluorinated polymer or formed of a mixture, in particular of polymers and comprising at least one fluorinated polymer.
Le terme « polymère » désigne au sens de la présente invention, les homopolymères, les copolymères statistiques, les copolymères alternés, les copolymères à blocs et les copolymères branchés. Le terme « copolymère » englobe les polymères tels que précités obtenus à partir d'au moins deux monomères ou d'au moins un monomère et d'au moins un copolymère ou polymère. Les copolymères selon l'invention peuvent également être des terpolymères ou des copolymères obtenus à partir de plus de trois monomères et/ou copolymères différents. For the purposes of the present invention, the term "polymer" refers to homopolymers, random copolymers, alternating copolymers, block copolymers and branched copolymers. The term "copolymer" encompasses the polymers as mentioned above obtained from at least two monomers or at least one monomer and at least one copolymer or polymer. The copolymers according to the invention may also be terpolymers or copolymers obtained from more than three different monomers and / or copolymers.
S'agissant du polymère fluoré, on désigne ainsi tout polymère ayant dans sa chaîne au moins un monomère choisi parmi les composés contenant un groupe vinyle capable de s'ouvrir pour se polymériser et qui contient, directement attaché à ce groupe vinyle, au moins un atome de fluor, un groupe fluoroalkyle ou un groupe fluoroalkoxy. With regard to the fluoropolymer, this denotes any polymer having in its chain at least one monomer chosen from compounds containing a vinyl group capable of opening to polymerize and which contains, directly attached to this vinyl group, at least one fluorine atom, a fluoroalkyl group or a fluoroalkoxy group.
A titre d'exemple de monomère, on peut citer le fluorure de vinyle; le fluorure de vinylidène (VDF, CH2=CF2); le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1 ,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1 ,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl-1 ,3-dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2 dans laquelle n est 1 , 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2 dans laquelle R1 est l'hydrogène où F(CF2)z et z vaut 1 , 2, 3 ou 4; le produit de formule R3OCF=CH2 dans laquelle R3 est F(CF2)Z- et z est 1 , 2, 3 or 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3 -trifluoro-1 -propène. Le polymère fluoré peut être un homopolymère ou un copolymère, il peut aussi comprendre des monomères non fluorés tels que l'éthylène ou le propylène. As an example of a monomer, mention may be made of vinyl fluoride; vinylidene fluoride (VDF, CH 2 = CF 2 ); trifluoroethylene (VF 3 ); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro (alkyl vinyl) ethers such as perfluoro (methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro (ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro (propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro (1,3-dioxole); perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 = CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F (CF 2 ) n CH 2 OCF = CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF = CF 2 in which R 1 is hydrogen where F (CF 2 ) z and z is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 3 OCF = CH 2 in which R 3 is F (CF 2 ) Z - and z is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene. The fluoropolymer may be a homopolymer or a copolymer, it may also include non-fluorinated monomers such as ethylene or propylene.
Le terme « fixé » ne limite pas la nature et l'intensité des forces qui entrent en jeu pour faire coopérer le polymère et la surface de la feuille. Ainsi le polymère peut être solidarisé par liaison chimique avec les molécules de la surface du matériau constituant la feuille ; il peut être solidarisé du fait d'interactions mécaniques, une partie du polymère étant bloqué dans la structure de la surface de la feuille ; le polymère peut également être fixé par l'intermédiaire d'interactions électrostatiques de type forces de Van der Waals. Le terme « fixé » désigne également toute combinaison entre deux ou plus des types de liaison précités. The term "fixed" does not limit the nature and intensity of the forces involved to co-operate the polymer and the surface of the sheet. Thus the polymer can be joined by chemical bonding with the molecules of the surface of the material constituting the sheet; it can be joined because of mechanical interactions, a part of the polymer being blocked in the structure of the surface of the sheet; the polymer can also be attached via Van der Waals forces-type electrostatic interactions. The term "fixed" also refers to any combination of two or more of the above-mentioned types of bond.
Le terme « copolymère à blocs » désigne tout polymère comportant au moins deux blocs, chaque bloc étant formé d'un polymère différent obtenu, par exemple, à partir d'un monomère particulier ou d'un mélange de monomères particuliers. Chaque bloc peut être un homopolymère ou un copolymère éventuellement bloc ou statistique. The term "block copolymer" refers to any polymer having at least two blocks, each block being formed of a different polymer obtained, for example, from a particular monomer or mixture of monomers. Each block may be a homopolymer or an optionally block or random copolymer.
Le terme « polymère stimulable » désigne au sens de la présente invention tout polymère qui confère à la feuille selon l'invention, une mouillabilité différente en fonction de la forme dans laquelle se trouve ledit polymère, ladite forme dépendant d'au moins un paramètre du milieu tel que le pH et/ou la température. Ce terme englobe les polymères qui se présentent au moins sous deux formes distinctes et qui confèrent donc à la feuille au moins deux valeurs de mouillabilité différentes. La mouillabilité de la feuille conférée par le polymère n'évolue donc pas de manière continue en fonction de révolution du paramètre considéré du milieu. For the purposes of the present invention, the term "stimulable polymer" denotes any polymer that confers on the sheet according to the invention a different wettability depending on the form in which said polymer is located, said form depending on at least one parameter of the invention. medium such as pH and / or temperature. This term encompasses polymers that occur in at least two distinct forms and therefore give the sheet at least two different wettability values. The wettability of the sheet imparted by the polymer does not evolve continuously as a function of revolution of the parameter considered medium.
Le terme « température de solution critique inférieure » (LCST ou température de désolvatation) désigne la température en-dessous de laquelle tous les composants du mélange de monomères sont miscibles. Le terme « stable dans le temps » signifie que le caractère variable de la mouillabilité de la feuille en fonction d'au moins un paramètre choisi parmi le pH et la température du milieu est conservé au moins un jour, avantageusement au moins une semaine, en particulier au moins un mois et plus particulièrement trois mois. The term "lower critical solution temperature" (LCST or desolvation temperature) refers to the temperature below which all components of the monomer mixture are miscible. The term "stable over time" means that the variable character of the wettability of the sheet as a function of at least one parameter chosen from the pH and the temperature of the medium is preserved at least one day, advantageously at least one week, in at least one month and more particularly three months.
La présente invention, ses caractéristiques et les différents avantages qu'elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, cités à titre d'exemples non limitatifs et faisant référence aux figures annexées sur lesquelles : The present invention, its features and the various advantages that it provides will appear better on reading the description and examples which follow, given by way of non-limiting examples and with reference to the appended figures in which:
- la Fig. 1 représente le spectre RMN1H du polymère d'ancrage P1FIG. 1 represents the 1 H NMR spectrum of the anchoring polymer P1
(P(styrène-stat-MMA)), le solvant utilisé pour la RMN1H étant le chloroforme deutéré (CDCI3) ; (P (styrene-stat-MMA)), the solvent used for the 1 H NMR being deuterated chloroform (CDCl 3 );
- la Fig. 2 représente le spectre RMN1H dans du chloroforme deutéré du copolymère P5 et les chromatogrammes du macro-amorceur P1 et du copolymère P5 ; FIG. 2 is the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P5 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P1 and the P5 copolymer;
- la Fig. 3 représente le spectre RMN1H dans du chloroforme deutéré du copolymère P7 et les chromatogrammes du macro-amorceur P2 et du copolymère P7 ; FIG. 3 represents the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P7 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P2 and the P7 copolymer;
- la Fig. 4 représente le spectre RMN1H dans chloroforme deutéré du copolymère P8 et les chromatogrammes du macro-amorceur P3 et du copolymère P8 ; FIG. Figure 4 shows the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of the P8 copolymer and the chromatograms of the macroinitiator P3 and the P8 copolymer;
- la Fig. 5 représente l'angle de contact de films continus de polymère P4, P5 et P6, respectivement, en fonction du pH ; FIG. 5 represents the contact angle of continuous polymer films P4, P5 and P6, respectively, as a function of pH;
- la Fig. 6 représente l'angle de contact de films continus de polymère P7 en fonction du pH ; FIG. 6 represents the contact angle of continuous polymer films P7 as a function of the pH;
- la Fig. 7 représente l'image obtenue à l'aide d'un microscope à balayage électronique d'une membrane en PVDF hydrophile vierge (à gauche) et celle obtenue après dépôt d'un copolymère dont le deuxième bloc est obtenu par polymérisation de 4-vinyl pyrridine (à droite) ; FIG. 7 represents the image obtained using a scanning electron microscope of a virgin hydrophilic PVDF membrane (left) and that obtained after deposition of a copolymer whose second block is obtained by polymerization of 4-vinyl pyridine (right);
- la Fig. 8 représente l'angle de contact d'une membrane en PVDF hydrophobe sur laquelle le polymère P4 est fixé (adsorbé), respectivement avant traitement pH (à gauche), après un traitement avec une solution tampon de pH=1 (au centre) et après un second traitement avec une solution tampon de pH=10 (à droite) ; FIG. 8 represents the contact angle of a hydrophobic PVDF membrane on which the polymer P4 is attached (adsorbed), respectively before pH treatment (left), after treatment with a buffer solution pH = 1 (in the center) and after a second treatment with a buffer solution of pH = 10 (right);
- la Fig. 9 représente la mesure de l'angle de contact d'une goutte d'eau sur une feuille formée par dépôt d'un film de polymère P4 sur un film de PVDF fondu, en fonction de différents traitements pH. FIG. 9 shows the measurement of the contact angle of a drop of water on a sheet formed by depositing a P4 polymer film on a molten PVDF film, according to different pH treatments.
EXEMPLES EXAMPLES
Synthèse et caractérisation des copolymères à blocs Synthesis and characterization of block copolymers
La synthèse des copolymères à blocs est effectuée en deux étapes distinctes correspondant respectivement à la synthèse du premier bloc dit bloc d'ancrage, puis du second bloc qui est le bloc qui va conférer à la membrane une hydrophilie particulière. La première étape est réalisée en masse (sans solvant) alors que la seconde étape est obtenue en solution car le monomère seul ne permet pas la solubilisation du macro-amorceur. Le protocole d'obtention des copolymères ainsi que leur caractérisation sont détaillés ci- après. The synthesis of the block copolymers is carried out in two distinct stages respectively corresponding to the synthesis of the first block called anchor block, then the second block which is the block which will confer on the membrane a particular hydrophilicity. The first step is carried out in bulk (without solvent) while the second step is obtained in solution because the monomer alone does not allow the solubilization of the macro-initiator. The protocol for obtaining the copolymers and their characterization are detailed below.
EXEMPLE 1 : Synthèse du bloc d'ancrage (copolymère statistique) PfS-stat- MMA) EXAMPLE 1 Synthesis of the Anchor Block (Statistical Copolymer) PfS-stat-MMA)
Le bloc d'ancrage est constitué de PMMA (polyméthacrylate de méthyle), polymère compatible avec le PVDF. Cependant, la NMP (polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes) ne permet un bon contrôle de la polymérisation de méthacrylate de méthyle (MMA) qu'en présence d'un co-monomère tel que le styrène ou l'acrylonitrile. Dans le cas présent, du styrène a été utilisé à hauteur de 10% molaire du nombre total de moles styrène/méthacrylate de méthyle du mélange. The anchor block consists of PMMA (polymethylmethacrylate), a polymer compatible with PVDF. However, the NMP (controlled radical polymerization by nitroxides) allows a good control of the polymerization of methyl methacrylate (MMA) in the presence of a comonomer such as styrene or acrylonitrile. In the present case, styrene was used at a level of 10 mol% of the total number of styrene / methyl methacrylate moles of the mixture.
Le protocole est le suivant. Dans un ballon, sont introduit successivement le SG1 libre (SG1 =N-tert-butyl-N-[1 -diéthylphosphono-(2,2- diméthylpropyl)] nitroxyde) (contre radical), le BlocBuilder© (ci-après désigné par MAMA, commercialisé par Arkéma et correspondant à la formule suivante : The protocol is as follows. In a flask are successively introduced the free SG1 (SG1 = N-tert-butyl-N- [1-diethylphosphono- (2,2-dimethylpropyl)] nitroxide) (against radical), BlocBuilder © (hereinafter referred to as MAMA, marketed by Arkema and corresponding to the following formula:
qui est l'amorceur et les monomères MMA et styrène (purifiés sur inhibitor remover®). Après solubilisation complète de l'amorceur, le système réactionnel est dégazé par bullage d'azote durant 20 min. Afin d'éviter l'évaporation éventuelle de monomère, le ballon est plongé dans un bain de glace lors de cette étape. Puis, l'énergie thermique nécessaire à la polymérisation est apportée par un bain d'huile (90°C) alors que l'agitation est assurée par voie magnétique. Les conditions expérimentales pour les synthèses des polymères P1 , P2 et P3 sont répertoriées dans le Tableau I suivant. Chaque copolymère d'ancrage est purifié par une succession de trois cycles de précipitation dans un large excès d'éthanol (10 fois) et de séchage sous vide (40°C), ce qui permet d'éliminer le monomère résiduel. which is the initiator and the monomers MMA and styrene (purified on inhibitor remover®). After complete solubilization of the initiator, the reaction system is degassed by bubbling nitrogen for 20 min. In order to avoid the possible evaporation of monomer, the balloon is immersed in an ice bath during this step. Then, the thermal energy required for the polymerization is provided by an oil bath (90 ° C) while stirring is provided by magnetic means. The experimental conditions for syntheses of polymers P1, P2 and P3 are listed in the following Table I. Each anchoring copolymer is purified by a succession of three precipitation cycles in a large excess of ethanol (10 times) and vacuum drying (40 ° C.), which makes it possible to remove the residual monomer.
Tableau I Table I
a DPn = ([S]o+[MMA]0) / [MAMA]0. b r = 100 x [SG1 ]0/[MAMA]0. a DPn = ([S] o + [MMA] 0 ) / [MAMA] 0 . b r = 100 x [SG1] 0 / [MAMA] 0 .
Un exemple de caractérisation est donné pour le polymère P1 . An example of characterization is given for the polymer P1.
La Fig. 1 représente le spectre RMN1H dans le chloroforme deutéré d'un échantillon prélevé à la fin de la synthèse, ce qui permet de déterminer la conversion de chaque monomère. La conversion en MMA peut être déterminée à l'aide des signaux caractéristiques des protons méthoxyliques du monomère (3,75ppm) et du polymère (entre 2,8 et 3,7 ppm). A noter que suivant la nature des proches voisins du MMA, le blindage des protons concernés varie ce qui engendre la présence de trois pics caractéristiques des protons méthoxyliques du PMMA. Ainsi, sur la Fig. 1 , la conversion en MMA est de 55,76%. La zone spectrale caractéristique des protons aromatiques du styrène coïncidant avec le pic caractéristique du chloroforme, la conversion en styrène est déterminée en tenant compte des conditions expérimentales et plus particulièrement du taux de styrène introduit par rapport au MMA. Ceci permet de déterminer une valeur d'intégrale correspondant à la totalité de styrène présent à l'instant t (polymère et monomère) et de la comparer au signal du proton vinylique du monomère (5,25 ppm). Ainsi, sur la Fig. 1 , la conversion en styrène est de 75,94%. Fig. 1 represents the 1 H NMR spectrum in deuterated chloroform of a sample taken at the end of the synthesis, which makes it possible to determine the conversion of each monomer. The conversion to MMA can be determined using the characteristic signals of the methoxyl protons of the monomer (3.75ppm) and the polymer (between 2.8 and 3.7 ppm). It should be noted that, depending on the nature of the close neighbors of the MMA, the shielding of the protons concerned varies, which gives rise to the presence of three peaks characteristic of PMMA methoxyl protons. Thus, in FIG. 1, the conversion to MMA is 55.76%. The characteristic spectral zone of the aromatic protons of styrene coinciding with the peak characteristic of chloroform, the conversion to styrene is determined taking into account the experimental conditions and more particularly the rate of styrene introduced relative to the MMA. This makes it possible to determine an integral value corresponding to the totality of styrene present at time t (polymer and monomer) and to compare it with the vinyl proton signal of the monomer (5.25 ppm). Thus, in FIG. 1, the conversion to styrene is 75.94%.
Ces données mènent à une masse molaire théorique Mnth = MMAMA + These data lead to a theoretical molar mass Mn th = M MAMA +
Le spectre RMN1H du copolymère purifié permet de déterminer la composition molaire de chaque unité dans le copolymère. Ainsi, le copolymère P1 présente 16% molaire d'unités styrène et 84% molaire d'unités MMA. En combinant ce résultat à la masse molaire moyenne en nombre obtenue par chromatographie d'exclusion stérique (CES) dans le DMF/LiCI (calibration PMMA), Mn (exp) = 39200 g.mol-1 , la composition du premier bloc peut être déterminée par résolution du système d'équation mettant en jeu les équations suivantes : MneXp = MMAMA + DPS x Ms + DPMMA X MMMA et = dans The 1 H NMR spectrum of the purified copolymer makes it possible to determine the molar composition of each unit in the copolymer. Thus, the copolymer P1 has 16 mol% of styrene units and 84 mol% of MMA units. By combining this result with the number average molecular weight obtained by size exclusion chromatography (CES) in DMF / LiCl (PMMA calibration), Mn (exp) = 39200 gmol-1, the composition of the first block can be determined by solving the equation system involving the following equations: Mn eX p = MMAMA + DP S x M s + DPMMA XM M MA and = in
DPS xs lesquelles xi représente la fraction molaire de i. Ainsi, le copolymère P1 possède 62 unités styrène et 326 unités MMA. DP S x where xi represents the mole fraction of i. Thus, the P1 copolymer has 62 styrene units and 326 MMA units.
Les propriétés chimiques de chaque polymère sont répertoriées dans le Tableau II suivant. Tableau II The chemical properties of each polymer are listed in the following Table II. Table II
a déterminé par RMN1H. was determined by 1 H NMR
b · » · , , CsxMo v CMMA * [MMA] 0 b · »·,, CsxMo v CMMA * [MMA] 0
Mnth = MMAMA + - — x Ms H x MMMA . Mn th = M MAMA + - - x M s H x M MMA .
zn MAMA [MAMA] 0 [MAMA] 0 M MA zn MAMA [MAMA] 0 [MAMA] 0 M MA
c Déterminé par CES dans le DMF+LiCI avec une calibration PMMA. c Determined by CES in DMF + LiCI with a PMMA calibration.
d Obtenu par résolution du système d'équations : Mnexp = MMAMA + DPS x MS + DPMMA X MMMA et DPMMA = ^ M OÙ X, représente la fraction molaire de i. d Obtained by solving the system of equations: Mn exp = MMAMA + DP S x M S + DPMMA X MMMA and DPMMA = ^ M where X represents the molar fraction of i.
DPS XS DP S XS
Synthèse du copolymère à blocs dont l'hydrophilie est variable et fonction du pH et/ou de la température : copolymère à blocs stimulable Synthesis of the block copolymer whose hydrophilicity is variable and function of pH and / or temperature: stimulable block copolymer
Le copolymère dont l'hydrophilie peut être modifiée est obtenu par réamorçage du bloc d'ancrage et copolymérisation avec un monomère dont l'hydrophilie peut être modifiée ou d'un mélange de monomères présentant une température critique inférieure. Pour cela, il est nécessaire de solubiliser le polymère d'ancrage dans le système réactionnel ; or la quantité de monomère à introduire pour la seconde étape ne permet pas sa solubilisation totale. Afin de remédier à cette contrainte, la polymérisation est donc réalisée en solution. Différents monomères ont été polymérisés afin d'obtenir des copolymères balayant une large gamme de propriétés. The copolymer whose hydrophilicity can be modified is obtained by rebooting the anchor block and copolymerization with a monomer whose hydrophilicity can be modified or a mixture of monomers having a lower critical temperature. For this, it is necessary to solubilize the anchoring polymer in the reaction system; however the amount of monomer to be introduced for the second step does not allow its total solubilization. In order to overcome this constraint, the polymerization is therefore carried out in solution. Different monomers have been polymerized to obtain copolymers sweeping a wide range of properties.
La sensibilité au pH est obtenue grâce à des copolymères à base de 4VP, AA. Un deuxième bloc obtenu par une répartition statistique de DEGEA et PEGA permet d'obtenir un deuxième copolymère qui est un copolymère statistique P(DEGEA-stat-PEGA) dont la transition hydrophile/hydrophobe dépend de la composition molaire du copolymère en DEGEA. Le copolymère contient un pourcentage molaire en DEGEA variable, sensiblement égal ou supérieur à 0% et sensiblement égal ou inférieur à 100% ; cette teneur molaire variable de DEGEA dans le copolymère permet d'obtenir une gamme de températures de désolvatation (ou LCST) ; chaque copolymère présente, en fonction de sa teneur molaire en DEGEA, une température de désolvatation qui lui est propre. Dans le cas présent, toutes les températures de désolvatation qu'il est possible d'obtenir en faisant varier la teneur molaire en DEGEA sont sensiblement égales ou supérieures à 15°C et sensiblement égales ou inférieures à 90°C. Lorsque le copolymère est porté à une température sensiblement égale à sa température de désolvatation, son hydrophilie est modifiée. Comme expliqué ci-après, les monomères permettant d'obtenir un deuxième polymère stimulable peuvent entrer dans la composition d'un copolymère par réamorçage d'un premier bloc P(S-stat-MMA). The pH sensitivity is achieved by copolymers based on 4VP, AA. A second block obtained by a statistical distribution of DEGEA and PEGA makes it possible to obtain a second copolymer which is a statistical P copolymer (DEGEA-stat-PEGA) whose hydrophilic / hydrophobic transition depends on the molar composition of the DEGEA copolymer. The copolymer contains a molar percentage of variable DEGEA, substantially equal to or greater than 0% and substantially equal to or less than 100%; this variable molar content of DEGEA in the copolymer makes it possible to obtain a range of desolvation temperatures (or LCST); each copolymer has, according to its molar content of DEGEA, a desolvation temperature of its own. In the present case, all the desolvation temperatures that can be obtained by varying the molar content of DEGEA are substantially equal to or greater than 15 ° C and substantially equal to or less than 90 ° C. When the copolymer is brought to a temperature substantially equal to its desolvation temperature, its hydrophilicity is modified. As explained below, the monomers making it possible to obtain a second stimulable polymer may enter the composition of a copolymer by reinitiating a first block P (S-stat-MMA).
Les abréviations suivantes correspondent aux composés suivants : The following abbreviations correspond to the following compounds:
4VP AA DEGEA PEGA Quel que soit le deuxième bloc souhaité, le protocole est le suivant. Le SG1 , le macro-amorceur, le(s) monomère(s) et le solvant sont introduits dans un ballon. Après solubilisation complète du macro-amorceur, le système réactionnel est dégazé par bullage d'azote durant 20 min. Afin d'éviter l'évaporation éventuelle de monomère, le ballon est plongé dans un bain de glace lors de cette étape. Puis, l'énergie thermique nécessaire à la polymérisation est apportée par un bain d'huile alors que l'agitation est assurée par voie magnétique. 4VP AA DEGEA PEGA Whatever the second desired block, the protocol is as follows. The SG1, the macro-initiator, the monomer (s) and the solvent are introduced into a flask. After complete solubilization of the macro-initiator, the reaction system is degassed by bubbling nitrogen for 20 min. In order to avoid the possible evaporation of monomer, the balloon is immersed in an ice bath during this step. Then, the thermal energy required for the polymerization is provided by an oil bath while stirring is provided by magnetic means.
Synthèse des copolymères à blocs stimulables Synthesis of stimulable block copolymers
EXEMPLE 2 : synthèse du copolymère dibloc avec deuxième polymère P4VP : copolymère à blocs pH stimulable Les conditions de manipulations sont telles que [4VP]/[macro-amorceur P1 ]=525 avec un excédent de SG1 libre de 10%. La synthèse est réalisée dans le DMF (36 w%) à 1 15°C. Afin d'obtenir trois compositions de copolymères à blocs différentes, le protocole est appliqué avec trois temps de manipulation différents ce qui engendre des conversions différentes. La conversion est calculée à l'aide du spectre RMN1H représenté sur la Fig. 3 (copolymère P5) par comparaison des signaux caractéristiques des protons aromatiques en alpha de l'aminé (entre 8,1 et 8,6 ppm) du polymère et du monomère et des protons vinyliques du monomère (5,45 ppm). Les valeurs caractéristiques des différents copolymères obtenus sont répertoriées dans le Tableau III suivant. De plus, la composition molaire peut être déterminée par comparaison de l'intégrale du pic méthoxylique du PMMA (86% du PMMA total) et des protons aromatiques en alpha de l'aminé du bloc P4VP. Ainsi, les trois copolymères à blocs dont le temps de synthèse du second bloc est de 2h30, 4h et 6h présentent respectivement des degrés de polymérisation en 4VP de 106, 237 et 301 . La fraction volumique est obtenue en appliquant la relation suivante : EXAMPLE 2 Synthesis of Diblock Copolymer with Second Polymer P4VP: Stimulant pH Block Copolymer The handling conditions are such that [4VP] / [macro-initiator P1] = 525 with an excess of free SG1 of 10%. The synthesis is carried out in DMF (36 w%) at 115 ° C. In order to obtain three different block copolymer compositions, the protocol is applied with three different handling times resulting in different conversions. The conversion is calculated using the 1 H NMR spectrum shown in FIG. 3 (P5 copolymer) by comparison of the characteristic signals of the aromatic protons at alpha of the amine (between 8.1 and 8.6 ppm) of the polymer and the monomer and the vinyl protons of the monomer (5.45 ppm). The characteristic values of the various copolymers obtained are listed in the following Table III. In addition, the molar composition can be determined by comparing the integral of the PMMA methoxylic peak (86% of the total PMMA) and the aromatic alpha protons of the amine of the P4VP block. Thus, the three block copolymers whose synthesis time of the second block is 2.5 hours, 4 hours and 6 hours respectively have polymerization degrees at 4VP of 106, 237 and 301. The volume fraction is obtained by applying the following relation:
M(4VP) M (4VP)
m (Ρ νΡΛ - Xpwp X 4VPj » m (Ρ νΡΛ - Xpwp X 4VPj »
Xp*vp X (4VPJ+XPS X ÏS) +XPMMA X piMMA) où x représente la fraction molaire, M la masse molaire and p la densité. De plus, la qualité du réamorçage est vérifiée par CES (Chromatographie par exclusion Stérique) dans le DMF/LiCI à travers la l'absence d'épaulement du chromatogramme du copolymère. Cette technique permet également de déterminer l'indice de polymolécularité du copolymère. Xp * vp X (4VPJ + XPS X ÏS) + XPMMA X piMMA) where x is the molar fraction, M is the molar mass and p is the density. In addition, the quality of the reinforcement is verified by CES (Chromic exclusion chromatography) in DMF / LiCl through the absence of shoulder of the chromatogram of the copolymer. This technique also makes it possible to determine the polymolecularity index of the copolymer.
Tableau III copolymère Temps C4Vp (%) Mnth b Mnexp c PDIC DP Table III copolymer Time C 4V p (%) Mnth b Mn exp c PDI C DP
(h) (g.mol 1) (g.mol 1) (4VP)a (P4VP)d (h) (g.mol 1 ) (g.mol 1 ) (4VP) a (P4VP) d
P4 2.5 19,6 50 200 48 300 1,29 106 0,22P4 2.5 19.6 50 200 48 300 1.29 106 0.22
P5 4 39,9 61 900 54 200 1,25 237 0,38P5 4 39.9 61 900 54 200 1.25 237 0.38
P6 6 53,9 70 700 63 200 1,20 301 0,44 a déterminé par 1H NMR. P6 6 53.9 70 700 63 200 1.20 301 0.44 was determined by 1 H NMR.
Mnth = MP1 +——— x M4VP . Mn th = M P1 + --- x M 4VP .
c Déterminé par CES dans du DMF calibration PMMA. c Determined by CES in DMF calibration PMMA.
d calculé selon l'équation 1 . d calculated according to equation 1.
EXEMPLE 3 : synthèse du copolymère dibloc avec bloc AA : copolymère à blocs pH stimulable EXAMPLE 3 Synthesis of the diblock copolymer with AA block: stimulable pH block copolymer
Le réamorçage d'acide acrylique par NMP sur le bloc P(MMA-stat-S) a été réalisé dans le 1 ,4 dioxane. Cependant, le fort transfert au solvant lors de cette synthèse ne permet pas d'obtenir des masses molaires pour le deuxième bloc supérieures à 7000 g.mol-1 (soit 100 unités) en gardant le contrôle de la réaction. Viser des masses molaires plus importantes engendrerait la présence d'homopolymère de PAA. Ainsi, l'AA est amorcé à partir de P2 (12000 g.mol-1 ) afin de viser une masse molaire en AA suffisamment faible pour conserver le contrôle. Les conditions de manipulations sont telles que [AA]/[macro-amorceur P2]= 280 avec un excédent de SG1 libre de 20%. La synthèse est réalisée dans le DMSO (71 w%) à 120°C. La conversion en AA est calculée par RMN 1H dans le DMSO deutéré (voir Fig. 4) par comparaison du pic caractéristique du proton acide présent sur le monomère et le polymère et des pics caractéristiques des protons vinyliques du monomère. Ainsi, une conversion de 22% est obtenue, ce qui correspond à un DPn en AA de 62 unités. La qualité du réamorçage est vérifiée par CES dans le THF après avoir pris soin de méthyler les unités AA. II en résulte un copolymère (P7) final dont l'indice de polymolécularité est de 1 ,52 présentant une fraction volumique en PAA de 0,26. The recrystallization of acrylic acid by NMP on the P block (MMA-stat-S) was carried out in 1,4-dioxane. However, the strong transfer to the solvent during this synthesis does not make it possible to obtain molar masses for the second block greater than 7000 g / mol (1 100 units) while keeping the control of the reaction. Targeting larger molar masses would result in the presence of PAA homopolymer. Thus, AA is primed from P2 (12000 g mol-1) in order to target a molar mass in AA sufficiently low to maintain control. The handling conditions are such that [AA] / [macroinitiator P2] = 280 with a free SG1 excess of 20%. The synthesis is carried out in DMSO (71 w%) at 120 ° C. The conversion to AA is calculated by 1 H NMR in deuterated DMSO (see Fig. 4) by comparing the characteristic peak of the acid proton present on the monomer and the polymer and characteristic peaks of the vinyl protons of the monomer. Thus, a conversion of 22% is obtained, which corresponds to a DP n in AA of 62 units. The quality of the reinforcement is checked by CES in THF after having taken care of methylating the AA units. This results in a final copolymer (P7) whose polymolecularity index is 1, 52 having a PAA volume fraction of 0.26.
EXEMPLE 4 : synthèse du copolymère di-bloc avec un deuxième bloc PEGA/DEGEA : copolymère à blocs thermo-stimulable EXAMPLE 4 Synthesis of the di-block copolymer with a second block PEGA / DEGEA: thermostimulable block copolymer
Le réamorçage du bloc thermostimulable est réalisé à partir de P3. Le PEGA et le DEGEA présentent respectivement des températures de désolvatation (ou températures de solution critique inférieures encore appelées LCST pour « low critical solution température ») de 80 et 18°C dans l'eau. La LCST du bloc composé par le PEGA DEGEA peut être modulée par le taux de chacun des monomères dans le bloc. Pour cette application, une LCST d'environ 35-40°C est souhaitée, c'est pourquoi le bloc sensible est composé de 20% de PEGA et 80% de DEGEA. Les conditions de manipulations pour l'obtention de P8 sont telles que [Monomères]/[macro-amorceur P1 ]=126 avec un excédent de SG1 libre de 20%. La synthèse est réalisée dans le DMF (60 w%) à 1 15°C durant 20h30. Seule la conversion globale peut être déterminée par RMN1 H (Figure 5) par comparaison des signaux spécifiques des monomères (3H vinyliques) et du massif caractéristique des protons en alpha de l'ester présents sur les monomères et le polymère. Ainsi, une conversion globale de 66,1 1 % est obtenue, ce qui correspond à un DPn de 83 unités. Il a déjà été montré au sein du laboratoire que la composition initiale en monomère était identique à la composition dans le copolymère, ce qui signifie que le second bloc est constitué de 17 unités PEGA et 66 unités DEGEA. De plus, le CES dans le DMF/LiCI permet de confirmer le réamorçage et de déterminer l'indice de polymolécularité égal à 1 ,27. The reboot of the thermostimulable block is made from P3. PEGA and DEGEA have desolvation temperatures (or lower critical solution temperatures, also known as LCSTs). "Low critical solution temperature") of 80 and 18 ° C in water. The LCST of the PEGA DEGEA block can be modulated by the level of each of the monomers in the block. For this application, an LCST of about 35-40 ° C is desired, which is why the sensitive block is composed of 20% PEGA and 80% DEGEA. The handling conditions for obtaining P8 are such that [Monomers] / [macro-initiator P1] = 126 with a free SG1 excess of 20%. The synthesis is carried out in DMF (60 w%) at 115 ° C. for 20h30. Only the overall conversion can be determined by 1 H NMR (FIG. 5) by comparison of the monomer (3H vinyl) specific signals and the characteristic alpha proton proton of the ester present on the monomers and the polymer. Thus, a global conversion of 66.1 1% is obtained, which corresponds to a DP n of 83 units. It has already been shown in the laboratory that the initial monomer composition was identical to the composition in the copolymer, which means that the second block consists of 17 PEGA units and 66 DEGEA units. In addition, the CES in DMF / LiCI makes it possible to confirm the reintroduction and to determine the polymolecularity index equal to 1.27.
EXEMPLE 5 : Etude des propriétés des copolymères obtenus EXAMPLE 5 Study of the Properties of the Copolymers Obtained
Etude de la sensibilité au pH PH sensitivity study
a) copolymère à blocs dont le deuxième bloc est obtenu par polymérisation de VPP a) block copolymer whose second block is obtained by polymerization of VPP
Afin de vérifier la sensibilité au pH des copolymères précités, des films continus sont réalisés sur lame de verre pour microscope. Différents bains de solutions tampons sont préparés afin d'y plonger les films et ainsi appliquer une large gamme de pH (de 1 à 10) au copolymère. Après séchage, les films sont séchés et les propriétés de surfaces sont mesurées par angle de contact entre la surface et une goutte d'eau à pH=7. Ainsi, un profil d'angle de contact en fonction du pH peut être tracé et relié à une variation d'état de protonation de la P4VP. En effet, lorsque l'unité répétitive aminée est soumise à un pH supérieur à son pKa (environ 5,2 en solution), elle est sous une forme déprotonée qui est plus hydrophobe que la forme protonée (forme acide). En référence à la Fig. 6, on constate que pour chacun des copolymères P4, P5 et P6 qui comportent un deuxième bloc obtenu par polymérisation de P4VP, la courbe représentant l'angle de contact en fonction du pH présente systématiquement un point d'inflexion au niveau du pKa marquant la séparation entre la zone où la forme protonée est prépondérante et celle où la forme déprotonée domine. b) copolymère à blocs dont le deuxième bloc est obtenu par polymérisation de AA In order to verify the pH sensitivity of the abovementioned copolymers, continuous films are made on a microscope glass slide. Different buffer solution baths are prepared in order to immerse the films therein and thus apply a wide pH range (from 1 to 10) to the copolymer. After drying, the films are dried and the surface properties are measured by contact angle between the surface and a drop of water at pH = 7. Thus, a contact angle profile as a function of pH can be plotted and connected to a protonation state variation of P4VP. Indeed, when the aminated repeating unit is subjected to a pH greater than its pKa (about 5.2 in solution), it is in a deprotonated form which is more hydrophobic than the protonated form (acid form). With reference to FIG. 6, it can be seen that for each of the copolymers P4, P5 and P6 which comprise a second block obtained by polymerization of P4VP, the curve representing the contact angle as a function of the pH systematically has a point of inflection at the level of the pKa marking the separation between the zone where the protonated form is predominant and that where the deprotonated form dominates. b) block copolymer whose second block is obtained by polymerization of AA
La Fig. 6 représente l'angle de contact de films continus de polymère P7 en fonction du pH. Le polymère P7 comporte un deuxième bloc obtenu par polymérisation d'AA ; ce copolymère présente une fraction volumique en PAA de 0,26. Comme cela est visible sur la Fig. 6, on observe également un point d'inflexion de la courbe de l'angle de contact aux alentours du pKa. Fig. 6 represents the contact angle of continuous polymer films P7 as a function of the pH. The polymer P7 comprises a second block obtained by polymerization of AA; this copolymer has a PAA volume fraction of 0.26. As can be seen in FIG. 6, there is also a point of inflection of the curve of the contact angle around the pKa.
Dans le cas de ce copolymère, le PAA étant un polyacide, la forme prépondérante à un pH inférieur au pKa est la forme protonée qui est donc plus hydrophobe que la forme déprotonée (pH > pKa). Cependant, la forme la plus hydrophobe conserve une forte affinité avec l'eau puisque l'angle de contact est seulement de 45°. In the case of this copolymer, the PAA being a polyacid, the predominant form at a pH below the pKa is the protonated form which is therefore more hydrophobic than the deprotonated form (pH> pKa). However, the most hydrophobic form retains a high affinity with water since the contact angle is only 45 °.
Etude de la sensibilité à la température Temperature sensitivity study
Il n'est pas possible de faire le même genre d'étude (sur une échelle de température) à partir du copolymère thermo-stimulable car sa sensibilité est liée à la présence d'eau. En effet, le changement d'état hydrophile/hydrophobe est dû à un changement de conformation de la chaîne. En dessous de la LCST (ou température de solution critique inférieure), les interactions eau/polymère sont favorisées ce qui se traduit par une bonne solubilité des chaînes qui sont alors étendues. A contrario, lorsque la température est supérieure à la LCST, les interactions polymère/polymère sont favorisées et le polymère se recroqueville sur lui-même pour former un domaine hydrophobe. Les chaînes sont alors collapsées. A sec, ce phénomène n'existe pas. Cependant, le changement de comportement a pu être vérifié dans le cas d'homopolymère de PEGA DEGEA solubilisés dans de l'eau qui suivant la température sont solubles (transmittance 100%) ou non soluble (solution trouble). Les résultats obtenus ne sont présentés ici. It is not possible to do the same kind of study (on a temperature scale) from the thermo-stimulable copolymer because its sensitivity is related to the presence of water. Indeed, the change of hydrophilic / hydrophobic state is due to a change of conformation of the chain. Below the LCST (or lower critical solution temperature), the water / polymer interactions are favored which results in a good solubility of the chains which are then extended. On the other hand, when the temperature is higher than the LCST, the polymer / polymer interactions are favored and the polymer curls up on itself to form a hydrophobic domain. The chains are then collapsed. Dry, this phenomenon does not exist. However, the change in behavior could be verified in the case of homopolymers of PEGA DEGEA solubilized in water that following the temperature are soluble (100% transmittance) or not soluble (cloudy solution). The results obtained are not shown here.
EXEMPLE 6 : Etude de l'ancrage du polymère dibloc dans la membrane PVDF EXAMPLE 6 Study of the anchoring of the diblock polymer in the PVDF membrane
L'ancrage du copolymère au sein de la membrane est rendu possible grâce à la combinaison de la compatibilité chimique entre le PMMA et le PVDF et du choix du solvant utilisé pour l'insertion du copolymère. En effet, la capacité à celui-ci à pénétrer dans les canaux de filtration (bonne affinité avec le PVDF) et à localement (extrême surface des canaux) gonfler sans solubiliser, afin de ne pas compromettre le réseau filtrant du polymère fluoré, sont des facteurs primordiaux pour l'ancrage du copolymère dans toute la membrane. Ainsi, le solvant choisi répondant à ces conditions est le chloroforme (bon solvant du copolymère). The anchoring of the copolymer within the membrane is made possible by the combination of the chemical compatibility between the PMMA and the PVDF and the choice of the solvent used for the insertion of the copolymer. Indeed, the ability of the latter to penetrate the filtration channels (good affinity with PVDF) and locally (extreme channel surface) to swell without solubilizing, in order not to compromise the filtration network of the fluoropolymer, are crucial factors for the anchoring of the copolymer throughout the membrane. Thus, the chosen solvent meeting these conditions is chloroform (good copolymer solvent).
Insertion du copolymère dans la membrane Insertion of the copolymer into the membrane
La solution de copolymère est déposée sur la membrane et la bonne affinité avec le PVDF permet la pénétration de celle-ci dans tout le volume vide (canaux). Ainsi, après évaporation du solvant, le copolymère est réparti de façon homogène dans la membrane. Comme cela est visible sur la Fig. 7, la microscopie électronique à balayage ne laisse pas apparaître de modification de l'aspect de la membrane après insertion du copolymère, ce qui confirme le fait que le copolymère pénètre dans la membrane et ne reste pas seulement à la surface. Cependant, le changement de propriétés de mouillabilité de la membrane confirme la présence en quantité suffisante du copolymère au sein de la membrane. Le cas le plus probant est obtenu pour le dépôt du copolymère sur une membrane PVDF hydrophile. Comme représenté sur la Fig. 7, une goutte d'eau déposée pour réaliser la mesure d'angle de contact pénètre immédiatement dans une membrane de PVDF présentant une porosité de 0,22μηη et ne comportant pas de copolymère adsorbé (image de droite). Sur la partie gauche de la Fig. 7, on constate au contraire que l'eau forme une goutte à la surface de la même membrane comportant le copolymère P4 selon l'invention adsorbé à sa surface. On a par ailleurs vérifié ces résultats sur les deux faces de la membrane ce qui confirme le fait le copolymère en solution dans le chloroforme a pénétré dans la membrane après son simple dépôt sur cette dernière ; ceci confirme que le copolymère est bien réparti dans l'ensemble de la structure de la membrane. The copolymer solution is deposited on the membrane and the good affinity with the PVDF allows the penetration thereof into the entire empty volume (channels). Thus, after evaporation of the solvent, the copolymer is distributed homogeneously in the membrane. As can be seen in FIG. 7, scanning electron microscopy does not show any change in the appearance of the membrane after insertion of the copolymer, which confirms that the copolymer penetrates the membrane and does not remain only at the surface. However, the change in wettability properties of the membrane confirms the presence in sufficient quantity of the copolymer within the membrane. The most convincing case is obtained for the deposition of the copolymer on a hydrophilic PVDF membrane. As shown in FIG. 7, a drop of water deposited to make the contact angle measurement immediately penetrates into a PVDF membrane having a porosity of 0.22μηη and having no adsorbed copolymer (right image). On the left side of FIG. 7, it is found on the contrary that the water forms a drop on the surface of the same membrane comprising the copolymer P4 according to the invention adsorbed on its surface. These results have also been verified on both sides of the membrane, which confirms the fact that The copolymer dissolved in chloroform penetrated the membrane after its simple deposition on the latter; this confirms that the copolymer is well distributed throughout the structure of the membrane.
EXEMPLE 7 : Etude de la sensibilité au pH de la membrane EXAMPLE 7: Study of the pH sensitivity of the membrane
La sensibilité de la membrane selon l'invention a été vérifiée sur une membrane PVDF hydrophobe imbibée par une solution de copolymère P4 dans du chloroforme. La membrane ainsi traitée comporte donc le copolymère P4 fixé (adsorbé) à sa surface. L'application sur la membrane selon l'invention d'une solution tampon affectant la protonation de la P4VP contenue dans le copolymère P4 permet l'alternance entre la forme hydrophile et la forme hydrophobe du copolymère P4. On réalise ensuite un traitement pH par perméation à travers la membrane de l'invention d'une solution tampon au pH déterminé durant 20 minutes. La membrane est ensuite séchée avant la mesure de l'angle de contact. Les résultats obtenus sont visibles sur la Fig. 8. Comme représenté sur la Fig. 8, avant traitement par perméation (traitement pH), la membrane selon l'invention est hydrophobe et l'angle de contact est de 95°. Après traitement par perméation avec une solution tampon de pH=1 (photo du centre), la membrane est plus hydrophile car l'angle de contact est alors de 39°. Lorsque l'on soumet cette même membrane déjà soumise à une perméation avec une solution tampon de pH = 1 , à un traitement de perméation avec une solution tampon à pH = 10, on constate, comme cela est visible sur la Fig. 8 (partie de gauche), que la membrane redevient plus hydrophobe, l'angle de contact augmente et est égal à 75°. The sensitivity of the membrane according to the invention was verified on a hydrophobic PVDF membrane impregnated with a P4 copolymer solution in chloroform. The membrane thus treated thus comprises the fixed P4 copolymer (adsorbed) on its surface. The application on the membrane according to the invention of a buffer solution affecting the protonation of P4VP contained in the P4 copolymer allows the alternation between the hydrophilic form and the hydrophobic form of the P4 copolymer. PH treatment is then carried out by permeation through the membrane of the invention of a buffer solution at the determined pH for 20 minutes. The membrane is then dried before measuring the contact angle. The results obtained are visible in FIG. 8. As shown in FIG. 8, before treatment by permeation (pH treatment), the membrane according to the invention is hydrophobic and the contact angle is 95 °. After treatment by permeation with a buffer solution of pH = 1 (center photo), the membrane is more hydrophilic because the contact angle is then 39 °. When the same membrane already subjected to permeation with a buffer solution of pH = 1 is subjected to a permeation treatment with a buffer solution at pH = 10, it can be seen, as can be seen in FIG. 8 (left part), that the membrane becomes more hydrophobic, the angle of contact increases and is equal to 75 °.
EXEMPLE 8 : Etude de l'ancrage du copolymère à blocs EXAMPLE 8 Study of the anchoring of the block copolymer
Afin de vérifier la pérennité de la présence du copolymère dans la membrane, celle-ci est soumisse à un flux de solution tampon de pH=1 durant 10 jours à raison de 8h/j. Ces conditions sont considérées comme extrêmes du fait qu'à ce pH la P4VP est protonée donc hydrophile, ce qui permettrait d'entraîner le copolymère dans le flux dans le cas où il ne serait pas correctement fixé. Le test est réalisé sur une membrane en PVDF initialement hydrophile, ainsi l'éventuelle désorption du copolymère pourra être visualisée si l'on observe une absorption immédiate de la goutte d'eau déposée pour la mesure d'angle de contact. Le cas contraire (stabilisation de la goutte) prouve que le copolymère est toujours présent sur la membrane. La membrane est séchée et l'angle de contact est mesuré. Les résultats, non présentés en détails ici, ont montré qu'au bout de 8 jours du traitement précité, le copolymère est toujours présent sur/dans la membrane selon l'invention. In order to verify the durability of the presence of the copolymer in the membrane, it is subjected to a flow of buffer solution of pH = 1 for 10 days at a rate of 8 hours / day. These conditions are considered extreme because at this pH the P4VP is protonated and therefore hydrophilic, which would cause the copolymer in the flow in the case where it would not be properly fixed. The test is carried out on a membrane of initially hydrophilic PVDF, so the possible desorption of the copolymer can be visualized if one observes an immediate absorption of the drop of water deposited for the measurement of angle of contact. The opposite case (stabilization of the drop) proves that the copolymer is still present on the membrane. The membrane is dried and the contact angle is measured. The results, not shown in detail here, showed that after 8 days of the aforementioned treatment, the copolymer is always present on / in the membrane according to the invention.
Par ailleurs, afin de mieux comprendre la fixation du copolymère à la surface de la membrane, on utilise un film continu. Pour cela, une membrane PVDF a été fondue à l'aide d'une presse chauffante (190°C) et l'on obtient ainsi un film continu et translucide de PVDF. Le copolymère en solution dans le chloroforme est ensuite déposé sur la surface de ce film. Logiquement, le film étant continu et donc non poreux, le copolymère ne peut donc pas pénétrer au sein du film de PVDF. Après séchage, le copolymère est donc présent sur la surface du film de PVDF. Moreover, in order to better understand the binding of the copolymer to the surface of the membrane, a continuous film is used. For this, a PVDF membrane was melted using a heating press (190 ° C) and thus a continuous and translucent film of PVDF is obtained. The copolymer in solution in chloroform is then deposited on the surface of this film. Logically, the film being continuous and therefore non-porous, the copolymer can not penetrate within the PVDF film. After drying, the copolymer is therefore present on the surface of the PVDF film.
Afin de vérifier la coopération entre le PVDF et le bloc d'ancrage du copolymère, on utilise un film de PVDF sur lequel on a déposé une solution de copolymère P4 dans du chloroforme. Le copolymère P4 est un copolymère pH stimulable à base de P4VP. Tout d'abord, on vérifie que l'hydrophilie du copolymère P4 déposé sur le film continu de PVDF, est variable en fonction du pH. Pour ce faire, on immerge ce film dans une solution tampon à pH = 1 ; la mesure de l'angle de contact est égale à 15°. On immerge ensuite le même film dans une solution tampon de pH= 12 ; la mesure de l'angle de contact après cette deuxième immersion est égale à 67. Puis, le film est plongé à nouveau dans une solution tampon de pH=1 et mis sous agitation durant une semaine. La mesure de l'angle de contact est alors à nouveau égale à 15°. Les mêmes résultats pour la mesure de l'angle de contact sont obtenus après une immersion de 3 mois dans chacune des solutions tampon précitées, ce qui permet de vérifier que le copolymère P4 a un comportement stable dans le temps pour ce qui est de la variation de son hydrophilie en fonction du pH de la solution avec laquelle il est en contact. In order to verify the cooperation between the PVDF and the anchoring block of the copolymer, a PVDF film is used on which a solution of copolymer P4 in chloroform has been deposited. The P4 copolymer is a stimulable pH copolymer based on P4VP. First, it is verified that the hydrophilicity of the P4 copolymer deposited on the PVDF continuous film is variable as a function of the pH. To do this, this film is immersed in a buffer solution at pH = 1; the measurement of the contact angle is equal to 15 °. The same film is then immersed in a buffer solution of pH = 12; the measurement of the contact angle after this second immersion is equal to 67. Then, the film is immersed again in a buffer solution of pH = 1 and stirred for a week. The measurement of the contact angle is then again equal to 15 °. The same results for the measurement of the contact angle are obtained after immersion for 3 months in each of the abovementioned buffer solutions, which makes it possible to verify that the copolymer P4 has a stable behavior over time with respect to the variation. its hydrophilicity as a function of the pH of the solution with which it is in contact.
Afin de vérifier l'importance du bloc d'ancrage P(S-MMA) dans la fixation du polymère sur la membrane, le même protocole que précité est appliqué à un film continu de PVDF sur lequel a été déposé un homopolymère de P4VP. Après la première immersion dans le tampon à pH1 , l'angle de contact mesuré correspond à l'angle de contact du PVDF (environ 90°), ce qui signifie que l'homopolymère de P4VP n'est plus présent sur le film de PVDF. Ceci s'explique par le fait que la P4VP protonée est soluble dans l'eau à pH acide ; l'homopolymère s'est donc dissout dans la solution tampon à pH = 1 . In order to verify the importance of the anchoring block P (S-MMA) in the fixing of the polymer on the membrane, the same protocol as mentioned above is applied to a continuous film of PVDF on which a homopolymer of P4VP has been deposited. After the first immersion in the buffer at pH1, the measured contact angle corresponds to the contact angle of the PVDF (about 90 °), which means that the P4VP homopolymer is no longer present on the PVDF film. This is explained by the fact that the protonated P4VP is soluble in water at acidic pH; the homopolymer was dissolved in the buffer solution at pH = 1.
La Fig. 9 représente la mesure de l'angle de contact d'une goutte d'eau déposée, respectivement, sur un film obtenu par dépôt de copolymère P4 (P(S62-stat-MMA326)o,78-b-(P4VP106)0,22) sur un film continu de PVDF et sur un film continu de PVDF sur lequel on a déposé un homopolymère de P4VP comme précédemment expliqué. Les films sont immergés dans une solution tampon de pH = 1 . Au bout de respectivement 10 minutes, 1 semaine et 3 mois, on a immergé chacun des films dans une solution tampon de pH = 10 puis mesuré l'angle de contact avant d'immerger à nouveau les films dans une solution tampon de pH = 1 . Avant de réaliser la mesure de l'angle de contact, chaque film est séché à l'étuve à 60°C à pression atmosphérique durant 30 minutes. La Fig. 9 montre qu'au bout de 10 minutes d'immersion dans la solution tampon à pH=1 la mesure de l'angle de contact correspond à l'angle de contact d'une goutte d'eau sur du PVDF : l'homopolymère s'est dissout dans la solution tampon et n'est plus présent sur le film. Au contraire, pour le film de PVDF recouvert du copolymère P4, la mesure de l'angle de contact varie en fonction du pH de la solution tampon dans laquelle est immergé le film et ceci même au bout de 3 mois ce qui prouve la bonne fixation du polymère bloc à la surface du film, la stabilité de la fixation dans le temps et la stabilité dans le temps du comportement du polymère en fonction du pH de la solution avec laquelle il est en contact. Un échantillon témoin constitué seulement d'un film de PVDF a également été immergé pendant une semaine dans une solution tampon de pH = 1 ; la valeur de la mesure de l'angle de contact d'une goutte d'eau sur la surface de ce film avant et après l'immersion ne varie pas (environ 90°C). Fig. 9 shows the measurement of the contact angle of a drop of water deposited, respectively, on a film obtained by depositing P4 copolymer (P (MMA--stat S 62 326) o, 78-b- (P4VP 106 ) 0 , 22) on a continuous PVDF film and on a continuous PVDF film on which a homopolymer of P4VP has been deposited as previously explained. The films are immersed in a buffer solution of pH = 1. After 10 minutes, 1 week and 3 months respectively, each of the films was immersed in a buffer solution of pH = 10 and then the contact angle was measured before immersing the films again in a buffer solution of pH = 1. . Before measuring the contact angle, each film is oven dried at 60 ° C at atmospheric pressure for 30 minutes. Fig. 9 shows that after 10 minutes of immersion in the buffer solution at pH = 1, the measurement of the contact angle corresponds to the contact angle of a drop of water on PVDF: the homopolymer is dissolved in the buffer solution and is no longer present on the film. On the other hand, for the PVDF film coated with the P4 copolymer, the measurement of the contact angle varies as a function of the pH of the buffer solution in which the film is immersed and this even after 3 months, which proves the good fixation. of the block polymer on the surface of the film, the stability of the fixation over time and the stability over time of the behavior of the polymer as a function of the pH of the solution with which it is in contact. A control sample consisting of only one PVDF film was also immersed for one week in a buffer solution of pH = 1; the value of the measurement of the contact angle of a drop of water on the surface of this film before and after immersion does not vary (about 90 ° C).
Les résultats précités confirment que le lavage n'engendre pas la désorption du copolymère malgré des conditions drastiques. Ce test permet de confirmer l'ancrage du polymère au sein du PVDF. EXEMPLE 9 : Etude de l'ancrage du copolymere dont l'hydrophilie varie avec la température The above results confirm that washing does not cause desorption of the copolymer despite stringent conditions. This test confirms the anchoring of the polymer within the PVDF. EXAMPLE 9 Study of the anchoring of the copolymer whose hydrophilicity varies with temperature
Le copolymère thermo-stimulable obtenu en référence à l'exemple 4 précité a également été déposé sur le PVDF fondu. Dans ce cas, la présence d'acrylate de PEG rend la surface hydrophile. Après avoir immergé le tout dans de l'eau sous agitation durant une semaine, la surface est toujours hydrophile, ce qui traduit le fait que le copolymère est toujours présent sur le PVDF. Ce résultat est similaire à celui obtenu avec le copolymère pH stimulable. The thermostimulable copolymer obtained with reference to example 4 above was also deposited on the molten PVDF. In this case, the presence of PEG acrylate renders the surface hydrophilic. After immersing the whole in water with stirring for a week, the surface is always hydrophilic, which reflects the fact that the copolymer is still present on the PVDF. This result is similar to that obtained with the stimulable pH copolymer.
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