過濾膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過濾膜，特別是能夠重復(fù)使用的過濾膜。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于維持能夠重復(fù)使用的過濾膜的孔徑的方法，所述方法包括使所述過濾膜暴露于包含碳?xì)浠衔锘蛱挤衔飭误w的等離子體從而在其表面上形成聚合物層。該處理使得過濾膜能夠經(jīng)受洗滌過程，特別是堿洗。因此，按此方式處理的能夠重復(fù)使用的過濾膜以及它們的應(yīng)用構(gòu)成了本發(fā)明的另一個方案。
【專利說明】過濾膜
[0001]本申請是申請日為2008年10月28日的PCT國際申請PCT/GB2008/003644的分案申請，原申請為發(fā)明專利申請，進(jìn)入國家階段的申請?zhí)枮?00880114449.3，名稱為“過濾膜”。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及過濾膜，特別是能夠重復(fù)使用的過濾膜，以及用于處理這些膜從而即使在這些膜經(jīng)受苛刻的洗滌條件(例如在堿洗中可見到的)也能夠維持一致的孔徑的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]從液體或氣體中過濾固體廣泛用于許多領(lǐng)域，包括生物科學(xué)、工業(yè)處理、實驗室檢測、食品飲料、電子和水處理等。膜式過濾器是用于進(jìn)行這些類型的操作的多孔或微孔膜。
[0004]膜式過濾器(也可稱為篩、濾網(wǎng)、微孔過濾器、微過濾器、超濾器或納米過濾器)保留大于其孔徑的諸如顆粒或微生物等固體，主要是通過表面捕獲。一些小于所述孔徑的顆?？赏ㄟ^其他機制保留。
[0005]不過，膜式過濾器的首要選擇通常是基于孔徑和孔徑分布。孔徑的確切性質(zhì)極為重要，因為孔徑等級將有效控制該膜式過濾器可能提供的效用。
[0006]在許多情況中，過濾膜可重復(fù)使用或者長期使用。往往在這類情況中，至關(guān)重要的是在兩次使用之間適當(dāng)?shù)叵礈焖瞿せ蛴闷渌绞竭M(jìn)行清潔，以避免交叉污染。過濾器的孔可容納包括微生物在內(nèi)的顆粒，這可能存在包括健康風(fēng)險在內(nèi)的其他風(fēng)險。因而需要使用包括堿洗試劑在內(nèi)的相對苛刻的條件，以避免這些風(fēng)險。
[0007]因為多孔結(jié)構(gòu)具有相對微細(xì)且精密的性質(zhì)，洗滌過程，特別是其中在許多清洗和清潔產(chǎn)品中存在的諸如腐蝕性化學(xué)品等苛刻的化學(xué)品，會侵蝕膜，使得孔隨時間流逝而變大。因此，重要的是在意欲重復(fù)使用膜式過濾器時，使孔徑在經(jīng)歷重復(fù)的洗滌過程后保留其完整性和一致性。否則，過濾過程的可靠性可能受到影響。
[0008]為獲得該可靠性，膜由具有高模量的高抗性的剛性聚合物等具有所需特性的材料制成。其實例可包括PVDF和PTFE，不過這些材料往往相當(dāng)昂貴。
[0009]等離子體沉積技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)廣泛地用于在各種表面，尤其是織物表面上沉積聚合物涂層。該技術(shù)被認(rèn)為是清潔的干式技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的濕式化學(xué)法其產(chǎn)生的廢物很少。使用該方法，由被施加電場的有機分子產(chǎn)生等離子體。當(dāng)在底物的存在下這樣做時，等離子體中的化合物的自由基聚合在所述底物上。傳統(tǒng)的聚合物合成傾向于制得包含與單體物種極為相似的重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)，而使用等離子體生成的聚合物網(wǎng)絡(luò)可極為復(fù)雜。所得涂層的性質(zhì)取決于底物的性質(zhì)以及所用單體的性質(zhì)和沉積條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用該工藝處理過濾膜，其性質(zhì)，尤其是重復(fù)洗滌的耐受性可得到顯著增強。[0011]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于維持能夠重復(fù)使用的過濾膜的孔徑的方法，所述方法包括使所述過濾膜暴露于包含碳?xì)浠衔锘蛱挤衔飭误w的等離子體從而在其表面上形成聚合物層。
[0012]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以此方式進(jìn)行的處理能夠使得可重復(fù)使用的過濾膜即使在進(jìn)行堿洗時更為一致地保持孔徑。
[0013]文中使用的表述“堿洗”是指在其中使用包含如氫氧化鈉等高堿性成分的化學(xué)清洗劑的任何過程。這包括了很多清洗消毒產(chǎn)品，包括漂白劑等。
[0014]合適的過濾膜是由合成聚合物材料制成的那些過濾膜。不過，考慮到通過本發(fā)明的工藝所達(dá)到的增強，所述聚合物材料通?？梢允潜饶拖礈煨砸驯蛔C明是一個限制因素的迄今所用的材料更為便宜或成本更低的聚合物。因此，例如，可以制造出具有良好耐洗滌性的聚乙烯過濾膜，因而可以使用該過濾膜。
[0015]取決于沉積的聚合物材料的性質(zhì)，以此方式處理的過濾膜還可以具有疏水性和疏油性，并且還具有耐堵塞性。它們可具有有用的“甩干”性質(zhì)，降低洗滌后的污染風(fēng)險。
[0016]此外，增強材料或增強層變得在分子上與表面結(jié)合，因而不會浸出；修飾物成為膜的一部分。
[0017]根據(jù)本發(fā)明處理的膜保持其多孔性，因為沉積于其上的涂層僅僅是分子厚度。因而，液體乃至較小的顆粒能夠繼續(xù)通過該膜，尤其是對液體施加正壓時，或者對膜的另一側(cè)施加負(fù)壓以吸引液體通過膜時。不過，較大的顆粒不會通過所述膜。
[0018]可以適當(dāng)?shù)厥褂萌魏谓?jīng)歷等離子體聚合或表面修飾而在過濾膜的表面上形成適宜的聚合物涂層或表面修飾的單體。該單體的實例包括本領(lǐng)域中已知的那些能夠通過等離子體聚合在底物上產(chǎn)生疏水性聚合物涂層的單體，例如包括具有反應(yīng)性官能團(tuán)的含碳化合物，尤其是基本上以-CF3為主的全氟化合物(參見W097/38801)、全氟烯烴(Wang等，Chem Materl996, 2212-2214)、可選地含有鹵素原子的含氫不飽和化合物或至少有10個碳原子的全鹵代有機化合物(參見W098/58117)、含有兩個雙鍵的有機化合物(W099/64662)、具有經(jīng)可選地取代的至少5個碳原子的烷基鏈(可選地插入有雜原子)的飽和有機化合物(W000/05000)、經(jīng)可選地取代的炔烴(W000/20130)、聚醚取代的烯烴(US6，482，531B)和包含至少一個雜原子的大環(huán)(US6，329，024B)，以上所有文獻(xiàn)的內(nèi)容在此引用并入。
[0019]可用于本發(fā)明的方法的具體種類的單體包括式(I)化合物
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種用于維持能夠重復(fù)使用的過濾膜的孔徑的方法，所述方法包括使所述過濾膜暴露于包含碳?xì)浠衔锘蛱挤衔飭误w的等離子體從而在其表面上形成聚合物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述能夠重復(fù)使用的過濾膜進(jìn)行堿洗。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述能夠重復(fù)使用的過濾膜由合成聚合物材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述合成聚合物材料是聚乙烯。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述等離子體是脈沖等離子體。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述單體是式(I)化合物
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述式(I)化合物是式(II)化合物 CH2=CH-R5 (II) 其中R5如權(quán)利要求1中所定義，或`所述式(I)化合物是式(III)化合物 CH2=CR7aC (O)O(CH2)nR5 (III) 其中η和R5如權(quán)利要求1中所定義，R7a是氫、C1,烷基或C1,鹵代烷基。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述式(I)化合物是式(III)化合物。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述式(III)化合物是式(IV)化合物
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述式(IV)化合物是丙烯酸-1H，1H,2H, 2H-十七氟癸酯。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，將所述過濾膜放置在等離子體沉積室內(nèi)，在所述室內(nèi)引發(fā)輝光放電，以脈沖場方式施加電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的方法,其中，施加的電壓處于40W~500W的功率。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12中任一項所述的方法，其中，所述電壓以下述序列脈沖調(diào)制，在該序列中，接通時間:關(guān)閉時間的比例為1:500~1:1500。
14.如權(quán)利要求9~15中任一項所述的方法，其中，在初始步驟中使連續(xù)功率的等離子體施加至所述過濾膜。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述初始步驟在惰性氣體的存在下進(jìn)行。
16.一種能夠重復(fù)使用的過濾膜，所述過濾膜已經(jīng)由前述權(quán)利要求中任一項所述的方法處理。
17.如權(quán)利要求16所述的能夠重復(fù)使用的過濾膜，所述過濾膜由合成聚合物材料構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求17所述的可重復(fù)使用的過濾膜，所述過濾膜由聚乙烯構(gòu)成。
19.一種過濾液體的方法,所述方法包括使液體樣品通過權(quán)利要求16~18中任一項所述的過濾膜，并在使用后在苛性堿溶液中洗滌所述過濾膜以備再次使用。
20.通過等離子體聚合工藝沉積的聚合的碳氟化合物或碳?xì)浠衔锿繉邮惯^濾膜耐受化學(xué)侵蝕的應(yīng)用。
21.如權(quán)利要求20所述的應(yīng)用，其中，所述化學(xué)侵蝕在清洗過程中發(fā)生。
22.如權(quán)利要求20或21所述的應(yīng)用，其中，所述過濾膜由合成聚合物材料構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求22所述的應(yīng)用，其中，所述合成聚合物材料是聚乙烯。
【文檔編號】B01D71/26GK103752176SQ201410051528
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2007年11月2日
【發(fā)明者】斯蒂芬·庫爾森, 理查德·韋克曼 申請人:P2I有限公司