過濾材料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種過濾材料及其制造方法。該過濾材料包含：支撐層；以及，表面選擇復(fù)合層，其中該表面選擇復(fù)合層系由離子性高分子(ionic?polymer)、及界面聚合高分子(interfacial?polymer)互相交錯所構(gòu)成，其中該離子性高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種過濾材料及其制造方法，特別涉及一種脫鹽過濾材料及其制造方 法。 過濾材料及其制造方法
【背景技術(shù)】
[0002] 全世界各大廠積極開發(fā)各種應(yīng)用于海水、工業(yè)用水及廢水的脫鹽過濾材料，以期 能高效率處理水中鹽類并降低操作壓力，進(jìn)而減少耗能并降低凈水處理成本。
[0003] 業(yè)界提出一種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米酯纖膜，可在低壓下操作。然而，習(xí)知多層復(fù)合 結(jié)構(gòu)的納米酯纖膜其制程繁復(fù)，且離子截留率性能不高。
[0004] 因此，目前亟需一種具有簡化工藝的脫鹽過濾材料，具有高截留率（ion rejection rate)與高通量（flux)的性質(zhì)，解決習(xí)知技術(shù)所遭遇到的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明提出一種過濾材料，包含：支撐層；以及，表面選擇復(fù)合層位于該支撐 層之上，其中該表面選擇復(fù)合層由離子性高分子（ionic polymer)、及界面聚合高分子 (interfacial polymer)互相交錯所構(gòu)成，其中該離子性高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生 離子鍵。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，本發(fā)明所述的過濾材料亦包括：支撐層；納米纖維層，配 置于該支撐層之上；以及，表面選擇復(fù)合層位于該納米纖維層之上，其中該表面選擇復(fù)合層 由離子性高分子、及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，其中該離子性高分子與界面聚合高 分子間產(chǎn)生離子鍵。
[0007] 本發(fā)明提出一種過濾材料的制造方法，包含：提供支撐層，其中納米纖維層配置于 該支撐層之上，其中該納米纖維層包含離子性高分子；以及，將至少一部份該納米纖維層依 序含浸于第一溶液及第二溶液中，形成一表面選擇復(fù)合層，其中該第一溶液包含雙胺化合 物，以及該第二溶液包含酰氯化合物。
[0008] 為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施 例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下：
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例所述的過濾材料其剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2A及圖2B示出了圖1所述的過濾材料其表面選擇復(fù)合層區(qū)域2的局部放大示 意圖。
[0011] 圖3及圖4示出了本發(fā)明其他實(shí)施例所述的過濾材料其剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 在不同的特征中所對應(yīng)的數(shù)字和符號，除非另有注記，一般而言視為對應(yīng)部份。所 繪示的特征清楚地標(biāo)明了【具體實(shí)施方式】的相關(guān)態(tài)樣，且其并不一定依比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著圖式說明的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。且 在圖式中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡化或是方便標(biāo)示。再者，圖式中各組件的 部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述的組件，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具 有通常知識者所知的形式，此外，特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用 以限定本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明揭露一種過濾材料，包含支撐層，以及表面選擇復(fù)合層形成于支撐層之上。 由于該表面選擇復(fù)合層由離子性高分子及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，藉由離子性高 分子可與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵，可達(dá)到纖維自縮孔的目的。因此，本發(fā)明所揭露的 過濾材料于低壓的情況下，仍具有高通量，且具備高的離子截留率（ion rejection rate), 可作為超濾膜、脫鹽膜、納濾膜、反滲透膜、或向前的反滲透膜，并應(yīng)用于脫鹽工藝、海水處 理、超純水處理、水質(zhì)軟化或貴重金屬回收。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，請參照圖1，該過濾材料10可包含支撐層12、以及表面選擇 復(fù)合層14配置于該支撐層12之上。請參照圖2A，為該表面選擇復(fù)合層14區(qū)域2的局部放 大示意圖。由圖2A可知，該表面選擇復(fù)合層14可由離子性高分子13、及界面聚合高分子 15互相交錯所構(gòu)成。由于該離子性高分子可與界面聚合高分子間具有離子鍵，因此在該離 子性高分子13及該界面聚合高分子15間不會觀查到有明顯的接口存在。根據(jù)本發(fā)明另一 實(shí)施例，請參照圖2B (為該表面選擇復(fù)合層14區(qū)域2的局部放大示意圖），該表面選擇復(fù)合 層14亦可由離子性高分子13、界面聚合高分子15、及高分子纖維17互相交錯所構(gòu)成。其 中，在該表面選擇復(fù)合層14中，離子性高分子與高分子纖維的重量比介于1:99至99:1之 間。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例，請參照圖3,該過濾材料10可包含支撐層12、納米纖維層 16配置于該支撐層12之上、以及表面選擇復(fù)合層14配置于納米纖維層16之上，其中表面 選擇復(fù)合層可由離子性高分子、及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成。該納米纖維層16由離 子性高分子構(gòu)成，其中構(gòu)成該納米纖維層16的離子性高分子與該表面選擇復(fù)合層14內(nèi)的 離子性高分子具有相同材質(zhì)。此外，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該納米纖維層16由離子性高 分子與高分子纖維所構(gòu)成，其中離子性高分子與高分子纖維的重量比介于1:99至99:1之 間。值得注意的是，該納米纖維層16的離子性高分子與該表面選擇復(fù)合層14的離子性高 分子具有相同材質(zhì)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例，請參照圖4,該過濾材料10可包含支撐層12、納米纖維層 16配置于該支撐層12之上、以及表面選擇復(fù)合層14配置于該納米纖維層16之上，其中表 面選擇復(fù)合層14可由離子性高分子、及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成。該納米纖維層16 由離子性高分子層18與高分子纖維層20的疊層所構(gòu)成，其中該離子性高分子層18與該表 面選擇復(fù)合層14直接接觸，而該高分子纖維層20與該支撐層12接觸。其中，離子性高分 子層18與該表面選擇復(fù)合層14的離子性高分子具有相同材質(zhì)。
[0018] 本領(lǐng)域人士可依實(shí)際應(yīng)用的需求，另外再加上其他習(xí)用透膜、半透膜或其他高分 子膜于本發(fā)明的過濾材料上。
[0019] 本發(fā)明所述的支撐層可為不織布纖維支撐層，其中該不織布纖維支撐層的纖維 平均直徑范圍從約500nm至約50μπι。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該支撐層的厚度可介于 1 μ m至約500 μ m，而其材質(zhì)可為維素酯（cellouse ester)、聚砜（polysulfone)、聚丙烯 (polypropylene、PP)、聚醚酮（polyetheretherketone、PEK)、聚酯（polyester、PET)、聚 對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate)、聚亞酰胺（polyimide、PI)、聚氨酯 (polyurethane)、氯化聚氯乙烯（chlorinated polyvinyl chloride、PVC)、苯乙烯-丙烯 晴共聚物（styrene aciylniti'ile.AN)、玻璃纖維、無機(jī)纖維、金屬纖維、或其混合。
[0020] 本發(fā)明所述的表面選擇復(fù)合層可具有一厚度介于50?500mn。本發(fā)明所述 - I _cH2"CH-4- -ch2"Oh 的離子性高分子具有重復(fù)單元\ | 1 重復(fù)單元1 | !以及重 Ri 、 R2 、 -CH2-CH- 復(fù)單兀\ | ^ 其中為苯環(huán)橫酸基（benzenesulfonic acid group)或焼 R3 , 鏈橫酸基（alkylsulfonic acid group) ;R2 為咪唑基（imidazolyl -j 或吡啶基（pyridyl )或-^》)))以及，馬包括苯基、或甲酯基 -|_ch2-ch4- _^ch2-ch4- (methoxycarbonyl)。其中，重復(fù)單元? I ' 重復(fù)單元 | 以及重 , Ri R2 、 Cl \n Cl I 1 復(fù)單元T 2 τ I以無規(guī)方式或嵌段方式重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例，上述離子性 r\fX 高分子的分子量可介于300?1000000之間。
[0021] 本發(fā)明所述的界面聚合高分子為雙胺化合物與酰氯化合物經(jīng)聚合反應(yīng)所得。其 中，該雙胺化合物可例如為1，3, 5三胺基苯（triaminobenzene)、p-苯二胺（p-phenylene diamine)、m_ 苯二胺（m-phenylene diamine)、1，4_ 環(huán)己二胺（1，4_diaminocyclohexane)、 1，2_ 環(huán)己二胺（1，2-diaminocyclohexane)、N，N-二苯乙烯二胺（N，N - diphenylethylene diamine)、哌嗪（piperazine)、三亞甲基二哌陡（trimethylene dipiperidine)、間二甲 苯二胺（m-xylene diamine)、5_ 甲基壬焼 _1，9_ 二胺（5-methylnonane-l，9-diamine)、 撰基二胺（carbonyl diamine)、2, 2_(亞乙二氧基）雙（乙胺）（2, 2_(Ethylenedioxy) bis(ethylamine))、或其混合；而該酰氯化合物可例如為苯三甲基酰氯（trimesoyl chloride，TMC)、對苯二酸氯（telephthalloyl chloride，TPC)、或其混合。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，在該表面選擇復(fù)合層中，離子性高分子與界面聚合高分子 間形成離子鍵，而該離子鍵由離子性高分子的r2基團(tuán)上的氮原子與界面聚合高分子（由雙 胺化合物與酰氯化合物經(jīng)聚合反應(yīng)所得）的氯原子所形成。 2
[0023] 本發(fā)明所述的納米纖維層的厚度介于50mn至約50 μ m。此外，本發(fā)明所 述的高分子纖維可具有平均纖維直徑介于2?800nm之間，其中該高分子纖維可例 如為聚胺基甲酸酯（polyurethane, PU)、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA)、聚 丙烯腈（P〇lyacrylonitrile，PAN)、聚醚砜（polyethersulfone，PES)、聚偏氟乙烯 (polyvinglidene fluoride, PVDF)、聚烯煙（polyolefin)、聚諷（polysulfone)、聚酯 (polyester)、聚酰胺（polyamide)、聚碳酸酯（polycarbonate)、聚苯乙烯（polystyrene)、 聚丙烯酰胺（polyacrylamide)、聚丙烯酸酯（polyacrylate)、聚甲基丙烯酸酯 (polymethyl methacrylate)、多醣（polysaccharide)、或其混合。此外，該高分子纖維的形 成方法可為溶液紡絲法（solution spining)、或靜電紡絲法（electrospinning)。
[0024] 本發(fā)明亦揭露上述過濾材料的制造方法。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該過濾材料的制 造方法可包含以下步驟：首先，提供支撐層，其中高分子層配置于該支撐層之上，且該高分 子層包含離子性高分子。接著，將該高分子層依序含浸于第一溶液及第二溶液中，使得該含 浸于該第一及第二溶液中的高分子層經(jīng)界面聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為表面選擇復(fù)合層。由于該第一 溶液包含雙胺化合物，而該第二溶液包含酰氯化合物，因此該表面選擇復(fù)合層由該離子性 高分子、及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，其中該界面聚合高分子由該雙胺化合物與該 酰氯化合物聚合所得，且該離子性高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵。
[0025] 第一溶液的制備方式可為將雙胺化合物溶于水中，其中雙胺化合物的添加量占第 一溶液約0.1-30重量％。該第一溶液可進(jìn)一步添加甲醇、乙醇、異丙醇、或正丁醇。此外， 第二溶液的制備方式可為將酰氯化合物溶于有機(jī)溶劑中，其中酰氯化合物占第二溶液約 0. 1-1重量％，所使用的有機(jī)溶劑例如正己烷（hexane)、三氯三氟乙烷（1，1，2-trichloro-l ，2, 2-trifluoroethane)、戊燒（pentane)或庚燒（heptane) 〇
[0026] 值得注意的是，該高分子層可完全含浸于該第一及第二溶液中。因此，在經(jīng)界面聚 合反應(yīng)后，可使整個(gè)高分子層轉(zhuǎn)化成該表面選擇復(fù)合層，得到圖1所示的過濾材料。此外， 根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例，該高分子層亦可僅部份含浸于該第一及第二溶液中，而未含浸于 該第一溶液及該第二溶液中的高分子層則被定義為納米纖維層，得到圖3圖所示的過濾材 料。另一方面，該高分子層可更包含高分子纖維，使得該表面選擇復(fù)合層由該高分子纖維、 該離子性高分子、與該界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，如圖2B圖所示。在此，該高分子層 可由該離子性高分子與該高分子纖維同時(shí)經(jīng)溶液紡絲法或靜電紡絲法所形成。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例，該高分子層由離子性高分子層及高分子纖維層的迭層所 構(gòu)成，其中該高分子纖維層位于該離子性高分子層與該支撐層之間。因此，將高分子層部份 含浸于第一溶液及第二溶液時(shí)，僅有部份該離子性高分子層含浸于該第一及第二溶液中而 轉(zhuǎn)化為該表面選擇復(fù)合層，而未含浸于該第一溶液及該第二溶液中的離子性高分子層及高 分子纖維層則被定義為納米纖維層，得到圖4所示的過濾材料。
[0028] 以下藉由下列實(shí)施例來說明本發(fā)明所述的過濾材料及其制造方法，用以進(jìn)一步闡 明本發(fā)明的技術(shù)特征。
[0029] 離子性高分子
[0030] 制備例1
[0031] 取l〇g苯乙烯磺酸鈉、40g4_乙烯基批陡、7g苯乙烯、50g去離子水與50g異丙醇， 置入反應(yīng)瓶中，于氮?dú)庀录訜嶂?0°C。取0. 2g過硫酸鉀（KPS)作為引發(fā)劑溶于10mL去離子 水中后，注入反應(yīng)瓶中后繼續(xù)攪拌3小時(shí)，之后經(jīng)由沉淀純化步驟得到離子性高分子（poly E)，分子量約136784,產(chǎn)率為88%。
[0032] 復(fù)合結(jié)構(gòu)
[0033] 制備例2
[0034] 將制備例1所得的離子性高分子（Poly E)溶于二甲基乙酰胺（DMAc)得到溶液 (固含量為18%)。接著，將該溶液以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι)上 形成網(wǎng)狀高分子層（厚度約為10 μ m，纖維直徑介于約80至500nm間），得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（1)。
[0035] 制備例3
[0036] 將聚丙烯腈（PAN，分子量約240000g/mol，購自東華公司）與制備例1所得之離子 性高分子（Poly E)溶于二甲基乙酰胺（DMAc)得到溶液，其中聚丙烯腈與離子性高分子的 重量比為1:1。接著，將該溶液以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι)上形 成網(wǎng)狀高分子層（厚度約為10 μ m，纖維直徑介于約80至500nm間），得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（2)。
[0037] 制備例4-7
[0038] 依制備例3所述的方式進(jìn)行，但將聚丙烯腈與離子性高分子的重量比由1 :1分別 調(diào)整為 1 :1. 25、1 :L 65、1 :2、及 1 :2· 5,得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（3)-(6)。
[0039] 制備例8
[0040] 將聚丙烯腈（PAN，分子量約240000g/mol，購自東華公司）溶于二甲基乙酰胺 (DMAc)得到溶液。接著，將該溶液以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι)上 形成高分子層（厚度約為10 μ m)，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（7)。
[0041] 制備例9
[0042] 將聚丙烯腈（PAN，分子量約240000g/mol，購自東華公司）溶于二甲基乙酰胺 (DMAc)得到溶液。接著，將該溶液以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι)上 形成高分子層（厚度約為l〇ym)。接著，再將制備例3所得到的離子性高分子（Poly Ε)/ 聚丙烯腈（PAN)混和溶液經(jīng)靜電紡絲制備于聚丙烯腈（PAN)高分子層之上，得到復(fù)合結(jié)構(gòu) ⑶。
[0043] 制備例10
[0044] 將聚胺酯（Polyurethane、PU)(購自國慶化學(xué)（Kuo-Ching Chem. Co.)，商品名稱 KC58238AU，分子量約200000g/mol)，溶于二甲基乙酰胺（DMAc)得到溶液。接著，將該溶液 以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι)上形成高分子層（厚度約為10 μ m)。 接著，將聚胺酯（P〇lyurethane、PU)與制備例1所得到的離子性高分子（Poly E)混和（其 中聚胺酯與離子性高分子的重量比為1 :1)，得到溶液。接著，將上述溶液經(jīng)靜電絲制備于 聚胺酯高分子層之上，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（9)。
[0045] 制備例11
[0046] 將聚酰亞胺（Polyimide、PI)(購自GE Plasctics，商品名稱Ultem)溶于二甲基乙 酰胺（DMAc)得到溶液。接著，將該溶液以放電紡絲方式在支撐層（PET不織布，厚度ΙΙΟμπι) 上形成高分子層（厚度約為10 μ m)。接著，將聚酰亞胺（Polyimide、PI)與制備例1所得 到的離子性高分子（Poly E)混和（其中聚酰亞胺與離子性高分子的重量比為1 :1)，得到 溶液。接著，將上述溶液經(jīng)靜電絲制備于聚胺酯高分子層之上，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)（10)。
[0047] 實(shí)施例1
[0048] 將制備例2所得的復(fù)合結(jié)構(gòu)（1)其高分子層部份含浸于水相溶液（包含m-苯二胺 (MPD)及水（m-苯二胺（MPD)/水=2/98(w/w))中3分鐘。取出后壓吸多于水份，并接著含浸 于一油相溶液（包含苯三甲基酰氯（TMC)與己烷，苯三甲基酰氯（TMC)與己烷=0. 1/100 (w/ w))中30秒。取出后，將該結(jié)構(gòu)置于烘箱中，以70°C烘干10分鐘，以將部份的高分子層轉(zhuǎn) 換成表面選擇復(fù)合層，得到過濾材料（1)。
[0049] 對過濾材料（1)的表面選擇復(fù)合層進(jìn)行紅外光譜（IR spectroscopy)測量，并與 離子性高分子（Poly E)的紅外線光譜進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)在1639CHT1及1540CHT1處發(fā)現(xiàn)新的特 征峰，證明Poly E與界面聚合高分子（由m-苯二胺與苯三甲基酰氯反應(yīng)所得）形成離子 鍵（由Poly E之吡啶基上的氮原子與酰氯的氯原子間的作用力產(chǎn)生）。最后，對該過濾材 料（1)進(jìn)行30000ppm NaCl脫鹽測試，并測量其通量，結(jié)果如表1所示。
[0050] 實(shí)施例2-6
[0051] 依實(shí)施例1所述的方式進(jìn)行，但將所使用的復(fù)合結(jié)構(gòu)（1)分別改為制備例3-7所 得復(fù)合結(jié)構(gòu)（2) _(6)，得到過濾材料（2)-(6)。接著，對該過濾材料（2)-(6)進(jìn)行30000ppm NaCl脫鹽測試，并測量其通量，結(jié)果如表1所示。
[0052] 比較實(shí)施例1
[0053] 依實(shí)施例1所述的方式進(jìn)行，但將所使用的復(fù)合結(jié)構(gòu)（1)改為復(fù)合結(jié)構(gòu)（7)，得到 過濾材料（7)。接著，對該過濾材料（7)進(jìn)行30000ppm NaCl脫鹽測試，并測量其通量，結(jié)果 如表1所示。
[0054] 實(shí)施例7
[0055] 將制備例10所得之復(fù)合結(jié)構(gòu)（9)其聚胺酯與離子性高分子（Poly E)所形成 的網(wǎng)狀高分子層部份含浸于水相溶液（包含m-苯二胺（MPD)及水，m-苯二胺（MPD)/水 =2/98(w/w))中3分鐘。取出后壓吸多于水份，并接著含浸于油相溶液（包含苯三甲基酰氯 (TMC)與己燒，苯三甲基酰氯（TMC)與己烷=0· l/100(w/w))中30秒。取出后，將該結(jié)構(gòu)置 于烘箱中，以70°C烘干10分鐘，以將部份之網(wǎng)狀高分子層轉(zhuǎn)換成表面選擇復(fù)合層，得到過 濾材料（8)。接著，對該過濾材料（8)進(jìn)行30000ppm NaCl脫鹽測試，并測量其通量，結(jié)果如 表1所示。
[0056] 實(shí)施例8
[0057] 將制備例11所得的復(fù)合結(jié)構(gòu)（10)其聚酰亞胺與離子性高分子（Poly E)所形成 的網(wǎng)狀高分子層部份含浸于水相溶液（包含m-苯二胺（MPD)及水，m-苯二胺（MPD)/水 =2/98(w/w))中3分鐘。取出后壓吸多于水份，并接著含浸于油相溶液（包含苯三甲基酰氯 (TMC)與己燒，苯三甲基酰氯（TMC)與己烷=0· l/100(w/w))中30秒。取出后，將該結(jié)構(gòu)置 于烘箱中，以70°C烘干10分鐘，以將部份的網(wǎng)狀高分子層轉(zhuǎn)換成表面選擇復(fù)合層，得到過 濾材料（9)。接著，對該過濾材料（9)進(jìn)行30000ppm NaCl脫鹽測試，并測量其通量，結(jié)果如 表1所示。
[0058] 表 1
[0059] PAN ：PolyE 通量（mL/min)脫鹽效率（%) 過濾材料（1)~〇Τ? 0 62 98?7 過濾材料（2)~[Τ7? |0, 71 |98· 3 過濾材料（3)~1:1.25 0 70 98?9 過濾材料（4)~1:1.65 0 67 99?2 過濾材料（5)~1?2 0 85 99?3 過濾材料（6)~1:2. 5 0 63 90 過濾材料（7)~ΤΤ0 0 4 86?3 PU ：PolyE 通量（mL/min)脫鹽效率（%) 過濾材料（8)~ΤΤ? 0 65 98?6 PI ：PolyE 通量（mL/min)脫鹽效率（%) 過濾材料（9)~ΤΤ? 0 68 98?8
[0060] 由表1可知，本發(fā)明所述的過濾材料確實(shí)具有高通量，且具有高脫鹽效率。本發(fā)明 所述的過濾材料，由于該表面選擇復(fù)合層由離子性高分子及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu) 成，藉由離子性高分子可與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵，可達(dá)到纖維自縮孔的目的，可作 為超濾膜、脫鹽膜、奈濾膜、反滲透膜、或向前的反滲透膜，并應(yīng)用于脫鹽工藝、海水處理、超 純水處理、水質(zhì)軟化或貴重金屬回收。
[0061] 前述已揭露了本發(fā)明數(shù)個(gè)【具體實(shí)施方式】的特征，使此領(lǐng)域中具有通常技藝者得更 加了解本發(fā)明細(xì)節(jié)的描述。此領(lǐng)域中具有通常技藝者應(yīng)能完全明白且能使用所揭露的技術(shù) 特征，做為設(shè)計(jì)或改良其他工藝和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)和達(dá)成在此所介紹實(shí)施態(tài)樣的相同 的目的和優(yōu)點(diǎn)。此領(lǐng)域中具有通常技藝者應(yīng)也能了解這些對應(yīng)的說明，并沒有偏離本發(fā)明 所揭露之精神和范圍，且可在不偏離本發(fā)明所揭露的精神和范圍下進(jìn)行各種改變、替換及 修改。
[0062] 符號說明
[0063] 2 區(qū)域；
[0064] 10過濾材料；
[0065] 12支撐層；
[0066] 13離子性高分子；
[0067] 14表面選擇復(fù)合層；
[0068] 15界面聚合高分子；
[0069] 16納米纖維層；
[0070] 17高分子纖維；
[0071] 18離子性高分子層；
[0072] 20高分子纖維層。
【權(quán)利要求】
1. 一種過濾材料，包含： 支撐層；以及 表面選擇復(fù)合層位于該支撐層之上，其中該表面選擇復(fù)合層由離子性高分子、及界面 聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，其中所述離子性高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵。
2. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述支撐層包含不織布纖維支撐層。
3. 權(quán)利要求2所述的過濾材料，其中所述不織布纖維支撐層的纖維平均直徑范圍從約 500nm 至約 50 μ m。
4. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述支撐層包括纖維素酯、聚砜、聚丙烯、聚醚酮、 聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚亞酰胺、聚氨酯、氯化聚氯乙烯、苯乙烯-丙烯晴共聚物、 玻璃纖維、無機(jī)纖維、金屬纖維、或其混合。
5. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述離子性高分子具有重復(fù)單元 --CHg^CH丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨 τ11111111CΗ2-CΗ *-r- ' I }重復(fù)單元v | '以及重復(fù)單元~ t f彳其中重復(fù)單 Ri , R2 、 Rs ， 元1 I / 重復(fù)單元~ I '以及重復(fù)單元纟 " I』以無規(guī)方 Ri 、 r2 Rs / /^n\ 式或嵌段方式重復(fù)，且Ri為苯環(huán)磺酸基或烷鏈磺酸基；R2為咪唑基^或吡啶基 (一或一以及，馬包括苯基、或甲酯基。
6. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述離子性高分子的分子量介于300?1000000 之間。
7. 權(quán)利要求5所述的過濾材料，其中所述界面聚合高分子為雙胺化合物與酰氯化合物 經(jīng)聚合反應(yīng)所得。
8. 權(quán)利要求7所述的過濾材料，其中所述雙胺化合物包含1，3, 5三胺基苯、p-苯二胺、 m-苯二胺、1，4-環(huán)己二胺、1，2-環(huán)己二胺、N，N-二苯乙烯二胺、哌嗪、三亞甲基二哌啶、間二 甲苯二胺、5-甲基壬烷-1，9-二胺、羰基二胺、2, 2-(亞乙二氧基）雙（乙胺）、或其混合。
9. 權(quán)利要求7所述的過濾材料，其中所述酰氯化合物包括苯三甲基酰氯、對苯二酰氯、 或其混合。
10. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述表面選擇復(fù)合層更包含高分子纖維，其中所 述高分子纖維與所述離子性高分子及所述界面聚合高分子互相交錯。
11. 權(quán)利要求10所述的過濾材料，其中所述高分子纖維包含聚胺基甲酸酯、聚乙烯醇、 聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚烯烴、聚砜、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酰 胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、多醣、或其混合。
12. 權(quán)利要求10所述的過濾材料，其中高分子纖維的平均纖維直徑從2nm至800nm。
13. 權(quán)利要求10所述的過濾材料，其中所述高分子纖維的形成方法包括溶液紡絲法或 靜電紡絲法。
14. 權(quán)利要求10所述的過濾材料，其中所述離子性高分子與所述高分子纖維的重量比 介于1:99至99:1之間。
15. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，更包含： 納米纖維層，配置于所述支撐層及所述表面選擇復(fù)合層之間。
16. 權(quán)利要求15所述的過濾材料，其中所述納米纖維層包含離子性高分子。
17. 權(quán)利要求15所述的過濾材料，其中所述納米纖維層由離子性高分子及高分子纖維 互相交錯所構(gòu)成。
18. 權(quán)利要求15所述的過濾材料，其中所述納米纖維層包含離子性高分子層及高分子 纖維層。
19. 權(quán)利要求15所述的過濾材料，其中所述納米纖維層的厚度介于50nm至約50 μ m。
20. 權(quán)利要求7所述的過濾材料，其中所述離子鍵由所述離子性高分子的R2基團(tuán)上的 氮原子與所述界面聚合高分子的氯原子形成。
21. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述支撐層的厚度介于1 μ m至約500 μ m。
22. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述表面選擇復(fù)合層的厚度介于50nm至約 500nm〇
23. 權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中所述過濾材料應(yīng)用于超濾膜、脫鹽膜、納濾膜、反 滲透膜、或向前的反滲透膜。
24. -種過濾材料的制造方法，包含： 提供支撐層，其中高分子層配置于所述支撐層之上，且所述高分子層包含離子性高分 子； 將至少一部所述高分子層依序含浸于第一溶液及第二溶液中，使得所述含浸于所述第 一及第二溶液中的高分子層轉(zhuǎn)化為表面選擇復(fù)合層，其中所述第一溶液包含雙胺化合物， 以及所述第二溶液包含酰氯化合物。
25. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述表面選擇復(fù)合層由所述離子性 高分子、及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，其中所述界面聚合高分子由所述雙胺化合物 與所述酰氯化合物聚合所得，其中所述離子性、高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子鍵。
26. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子層部份含浸于所述第一 溶液及第二溶液中，而未含浸于所述第一溶液及第二溶液中的高分子層被定義為納米纖維 層。
27. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子層更包含高分子纖維， 使得所述表面選擇復(fù)合層由所述高分子纖維、所述離子性高分子、與所述界面聚合高分子 互相交錯構(gòu)成。
28. 權(quán)利要求27所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子層由所述離子性高分子 與所述高分子纖維經(jīng)溶液紡絲法或靜電紡絲法形成。
29. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子層包含離子性高分子層 及高分子纖維層，其中所述高分子纖維層位于所述離子性高分子層與所述支撐層之間。
30. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述支撐層包含不織布纖維支撐 層。
31. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述不織布纖維支撐層的纖維平均 直徑范圍從約500nm至約50 μ m。
32. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述支撐層包括纖維素酯、聚砜、聚 丙烯、聚醚酮、聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚亞酰胺、聚氨酯、氯化聚氯乙烯、苯乙烯-丙 烯晴共聚物、玻璃纖維、無機(jī)纖維、金屬纖維、或其混合。
33. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述離子性高分子具有重復(fù)單元 ~?~CH〇~CH ······^~ ~τ- CH2-OH -+- -?·-CHt-CH-4*· ' I ' 重復(fù)單元i I }以及重復(fù)單元％ ' I卩其中重復(fù)單 Rt r2 h , f CH^-CH-h~ 元1 I 1重復(fù)單元1 I 1以及重復(fù)單元l 4 了彳以無規(guī)方式 Rt 、 R2 、 R5 / /^n\ 或嵌段方式重復(fù)，且札為苯環(huán)磺酸基或烷鏈磺酸基；R2為咪唑^或吡啶基 (一或一以及，&包括苯基、或甲醋基。
34. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述離子性高分子的分子量介于 300 ?1000000 之間。
35. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述雙胺化合物包含1，3, 5三胺基 苯、p-苯二胺、m-苯二胺、1，4-環(huán)己二胺、1，2-環(huán)己二胺、N, N-二苯乙烯二胺、哌嗪、三亞 甲基二哌啶、間二甲苯二胺、5-甲基壬烷-1,9-二胺、羰基二胺、2, 2-(亞乙二氧基）雙（乙 胺）、或其混合。
36. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述酰氯化合物包括苯三甲基酰 氯、對苯二酰氯、或其混合。
37. 權(quán)利要求27所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子纖維包含聚胺基甲酸 酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚烯經(jīng)、聚砜、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯 乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、多醣、或其混合。
38. 權(quán)利要求27所述的過濾材料的制造方法，其中所述高分子纖維的平均纖維直徑從 2nm 至 800nm。
39. 權(quán)利要求27所述的過濾材料的制造方法，其中所述離子性高分子與所述高分子纖 維的重量比介于1:99至99:1之間。
40. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述支撐層的厚度介于1 μ m至約 500 μ m〇
41. 權(quán)利要求24所述的過濾材料的制造方法，其中所述表面選擇復(fù)合層的厚度介于 50nm 至約 500nm。
42. -種過濾材料，包含： 支撐層； 納米纖維層，配置于該支撐層之上；以及 表面選擇復(fù)合層位于該納米纖維層之上，其中所述表面選擇復(fù)合層由離子性高分子、 及界面聚合高分子互相交錯所構(gòu)成，其中所述離子性高分子與界面聚合高分子間產(chǎn)生離子 鍵。
43. 權(quán)利要求42所述的過濾材料，其中所述納米纖維層包含離子性高分子。
44. 權(quán)利要求42所述的過濾材料，其中所述納米纖維層由離子性高分子及高分子纖維 互相交錯所構(gòu)成。
【文檔編號】B01D67/00GK104117288SQ201410093486
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】鄭淑蕙, 蔡韋政, 林姍姍, 徐郁娟, 楊茵茹 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院