JPH057054B2 - - Google Patents

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JPH057054B2
JPH057054B2 JP60189352A JP18935285A JPH057054B2 JP H057054 B2 JPH057054 B2 JP H057054B2 JP 60189352 A JP60189352 A JP 60189352A JP 18935285 A JP18935285 A JP 18935285A JP H057054 B2 JPH057054 B2 JP H057054B2
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JP
Japan
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polysulfone
membrane
water
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sulfonated
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JPS6249912A (ja
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Jun Sasaki
Shozo Yoneyama
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/66Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68Polysulfones; Polyethersulfones

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
《産業上の利用分野》 本発明は微孔性膜の製造方法、特に電子工業
用、製薬工業用、食品工業用に用いられる水系、
非水系液体の精密濾過用ポリスルホンを原料とす
る濾材の製造方法に関するものである。 《従来の技術》 微孔性膜は古くから知られており、(例えば、
R.Kesing著「Synthetic Polymer Membrane」
McGraw Hill発行)濾過用フイルターなどに広
く利用されている。微孔性膜は、例えば米国特許
第1421341号、同3133132号、同2944017号、特公
昭43−15698号、特公昭45−33313号、同48−
39586号、同48−40050号等に記載されているよう
に、セルローズエステルを原料として製造される
もの、米国特許第2783894号、同3408315号、同
4340479号、同4340480号、同4450126号、ドイツ
特許DE3138525号、特開昭58−37842号等に記載
されているように脂肪族ポリアミドを原料として
製造されるもの、米国特許第4196070号、同
4340482号、特開昭55−99934号、特開昭58−
91732号等に記載されているようにポリフルオロ
カーボンを原料として製造されるもの、特開昭56
−154051号、特開昭56−86941号、特開昭56−
126407号等に記載されているポリスルホンを原料
とするもの、ドイツ特許OLS3003400号等に記載
されているポリプロピレンを原料とするもの等が
ある。これら微孔性膜は電子工業用洗浄水、医薬
用水、医薬製造工程用水、食品用水等の濾過、滅
菌に用いられ近年その用途と使用量は拡大してい
る。特に酸やアルカリを含む液の濾過が可能であ
るという事に加え、水系、非水系を問わず、殆ど
の濾過用途に用いられる点からポリスルホンを原
料とする微孔性膜が注目され、特に芳香族ポリス
ルホンが多用されている。 しかしながら、芳香族ポリスルホンは親水性の
低い材料であるために水に濡れにくく、透水性が
悪い上、濾過液に泡が混入している場合にはその
泡がつき易く、そのために、泡のついた箇所がデ
ツドスペースとなつて濾過効率が劣化するエアー
ロツク現象を起こすという欠点があつた。 そこで透水性能を改善するために、例えば
ZnCl2等の無機塩やアルコール等の有機物を変性
剤として製膜原液に添加したり、ポリスルホンを
スルホン化する(ジヤーナル・オブ・ポリマー・
サイエンス、20巻1885頁(1976))ことが従来行
われている。 《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、前者の場合には濾過膜としての
使用中に変性剤が溶け出るという欠点があり、後
者の場合には、スルホン化の工程が煩雑である
上、スルホン化により膜形成能が劣化し機械的性
能が劣化する上アルカリを含む液に対しては使用
することができない等の欠点が生ずる。 本発明者等は、従来のかかる欠点を解決すべく
鋭意検討した結果、ポリスルホンに一定量のスル
ホン化ポリスルホンをブレンドした場合には、膜
形成能及び形成せしめた膜の性能を、元のポリス
ルホンのものと同等に保つことができること、且
つ、製膜時の凝固液を選択することによりわずか
のスルホン化ポリスルホンを加えただけで、透水
性能の良好な微孔性膜を得ることができることを
見出し本発明に到達した。 従つて、本発明の第1の目的は、透水性能の良
好なポリスルホン微孔性膜を提供することであ
る。本発明の第2の目的は、生物学的安定性が十
分であり濾液中の溶出物がない透水性能の良好な
ポリスルホン微孔性膜を提供することである。本
発明の第3の目的は、耐酸耐アルカリ性能が十分
である透水性能の良好なポリスルホン微孔性膜を
提供することである。本発明の第4の目的は、微
孔性膜としてのポリスルホンの諸性質を劣化させ
ることなく、その表面に親水性を持たせる方法を
提供することである。 《問題を解決するための手段》 本発明の上記の諸目的は、解離性の基を有しな
いポリスルホン5〜50重量%と、該ポリスルホン
に対し、スルホン化率が0.2〜2.0のスルホン化ポ
リスルホンを0.1重量%以上5重量%未満の量含
有する、極性有機溶剤に溶解された製膜原液を流
延し、流延膜を親水性の凝固液中で凝固せしめる
ことを特徴とする微孔性膜の製造方法によつて達
成された。 本発明で使用するポリスルホンとは、一般的に
言われるポリスルホンAすなわち、 で示される。nは正の整数である。このようなポ
リスルホンは、例えば、ユニオンカーバイド・コ
ーポレーシヨンのユーデルP−1700や同P−3500
(商品名)として市販されている。 ここでいうスルホン化ポリスルホンは代表的に
次の一般式()で示されるものである。 一般式() ここでMは水素、アルカリ金属、アミン、アル
キル置換アミン等のカチオンを示す。又、スルホ
ン基の導入位置は特に限定されない。nは前記n
と同じであり、正の整数である。 これらの化合物はポリスルホンを常法例えば、
ジヤーナル・オブ・アプライド・ポリマー・サイ
エンス、第20巻(J.Appl.Polymer Sci.Vol.20)、
1885〜1903頁(1976年)に記載されている方法に
よりスルホン化することによつて合成することが
できる。又スルホン化率はポリスルホンに対する
SO3の比率によつて制御できるが、本発明におい
ては、0.1〜4、特に0.2〜2であることが好まし
い。 又、一般式()中のMは1価の陽イオンであ
ることが好ましく、特に水素型の場合が好ましい
しい。 スルホン化したポリマーの膜物性はスルホン化
しないものに比較して、親水性となる点を除き劣
化するので、又、スルホン化ポリスルホンの量を
増大する程耐アルカリ性が劣化するので、本発明
において使用するスルホン化ポリスルホンの使用
量は、製膜原液中のポリスルホンの60重量%以
下、特に10重量%以下であることが好ましく、又
微孔性膜の表面に親水性を付与するためには、
0.1重量%以上であることが好ましい。0.1重量%
以下では十分な親水性を持つた膜は得られず、一
方60重量%以上であると本来ポリスルホンの持つ
機械的強度が失われるので好ましくない。十分な
親水性と機械的強度を満足する範囲は1〜10重量
%である。 本発明で使用するスルホン化ポリスルホンとポ
リスルホンはその骨格が同じであるので馴染み易
く、特にスルホン化ポリスルホンが丁度微孔性膜
の表面を覆う程度の量である場合には、そのスル
ホン基を膜の外側に向けることによりポリスルホ
ン本来の物性を保持したまま、表面のみを安定に
親水化することができる。このように、スルホン
基を膜の外に配向させることが本発明において極
めて重要であるが、これは凝固液を選択すること
によつて実現することができる。 次に、本発明の微孔性膜を製造する方法をより
具体的に説明する。 先ずポリスルホンを溶解し且つ水に溶解する溶
媒、例えばジメチルアセトアミド、ジメチルホル
ムアミド、テトラヒドロフラン、2−ピロリド
ン、N−メチル−2−ピロリドン等にポリスルホ
ンを溶解し、更に、必要に応じて孔径を制御する
ために水又はポリスルホンに対する貧溶媒でしか
も水に溶解する溶媒、例えばメタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコール等のアルコール
類、エチレングリコール、プロピレングリコール
等のグリコール類、ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール、ポリスチレンスルホン
酸、ポリビニルピロリドン等の水溶性ポリマー等
を添加しポリマー溶液を調整する。この原液中の
ポリスルホンに対して、本発明で用いるスルホン
化ポリスルホンを0.1〜60重量%、好ましくは1
重量%〜10重量%程度添加溶解し、ポリスルホン
の製膜原液を作る。 この原液をガラス板上にドクターブレードを用
いて、液厚味150μとなるように流延し、凝固液
である水の中に浸漬し、ポリスルホンの膜を得
る。このようにして得られた膜は、乾燥状態のも
のでも、それを水に浮かべると、膜の親水性のた
めに直ちに水が裏面から表面に浸み出て来る。 《作用》 これは、ポリスルホンが凝固液中で析出凝固す
る際にその表面で表面に接した水相に向けてスル
ホン化ポリスルホンのスルホン酸基が優先的に配
向される事によるもので、凝固液が水又は親水性
溶液である時にのみ起こる現象である。即ち、凝
固液中では、ポリマー相/水の界面においてスル
ホン化ポリスルホンが界面活性を示す事によつて
スルホン基の優先的な配向が起こり、その結果ポ
リスルホンに対してわずか数%のスルホン化ポリ
スルホンの添加量でも極めて有効な親水性を示す
ことができる。従つて、親水性の弱い凝固液、例
えばブタノール、アミルアルコール等ではスルホ
ン化ポリスルホンの界面配向が起こりにくく十分
な親水性を持つた膜を得ることができないが、親
水性の凝固液であれば、それを単独で用いても混
合して用いても本発明の目的を達成する微孔性膜
を得ることができる。本発明で使用することので
きる親水性の凝固液としては、例えば、水を始め
メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、グリセリン、ポリエチレングリコールやそれ
らの混合物を挙げることができる。 本発明によつて得られた微孔性膜は、ポリスル
ホンが本来有する機械的性能や耐酸耐アルカリ性
等を保持したまま、その表面が親水性であるの
で、透水性能が格段に改善される。 又、スルホン化ポリスルホンの使用量は少ない
ので、スルホン化の煩雑な工程を少なく抑えるこ
とができる。 又、スルホン化ポリスルホンの骨格はポリスル
ホンを同じであるので両者のなじみは良好であ
り、耐アルカリ性も十分である。 以下本発明を実施例により更に詳述するが、本
発明はこれによつて限定されるものではない。 《実施例》 合成例1 スルホン化ポリスルホンの合成 1,2−ジクロルエタン125mlにトリエチルホ
スフエート18.6g(0.102モル)を溶かした溶液
を冷却し、25℃以下に保ちながら無水硫酸16.3g
(0.204モル)をゆつくり加え、SO3/(C2H5O)3
POが2/1のコンプレツクスをつくつた。次に
この溶液をPSF(ポリスルホン、ユニオンカーバ
イド(株)ユーデルP3500〔商品名〕)45.1g(0.34モ
ル、くり返し単位)を1,2−ジクロルエタン
300mlに溶かした溶液を、1,2−ジクロルエタ
ン330ml中に強力に攪拌しながら同時滴下した。
生成した沈澱物は、温度を35℃に上げるとスラリ
ー状となるので、これを30分間攪拌した。スラリ
ーを濾集し、1,2−ジクロルエタンで2回洗浄
し60℃で減圧乾燥した。このようにして、PSFの
くり返し単位当たり1個の−SO3Hを導入した。
収量は60gであつた。 合成例2 スルホン化ポリスルホンナトリウム塩
の合成 合成例−1と同じ方法で合成したフリー酸スラ
リーにイソプロパノール165mlを加え溶解させた。
これに過剰量のソジウムメトキシド22.0g
(0.408モル)を含む28%メタノール溶液を加え
た。塩酸で中和後、イソプロパノールで2回、蒸
留水で2回洗浄した。90℃で減圧乾燥してPSFの
くり返し単位当り1個の−SO3Naを有する1.0−
SO3Na/PSFの白色パウダー51gを得た。 実施例 1 ポリスルホン(ユニオンカーバイド・コーポレ
ーシヨン・ユーデルP3500)10%、N−メチル−
2−ピロリドン75%、ポリエチレングリコール
100015%の溶液に対し、スルホン化ポリスルホン
(酸型)をポリスルホンに対し0%、1%、3%、
5%になる様添加し攪拌溶解した。但し、%はす
べて重量%である。製膜原液を150μ厚味となる
ようにガラス板に流延し、水(25℃)に浸漬して
微孔性膜を得た。 得られた膜の親水性を調べるため、乾燥した膜
を水面上に浮かべ、その表面に水が浸透するまで
の時間を測定し、表に示した。
【表】 表から明らかな如く、スルホン化ポリスルホ
ンを加えた本発明の場合には、極めて良好な親水
性を有することが実証された。 実施例 2 実施例1で使用した、ポリスルホンに対しスル
ホン化ポリスルホン5%を添加した製膜原液をガ
ラス板に流延し、下記の凝固液中に浸漬して微孔
性膜を得た。 実施例1と同様にして親水性を調べた結果は、
表の通りであつた。
【表】 表の結果から明らかな様に、親水性凝固液を
用いた場合の方が、得られた微孔性膜の水の浸透
時間が短く、親水性の良好な微孔性膜を得るの
に、より適していることが実証された。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 解離性の基を有しないポリスルホン5〜50重
    量%と、該ポリスルホンに対し、スルホン化率が
    0.2〜2.0のスルホン化ポリスルホンを0.1重量%以
    上5重量%未満の量含有する、極性有機溶剤に溶
    解された製膜原液を流延し、流延膜を親水性の凝
    固液中で凝固せしめることを特徴とする微孔性膜
    の製造方法。
JP18935285A 1985-08-28 1985-08-28 微孔性膜の製造方法 Granted JPS6249912A (ja)

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JPS6249912A JPS6249912A (ja) 1987-03-04
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