熱誘起相分離法と超臨界流体誘起相分離法のハイブリッド化による新規多孔構造膜の創製

热诱导相分离法与超临界流体诱导相分离法混合制备新型多孔结构膜

基本信息

批准号：
10750560
负责人：
松山秀人
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology (1999)Okayama University (1998)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

まず熱誘起相分離法による非対称性構造膜の作製について検討を加えた。溶融高分子溶液の上面のみから溶媒を蒸発させることで高分子溶液内に濃度勾配を形成させ、上面で孔径が小さく、底面で孔径が大きい非対称性構造の形成に成功した。得られた膜の溶質分離特性を検討した結果、等方性構造膜ではほとんど分離性が得られないのに対し、非対称性膜では100nm程度のストークス半径の溶質に対し顕著な分離特性を示した。設計温度200℃、設計圧力40MPaのセルを新しく試作し、超臨界流体(CO_2)誘起相分離法による多孔膜の作製について検討した。用いた高分子は、ポリスチレンであり、溶媒はトルエンである。膜形成に及ぼすトルエン蒸発時間および圧力の彰響について検討を加えた。トルエン蒸発時間が長くなるほど高分子濃度は増加し、膜の上面に明確なスキン層が形成された。また、操作圧力が増すほど超臨界流体の非溶媒能が低下するため、孔径が減少することがわかった。このような超臨界流体誘起相分離法では、膜作成後に凍結乾燥等の操作が不要であるという利点がある。最後に、高分子としてポリプロピレンを、溶媒としてジフェニルエーテルを用い、高温溶融物を冷却させる(熱誘起相分離法)と同時に超臨界CO_2を導入し(超臨界流体誘起相分離法)、両分離法のハイブリッド化による多孔膜の作製について検討を加えた。得られた多孔膜の孔径は、熱誘起相分離法のみの場合より顕著に小さく、超臨界CO_2の非溶媒としての特性が確認された。また、超臨界圧力を変化させることによっても孔径の制御が可能であった。このような膜構造の特徴に加え、本ハイブリッド法では得られた膜の溶媒の乾燥が不要という特徴がある。

首先，我们研究了使用热诱导相分离制造不对称结构的膜。通过仅从熔融聚合物溶液的顶面蒸发溶剂，在聚合物溶液内产生浓度梯度，并成功形成顶部小孔、底部大孔的不对称结构。作为检查所获得的膜的溶质分离特性的结果，发现各向同性结构膜几乎没有表现出分离，而非对称膜对于斯托克斯半径为约100nm的溶质表现出显着的分离特性。制作了设计温度为200℃、设计压力为40MPa的新型电解池，并研究了超临界流体（CO_2）诱导相分离法制备多孔膜。所用聚合物为聚苯乙烯，溶剂为甲苯。研究了甲苯蒸发时间和压力对成膜的影响。随着甲苯蒸发时间的增加，聚合物浓度增加，并在膜的上表面形成透明的表层。研究还发现，随着操作压力的增加，超临界流体的非溶剂能力下降，从而孔径减小。这种超临界流体诱导相分离方法的优点是在成膜后不需要诸如冷冻干燥之类的操作。最后，以聚丙烯为聚合物，二苯醚为溶剂，在冷却高温熔体的同时引入超临界CO_2（热诱导相分离法）（超临界流体诱导相分离法），并使用两者我们研究了通过杂交生产多孔膜。所得多孔膜的孔径明显小于仅通过热诱导相分离获得的多孔膜的孔径，证实了超临界CO_2作为非溶剂的特性。此外，可以通过改变超临界压力来控制孔径。除了膜结构的这些特征之外，该混合方法的特征还在于不需要干燥所获得的膜的溶剂。