電性微粒、添加劑及過濾膜的製作方法
2023-06-16 17:02:46 1
電性微粒、添加劑及過濾膜的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電性微粒、添加劑及過濾膜。本發明之一實施例系提供一種電性微粒，包括第一共聚物或第二共聚物，該第一共聚物由第一單體及第二單體共聚形成，該第二共聚物由該第一單體、該第二單體及第三單體共聚形成，其中該第一單體包含乙烯基，且不含羧酸基、磺酸基、羥基及氨基，該第二單體包含乙烯基，且包含磺酸基或羧酸基，該第三單體包含乙烯基，且包含羥基或氨基，其中在該第一共聚物及該第二共聚物中，該第一單體之重複單元及該第二單體之重複單元之摩爾比例為200:1~20:1。此外，本發明更提供包含上述電性微粒之添加劑及過濾膜。
【專利說明】電性微粒、添加劑及過濾膜
【技術領域】
[0001]本發明系有關於濾膜，且特別是有關於一種含電性微粒之濾膜。
【背景技術】
[0002]目前，以過濾膜除去水中雜質之技術已廣泛應用於日常生活中。過濾膜通常是多孔的高分子膜，其具有細小的膜孔，因而當液體擴散通過過濾膜時，這些膜孔可截留住固體雜質，僅有經純化的液體可通過過濾膜。例如，經逆滲透膜或納米濾膜純化的水，可直接做為飲用水或為工業上所需的純水。
[0003]一般而言，無論是逆滲透膜或納米濾膜，皆由多層複合結構形成，而其表面為利用界面聚合方法形成之緻密選擇層。而無論過濾膜是作何種應用，在實際應用時，較高的截留率及較高的通量通常可滿足使用者之需求。傳統改善過濾膜通量之方式，係為對過濾膜的表面做改質或加入親水的無機添加劑，例如納米顆粒或納米管。然而，表面改質的製程繁複且不易控制，而無機添加劑亦因其仍為無機材料，不易均勻分散於有機高分子所形成之過濾膜中。
[0004]因此，業界所需的是一種添加劑，其能有效提高過濾膜之通量及截留率。
【發明內容】
[0005]本發明之一實施例 系提供一種電性微粒，包括:第一共聚物或第二共聚物，此第一共聚物由第一單體及第二單體共聚形成，此第二共聚物由此第一單體、此第二單體及第三單體共聚形成，其中此第一單體包含乙烯基，且不含羧酸基、磺酸基、羥基及氨基，此第二單體包含乙烯基，且包含磺酸基或羧酸基，此第三單體包含乙烯基，且包含羥基或氨基，其中在此第一共聚物及此第二共聚物中，此第一單體之重複單元及此第二單體之重複單元之摩爾比例為200:1~20:1。
[0006]本發明之一實施例系更提供一種添加劑，包含如前述之電性微粒；以及高分子輔助劑，其中該高分子輔助劑為聚(烯丙基胺)、聚烯醇類或前述之組合，且重量平均分子量為約 100~100000。
[0007]本發明之一實施例系又提供一種過濾膜，包含:由含多個醯滷基之油相單體、含氨基之水相單體及前述之高分子輔助劑所共聚形成之共聚物膜，其中在該共聚物膜中，該水相單體之重複單元及該油相單體之重複單元以醯胺鍵相互鍵結，該高分子輔助劑與該油相單體之重複單元以醯胺鍵或酯鍵相互鍵結；以及前述之電性微粒，分散於該共聚物膜中。
[0008]為讓本發明之上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下:
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1顯示為依照本發明一實施例之親水性之電性微粒形成方法之流程圖。[0010]圖2顯示為依照本發明另一實施例之親水性之電性微粒形成方法之流程圖。
[0011]圖3顯示為依照本發明一實施例之過濾膜之形成方法之流程圖。
[0012]圖4顯示為依照圖3之方法形成之過濾膜之結構示意圖。
[0013]圖5系顯示為依照本發明一實施例之電性微粒之傅立葉紅外線(FTIR)光譜圖。
[0014]圖6系顯示為依照本發明一實施例之電性微粒之TEM圖。
[0015]【主要組件符號說明】
[0016]400-過濾膜402~親水性表面
[0017]404~電性微粒406~微通道
【具體實施方式】[0018]本發明實施例系提供親水性電性微粒、包含其之添加劑及包含使用前述添加劑所形成之過濾膜。藉由使用此親水性電性微粒及添加劑，所形成之過濾膜系具有良好的截留
率及通量。
[0019]圖1顯示為依照本發明一實施例之親水性之電性微粒形成方法100之流程圖。方法100起始於步驟102，首先提供第一單體及第二單體，並將其加入至水中，以形成水溶液，其中第一單體包含乙烯基，且不含羧酸基、磺酸基、羥基及氨基，第二單體包含乙烯基，且包含磺酸基或羧酸基。在一實施例中，此第一單體及第二單體之摩爾比可為約200: 1~20:1。此第一單體例如包含苯乙烯及其衍生物、其它含乙烯基、丙烯基之化合物或羧化物，例如甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙烯基苯、1,3-丁二烯、異戊二烯、1,4-己二烯、乙酸乙烯酯、乙烯硬酯酸酯(vinyl stearate)、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯(2-ethylhexyl acrylate)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate)、丙烯酸十二酯(lauryl acrylate)、N, N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯(N, N-dimethylaminoethylacrylate)、氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯或前述之組合。此第二單體可例如包含苯乙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鉀、衣康酸(itaconic acid)、馬來酸(maleic acid)、富馬酸(fumaric acid)、丙烯酸(acrylic acid)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、異戍二烯橫酸(isoprenesulfonic acid)、2_ 丙酸胺-2-甲基丙烷橫酸(2-acrylamide-2_methlprpanesulfonic acid)、前述之衍生物或前述之組合。
[0020]接著，進行步驟104，加熱步驟102之水溶液至沸騰狀態。接著，進行步驟106，加入適量的起始劑至步驟104之沸騰水溶液中，並均勻攪拌約數小時，以使第一單體及第二單體進行聚合。在一實施例中，起始劑可例如為過硫酸鉀。最後，得到具有電性微粒之水溶液。在一實施例中，此電性微粒之粒徑可為約1~lOOnm，且可為圓球、橢圓球或接近圓球之不規則形。此電性微粒可為第一單體及第二單體共聚形成之共聚物(以下稱做第一共聚物)。此第一共聚物之重量平均分子量可為約3000-50000。在此第一共聚物中，由第一單體所形成之重複單元及由第二單體所形成之重複單元之摩爾比例可為約200:1至20:1。此電性微粒之表面可至少帶有磺酸基或羧酸基，因而使此電性微粒具有表面電位-1~-1OOmV,並呈親水性分散於水中。例如，在以苯乙烯及苯乙烯磺酸鈉各自作為第一單體及第二單體之實施例中，第一共聚物可具有如下之化學式:
[0021]
【權利要求】
1.一種電性微粒,包括: 第一共聚物或第二共聚物，該第一共聚物由第一單體及第二單體共聚形成，該第二共聚物由該第一單體、該第二單體及第三單體共聚形成，其中該第一單體包含乙烯基，且不含羧酸基、磺酸基、羥基及氨基，該第二單體包含乙烯基，且包含磺酸基或羧酸基，該第三單體包含乙烯基，且包含羥基或氨基，其中在該第一共聚物及該第二共聚物中，該第一單體之重複單元及該第二單體之重複單元之摩爾比例為200: 1-20:1。
2.如權利要求1所述之電性微粒，其中該含第二單體包含苯乙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鉀、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、異戊二烯磺酸、2-丙醯胺-2-甲基丙烷磺酸或前述之組合。
3.如權利要求1所述之電性微粒，其中該第一單體包含苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙烯基苯、1，3- 丁二烯、異戊二烯、1，4-己二烯、乙酸乙烯酯、乙烯硬酯酸、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸十二酯、N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯或前述之組合。
4.如權利要求1所述之電性微粒，其中該第三單體包含甲基丙醯酸羥乙酯(HEMA)、2-甲基-2-丙烯酸-2，3- 二羥基丙酯(Glycerolmonomethacrylate)、丙烯酸輕乙酯(2-Hydroxyethyl acrylate, HEA)、N-(2_ 輕丙基)甲基丙烯酸胺(N-(2_Hydroxypropyl)methacrylamide)、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯(Hydroxypropyl methacrylate)或前述之組合。
5.如權利要求1所述之電性微粒，其中該第一共聚物為:
6.如權利要求1所述之電性微粒，其中該第二共聚物為:
7.如權利要求1所述之電性微粒,其中該電性微粒之粒徑為約flOOnm。
8.如權利要求1所述之電性微粒,其中該電性微粒之表面電位為約-1~-lOOmV。
9.一種添加劑,包含: 權利要求1所述之電性微粒；以及 高分子輔助劑，其中該高分子輔助劑為聚(烯丙基胺)、聚烯醇類或前述之組合，且重量平均分子量為約100~100000。
10.如權利要求9所述之添加劑，其中該電性微粒及該高分子輔助劑系溶於水中。
11.如權利要求9所述之添加劑，其中該電性微粒與該高分子輔助劑之重量比例為約0.1:1 ~1:0.1。
12.一種過濾膜，包含: 由含多個醯滷基之油相單體、含氨基之水相單體及權利要求9所述之高分子輔助劑所共聚形成之共聚物膜，其中該油相單體在該共聚物膜中，該水相單體之重複單元及該油相單體之重複單元以醯胺鍵相互鍵結，該高分子輔助劑與該油相單體之重複單元以醯胺鍵或酯鍵相互鍵結；以及 權利要求1所述之電 性微粒，分散於該共聚物膜中。
13.權利要求12所述之過濾膜，分散於該共聚物膜中，其中該電性微粒佔該過濾膜之總重之0.1%~20%。
14.如權利要求12所述之過濾膜，其中該電性微粒為該第一共聚物時，該電性微粒系獨立地分散於該過濾膜中。
15.如權利要求12所述之過濾膜，其中該電性微粒為該第二共聚物時，該電性微粒以酯鍵與該共聚物膜共價連接。
16.如權利要求12所述之過濾膜，其中該油相單體包含1，3，5-三乙醯氯苯、對苯二甲酉先氯(1，4-benzene dicarbonyl chloride)、間苯二甲酉先氯(isophthaloyl dichloride)或前述之組合。
17.如權利要求12所述之過濾膜，其中該水相單體包含對苯二胺、間苯二胺、1，4環己二胺、N, N- 二苯乙烯二胺、哌嗪、三甲二哌啶、間苯二甲胺、碳醯二胺、5-甲基壬烷-1，9- 二胺、2，2』 -(乙烯二氧)(乙胺)或前述之組合。
18.如權利要求12所述之過濾膜，其中該電性微粒之粒徑為約flOOnm，且表面電位為約-1 ~-lOOmV。
19.如權利要求12所述之過濾膜，其中該過濾膜厚度為10(T500nm。
【文檔編號】B01D69/02GK103897088SQ201210590464
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】張貴錢, 許駿佑 申請人:財團法人工業技術研究院