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公開番号2025137526
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2025114260,2021566176
出願日2025-07-07,2020-05-08
発明の名称双性イオン荷電共重合体膜
出願人トラスティーズオブタフツカレッジ
代理人個人
主分類C08F 220/22 20060101AFI20250911BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】優れた汚損耐性及び塩素耐性、ならびに阻止特性を有する膜を作製し得る共重合体を提供する。
【解決手段】3種類の単量体単位:疎水性単量体単位、双性イオン性単量体単位、及び荷電またはイオン化可能単量体単位を含む直鎖状/ランダム/統計共重合体を開示する。また、その分離選択層が本明細書に開示される共重合体からなる複合薄膜、及びその使用方法も提供する。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
複数の双性イオン性単量体単位、複数の荷電／イオン化可能単量体単位、及び複数の疎水性単量体単位を含む共重合体。

発明の詳細な説明【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１９年５月１０日に出願された米国仮出願第６２／８４６，０１４号の利益を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に援用される。
続きを表示（約 1,500 文字）【政府の支援】
【０００２】
本発明は、国立科学財団によって授与された助成金１５０８０４９及び１５５３６６１の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
ナノ濾過（ＮＦ）膜は、有効孔径約１ｎｍで規定される。それらは通常、軟水化などの用途で水及び廃水流から二価の塩を除去するために使用される。今日、市場に出回っているほとんどすべての市販のＮＦ膜は、界面重合によって調製された架橋ポリアミド分離選択層を備えている。この分離選択層の化学的性質は何十年にもわたって使用されており、その結果、これらの市販の膜は非常によく最適化されており、望ましい二価の塩の阻止とともに適度に高い透水性を提供する。
【０００４】
しかしながら、ポリアミド分離選択層には、汚損耐性及び塩素耐性の欠如など、化学構造に固有の重大な制限もある。近年、その親水性と汚損耐性により、双性イオンが膜分野で広範な研究を引き付けている。双性イオン性両親媒性共重合体（ＺＡＣ）は、自己組織化して微細構造を作成することが記されている。また、ＺＡＣを膜分離選択層として使用すると、有効孔径が約１～２ｎｍの汚損耐性膜を実現することができる。これらの膜は、塩素耐性が高いことも示された。
【０００５】
しかしながら、これらの膜の重要な特徴は、膜分離選択層の全体的な中性的化学的性質のために、それらが比較的低い塩阻止率を示したことであった。したがって、ＺＡＣは、有望な汚損耐性及び塩素耐性、ならびにＮＦ膜に近い有効孔径を提供する一方で、それらの阻止特性では、ほとんどの応用において市販のＮＦ膜を置き換えるには不十分である。したがって、前述の欠点を有さない高性能膜を開発する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において、３種類の単量体単位：疎水性単量体単位、双性イオン性単量体単位、及び荷電またはイオン化可能単量体単位のそれぞれを、複数含む共重合体を提供する。好ましくは、共重合体は、直鎖状、統計、もしくはランダム共重合体、またはそれらのすべてである。その分離選択層がこれらの共重合体からなる、複合薄膜も提供する。これらの膜は、水処理、軟水化、廃水処理、ならびに水溶液中の有機分子の分離及び精製を含むがこれらに限定されない、いくつかの水性分離に使用することができる。これらの共重合体の化学的性質により、膜は、塩素による化学的劣化に対する耐性の向上、及び汚損に対する強力な耐性を示す。
【０００７】
一態様では、本明細書において、複数の双性イオン性単量体単位、複数の荷電／イオン化可能単量体単位、及び複数の疎水性単量体単位を含む共重合体を提供する。
【０００８】
さらに別の態様では、本明細書において、多孔質支持体を含む複合薄膜、及び多孔質支持体の細孔サイズが重合体材料の薄膜の有効孔径よりも大きい、重合体材料の薄膜を提供する。
【０００９】
別の態様では、本明細書において、異なるサイズの複数の非荷電有機分子を含む溶液を本明細書に開示する複合薄膜と接触させることを含む、サイズに基づいた選択方法または除去方法を提供する。
【００１０】
さらに別の態様では、本明細書において、複数の塩を含む溶液を本明細書中で開示する複合薄膜と接触させることを含む、電荷に基づいた選択方法または除去方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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