[发明专利]均孔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于制备膜，特别是聚合物膜，优选超滤膜或纳滤 膜的方法，以及一种根据该方法制备的膜和这种膜用于超滤或纳滤的用 途。

当前主要将根据所谓相转化方法制备的膜用于超滤。这些膜的孔尺 寸分布通常具有程度不同的大的统计方差(statistische Streuung)，参见 S.Nunes，K.-V.Peinemann(HrG.)：Membrane Technology in the Chemical Industry，Wiley-VCH，Weinheim 2006，第23-32页。孔尺寸分 布中宽的方差具有两个缺点：一方面，这种膜不能精确地分离物质混合 物，另一方面，这种膜趋向于所谓的结垢。这应理解为大孔很快被堵塞， 这是因为流过膜的大部分液体首先通过大孔。因此，一段时间以来一直 尝试制备均孔膜，即其孔尺寸分布具有低方差的膜。

特别是已知下列方法：

均孔膜可以采用细菌包膜，所谓的S层制备，参见Sleytr等人： Isoporous ultrafiltration membranes from bacterial cell envelope layers， Jounal of Membrane Science 36，1988。由此确定，这些膜很难大量制备 并且它们不是长期稳定的。

孔尺寸分布具有低方差的膜还可以通过铝的电解氧化制备，参见R. C.Furneaux等人：The formation of controlled porosity membranes from anodically oxidized aluminium，Nature 337，1989，第147-149页。 这些膜例如以商品名提供。已表明，这些膜的明显缺点是它 们非常脆并且非常昂贵。

均孔滤膜也可以通过光刻方法例如干涉光刻法制备，参见Kuiper 等人：Development and applications of very high flux microfiltration membranes，Journal of Membrane Science 150，1998，第1-8页。在这 种情况下，微滤膜也称为微筛。但是以这种方式不能制备孔直径小于1 μm的膜。这种制备方法复杂并且所述膜的价格昂贵。

另外，已知通过所谓呵痕法(Breath-Figures)制备均孔膜，参见M. Srinvasaro等人：Three-dimensionally ordered array of air bubbles in a polymer film，Science 292，2001，第79-83页。在此以受控的方式将潮 湿的气流引导到含有溶剂的聚合物薄膜上。通过在聚合物薄膜表面上冷 凝小水滴产生孔。在这种情况下也不可能得到具有足够小的直径的孔。

大规模制备膜是特别困难和昂贵的。一种用于制备均孔膜的较新的 方法基于嵌段共聚物的自组装能力，参见T.P.Russel等人：Nanoporous membranes with ultrahigh selectivity and flux for the filtration of viruses，Adcanced Materials 18，2006，第709-712页。嵌段共聚物是由 一种以上的单体构成的聚合物，其分子以嵌段线型连接。嵌段直接互相 连接或者通过不作为嵌段的部分的结构单元互相连接。在该方法中，A-B 二嵌段共聚物与一定量的均聚物B一起溶解在溶剂中。

通过受控地蒸发溶剂可以在固体基底(underlay)例如硅晶片上形成 薄膜，所述薄膜具有规则地垂直于表面布置的筒状物，该筒状物由嵌段 B和均聚物B构成。通过有选择性的溶剂将均聚物B从所述薄膜中溶出， 由此形成纳米孔薄膜。现在可以通过水使所述薄膜剥离并将其转移到多 孔载体上。这形成了具有均孔分离层的复合膜。这种方法由于具有多个 步骤而十分复杂。这种方法不允许以有竞争力的价格在工业规模上制备 膜。

本发明的一个目的是提供适合于超滤或纳滤胶体颗粒或蛋白质的 膜以及制备这种膜的方法，这种膜成本有效且制备简单。

根据本发明，所述目的通过一种制备膜，特别是聚合物膜，优选超 滤膜或纳滤膜的方法来实现，所述方法包括下列步骤：

-将一种或更多种聚合物溶解在包含一种或更多种溶剂的浇铸溶 液或含有至少一种溶剂和至少一种非溶剂的浇铸溶液中，所述聚合物中 的至少一种是嵌段共聚物，