[发明专利]芳族卤代磺酰基异氰酸酯组合物和由其制备的聚合物

说明书

背景

本发明涉及芳族卤代磺酰基异氰酸酯化合物和包含芳族卤代磺酰基异氰酸酯化合物的单体组合物。本公开还涉及由芳族卤代磺酰基异氰酸酯化合物得到的聚合物组合物。另外，本公开涉及使用聚合物组合物的方法和包含聚合物组合物的相关制品，并且包括涉及膜的实施方案。

膜在分离溶液组分中有长期使用历史，在此，它们用作能够保留某些物质同时透过其他物质的过滤器类型。膜的性质和特性至少部分取决于用以制造膜的材料的性质。为了在经济上可行，膜必须提供足够流通量(每单位膜面积的透过物流速)和分离(膜保留某些成分同时透过其他成分的能力)。具有高流通量和选择性和有用亲水性、湿润性和耐化学品性水平的膜用于多种应用，包括超滤、微滤、高滤、血滤。化学物质、生物化合物、细菌和细胞对膜的污染负面影响多孔膜的流通量和选择性。在多孔膜与体液接触的应用中，免疫原性和血栓形成是个问题。

由乙酸纤维素制备的膜也称为半渗透膜，这种膜显示与水解、细菌和化学侵蚀相关的不良性能。虽然可设法改善其渗透性，但牺牲其他性能，如耐压性和耐久性，从而限制其应用。

除了根据其孔径分类外，膜也可由其结构分类，例如对称、不对称和复合膜。对称膜的特征是在整个膜材料具有均匀孔结构。不对称膜的特征是在整个膜材料具有不均匀孔结构。复合膜限定为具有在多孔载膜上成层的至少一层薄膜(基质)。多孔载膜可以为聚合物超滤或微滤膜。薄膜通常为小于约1微米厚度的聚合物。复合膜包括提高膜性能和干燥态储存容易程度的超薄膜，这种膜给予超过需要在湿条件储存的纤维素膜的性能优点。然而，这些复合膜通常不显示一些优良性能，如对溶于水的有机物质和无机物质两者的高脱溶质率(solute rejection)、高水流通率、耐久性(如耐热性、耐压性和耐化学品性)。

目前的膜研究集中在制备反渗透(“RO”)、高滤(“HF”)、纳滤(“NF”)、超滤(“UF”)、全蒸发(“PV”)、扩散渗析(“DD”)、气体分离(“GS”)和其他膜分离过程所用的膜，并在追求最佳膜性能中利用多种化学物质。

例如RO和NF膜的膜广泛作为选择性渗透膜优先渗透某些离子物质，用于例如水的去矿化和软化的应用。所用膜类型影响为具体应用选择的操作条件。例如，在海水脱盐中使用的螺旋缠绕RO膜一般需要在约40-100个大气压压力梯度至少0.6立方米每天每平方米膜的膜流通量并且优选脱盐率为约99％。在一般具有约十分之一海水盐水浓度的微咸水的情况下，需要在最高约20个大气压压力梯度至少0.8米/天的膜流通量并且脱盐率为约95％。然而，在NF膜的情况下，在最低压力梯度和至少0.8米/天的流通量脱离子可用于海水或微咸水或饮用水的脱盐。

另外，为了用于很多应用，膜需要显示一些性能，如高耐久性、耐生物粘附性、耐微生物粘附性、对可存在于所处理流体的氧化剂的耐性。另外，膜应提供对pH波动和化学污染的耐性。

利用聚酰胺TFC、RO和NF膜，已用各种方法制造薄膜复合(“TFC”)选择性渗透膜。一般用二胺和二酰氯的界面聚合制备聚酰胺TFC膜。例如，通过使哌嗪或1，3-苯二胺和1，3，5-苯三酰氯的水溶液在非极性、挥发性水不溶混溶剂中反应，可制备界面聚合TFC膜。

尽管在膜技术中有重大进步，但仍观察到与通过膜的增加渗透物流量相关的膜性能降低。在用市售聚酰胺纳滤(NF)和反渗透(RO)膜处理强酸性进料时也观察到此类型性能降低。虽然最初此类膜的性能可能足以达到所需的分离，但性能快速退化，并且在短时间内膜失去保留溶解的金属(如阳离子和/或有机化合物)的能力。对酸显示稳定性的聚合物膜已知。然而，在某些情况下，在聚合物膜具有多孔较低密度结构时，聚合物膜可能透过相当量溶解的酸，并且不能有效分离溶解的金属阳离子和有机化合物。

因此，需要除了有效和经济外还具有高选择性、流通量和耐化学品性的组合的改良膜。还需要新的聚合物组合物，所述聚合物组合物能够使膜具有优良的亲水性和高交联密度，并且具有改善的对无机物质和有机物质两者的脱溶质率、水流通量和机械耐久性。

发明概述

一方面，本发明提供一种单体组合物，所述单体组合物包含具有结构I的芳族卤代磺酰基异氰酸酯

其中“m”为2至5的整数，“n”为1至5的整数，Ar为不含脂族碳-氢键的C₃-C₄₀芳族基团，X为卤素。

另一方面，本发明提供一种单体组合物，所述单体组合物包含具有结构IV的三价芳族卤代磺酰基异氰酸酯

和官能度为2的具有结构VI的卤代磺酰基异氰酸酯