FR2847175A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF MICROPOROUS MEMBRANES - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de préparation d'une membrane polymère microporeuse, à base d'au moins un polymère P, ledit procédé comprenant les étapes consistant à :(A) réaliser un milieu comprenant une solution dudit polymère P dans un mélange (S1+S2) de deux solvants, notés respectivement S1 et S2, où ledit polymère P et ledit mélange (S1+S2) sont tels que :(iv) le mélange (S1+S2) forme un système solvant, dans lequel le polymère P est soluble ;(v) le solvant S1 est plus volatil que le solvant S2, au moins dans certaines conditions de température et de pression (ctp) ; et(vi) le polymère P est insoluble dans le solvant S2 ;(B) réaliser un film liquide à partir du milieu réalisé dans l'étape (A) ;(C) placer le film de l'étape (B) dans les conditions de température et de pression (ctp) précitées, pendant une durée suffisante pour que, suite à une évaporation sélective de S1, on observe la précipitation de tout ou partie du polymère P sous la forme d'une membrane polymère microporeuse ; et(D) séparer les solvants résiduels de la membrane polymère microporeuse obtenue dans l'étape (C), et récupérer ladite membrane polymère microporeuse.L'invention concerne également les membranes obtenues selon ce procédé, ainsi que leurs utilisations.The present invention relates to a process for preparing a microporous polymer membrane, based on at least one polymer P, said process comprising the steps of: (A) providing a medium comprising a solution of said polymer P in a mixture (S1 + S2) of two solvents, denoted S1 and S2 respectively, where said polymer P and said mixture (S1 + S2) are such that: (iv) the mixture (S1 + S2) forms a solvent system, in which the polymer P is soluble; (v) solvent S1 is more volatile than solvent S2, at least under certain conditions of temperature and pressure (ctp); and (vi) the polymer P is insoluble in the solvent S2; (B) making a liquid film from the medium produced in step (A); (C) placing the film of step (B) under the conditions temperature and pressure (ctp) above, for a sufficient time so that, following a selective evaporation of S1, the precipitation of all or part of the polymer P is observed in the form of a microporous polymer membrane; and (D) separating the residual solvents from the microporous polymer membrane obtained in step (C), and recovering said microporous polymer membrane. The invention also relates to the membranes obtained according to this process, as well as their uses.
Description
i La présente invention a trait à un procédé de préparation de membranesThe present invention relates to a process for the preparation of membranes.
microporeuses, de préférence de nature isotrope. microporous, preferably isotropic in nature.
Classiquement, les membranes polymères microporeuses sont réalisées par étirement de fibres, de fils ou de membranes polymères. Le processus d'étirement conduit à des phénomènes de micro-fissurations, ce qui confère au Conventionally, microporous polymer membranes are produced by stretching fibers, yarns or polymer membranes. The stretching process leads to micro-cracking phenomena, which gives the
polymère obtenu infine une structure microporeuse. polymer obtained infines a microporous structure.
En marge de ce procédé classique, il existe également des procédés plus spécifiques mettant en oeuvre un mécanisme particulier dit "d'inversion de phase". Le principe du mécanisme d'inversion de phase consiste à réaliser une solution homogène de polymère et à placer cette solution dans des conditions telles qu'on obtient un système hétérogène biphasique comprenant une phase continue riche en polymères au sein de laquelle sont dispersées des gouttelettes d'une phase dispersée contenant peu ou pas de polymères. Le plus souvent, le système est ensuite étalé sous la forme d'un film. Suite au départ des liquides présents dans ce système biphasique, on obtient, par gélification et solidification de la phase continue riche en polymères et par remplacement de la phase dispersée par de l'air, un film polymère microporeux. Suivant la cinétique et la thermodynamique de séparation de phases, et l'affinité entre les constituants, la structure réalisée est plus ou moins poreuse avec des pores de taille plus ou In addition to this conventional method, there are also more specific methods implementing a particular mechanism called "phase inversion". The principle of the phase inversion mechanism consists in producing a homogeneous solution of polymer and in placing this solution under conditions such that a heterogeneous biphasic system is obtained comprising a continuous phase rich in polymers within which are dispersed droplets of 'a dispersed phase containing little or no polymers. Most often, the system is then spread out in the form of a film. Following the departure of the liquids present in this two-phase system, a microporous polymer film is obtained by gelation and solidification of the continuous phase rich in polymers and by replacement of the phase dispersed with air. Depending on the kinetics and thermodynamics of phase separation, and the affinity between the constituents, the structure produced is more or less porous with pores of more or less size.
moins importante.less important.
Plusieurs types de procédé par inversion de phase ont été décrits dans la littérature. Dans la plupart des cas, les membranes microporeuses obtenues selon ces procédés sont réalisées par coagulation d'une solution de polymère, par addition d'un volume important d'un liquide coagulant (généralement constitué en tout ou partie par de l'eau) dans une solution du polymère, généralement étalée sous la forme d'un film. Pour plus de détails concernant ce procédé par coagulation, on pourra notamment se reporter aux brevets US 4 233 081, 6 013 Several types of phase inversion process have been described in the literature. In most cases, the microporous membranes obtained according to these methods are produced by coagulation of a polymer solution, by addition of a large volume of a coagulating liquid (generally constituted wholly or partly by water) in a solution of the polymer, generally spread in the form of a film. For more details concerning this coagulation process, reference may in particular be made to US Patents 4,233,081, 6,013
688, US 4 806 291, US 6 146 747, US 4 203 848, ou bien encore 5 565 153. 688, US 4,806,291, US 6,146,747, US 4,203,848, or 5,565,153.
Un autre procédé mettant en oeuvre le processus d'inversion de phase consiste à dissoudre un polymère à haute température dans un solvant latent qui est solide à la température ambiante (paraffine par exemple). Par refroidissement rapide de la solution obtenue, on provoque le processus d'inversion de phase et le piégeage du solvant latent solidifié dans la matrice de la membrane; le solvant latent solidifié dans la matrice polymère est ensuite éliminé par un bain de solvant (par exemple à base de dichlorométhane ou de méthyléthylcétone). A ce Another method implementing the phase inversion process consists in dissolving a polymer at high temperature in a latent solvent which is solid at room temperature (paraffin for example). By rapid cooling of the solution obtained, the phase inversion process is caused and the latent solvent solidified is trapped in the membrane matrix; the latent solvent solidified in the polymer matrix is then removed by a solvent bath (for example based on dichloromethane or methyl ethyl ketone). At this
sujet, on pourra notamment se référer à la demande DE 28 33 493. subject, we can in particular refer to the application DE 28 33 493.
On voit donc que les procédés actuellement divulgués qui utilisent le processus d'inversion de phase sont généralement assez difficiles à mettre en òuvre, dans la mesure o ils exigent un contrôle précis des conditions auxquelles est soumise la composition de polymère et la mise en oeuvre d'appareillages complexes tels que des bains de coagulation ou des bains d'extraction. En outre, ces procédés engendrent des volumes importants d'effluents contaminés (eau contenant des solvants organiques dans le cas de l'utilisation de bains de coagulation, solvants à retraiter dans le cas de la mise en oeuvre de bains d'extraction), ce qui implique des traitements ultérieurs qui se traduisent It can therefore be seen that the methods currently disclosed which use the phase inversion process are generally quite difficult to implement, insofar as they require precise control of the conditions to which the polymer composition and the implementation of the process are subjected. complex apparatuses such as coagulation baths or extraction baths. In addition, these processes generate large volumes of contaminated effluents (water containing organic solvents in the case of the use of coagulation baths, solvents to be reprocessed in the case of the use of extraction baths), this which involves further processing which translates
notamment en terme de cots accrus.especially in terms of increased costs.
Or, les inventeurs ont maintenant découvert un nouveau procédé mettant en oeuvre le processus d'inversion de phase, mais qui présente l'avantage d'être However, the inventors have now discovered a new method implementing the phase inversion process, but which has the advantage of being
simple, rapide et peu consommateur de produits chimiques. simple, fast and low consumption of chemicals.
Plus précisément, selon un premier aspect, la présente invention a trait à un procédé de préparation d'une membrane polymère microporeuse, à base d'au moins un polymère P, ledit procédé comprenant les étapes consistant à: (A) réaliser un milieu comprenant une solution dudit polymère P dans un mélange (S1+S2) de deux solvants, notés respectivement Si et S2, o ledit polymère P et ledit mélange (Sl+S2) sont tels que: (i) le mélange (S1+S2) forme un système solvant, dans lequel le polymère P est soluble; (ii) le solvant Si est plus volatil que le solvant S2, au moins dans certaines conditions de température et de pression (ctp); et (iii) le polymère P est insoluble dans le solvant S2; (B) réaliser un film liquide à partir du milieu réalisé dans l'étape (A), généralement sur une surface plane; (C) placer le film de l'étape (B) dans les conditions de température et de pression (ctp) précitées, pendant une durée suffisante pour que, suite à une évaporation sélective de Si, on observe la précipitation de tout ou partie du polymère P sous la forme d'une membrane polymère microporeuse; et (D) séparer les solvants résiduels de la membrane polymère microporeuse More specifically, according to a first aspect, the present invention relates to a process for preparing a microporous polymer membrane, based on at least one polymer P, said process comprising the steps consisting in: (A) producing a medium comprising a solution of said polymer P in a mixture (S1 + S2) of two solvents, denoted respectively Si and S2, o said polymer P and said mixture (Sl + S2) are such that: (i) the mixture (S1 + S2) forms a solvent system, in which the polymer P is soluble; (ii) the solvent Si is more volatile than the solvent S2, at least under certain temperature and pressure conditions (ctp); and (iii) the polymer P is insoluble in the solvent S2; (B) producing a liquid film from the medium produced in step (A), generally on a flat surface; (C) place the film of step (B) under the aforementioned temperature and pressure conditions (ctp), for a sufficient time so that, following a selective evaporation of Si, the precipitation of all or part of the material is observed polymer P in the form of a microporous polymer membrane; and (D) separating the residual solvents from the microporous polymer membrane
obtenue dans l'étape (C), et récupérer ladite membrane polymère microporeuse. obtained in step (C), and recovering said microporous polymer membrane.
Le polymère P mis en oeuvre selon l'invention est, en règle générale, un The polymer P used according to the invention is, as a general rule, a
polymère de nature hydrophobe.polymer of hydrophobic nature.
Par ailleurs, un polymère P selon l'invention possède de préférence une masse moléculaire moyenne au moins égale à 20 000 g/mole, cette masse pouvant notamment être comprise entre 30 000 et 1 000 000 g/mole, cette masse moléculaire étant avantageusement au moins égale à 50 000 g/mole et cette Furthermore, a polymer P according to the invention preferably has an average molecular mass at least equal to 20,000 g / mole, this mass possibly being in particular between 30,000 and 1,000,000 g / mole, this molecular mass advantageously being at less than 50,000 g / mole and this
masse moléculaire restant en général inférieure à 1 000 000 g/mole. molecular weight generally remaining less than 1,000,000 g / mole.
De préférence, le polymère P est un polymère non soluble dans l'eau. Preferably, the polymer P is a polymer that is not soluble in water.
Avantageusement, le polymère P est faiblement mouillable par l'eau, voire non Advantageously, the polymer P is poorly wettable with water, or even not
mouillable par l'eau.wettable by water.
Ainsi, à titre de polymères P utilisables selon le procédé de l'invention, on peut notamment citer, de façon non limitative, les poly(difluorure de vinyle); les poly(acrylate d'alkyle) et les poly(méthacrylate d'alkyle), o le groupement alkyle désigne de préférence un groupe méthyl, éthyl, propyl ou butyl; les polystyrènes, (notamment les polystyrènes choc); les polysulfones; les polyéthersulfones; les poly(chlorure de vinyle); les polyesters, tels que le poly(éthylène téréphtalate) ou le poly(éthylène naphtalate); les poly(dichlorure de vinyle); les poly(vinyl formai); les poly(vinyl acétal); les poly(vinyl acétate) ou bien encore les esters cellulosiques, notamment de type acétate, acétatepropionate, acétatebutyrate ou nitrate. De façon générale, la plupart des polymères commerciaux pour lesquels un solvant Si est connu peuvent être mis en oeuvre selon l'invention. Les solvants Si et S2 mis en oeuvre dans l'étape (A) du procédé de l'invention désignent chacun un solvant organique ou, dans certains cas, un mélange de deux, voire de plusieurs solvants organiques. Dans le cas o Si et/ou S2 désigne un mélange de solvants, il est généralement préférable que l'un des solvants dudit mélange soit majoritaire. Ainsi, lorsque le solvant Si est un mélange de deux ou plusieurs solvants, il est en général préférable que ce mélange comprenne un solvant si présent en une teneur au moins égale à 50% en masse, le ou les autres solvant(s) présent(s) dans le mélange représentant alors avantageusement entre 5 et 50% en masse (et avantageusement moins de 40% en masse) par rapport à la masse totale du mélange. De même, lorsque le solvant S2 désigne un mélange de deux ou plusieurs solvants, il est le plus souvent avantageux que ce mélange comprenne un solvant S2 présent en une teneur au moins égale à 50% en masse, la teneur en les autres solvants étant généralement Thus, as polymers P which can be used according to the process of the invention, mention may be made in particular, without limitation, of poly (vinyl difluoride); poly (alkyl acrylate) and poly (alkyl methacrylate), where the alkyl group preferably denotes a methyl, ethyl, propyl or butyl group; polystyrenes (in particular shock polystyrenes); polysulfones; polyethersulfones; poly (vinyl chloride); polyesters, such as poly (ethylene terephthalate) or poly (ethylene naphthalate); poly (vinyl dichloride); poly (vinyl formai); poly (vinyl acetal); poly (vinyl acetate) or alternatively cellulose esters, in particular of the acetate, acetatepropionate, acetatebutyrate or nitrate type. In general, most commercial polymers for which a solvent Si is known can be used according to the invention. The solvents Si and S2 used in step (A) of the process of the invention each denote an organic solvent or, in certain cases, a mixture of two or even more organic solvents. In the case where Si and / or S2 denotes a mixture of solvents, it is generally preferable for one of the solvents of said mixture to be in the majority. Thus, when the solvent Si is a mixture of two or more solvents, it is generally preferable for this mixture to comprise a solvent if present in a content at least equal to 50% by mass, the other solvent (s) present ( s) in the mixture then advantageously representing between 5 and 50% by mass (and advantageously less than 40% by mass) relative to the total mass of the mixture. Similarly, when the solvent S2 denotes a mixture of two or more solvents, it is most often advantageous that this mixture comprises a solvent S2 present in a content at least equal to 50% by mass, the content of the other solvents generally being
comprise entre 5 et 50%, et avantageusement inférieure à 40 % en masse. between 5 and 50%, and advantageously less than 40% by mass.
De façon caractéristique, le mélange (SI + S2) mis en oeuvre dans l'étape (A) est un système solvant pour le polymère P. Au sens de la présente Typically, the mixture (SI + S2) used in step (A) is a solvent system for the polymer P. Within the meaning of the present
description, on entend par "système solvant du polymère P" un mélange de description, by "solvent system of polymer P" is meant a mixture of
solvants, de préférence monophasique et homogène, au sein duquel la solubilité du polymère P est au moins égale à 50 g par litre, cette solubilité étant avantageusement au moins égale à 60 g par litre et, plus préférentiellement, au solvents, preferably monophasic and homogeneous, within which the solubility of the polymer P is at least equal to 50 g per liter, this solubility being advantageously at least equal to 60 g per liter and, more preferably, at
moins égale à 100 g par litre du polymère P dans le mélange (Si + S2). less than 100 g per liter of polymer P in the mixture (Si + S2).
En général, pour atteindre de telles valeurs de solubilité, il est le plus souvent souhaitable que le polymère P soit soluble dans le solvant SI, avantageusement à raison d'au moins 80 g par litre et, de préférence, à raison In general, in order to achieve such solubility values, it is most often desirable for the polymer P to be soluble in the solvent SI, advantageously at a rate of at least 80 g per liter and, preferably, at a rate
d'au moins 150 g par litre.at least 150 g per liter.
A ce sujet, il est à souligner que la solubilité de la plupart des polymères dans les différents solvants usuels est actuellement bien connue. Pour plus de détails à ce sujet, on pourra notamment se reporter aux tables définies dans le Polymer Handbook (J. Brandrup, E.H. Immergut et E.A. Grulke, J. Wiley & Sons, New York, 4ème Edition (1999)) (voir aussi la 3ème édition, de 1975). Pour déterminer le solvant Si adapté à la mise en oeuvre d'un polymère P dans le procédé de l'invention, l'homme du métier pourra notamment se reporter à ces In this regard, it should be emphasized that the solubility of most polymers in the various usual solvents is currently well known. For more details on this subject, we can in particular refer to the tables defined in the Polymer Handbook (J. Brandrup, EH Immergut and EA Grulke, J. Wiley & Sons, New York, 4th Edition (1999)) (see also 3rd edition, from 1975). To determine the solvent Si suitable for the use of a polymer P in the process of the invention, those skilled in the art may in particular refer to these
tables.tables.
D'autre part, il est nécessaire que le polymère P soit insoluble dans le solvant S2 mis en oeuvre selon l'invention. Dans ce cadre, on préfère en général que le polymère P présente une solubilité maximale dans le solvant S2 inférieure ou égale à 3 g/L, cette solubilité maximale étant de préférence au plus égale à 1 g/L, et encore plus avantageusement au plus égale à 0,5 g/L (typiquement au On the other hand, it is necessary for the polymer P to be insoluble in the solvent S2 used according to the invention. In this context, it is generally preferred that the polymer P has a maximum solubility in the solvent S2 of less than or equal to 3 g / L, this maximum solubility preferably being at most equal to 1 g / L, and even more advantageously at most equal to 0.5 g / L (typically at
plus égal à 0,2 g/L, voire inférieure à 0,1 g/L). more than 0.2 g / L, or even less than 0.1 g / L).
Par ailleurs, le solvant Si mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est, de façon caractéristique, plus volatil que le solvant S2, au moins dans les conditions (ctp) précitées. Dans ce cadre, le solvant Si est avantageusement un solvant possédant une température de vaporisation inférieure d'au moins 100 C, de préférence inférieure d'au moins 20 C et plus avantageusement d'au moins Furthermore, the solvent Si used in the process of the invention is typically more volatile than the solvent S2, at least under the conditions (ctp) mentioned above. In this context, the solvent Si is advantageously a solvent having a vaporization temperature lower by at least 100 C, preferably lower by at least 20 C and more advantageously by at least
250 C à la température de vaporisation du solvant S2. 250 C at the vaporization temperature of the solvent S2.
En règle générale, le solvant S1 mis en oeuvre selon le procédé de l'invention peut, par exemple, être choisi parmi l'acétone, l'acétaldéhyde, l'acétate de méthyle, le dichlorométhane, le chloroforme ou le tétrahydrofurane, étant entendu que la nature exacte du solvant Si est à adapter, au cas par cas, en fonction de la nature du polymère P. Le plus souvent, le solvant S2 mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est choisi parmi les alcools, tels que les propanols (de préférence l'isopropanol), les butanols (de préférence le n-butanol), les pentanols, ou bien encore l'eau, les acides carboxyliques tels que l'acide acétique, ou l'acide benzylique, les éthers, en particulier l'éther diméthylique ou l'éther diméthylique d'éthylèneglycol, les esters tels que l'acétate de propyle, l'acétate de butyle, ou les alcanes tels que l'heptane, l'octane, ou bien encore les xylènes. Là encore, il va de soi que la nature In general, the solvent S1 used according to the process of the invention can, for example, be chosen from acetone, acetaldehyde, methyl acetate, dichloromethane, chloroform or tetrahydrofuran, it being understood that the exact nature of the solvent Si is to be adapted, on a case-by-case basis, as a function of the nature of the polymer P. Most often, the solvent S2 used in the process of the invention is chosen from alcohols, such as propanols (preferably isopropanol), butanols (preferably n-butanol), pentanols, or alternatively water, carboxylic acids such as acetic acid, or benzylic acid, ethers, in particular dimethyl ether or ethylene glycol dimethyl ether, esters such as propyl acetate, butyl acetate, or alkanes such as heptane, octane, or alternatively xylenes. Again, it goes without saying that nature
du solvant S2 est à adapter en fonction du polymère P mis en oeuvre. of the solvent S2 is to be adapted as a function of the polymer P used.
De façon générale, la nature exacte du mélange de solvants (Si + S2) mis en oeuvre dans l'étape (A) peut varier en une assez large mesure sous réserve de satisfaire aux différentes conditions précitées. On conçoit que la nature des In general, the exact nature of the mixture of solvents (Si + S2) used in step (A) can vary to a fairly large extent subject to satisfying the various aforementioned conditions. We understand that the nature of
mélanges adaptés varie en fonction du polymère P utilisé. suitable mixtures vary depending on the polymer P used.
Toutefois, quelle que soit la nature du mélange (Si + S2), on préfère, dans le cas le plus général, que la concentration en polymère P au sein du mélange (Si + S2) dans la solution de l'étape (A), soit comprise entre 5 et 15% en masse, cette concentration étant de préférence au moins égale à 6% en masse (avantageusement au moins égale à 8% en masse) et restant en général inférieure However, whatever the nature of the mixture (Si + S2), it is preferred, in the most general case, that the concentration of polymer P within the mixture (Si + S2) in the solution of step (A) , ie between 5 and 15% by mass, this concentration preferably being at least equal to 6% by mass (advantageously at least equal to 8% by mass) and remaining generally lower
ou égale à 12% en masse.or equal to 12% by mass.
Par ailleurs, dans le milieu formé dans l'étape (A), il est préférable que, dans le cas le plus général, le rapport massique P/S2 soit inférieur à 5, ce rapport étant avantageusement compris entre 0,1 et 4. Avantageusement, le rapport massique P/S2 au sein du milieu formé dans l'étape (A) est supérieur ou égal à 0,15 (et plus avantageusement supérieur ou égal à 0,5), ce rapport étant de Furthermore, in the medium formed in step (A), it is preferable that, in the most general case, the mass ratio P / S2 is less than 5, this ratio being advantageously between 0.1 and 4. Advantageously, the mass ratio P / S2 within the medium formed in step (A) is greater than or equal to 0.15 (and more advantageously greater than or equal to 0.5), this ratio being
préférence inférieur ou égal à 3, et plus avantageusement inférieur ou égal à 2. preferably less than or equal to 3, and more advantageously less than or equal to 2.
Dans le mélange (Si + S2) de l'étape (A), il est par ailleurs préférable que le rapport massique S2/S1 soit compris entre 0,1 et 0,8 (et avantageusement au moins égal à 0,12, plus préférentiellement au moins égal à 0,2), ce rapport massique S2/S1 étant en général au moins égal à 0, 1 et restant le plus souvent In the mixture (Si + S2) of step (A), it is moreover preferable that the mass ratio S2 / S1 is between 0.1 and 0.8 (and advantageously at least equal to 0.12, more preferably at least equal to 0.2), this mass ratio S2 / S1 generally being at least equal to 0.1 and most often remaining
inférieur ou égal à 0,5 (avantageusement inférieur ou égal à 0,4). less than or equal to 0.5 (advantageously less than or equal to 0.4).
Le plus souvent, on préfère que la solution du polymère P de l'étape (A) soit réalisée en mettant en oeuvre une dissolution du polymère P à chaud, le cas échéant, généralement en récipient fermé, et à une température de préférence supérieure ou égale à 350 C, avantageusement au moins égale à 600 C, cette température pouvant dans certains cas être supérieure au point d'ébullition du Most often, it is preferred that the solution of the polymer P of step (A) is carried out by implementing a dissolution of the polymer P hot, if necessary, generally in a closed container, and at a temperature preferably higher or equal to 350 C, advantageously at least equal to 600 C, this temperature being able in certain cases to be higher than the boiling point of
solvant Si.solvent Si.
L'étape (B) du procédé de l'invention consiste à réaliser un film liquide à partir du milieu réalisé dans l'étape (A). Généralement, ce film est réalisé sur une 1o surface plane, par exemple sur une plaque de verre, ou bien encore une plaque métallique, notamment de type bande de métal sans fin. En général, l'étape (B) consiste à étaler le milieu de l'étape (A) grâce à un couteau, qui permet d'obtenir une couche d'épaisseur homogène et régulière. De préférence, l'épaisseur du film réalisé lors de l'étape (B) est comprise entre 80 microns et 800 microns, ce par quoi l'épaisseur de la membrane obtenue à l'issue du séchage de l'étape (C) est généralement comprise entre 15 microns et 100 microns. Dans certains cas particuliers, il peut être avantageux que l'épaisseur du film réalisé dans l'étape (B) soit supérieure ou égale à 150 microns, voire à 300 microns. Par ailleurs, on préfère, en général, que l'épaisseur du film réalisé dans l'étape (B) reste inférieure Step (B) of the process of the invention consists in producing a liquid film from the medium produced in step (A). Generally, this film is produced on a flat surface, for example on a glass plate, or even a metal plate, in particular of the endless metal strip type. In general, step (B) consists of spreading the middle of step (A) using a knife, which makes it possible to obtain a layer of homogeneous and regular thickness. Preferably, the thickness of the film produced during step (B) is between 80 microns and 800 microns, whereby the thickness of the membrane obtained after drying in step (C) is generally between 15 microns and 100 microns. In certain particular cases, it may be advantageous for the thickness of the film produced in step (B) to be greater than or equal to 150 microns, or even 300 microns. Furthermore, it is generally preferred that the thickness of the film produced in step (B) remains less
ou égale à 600 microns et, de préférence, inférieure ou égale à 500 microns. or equal to 600 microns and, preferably, less than or equal to 500 microns.
Dans le cas le plus général, l'étape (B) du procédé de l'invention est conduite à une température allant de 5 à 35 C et, de préférence entre 15 et 250 C, In the most general case, step (B) of the process of the invention is carried out at a temperature ranging from 5 to 35 ° C. and, preferably between 15 and 250 ° C.,
généralement sous pression atmosphérique. generally at atmospheric pressure.
Dans le procédé de l'invention, l'étape (C) d'évaporation sélective du solvant Si est généralement conduite à une température comprise entre 15 et 50 C, généralement sous pression atmosphérique. En général, cette étape est réalisée en laissant le film de l'étape (B) sécher à l'air libre, ou bien encore sous un flux de gaz (notamment un flux d'air, d'azote ou d'argon). En général, la température de mise en oeuvre de l'étape (C) est avantageusement au moins égale à 20 C et, plus préférentiellement, au moins égale à 25 C. Dans le cas le plus général, l'étape (D) du procédé de l'invention consiste en une étape d'évaporation des solvants résiduels (à l'air libre ou sous un flux de gaz par exemple, ou bien encore sous vide, notamment si la nature des solvants l'impose). Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, le In the process of the invention, step (C) of selective evaporation of the solvent Si is generally carried out at a temperature between 15 and 50 C, generally under atmospheric pressure. In general, this step is carried out by leaving the film of step (B) to dry in the open air, or alternatively under a flow of gas (in particular a flow of air, nitrogen or argon). In general, the temperature for carrying out step (C) is advantageously at least equal to 20 C and, more preferably, at least equal to 25 C. In the most general case, step (D) of method of the invention consists of a step of evaporation of residual solvents (in the open air or under a gas flow for example, or even under vacuum, in particular if the nature of the solvents so requires). According to a particular embodiment of the present invention, the
polymère P utilisé peut être un poly(difluorure de vinyle) (PVdF). Polymer P used can be a poly (vinyl difluoride) (PVdF).
Dans le cas de la mise en oeuvre de PVdF à titre de polymère P, il est en général préférable que le solvant SI soit choisi parmi l'acétone et le tétrahydrofurane, le solvant S1 étant de préférence l'acétone. Par ailleurs, on préfère que le solvant S2 soit choisi parmi les butanols et les propanols, le solvant S2 étant avantageusement le n-butanol ou l'isopropanol, le n-butanol étant préféré. De façon particulièrement préférée, lorsque le polymère P est un PVdF, le mélange (S1 + S2) de l'étape (A) peut être choisi parmi: -les mélanges d'acétone et de nbutanol caractérisés par un rapport massique (n-butanol/ acétone) allant de 0,05 à 0,5 (de préférence entre 0,08 et 0,4), ce rapport étant avantageusement compris entre 0,15 et 0,25; -les mélanges d'acétone et d'isopropanol caractérisés par un rapport massique (isopropanol/acétone) allant de 0,1 à 0,6 (de préférence entre 0,12 et 0,5) ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,35; -les mélanges de tétrahydrofurane et de n-butanol caractérisés par un rapport massique (nbutanol/tétrahydrofurane) allant de 0,1 à 0,6 (de préférence In the case of the use of PVdF as polymer P, it is generally preferable for the solvent SI to be chosen from acetone and tetrahydrofuran, the solvent S1 preferably being acetone. Furthermore, it is preferred that the solvent S2 is chosen from butanols and propanols, the solvent S2 advantageously being n-butanol or isopropanol, n-butanol being preferred. In a particularly preferred manner, when the polymer P is a PVdF, the mixture (S1 + S2) of step (A) can be chosen from: - mixtures of acetone and nbutanol characterized by a mass ratio (n-butanol / acetone) ranging from 0.05 to 0.5 (preferably between 0.08 and 0.4), this ratio being advantageously between 0.15 and 0.25; mixtures of acetone and isopropanol characterized by a mass ratio (isopropanol / acetone) ranging from 0.1 to 0.6 (preferably between 0.12 and 0.5) this ratio preferably being between 0, 15 and 0.35; -mixtures of tetrahydrofuran and n-butanol characterized by a mass ratio (nbutanol / tetrahydrofuran) ranging from 0.1 to 0.6 (preferably
entre 0,12 et 0,5), ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,35. between 0.12 and 0.5), this ratio preferably being between 0.15 and 0.35.
Lorsque le polymère P désigne le PVdF, on préfère, dans le cas le plus général, que la concentration en polymère P au sein du mélange (Si + S2) dans la solution de l'étape (A) soit comprise entre 6 et 15% en masse, cette concentration étant de préférence au moins égale à 7% en masse et restant avantageusement inférieure ou égale à 13 % en masse. Par ailleurs, il est préférable que, dans le milieu formé dans l'étape (A), le rapport massique PVdF/S2 soit compris entre When the polymer P designates PVdF, it is preferred, in the most general case, that the concentration of polymer P within the mixture (Si + S2) in the solution of step (A) is between 6 and 15% by mass, this concentration preferably being at least equal to 7% by mass and advantageously remaining less than or equal to 13% by mass. Furthermore, it is preferable that, in the medium formed in step (A), the PVdF / S2 mass ratio is between
0,5 et 1,5, ce rapport massique étant avantageusement compris entre 0,7 et 1,3. 0.5 and 1.5, this mass ratio being advantageously between 0.7 and 1.3.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, le According to another particular embodiment of the present invention, the
polymère P peut également désigner un polystyrène. polymer P can also denote a polystyrene.
Lorsque le polymère P désigne un polystyrène, il est en général préférable que le solvant Si soit choisi parmi le tétrahydrofurane, le chloroforme, le dichlorométhane et le toluène, le solvant S1 étant de préférence le tétrahydrofurane. Il est par ailleurs avantageux que le solvant S2 soit choisi parmi les butanols, les propanols et les mélanges de ces alcools, le solvant S2 étant de When the polymer P denotes a polystyrene, it is generally preferable for the solvent Si to be chosen from tetrahydrofuran, chloroform, dichloromethane and toluene, the solvent S1 preferably being tetrahydrofuran. It is also advantageous for the solvent S2 to be chosen from butanols, propanols and mixtures of these alcohols, the solvent S2 being of
préférence l'isopropanol ou un mélange isopropanol/n-butanol. preferably isopropanol or an isopropanol / n-butanol mixture.
De façon particulièrement avantageuse, lorsque le polymère P est un polystyrène, le mélange (Si + S2) de l'étape 2 peut être choisi parmi: les mélanges de tétrahydrofurane et d'isopropanol caractérisés par un rapport massique (isopropanol/tétrahydrofurane) allant de 0,1 à 0,6, ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,4; et - les mélanges de tétrahydrofurane et d'une association (isopropanol + n-butanol), caractérisés par un rapport massique ((isopropanol + n20 butanol) /tétrahydrofurane) allant de 0,1 à 0,5, ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,35, et par un rapport massique (isopropanol/nbutanol) allant de 0,5 à 3, ce rapport étant de In a particularly advantageous manner, when the polymer P is a polystyrene, the mixture (Si + S2) of step 2 can be chosen from: mixtures of tetrahydrofuran and isopropanol characterized by a mass ratio (isopropanol / tetrahydrofuran) ranging from 0.1 to 0.6, this ratio preferably being between 0.15 and 0.4; and - mixtures of tetrahydrofuran and a combination (isopropanol + n-butanol), characterized by a mass ratio ((isopropanol + n20 butanol) / tetrahydrofuran) ranging from 0.1 to 0.5, this ratio preferably being understood between 0.15 and 0.35, and by a mass ratio (isopropanol / nbutanol) ranging from 0.5 to 3, this ratio being
préférence compris entre 0,8 et 1,8. preferably between 0.8 and 1.8.
Lorsque le polymère P désigne un polystyrène, la concentration en polymère P au sein du mélange (SI + S2) de la solution de l'étape (A) est avantageusement comprise entre 6 et 15% en masse et de préférence entre 7 et 12 % en masse. Il est souvent préférable que, dans le milieu formé dans l'étape (A), le rapport massique polystyrène/S2 soit compris entre 0, 2 et 1, et de préférence When the polymer P designates a polystyrene, the concentration of polymer P in the mixture (SI + S2) of the solution of step (A) is advantageously between 6 and 15% by mass and preferably between 7 and 12% en masse. It is often preferable that, in the medium formed in step (A), the polystyrene / S2 mass ratio is between 0.2 and 1, and preferably
entre 0,3 et 0,5.between 0.3 and 0.5.
Selon encore un autre mode de réalisation envisageable pour le procédé de l'invention, le polymère P utilisé peut être un polyéthersulfone et notamment un polyéthersulfone cardo. Le cas échéant, ce polyéthersulfone peut notamment avoir une masse moléculaire moyenne comprise entre 20 000 et 90 000, cette According to yet another possible embodiment for the process of the invention, the polymer P used can be a polyethersulfone and in particular a cardo polyethersulfone. Where appropriate, this polyethersulfone can in particular have an average molecular mass of between 20,000 and 90,000, this
masse moléculaire moyenne pouvant toutefois être supérieure. average molecular weight can however be higher.
Lorsque le polymère P désigne un polyéthersulfone et notamment un polyéthersulfone cardo, il est en général préférable que le solvant Si soit choisi parmi le dichlorométhane, le chloroforme, et le tétrahydrofurane, le solvant SI étant de préférence le dichlorométhane. Avantageusement, et en ce que le solvant S2 est choisi parmi les butanols, les propanols et les mélanges de ces alcools When the polymer P denotes a polyethersulfone and in particular a cardo polyethersulfone, it is generally preferable for the solvent Si to be chosen from dichloromethane, chloroform and tetrahydrofuran, the solvent SI preferably being dichloromethane. Advantageously, and in that the solvent S2 is chosen from butanols, propanols and mixtures of these alcohols
éventuellement en association avec de l'eau, le solvant S2 étant de préférence le nbutanol ou l'isopropanol, et de préférence le n-butanol. optionally in combination with water, the solvent S2 preferably being nbutanol or isopropanol, and preferably n-butanol.
De façon particulièrement avantageuse, lorsque le polymère P désigne un is polyéthersulfone, le mélange (Sl + S2) de l'étape A peut être choisi parmi: - les mélanges de dichlorométhane et de n-butanol caractérisés par un rapport massique (n-butanol/dichlorométhane) allant de 0,1 à 0,5, ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,35; et - les mélanges de dichlorométhane et d'isopropanol caractérisés par un rapport massique (isopropanol /dichlorométhane) allant de 0,1 à 0,5, In a particularly advantageous manner, when the polymer P denotes a polyethersulfone is, the mixture (Sl + S2) of step A can be chosen from: - mixtures of dichloromethane and n-butanol characterized by a mass ratio (n-butanol / dichloromethane) ranging from 0.1 to 0.5, this ratio preferably being between 0.15 and 0.35; and - mixtures of dichloromethane and isopropanol characterized by a mass ratio (isopropanol / dichloromethane) ranging from 0.1 to 0.5,
ce rapport étant de préférence compris entre 0,15 et 0,35. this ratio preferably being between 0.15 and 0.35.
Par ailleurs, lorsque le polymère P est un polyéthersulfone, il est en général préférable que la concentration en polyéthersulfone au sein du mélange (S1 + S2) de la solution de l'étape A soit compris entre 6 et 15% en masse, cette concentration étant de préférence située entre 7 et 12 % en masse. Par ailleurs, dans le milieu formé dans l'étape A, il est préférable que le rapport massique Furthermore, when the polymer P is a polyethersulfone, it is generally preferable for the concentration of polyethersulfone in the mixture (S1 + S2) of the solution from step A to be between 6 and 15% by mass, this concentration preferably being between 7 and 12% by mass. Furthermore, in the medium formed in step A, it is preferable that the mass ratio
polyéthersulfone/S2 soit compris entre 0,5 et 2. polyethersulfone / S2 is between 0.5 and 2.
Selon encore un autre mode de réalisation envisageable pour le procédé de l'invention, le polymère P utilisé peut être un poly(chlorure de vinyle), notamment choisi parmi les poly(chlorure de vinyle) dits de type "normal" et les According to yet another possible embodiment for the process of the invention, the polymer P used can be a poly (vinyl chloride), in particular chosen from the so-called "normal" poly (vinyl chloride) and the
poly(chlorure de vinyle) dits de type "surchloré". poly (vinyl chloride) called "superchlorinated" type.
Lorsque le polymère P désigne un poly(chlorure de vinyle), il est en général préférable que le solvant Si soit choisi parmi le tétrahydrofurane, le chloroforme, le dichlorométhane et l'acétone, le solvant Si étant de préférence le tétrahydrofurane. Il est par ailleurs avantageux que ce solvant S2 soit choisi parmi les butanols, les propanols et les mélanges de ces alcools, le solvant S2 When the polymer P denotes a poly (vinyl chloride), it is generally preferable for the solvent Si to be chosen from tetrahydrofuran, chloroform, dichloromethane and acetone, the solvent Si preferably being tetrahydrofuran. It is also advantageous for this solvent S2 to be chosen from butanols, propanols and mixtures of these alcohols, solvent S2
étant de préférence le n-propanol. preferably being n-propanol.
De façon particulièrement avantageuse, lorsque le polymère P est un poly(chlorure de vinyle), le mélange (S1+S2) de l'étape A peut être choisi parmi les mélanges de tétrahydrofurane et de n-butanol, caractérisés par un rapport massique (n-butanol/tétrahydrofurane) allant de 0,1 à 0,6, ce rapport étant de In a particularly advantageous manner, when the polymer P is a poly (vinyl chloride), the mixture (S1 + S2) of step A can be chosen from mixtures of tetrahydrofuran and n-butanol, characterized by a mass ratio ( n-butanol / tetrahydrofuran) ranging from 0.1 to 0.6, this ratio being
préférence compris entre 0,15 et 0,4. preferably between 0.15 and 0.4.
Lorsque le polymère P désigne un poly(chlorure de vinyle), la concentration en ledit polymère P au sein du mélange (Si + S2) de la solution de l'étape (A) est avantageusement comprise entre 6 et 15% en masse, et de préférence entre 7 et 12% en masse. Il est alors en général préférable que dans le milieu formé dans l'étape (A), le rapport massique P/S2 soit compris entre 0,15 et When the polymer P denotes a poly (vinyl chloride), the concentration of the said polymer P in the mixture (Si + S2) of the solution of step (A) is advantageously between 6 and 15% by mass, and preferably between 7 and 12% by mass. It is then generally preferable that in the medium formed in step (A), the mass ratio P / S2 is between 0.15 and
2, ce ratio étant de préférence inférieur ou égal à 1. 2, this ratio preferably being less than or equal to 1.
Selon les utilisations envisagées pour la membrane microporeuse réalisée selon le procédé de l'invention, on peut mettre en oeuvre différentes variantes Depending on the uses envisaged for the microporous membrane produced according to the method of the invention, different variants can be used
spécifiques du procédé décrit précédemment. specific to the process described above.
Ainsi, selon une première variante, la membrane microporeuse obtenue à l'issue de l'étape (D) peut être soumise à une étape ultérieure d'hydrophilisation de surface. Le cas échéant, ce traitement d'hydrophilisation peut par exemple être réalisé selon une méthode consistant à mettre en contact la membrane microporeuse issue de l'étape (D) avec une solution d'un polymère hydrophile, tel qu'une hydroxypropylcellulose, un poly(alcool vinylique) ou bien encore un agent tensioactif, la concentration en polymère ou en agent tensioactif étant de préférence alors comprise entre 0,1 et 2 g/L, et avantageusement entre 0,2 et 0,9 g/L. Toute autre étape d'hydrophilisation usuelle, adaptée à la nature du polymère P, peut être mise en oeuvre dans ce cadre. Selon une autre variante, qui peut se révéler particulièrement avantageuse, le milieu de l'étape (A) peut comprendre, à titre additionnel, des particules solides (p). Le cas échéant, lesdites particules (p) présentent le plus souvent des dimensions moyennes inférieures ou égales à 4 microns, ces dimensions moyennes étant avantageusement inférieures ou égales à 2 microns, et restant en général supérieures ou égales à 0,01 microns, ce par quoi la membrane microporeuse obtenue à l'issue de l'étape (D) comporte au moins une partie desdites particules solides (p) intégrées au sein de sa structure (et au moins en Thus, according to a first variant, the microporous membrane obtained at the end of step (D) can be subjected to a subsequent step of surface hydrophilization. If necessary, this hydrophilization treatment can for example be carried out according to a method consisting in bringing the microporous membrane resulting from step (D) into contact with a solution of a hydrophilic polymer, such as a hydroxypropylcellulose, a poly (vinyl alcohol) or alternatively a surfactant, the concentration of polymer or surfactant then preferably being between 0.1 and 2 g / L, and advantageously between 0.2 and 0.9 g / L. Any other usual hydrophilization step, adapted to the nature of the polymer P, can be used in this context. According to another variant, which may prove to be particularly advantageous, the medium of step (A) can comprise, on an additional basis, solid particles (p). Where appropriate, said particles (p) most often have mean dimensions less than or equal to 4 microns, these mean dimensions advantageously being less than or equal to 2 microns, and generally remaining greater than or equal to 0.01 microns, this by what the microporous membrane obtained at the end of step (D) comprises at least a portion of said solid particles (p) integrated within its structure (and at least in
partie dans les parois polymères de la structure poreuse). part in the polymer walls of the porous structure).
Dans le cas de cette variante particulière, les particules (p) peuvent être notamment des particules à base d'oxyde métallique, de noir de carbone, de particules poreuses (notamment des microparticules ou des nanoparticules) ou In the case of this particular variant, the particles (p) can in particular be particles based on metal oxide, carbon black, porous particles (in particular microparticles or nanoparticles) or
bien encore des particules de polymère réticulé. much more crosslinked polymer particles.
Avantageusement, les particules (p) mises en oeuvre dans ce cadre peuvent être des particules à propriétés catalytiques, choisies de préférence, le cas échéant, parmi les particules à base d'oxyde métallique (de préférence à base d'oxyde de titane, avantageusement sous forme anatase, le cas échéant), des particules à base de noir de carbone, les particules zéolithiques et les particules de polymère réticulé, notamment des particules de polymères comprenant, en surface, des groupes de type acides ou amines, ou bien encore des cations métalliques complexés, ce par quoi la membrane microporeuse obtenue à l'issue de l'étape (D) est une membrane utilisable à titre de membrane à propriété catalytique. Les membranes particulières obtenues dans ce cadre, et leurs Advantageously, the particles (p) used in this context can be particles with catalytic properties, preferably chosen, if necessary, from particles based on metal oxide (preferably based on titanium oxide, advantageously in anatase form, where appropriate), particles based on carbon black, zeolitic particles and particles of crosslinked polymer, in particular particles of polymers comprising, on the surface, groups of acid or amine type, or alternatively complexed metal cations, whereby the microporous membrane obtained at the end of step (D) is a membrane usable as a membrane with catalytic property. The particular membranes obtained in this context, and their
utilisations, constituent d'autres aspects particuliers de la présente invention. uses, constitute other particular aspects of the present invention.
Les particules (p) précitées peuvent également être des particules à propriétés sorbantes. Dans ce cas, ces particules sont de préférence choisies parmi les particules à base de charbon actif, de silice (nanoporeuse ou microporeuse), les particules zéolithiques et les particules de polymère réticulé. Dans ce cas, la membrane obtenue à l'issue de l'étape (D) est utile à titre de membrane à propriétés sorbantes. Les membranes spécifiques obtenues par mise en oeuvre de telles particules, ainsi que leur utilisation à titre de membranes à propriétés The aforementioned particles (p) can also be particles with sorbent properties. In this case, these particles are preferably chosen from particles based on activated carbon, silica (nanoporous or microporous), zeolitic particles and particles of crosslinked polymer. In this case, the membrane obtained at the end of step (D) is useful as a membrane with sorbent properties. The specific membranes obtained by using such particles, as well as their use as membranes with properties
sorbantes, constitue d'autres aspects de la présente invention. sorbents, constitutes other aspects of the present invention.
De façon générale, que des particules (p) soient ou non intégrées, les 1o membranes polymères microporeuses obtenues selon le procédé de l'invention possèdent une porosité au moins égale à 0,5 et, typiquement, comprise entre 0,6 In general, whether or not particles (p) are integrated, the 1o microporous polymer membranes obtained according to the process of the invention have a porosity at least equal to 0.5 and, typically, between 0.6
et 0,8.and 0.8.
Ces membranes présentent par ailleurs, en règle générale, des pores de diamètre le plus souvent compris entre 0,1 et 5 microns, la dimension de ces These membranes also have, as a general rule, pores with a diameter usually between 0.1 and 5 microns, the size of these
pores restant généralement au moins égale à 0,2 microns et inférieure à 1 micron. pores generally remaining at least 0.2 microns and less than 1 micron.
L'épaisseur des membranes obtenues selon le procédé de l'invention est quant à The thickness of the membranes obtained according to the process of the invention is as to
elle généralement comprise entre 15 et 100 microns. it generally between 15 and 100 microns.
Les membranes obtenues selon le procédé de l'invention, qui ne sont pas soumises à une étape d'hydrophilisation de surface, peuvent être utilisées notamment à titre de membranes perméables au gaz et imperméable aux liquides, notamment à l'eau et aux solutions aqueuses. Dans ce cadre, les membranes de l'invention peuvent par exemple être utilisées comme membranes d'enrobage de compositions absorbantes, par exemple pour réaliser l'absorption de vapeur d'eau ou de molécules de gaz telles que l'oxygène ou l'éthylène, par exemple pour des applications dans l'industrie agro-alimentaire ou pharmaceutique (films d'emballage pour absorbeurs d'oxygène, d'eau ou d'éthylène, dispositifs de largage osmotique, microfiltration de gaz (air par exemple), etc...). Ces différentes utilisations constituent un autre objet particulier The membranes obtained according to the process of the invention, which are not subjected to a surface hydrophilization step, can be used in particular as membranes permeable to gas and impermeable to liquids, in particular to water and aqueous solutions. . In this context, the membranes of the invention can, for example, be used as membranes for coating absorbent compositions, for example for carrying out the absorption of water vapor or of gas molecules such as oxygen or ethylene. , for example for applications in the food or pharmaceutical industry (packaging films for oxygen, water or ethylene absorbers, osmotic release devices, gas microfiltration (air, for example), etc. ..). These different uses constitute another particular object.
de la présente invention.of the present invention.
Les membranes soumises à une étape de greffage par des groupements hydrophiles peuvent quant à elles, être utilisées à titre de membranes de microfiltration pour des liquides de nature aqueuse, notamment l'eau ou des solutions aqueuses. Ainsi, ces membranes hydrophilisées peuvent notamment être utilisées pour réaliser la microfiltration de liquides corporels (tels que le sang), et, de façon plus générale, dans tous les domaines traditionnels de la microfiltration, tels que ceux décrits parexemple dans le Handbook of Industrial Membranes, K. Scott, Ed. Elsevier Advanced Sci., 1998), notamment l'élimination de microorganismes (biotechnologie, traitement d'eau potable ou résiduaire...), la filtration stérilisante, ou encore la préparation d'eau ultrapure pour l'industrie électronique. Ces utilisations particulières constituent un autre aspect de la The membranes subjected to a step of grafting by hydrophilic groups can, for their part, be used as microfiltration membranes for liquids of an aqueous nature, in particular water or aqueous solutions. Thus, these hydrophilized membranes can in particular be used to carry out microfiltration of body fluids (such as blood), and, more generally, in all the traditional fields of microfiltration, such as those described for example in the Handbook of Industrial Membranes , K. Scott, Ed. Elsevier Advanced Sci., 1998), in particular the elimination of microorganisms (biotechnology, treatment of drinking or waste water ...), sterilizing filtration, or even the preparation of ultrapure water for l electronics industry. These particular uses constitute another aspect of the
présente invention.present invention.
Les caractéristiques et les différents avantages de la présente invention apparaîtront de façon encore plus explicite au vu des différents exemples The characteristics and the various advantages of the present invention will appear even more clearly in the light of the various examples.
illustratifs exposés ci-après.illustrations set out below.
EXEMPLE 1: Préparation d'une membrane microporeuse de PVdF (système solvant initial: acétone/n-butanol) On a réalisé une solution à 13% en masse de poly(difluorure de vinyle) s PVdF ("Kynar 741", commercialisé par la société Atochem) dans un mélange acétone/n-butanol caractérisé par un rapport massique (n-butanol: acétone) de 0,19. Cette solution a été réalisée en chauffant pendant 2 heures à 650C, en enceinte fermée, 1 g de PVdF, 7 ml d'acétone et 1,3 ml de n-butanol, puis en laissant refroidir la solution homogène obtenue jusqu'à la température ambiante EXAMPLE 1 Preparation of a microporous PVdF membrane (initial solvent system: acetone / n-butanol) A 13% by mass solution of poly (vinyl difluoride) s PVdF ("Kynar 741"), sold by the company Atochem) in an acetone / n-butanol mixture characterized by a mass ratio (n-butanol: acetone) of 0.19. This solution was produced by heating for 2 hours at 650C, in a closed enclosure, 1 g of PVdF, 7 ml of acetone and 1.3 ml of n-butanol, then allowing the homogeneous solution obtained to cool to temperature. ambient
(25 C).(25 C).
On a étalé la solution obtenue sur une plaque de verre, sous la forme d'un The solution obtained was spread on a glass plate, in the form of a
film d'une épaisseur de 200 um, au moyen d'un couteau réglé à cette épaisseur. film with a thickness of 200 μm, using a knife adjusted to this thickness.
On a ensuite laissé la plaque et le film réalisé, sous hotte aspirante à température ambiante (25 C), ce par quoi on a effectué l'évaporation de l'acétone. A la suite The plate and the film produced were then left under an extractor hood at room temperature (25 ° C.), whereby the acetone was evaporated. Following
de cette évaporation, on a obtenu une membrane blanche de 40 gm d'épaisseur. from this evaporation, a white membrane 40 gm thick was obtained.
On a ensuite effectué une évaporation du solvant résiduel (n-butanol, pour l'essentiel) en laissant la membrane obtenue sécher à l'air, sous hotte, à 250 C, The residual solvent was then evaporated (essentially n-butanol), leaving the membrane obtained to dry in air, under a hood, at 250 ° C.
pendant 2 heures.during 2 hours.
A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants, on a obtenu une membrane microporeuse de 40 gm d'épaisseur, possédant des pores de diamètre moyen égal à 0,5 pm (observables par exemple en microscopie électronique) et une porosité en volume (estimée en microscopie électronique) de 70%. La perméance à l'air de la membrane obtenue (débit volumétrique d'air mesuré à travers la membrane soumise à un flux d'air avec une pression amont de 1,01 bar et une pression aval de 1,00 bar, rapporté à la surpression (10 millibars)) est, par At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane 40 gm thick was obtained, having pores with an average diameter equal to 0.5 μm (observable for example by electron microscopy) and a porosity by volume (estimated by electron microscopy) of 70%. The air permeance of the membrane obtained (volumetric air flow rate measured through the membrane subjected to an air flow with an upstream pressure of 1.01 bar and a downstream pressure of 1.00 bar, related to the overpressure (10 millibars)) is, by
cm2 de membrane, de 30 cm3/s/bar.cm2 of membrane, 30 cm3 / s / bar.
EXEMPLE 2: Préparation d'une membrane microporeuse de polystyrène (système solvant initial THF/( isopropanol +n-butanol)) On a réalisé une solution à 9,5% en masse de polystyrène cristal (atactique) dans un mélange tétrahydrofuranne (THF)/isopropanol/n-butanol, caractérisé par un rapport massique (THF: isopropanol: n-butanol) de (5,9: 0,36). Cette solution a été réalisée en chauffantpendant deux heures, à 70'C, en enceinte fermée, 1,05 g de polystyrène, 8 ml de THF, 2 ml d'isopropanol et de 1,5 ml de n-butanol, puis en laissant refroidir la solution homogène obtenue jusqu'à EXAMPLE 2 Preparation of a microporous polystyrene membrane (initial solvent system THF / (isopropanol + n-butanol)) A 9.5% by mass solution of crystal (atactic) polystyrene was produced in a tetrahydrofuran (THF) mixture. / isopropanol / n-butanol, characterized by a mass ratio (THF: isopropanol: n-butanol) of (5.9: 0.36). This solution was produced by heating for two hours, at 70 ° C., in a closed chamber, 1.05 g of polystyrene, 8 ml of THF, 2 ml of isopropanol and 1.5 ml of n-butanol, then leaving cool the homogeneous solution obtained until
la température ambiante (250 C).room temperature (250 C).
On a alors étalé la solution obtenue sous la forme d'un film d'une épaisseur de 400 gm sur une plaque de verre, à l'aide d'un couteau réglé à cette épaisseur. On a ensuite laissé la plaque et le film sous hotte aspirante à température ambiante (250C), ce par quoi on a réalisé l'évaporation du THF. A la The solution obtained was then spread out in the form of a film with a thickness of 400 gm on a glass plate, using a knife adjusted to this thickness. The plate and the film were then left under an extractor hood at room temperature (250C), whereby the THF was evaporated. To the
suite de cette évaporation, on a obtenu une membrane de 25gm d'épaisseur. following this evaporation, a 25 gm thick membrane was obtained.
On a ensuite effectué une évaporation du solvant résiduel (isopropanol et n-butanol pour l'essentiel en laissant la membrane sécher à l'air, sous hotte, à 25 The residual solvent was then evaporated (isopropanol and n-butanol essentially by allowing the membrane to air dry, under a hood, at 25
C pendant 2 heures.C for 2 hours.
A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants, on a obtenu une membrane microporeuse d'épaisseur égale à 25 gm, présentant, par cm2 de At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane of thickness equal to 25 gm was obtained, having, per cm 2 of
membrane, une perméance à l'air de 15 cm3/s/bar. membrane, an air permeance of 15 cm3 / s / bar.
EXEMPLE 3: Préparation d'une membrane microporeuse de PVdF intégrant des particules catalytiques d'anatase (système solvant initial acétone/nbutanol) Dans un récipient fermé en verre pyrex, on a introduit 1 g de PVdF (Kynar 741), 0,5 g d'une poudre d'anatase (TiO2 commercialisé par Degussa), 7 ml d'acétone et 1 ml de n-butanol. On a porté l'enceinte à une température de 650C pendant 2 heures, puis on a laissé refroidir jusqu'à la température ambiante (250 C). On a étalé la dispersion obtenue sous la forme d'un film d'épaisseur de 200 gim sur une plaque de verre, grâce à un couteau réglé à cette épaisseur. On a ensuite laissé la plaque et le film sous hotte aspirante à température ambiante, de façon à réaliser l'évaporation de l'acétone. A la suite de cette évaporation, on a EXAMPLE 3 Preparation of a microporous PVdF membrane incorporating catalytic anatase particles (initial acetone / nbutanol solvent system) 1 g of PVdF (Kynar 741) was introduced into a closed pyrex glass container, 0.5 g anatase powder (TiO2 sold by Degussa), 7 ml of acetone and 1 ml of n-butanol. The enclosure was brought to a temperature of 650C for 2 hours, then allowed to cool to room temperature (250C). The dispersion obtained was spread out in the form of a film with a thickness of 200 gim on a glass plate, using a knife adjusted to this thickness. The plate and the film were then left under an extractor hood at room temperature, so as to evaporate the acetone. Following this evaporation, we have
obtenu une membrane blanche de 40 gm d'épaisseur. obtained a white membrane 40 gm thick.
On a ensuite effectué une évaporation du solvant résiduel (n-butanol, pour l'essentiel) en soumettant la membrane obtenue à un séchage à l'air sous hotte, de 2 heures, à 25 C. A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants, on a obtenu une membrane microporeuse d'épaisseur égale à 40 microns possédant des pores de diamètre moyen égal à 0,4 grm et présentant une porosité en volume de 45%. La perméance à l'air de la membrane obtenue est, par cm2 de membrane, de 8 The residual solvent was then evaporated (essentially n-butanol) by subjecting the membrane obtained to air drying in a hood, for 2 hours, at 25 ° C. At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane with a thickness equal to 40 microns was obtained having pores with an average diameter equal to 0.4 grm and having a volume porosity of 45%. The air permeance of the membrane obtained is, per cm2 of membrane, 8
cm3/s/bar.cm3 / s / bar.
De façon à établir l'accessibilité des particules d'anatase au sein de la membrane réalisée, on a réalisé le test suivant: A partir de la membrane réalisée, on a réalisé un tube de longueur égale à cm et de diamètre interne égal à 3cm. On a fait circuler en boucle dans un réacteur tubulaire comprenant ce tube, une solution aqueuse d'acide salicylique In order to establish the accessibility of the anatase particles within the membrane produced, the following test was carried out: From the membrane produced, a tube of length equal to cm and an internal diameter equal to 3 cm was produced. . An aqueous salicylic acid solution was circulated in a loop in a tubular reactor comprising this tube.
ayant une teneur initiale en acide salicylique de 40 ppm. having an initial salicylic acid content of 40 ppm.
Sous l'action d'une lampe à décharge de gaz rare d'une puissance de 15 W (lumière proche UV), on a obtenu une dégradation complète de l'acide salicylique à une vitesse spécifique Vo (ramenée à la surface S de la membrane) Vo/S de 8,95.10-4 mmole/min/m2. La même expérience a été réalisée sous l'action du soleil, à l'extérieur, à une température de 10 C. La vitesse de dégradation a alors Under the action of a rare gas discharge lamp with a power of 15 W (near UV light), complete degradation of the salicylic acid was obtained at a specific speed Vo (brought to the surface S of the membrane) Vo / S of 8.95.10-4 mmol / min / m2. The same experiment was carried out under the action of the sun, outside, at a temperature of 10 C. The rate of degradation then
été mesurée égale à 1,43.10-3 mmole/min/m2. was measured equal to 1.43.10-3 mmol / min / m2.
EXEMPLE 4: Préparation d'une membrane microporeuse de polystyrène (système solvant initial: isopropanol/FHF) On a réalisé une solution à 9, 7% en masse du polystyrène tel qu'utilisé dans l'exemple 2 dans un mélange isopropanol/THF caractérisé par un rapport massique de 0,31. Cette solution a été réalisée en chauffant pendant 2 heures à 600 C, dans une enceinte fermée, 1 g de polysytrène, 2,8 ml d'isopropanol et 8 ml de THF, puis en laissant refroidir la solution homogène obtenue jusqu'à la EXAMPLE 4 Preparation of a microporous polystyrene membrane (initial solvent system: isopropanol / FHF) A 9.7% by mass solution of the polystyrene as used in Example 2 was produced in a characterized isopropanol / THF mixture. by a mass ratio of 0.31. This solution was produced by heating for 2 hours at 600 ° C., in a closed enclosure, 1 g of polysytrene, 2.8 ml of isopropanol and 8 ml of THF, then allowing the homogeneous solution obtained to cool to
température ambiante (250 C).room temperature (250 C).
On a étalé la solution obtenue sur une plaque de verre, sous la forme d'un film d'épaisseur de 200 grm grâce à un couteau réglé à cette épaisseur. On a ensuite laissé la plaque et le film sous hotte aspirante à température ambiante, ce par quoi on a réalisé l'évaporation du THF. A la suite de cette évaporation, on a The solution obtained was spread on a glass plate, in the form of a film with a thickness of 200 grm using a knife adjusted to this thickness. The plate and the film were then left under an extractor hood at room temperature, whereby the THF was evaporated. Following this evaporation, we have
obtenu une membrane blanche de 40gm d'épaisseur. obtained a white membrane 40gm thick.
On a effectué ensuite une évaporation du solvant résiduel (isopropanol pour l'essentiel) en soumettant la membrane blanche obtenue à un séchage à l'air, An evaporation of the residual solvent (isopropanol for the most part) was then carried out by subjecting the white membrane obtained to air drying,
sous hotte, à 250 C, pendant 2 heures. in a hood, at 250 C, for 2 hours.
A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants, on a obtenu une membrane microporeuse possédant des pores de diamètre moyen égal à 0,5 A et présentant une porosité en volume de l'ordre de 70%. La perméance à l'air de la At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane was obtained having pores with an average diameter equal to 0.5 A and having a volume porosity of the order of 70%. The air permeance of the
membrane obtenue a été mesurée, par cm2 de membrane, égale à 30 cm3/s/bar. membrane obtained was measured, per cm2 of membrane, equal to 30 cm3 / s / bar.
EXEMPLE 5: Préparation d'une membrane microporeuse de poly(chlorure EXAMPLE 5 Preparation of a microporous poly (chloride) membrane
de vinyle) (système solvant initial: n-butanoVMHF). vinyl) (initial solvent system: n-butanoVMHF).
On a réalisé une solution à 7,7% en masse de poly(chlorure de vinyle) dans un mélange n-butanol/THF caractérisée par un rapport massique de 0, 69. Cette solution a été réalisée en chauffant pendant 2 heures à 60'C, dans une enceinte fermée, 1 g de polychlorure de vinyle, 6 ml de n- butanol et 8 ml de THF, puis en A 7.7% by mass solution of poly (vinyl chloride) was produced in an n-butanol / THF mixture characterized by a mass ratio of 0.69. This solution was produced by heating for 2 hours at 60 ' C, in a closed chamber, 1 g of polyvinyl chloride, 6 ml of n-butanol and 8 ml of THF, then in
laissant refroidir la solution obtenue jusqu'à la température ambiante (250 C). allowing the solution obtained to cool to room temperature (250 C).
On a ensuite étalé la solution obtenue sur une plaque de verre sous la forme d'un film d'épaisseur de 200 microns à l'aide d'un couteau réglé à cette épaisseur. On a laissé la plaque et le film sous hotte aspirante à température The solution obtained was then spread on a glass plate in the form of a film with a thickness of 200 microns using a knife adjusted to this thickness. The plate and the film were left under an extractor hood at temperature
ambiante, ce par quoi on a réalisé une évaporation du THF. ambient, whereby THF was evaporated.
On a ensuite effectué une évaporation des solvants résiduels (n-butanol pour l'essentiel) en soumettant la membrane blanche obtenue à un séchage à l'air, The residual solvents (essentially n-butanol) were then evaporated off by subjecting the white membrane obtained to air drying,
sous hotte, à 25 C, pendant 2 heures. in a hood, at 25 C, for 2 hours.
A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants on a obtenu une membrane microporeuse possédant des pores de diamètre moyen égal à 0,5 micron, et présentant une porosité en volume de l'ordre de 60%. La perméance à l'air de la membrane obtenue a été mesurée, par cm2 de membrane, égale à 4 cm3/s/bar. EXEMPLE 6 Préparation d'une membrane microporeuse de polyéthersulfone (système solvant initial: CH2CI2/nbutanol) On a réalisé une solution à 9,5% en masse d'un polyéthersulfone cardo (PESC, commercialisé par la société Jiangsu Engineering Plastics), de formule générale: [ t? 0S020] on dans un mélange CH2Cl2/n-butanol caractérisé par un ratio massique (n25 butanol/CH2Cl2) de 0,205. Cette solution a été réalisée en chauffant pendant 2 At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane was obtained having pores with an average diameter equal to 0.5 microns, and having a volume porosity of the order of 60%. The air permeance of the membrane obtained was measured, per cm2 of membrane, equal to 4 cm3 / s / bar. EXAMPLE 6 Preparation of a microporous polyethersulfone membrane (initial solvent system: CH2Cl2 / nbutanol) A 9.5% by weight solution of a cardo polyethersulfone (PESC, sold by the company Jiangsu Engineering Plastics) was produced, of formula general: [t? 0S020] in a CH2Cl2 / n-butanol mixture characterized by a mass ratio (n25 butanol / CH2Cl2) of 0.205. This solution was made by heating for 2
heures, à 600 C, en enceinte fermée, 1 g de PESC, 6 ml de CH2Cl2 et 2 ml de n- hours, at 600 C, in a closed enclosure, 1 g of PESC, 6 ml of CH2Cl2 and 2 ml of n-
butanol, puis en laissant la solution homogène obtenue refroidir jusqu'à la butanol, then allowing the homogeneous solution obtained to cool to the
température ambiante (25 C).room temperature (25 C).
On a étalé la solution obtenue sous la forme d'un film d'épaisseur de 400 gm sur une plaque de verre, grâce à un couteau réglé à cette épaisseur. On a ensuite laissé la plaque et le film sous hotte aspirante à température ambiante, de façon à réaliser l'évaporation de l'acétone. A la suite de cette évaporation, on a The solution obtained was spread in the form of a film with a thickness of 400 gm on a glass plate, using a knife adjusted to this thickness. The plate and the film were then left under an extractor hood at room temperature, so as to evaporate the acetone. Following this evaporation, we have
obtenu une membrane blanche de 40gm d'épaisseur. obtained a white membrane 40gm thick.
On a ensuite effectué une évaporation du solvant résiduel (n-butanol), en soumettant la membrane obtenue à un séchage à l'air, sous hotte, à 250 C, The residual solvent (n-butanol) was then evaporated off, subjecting the membrane obtained to drying in air, under a hood, at 250 ° C.
pendant 2 heures.during 2 hours.
A l'issue de l'évaporation de la totalité des solvants, on a obtenu une membrane microporeuse possédant, par cm2 de membrane, une perméance à l'air At the end of the evaporation of all the solvents, a microporous membrane was obtained having, per cm2 of membrane, an air permeance
de 13 cm3/s/bar.13 cm3 / s / bar.
Claims (30)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0214258A FR2847175A1 (en) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF MICROPOROUS MEMBRANES |
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| FR0214258A FR2847175A1 (en) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF MICROPOROUS MEMBRANES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2847175A1 true FR2847175A1 (en) | 2004-05-21 |
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| FR0214258A Pending FR2847175A1 (en) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF MICROPOROUS MEMBRANES |
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| FR (1) | FR2847175A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104548974A (en) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 天津大学 | Method for preparing zinc oxide nanometer composite ultrafiltration membrane |
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2002
- 2002-11-14 FR FR0214258A patent/FR2847175A1/en active Pending
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