クエン酸エステルを溶媒として用いた熱誘起相分離法によるPVDF膜の作製

Preparation of poly(vinylidene fluoride) membranes via a thermally-induced phase separation method using citric acid esters as a solvent

澤田 真一; Ulsino, C.*; Galiano, F.*; Simone, S.*; Drioli, E.*; Figoli, A.*

Sawada, Shinichi; Ulsino, C.*; Galiano, F.*; Simone, S.*; Drioli, E.*; Figoli, A.*

熱誘起相分離(TIPS)法によるポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜の作製プロセスにおいて、人体に有害な溶媒を用いることが近年問題視されている。そこで本研究では、毒性が非常に低いことで知られるクエン酸エステルとして、アセチルトリブチルシトレート(ATBC), アセチルトリエチルシトレート(ATEC), トリエチルシトレート(TEC)を初めて溶媒に用い、TIPS法によってPVDF多孔膜の作製を試みた。膜の作製は、各種溶媒を用いたPVDF粉末の均一溶液の調整、PVDF溶液のガラス基板上への塗布、TIPSによる膜の成形、ガラス基板からの膜の剥離、という手順で行った。均一溶液におけるPVDF濃度が16%以下のとき、いずれの溶媒を用いてもPVDF多孔膜を作製できた。膜の空孔サイズは用いた溶媒の種類に依存し、ATBC(0.82-0.93m), ATEC(2.44-2.98m), TEC(3.90-7.24m)の順で大きくなった。PVDFとの相溶性もATBC, ATEC, TECの順で向上することから、高相溶性の溶媒は分子運動性が高く、TIPS過程で凝集して巨大な相をつくるため、結果として大きなサイズの空孔を形成したと考えられる。

The replacement of commonly-used substances with non-toxic equivalents is attracting a great amount of attention in membrane preparation processes. In order to address this issue, we prepared poly(vinylidene fluoride) (PVDF) flat membranes via a thermally-induced phase separation method using non-toxic citrate-based solvents: acetyl tributyl citrate (ATBC); acetyl triethyl citrate (ATEC); and triethyl citrate (TEC). The pore size of the prepared PVDF membranes depended on the type of used solvents, and increased in the following solvent order of ATBC ATEC TEC. This order is the same as that of the affinity with PVDF. In the case of the high affinity solvent, the solvent molecules would have high molecular mobility in a polymer solution and easily gather with each other to form the large size solvent-rich phases, which turn to the large pores in the prepared membranes.