膜类制品和相关的方法
阅读：796发布：2023-02-06
专利汇可以提供膜类制品和相关的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种制品包括具有延伸通过其中的孔的膜，和与膜表面 接触 的 表面活性剂 。该表面活性剂当处于溶液中时可以充当超铺展剂。随着与 流体 接触，该膜表面可以润湿。提供了一种相关的方法。，下面是膜类制品和相关的方法专利的具体信息内容。
1.一种基于膜的制品，其包括：
膜，其具有从第一表面延伸通过膜到第二表面的孔；和
与膜的至少一个表面接触的表面活性剂，该表面活性剂当处于溶液中时能够充当超铺展剂，并且该制品随着与流体接触能够润湿膜，
其中所述膜包含聚四氟乙烯，和
其中所述表面活性剂包括具有式(I)的有机硅氧烷：
1 2 3 4 5 6 10 7 8 9
(I) (RRRSiO1/2)(RRSiO2/2)n(RR SiO2/2)p(RRRSiO1/2)
1 9
其中“n”是0-50的整数；“p”是1-50的整数；R-R 在每次出现时独立地是氢原子、脂
10
族基团、芳族基团或脂环族基团；并且R 是具有式(II)的聚氧化烯：
13 11 12
(II)R (C2H3R O)w(C3H6O)x(C4H8O)yR
其中“w”、“y”和“x”独立地是0-20的整数，条件是“w”大于或等于2，并且”w+x+y”为
11 12 13
2-20；R 是氢原子或脂族基团，R 是氢原子、脂族基团或羧酸酯；并且R 是具有结构(III)的二价脂族基团：
14 15
(III) -CH2-CH(R )(R )zO-
14 15
其中R 是氢原子或脂族基团，R 是二价脂族基团，并且“z”为0或1。
2.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂包括三硅氧烷烷氧基化物。
3.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂包括与间隔基相连的第一憎水性部分，并且间隔基与第二憎水性部分相连形成Gemini表面活性剂，以及每个憎水性部分包含至少一个硅原子。
4.如权利要求3定义的制品，其中间隔基为选自以下的部分：铵基、羧酸基团、磺酸基团、硫酸基团、亚磺酸基团、膦酸基团、硼酸基团、脂肪酸基团、脂肪酸酯基团、肽基、碳水化合物基和聚醚。
5.如权利要求3定义的制品，其中间隔基包括具有式(VI)的聚醚
16
(VI) -(CH2)a-O-(C2H4O)b(C2H3R O)c-(CH2)a-
其中“a”在每次出现时独立地为1-6的整数，“b”和“c”独立地为0-12的整数，条件
16
是“b+c”小于或等于12，并且R 是脂族基团。
6.如权利要求3定义的制品，其中第一憎水性部分或第二憎水性部分的一个或两个包含具有式(VII)或(VIII)的有机硅氧烷基团：
17 18 19 20 21 22
(VII) (R R R SiO1/2)2(R R SiO2/2)d(R SiO2/2)-
23 24 25 26 27 28 29
(VIII) (R R R SiO1/2)(R R SiO2/2)f(R R SiO1/2)-
17 29
其中“d”为0-50的整数，“f”为1-50的整数，并且R -R 在每次出现时独立地为氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团。
7.如权利要求3定义的制品，其中第一憎水性部分或第二憎水性部分的一个或两个包含具有式(IX)、(X)、(XI)或(XII)的有机硅烷基团：
30 31 32 33 34 35
(IX) (R R R Si)2(R R Si)d(R Si)-
36 37 38 39 40 41 42
(X) (R R R Si)(R R Si)f(R R Si)-
43 44 45 46 47 48
(XI) (R R R Si)2(CR R )d(R Si)-
49 50 51 52 53 54 55
(XII) (R R R Si)(CR R )f(R R Si)-
其中“d”在每次出现时独立地为0-50的整数；“b”在每次出现时独立地为1-50的整
30 55
数，并且R -R 在每次出现时独立地为氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团。
8.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂包括具有式(XIII)的有机硅氧烷：
56 57 58 59 60 60 61 10
(XIII) (R R R SiO1/2)(R R SiO2/2)j(R R R SiO1/2)
56 62 63 64 65
其中“j”为0-50的整数；R 是支化的脂族基团、芳族基团、脂环族基团或R R R SiR ；
57 58 56 59
R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团、脂环族基团或R 基团；R 、
60 62 63 64 65
R 、R 、R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团；R 是
60 61
二价脂族基团、二价芳族基团或二价脂环族基团；R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、
56 10
脂族基团、芳族基团、脂环族基团或R 基团；并且R 是具有式(II)的聚氧化烯：
13 11 12
(II) R (C2H3R O)w(C3H6O)x(C4H8O)yR
其中“w”、“y”和“z”独立地是0-20的整数，条件是“w”大于或等于2，并且”w+x+y”为
11 12 13
2-20；R 是氢原子或脂族基团，R 是氢原子、脂族基团或羧酸酯；并且R 是具有结构(III)的二价脂族基团：
14 15
(III)-CH2-CH(R )(R )zO-
14 15
其中R 是氢原子或脂族基团，R 是二价脂族基团，并且“z”为0或1。
9.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂的水溶液在大于0.1wt％的浓度下具有小于40mN/m的表面张力。
10.如权利要求1定义的制品，其中10微升表面活性剂水溶液的液滴在憎水性表面上铺展的直径至大于10微升蒸馏水的液滴在该憎水性表面上铺展的直径的5倍，其中该直径在液滴施加在憎水性表面之后30秒测量。
11.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂在水溶液中在2-10的pH下是水解稳定的。
12.如权利要求1定义的制品，其中膜由选自以下的材料形成：聚烯烃、聚芳撑、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚醚、聚丙烯酸类、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚苯醚和纤维素聚合物。
13.如权利要求1定义的制品，其中膜包含卤代聚烯烃。
14.如权利要求1定义的制品，其中膜被膨胀、拉伸、发泡、沉淀、穿孔或萃取以形成在形状、尺寸、体积或特征上与孔形成方法对应的孔。
15.如权利要求1定义的制品，其中孔具有1纳米-1000微米的平均直径。
16.如权利要求1定义的制品，其中表面活性剂能够使膜从干燥的运输状态润湿。
17.如权利要求1定义的制品，其中1微升的水滴在该制品的表面上具有小于30度的接触角。
18.权利要求12定义的制品，其中所述膜由选自以下的材料形成：聚氨酯、聚芳酯、聚碳酸酯。
19.一种制备基于膜的制品的方法，其包括：
使多孔膜与表面活性剂接触，其中该表面活性剂当处于溶液中时具有充当超铺展剂的能力；和
使膜与流体接触，
其中所述膜包含聚四氟乙烯，和
其中所述表面活性剂包括具有式(I)的有机硅氧烷：
1 2 3 4 5 6 10 7 8 9
(I) (RRRSiO1/2)(RRSiO2/2)n(RR SiO2/2)p(RRRSiO1/2)
1 9
其中“n”是0-50的整数；“p”是1-50的整数；R-R 在每次出现时独立地是氢原子、脂
10
族基团、芳族基团或脂环族基团；并且R 是具有式(II)的聚氧化烯：
13 11 12
(II) R (C2H3R O)w(C3H6O)x(C4H8O)yR
其中“w”、“y”和“x”独立地是0-20的整数，条件是“w”大于或等于2，并且”w+x+y”为
11 12 13
2-20；R 是氢原子或脂族基团，R 是氢原子、脂族基团或羧酸酯；并且R 是具有结构(III)的二价脂族基团：
14 15
(III) -CH2-CH(R )(R )zO-
14 15
其中R 是氢原子或脂族基团，R 是二价脂族基团，并且“z”为0或1。
20.如权利要求19定义的方法，其进一步包括将表面活性剂和溶液混合形成表面活性剂溶液、表面活性剂稳定化的乳液、表面活性剂介导的溶胶-凝胶、表面活性剂介导的凝胶或者浆液的一种或多种。
21.如权利要求20定义的方法，其中接触包括将膜浸入表面活性剂溶液混合物中。
22.如权利要求19定义的方法，其中溶液包含水、醇、脂肪酸、酮的一种或多种。
23.如权利要求19定义的方法，其进一步包括通过加热或施加真空的一种或两种从溶液中除去溶剂。
24.如权利要求23定义的方法，其包括在除去溶剂之后使膜循环通过两个或更多个湿/干循环。
25.如权利要求19定义的方法，其进一步包括使流体流过膜孔并且从溶液中分离化学物质，使得流体在膜的第一侧面上富含该化学物质，而流体在膜的第二侧面上缺乏该化学物质。
26.权利要求22定义的方法，其中所述醇为二醇。
膜类制品和相关的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是于2005年12月13日提交的序列号为11／301,707的申请的部分继续，和于2005年12月13日提交的序列号为11／302,551的申请的部分继续。本申请要求了前述申请的优先权，这些申请的公开内容在此引入作为参考。
[0003] 背景
技术领域
[0004] 本发明包括涉及膜类(membrane-based)制品的实施方案。本发明包括涉及制备该膜类制品的方法的实施方案。
[0005] 相关技术的论述
[0006] 具有高孔隙度、润湿能力和化学耐受性(chemical resistance)的膜可用于液体尺寸排除过滤(liquid size exclusion filtration)应用、医疗器件用涂层或者电化学电池中的离子交换膜。聚四氟乙烯(PTFE)由于其化学惰性和耐受性而可能是合乎需要的，并且膨胀的PTFE(ePTFE)由于既具有化学耐受性又是多孔性的将是合乎需要的。然而，由于PTFE的憎水性，因此表面润湿可能有问题并且可能需要处理以赋予其亲水性。可以通过物理吸附、本体聚合物的化学修饰或者表面接枝而使得膜的表面和表面中的孔具有亲水性。物理吸附可能导致亲水性在过短的时间内发生不希望的逆转，以及化学修饰在制备期间可能有问题。
[0007] 可商购获得的亲水性ePTFE膜可用于液体水过滤中。这些膜可被膜生产商预先润湿并且在仍然湿的时候运输给最终使用者。这类膜可以是去湿或干燥的。膜的干燥可能使得其无效、难以再润湿，并且可能使得不希望的运输考虑事项(例如润湿运输)成为必要。其他不希望的方面包括经济考虑例如需要特殊处理和可密封容器，和增加运输重量等。
[0008] 性能不同于现有膜的那些性能的膜可能是合乎需要的。用不同于那些现有方法的方法制备的膜可能是合乎需要的。
[0009] 简述
[0010] 在一种实施方案中，一种制品包括膜和表面活性剂，该膜具有从第一表面延伸通过膜到第二表面的孔。该表面活性剂与膜的至少一个表面接触。该表面活性剂当处于溶液中时充当超铺展剂(superspreader)。随着与流体接触，该制品可以润湿膜。
[0011] 在一种实施方案中，一种方法包括使多孔膜的表面与表面活性剂接触。该表面活性剂当处于溶液中时充当超铺展剂。该方法包括使膜与流体接触以润湿膜表面。
[0012] 在一种实施方案中，一种制品包括用于过滤流体的化学惰性的憎水性装置，和用于将该流体过滤装置的表面亲水化的装置。
[0014] 图1是与未处理的ePTFE膜接触的水滴的光学图像。
[0015] 图2是与处理的ePTFE膜接触的水滴的光学图像。
[0016] 详述
[0017] 本发明包括涉及包括表面活性剂的膜类制品的实施方案。本发明包括涉及包括该制品的设备的实施方案。本发明包括涉及使用该制品和／或设备的方法的实施方案。
[0018] 在下面的说明书和后面的权利要求中，将提及许多具有以下含义的术语。单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代物，除非上下文另外清楚地规定。贯穿说明书和权利要求使用的近似语可用于修饰任何定量的说明，这些定量的说明可允许变化，而不会导致与其相关的基本功能改变。因此，由术语例如“约”修饰的数值不限于指定的准确值。在一些情况下，近似语可以对应于用于测量数值的仪器的精确度。类似地，“不含”可与术语组合使用并且可以包括非实质的数目或痕量，但仍看作是不合所修饰的术语。膜是可透过溶液中的一种或多种溶质和／或溶剂的天然或合成材料的制品。
[0019] 本文中使用的术语“可以”和“可以是”表示在一组情况下出现的可能性；具有特定的性能、特征或功能；和／或通过表示与限定的动词相关的能力、效力或可能性的一种或多种而限定另一个动词。因此，“可以”和“可以是”的使用表示修饰的术语在表面上合适、能够或者适合用于所述的能力、功能或用途，尽管在一些情况下认为该修饰的术语可能有时并不合适、能够或者适合。例如，在一些情况下可以预期一种情况或能力，而在另一些情况下该情况或能力可能不发生-该区别由术语“可以”和“可以是”把握。
[0020] 本发明实施方案的制品包括多孔膜和与多孔膜接触的表面活性剂。多孔膜包括多个孔。孔尺寸、密度和分布可以通过最终使用的设想来确定。该表面活性剂当处于溶液中时可以充当超铺展剂。超铺展剂可以提供比其他普遍使用的表面活性剂低的表面张力值，并且具有“超铺展”的性能。超铺展是在憎水性表面上溶液滴铺展的直径大于蒸馏水滴铺展的直径的能力；并且在憎水性表面上超铺展剂溶液铺展的直径大于水和非超铺展表面活性剂的溶液铺展的直径。除了铺展直径差异之外，与非超铺展表面活性剂溶液滴在表面上的接触角相比，超铺展剂溶液滴在表面上的接触角相对更大。例如下文中披露了超铺展表面活性剂的铺展直径和接触角的值。本文中提及的“表面活性剂”是指超铺展剂，除非上下文或术语另有规定。合适的超铺展表面活性剂包括三硅氧烷烷氧基化物类表面活性剂、Gemini硅类表面活性剂或者水解稳定的表面活性剂的一种或多种。
[0021] 合适的表面活性剂包括有机硅氧烷、有机硅烷，或者有机硅氧烷和有机硅烷的组1 2
合。在一种实施方案中，表面活性剂包括具有通式MDnDpM 的有机硅氧烷。该通式可具体地表示为式(I)：
合。在一种实施方案中，表面活性剂包括具有通式MDnDpM 的有机硅氧烷。该通式可具体地表示为式(I)：
[0022] (I) (R1R2R3SiO1/2)(R4R5SiO2/2)n(R6R10SiO2／2)p(R7R8R9SiO1/2)
[0023] 其中“n”是0-50的整数；“p”是1-50的整数；R1-R9在每次出现时独立地是氢原10
子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团；并且R 是具有式(II)的聚氧化烯：
子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团；并且R 是具有式(II)的聚氧化烯：
[0024] (II) R13(C2H3R11O)w(C3H6O)x(C4H8O)yR12
[0025] 其中“w”、“y”和“z”独立地是0-20的整数，条件是“w”大于或等于2，并且”w+x+y”11 12 13
为约2-约20；R 是氢原子或脂族基团，R 是氢原子、脂族基团或羧酸酯；并且R 是具有结构(III)的二价脂族基团：
为约2-约20；R 是氢原子或脂族基团，R 是氢原子、脂族基团或羧酸酯；并且R 是具有结构(III)的二价脂族基团：
[0026] (III)-CH2-CH(R14)(R15)zO-
[0027] 其中R14是氢原子或脂族基团，R15是二价脂族基团，并且“z”为0或1。
[0028] 在提供整数的情况下，平均化可以产生其中显示分数值的试验情形。整数的使用包括其中平均值是分数的分布的混合。脂族基团、芳族基团和脂环族基团可以如下定义：
[0029] 脂族基团是具有至少一个碳原子、至少一价的有机基团，并且可以是直链或支化的原子排列。脂族基团可以包括杂原子例如氮、硫、硅、硒和氧，或者可仅由碳和氢组成。脂族基团可以包括广泛范围的官能团例如烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、共轭二烯基、醇基、醚基、醛基、酮基、羧酸基团、酰基(例如羧酸衍生物如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基戊-1-基是一种包含甲基的C6脂族基团，该甲基是烷基官能团。类似地，4-硝基丁-1-基是一种包含硝基的C4脂族基团，硝基是官能团。脂族基团可以是包括一个或多个可以相同或不同的卤原子的卤代烷基。卤原子包括例如氟、氯、溴和碘。具有一个或多个卤原子的脂族基团包括烷基卤化物：三氟甲基、溴二氟甲基、氯二氟甲基、六氟亚异丙基、氯甲基、二氟亚乙烯基、三氯甲基、溴二氯甲基、溴乙基、2-溴三亚甲基(例如-CH2CHBrCH2-)等。脂族基团的另一些例子包括烯丙基、氨基羰基(-CONH2)、羰基、二氰基亚异丙基(-CH2C(CN)2CH2-)、甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)、乙基、亚乙基、甲酰基(-CHO)、己基、六亚甲基、羟甲基(-CH2OH)、巯基甲基(-CH2SH)、甲基硫基(-SCH3)、甲基硫基甲基(-CH2SCH3)、甲氧基、甲氧基羰基(CH3OCO-)、硝基甲基(-CH2NO2)、硫基羰基、三甲基甲硅烷基((CH3)3Si-)、叔丁基二甲基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基丙基((CH3O)3SiCH2CH2CH2-)、乙烯基、亚乙烯基等。作为进一步的例子，“C1-C30脂族基团”含有至少一个但不超过30个的碳原子。甲基(CH3-)是C1脂族基团的例子。癸基(CH3(CH2)9-)是C10脂族基团的一个例子。
[0030] 芳族基团是具有至少一价并且具有至少一个芳基的原子排列。其可以包括杂原子例如氮、硫、硒、硅和氧，或者可仅由碳和氢组成。合适的芳族基团可以包括苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、萘基、亚苯基和联苯基。芳基可以是具有4n+2个“离域”电子的环状结构，其中“n”是等于1或更大的整数，例举为苯基(n=1)、噻吩基(n=1)、呋喃基(n＝1)、萘基(n＝2)、甘菊环基(n=2)、蒽基(n=3)等。芳族基团还可以包括非-芳族组分。例如，苄基可以是一种包括苯环(芳基)和亚甲基(非-芳族组分)的芳族基团。类似地，四氢萘基是一种包含与非-芳族组分-(CH2)4-稠合的芳基(C6H3)的芳族基团。芳族基团可以包括一个或多个官能团，例如烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代芳基、共轭二烯基、醇基、醚基、醛基、酮基、羧酸基团、酰基(例如羧酸衍生物如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基苯基是一种包含甲基的C7芳族基团，该甲基是烷基官能团。类似地，2-硝基苯基是一种包含硝基的C6芳族基团，硝基是官能团。芳族基团包括卤代芳族基团例如三氟甲基苯基、六氟亚异丙基双(4-苯-1-基氧基)(-OPhC(CF3)2PhO-)、氯甲基苯基、3-三氟乙烯基-2-噻吩基、3-三氯甲基苯-1-基(3-CCl3Ph-)、4-(3-溴丙-1-基)苯-1-基(BrCH2CH2CH2Ph-)等。芳族基团的另一些例子包括4-烯丙氧基苯-1-氧基、4-氨基苯-1-基(H2NPh-)、3-氨基羰基苯-1-基(NH2COPh-)、4-苯甲酰基苯-1-基、二氰基亚异丙基双(4-苯-1-基氧基)(-OPhC(CN)2PhO-)、3-甲基苯-1-基、亚甲基双(苯-4-基氧基)(-OPhCH2PhO-)、
2-乙基苯-1-基、苯乙烯基、3-甲酰基-2-噻吩基、2-己基-5-呋喃基、六亚甲基-1,6-双(苯-4-基氧基)(-OPh(CH2)6PhO-)、4-羟甲基苯-1-基(4-HOCH2Ph-)、4-巯基甲基苯-1-基(4-HSCH2Ph-)、4-甲基硫基苯-1-基(4-CH3SPh-)、3-甲氧基苯-1-基、2-甲氧基羰基苯-1-基氧基(例如甲基水杨基)、2-硝基甲基苯-1-基(-PhCH2NO2)、3-三甲基甲硅烷基苯-1-基、4-叔丁基二甲基甲硅烷基苯-1-基、4-乙烯基苯-1-基、亚乙烯基双(苯基)等。术语“C3-C30芳族基团”包括含有至少三个但不超过30个碳原子的芳族基团。芳族基团1-咪唑基(C3H2N2-)表示一种C3芳族基团。苄基(C7H7-)表示一种C7芳族基团。
2-乙基苯-1-基、苯乙烯基、3-甲酰基-2-噻吩基、2-己基-5-呋喃基、六亚甲基-1,6-双(苯-4-基氧基)(-OPh(CH2)6PhO-)、4-羟甲基苯-1-基(4-HOCH2Ph-)、4-巯基甲基苯-1-基(4-HSCH2Ph-)、4-甲基硫基苯-1-基(4-CH3SPh-)、3-甲氧基苯-1-基、2-甲氧基羰基苯-1-基氧基(例如甲基水杨基)、2-硝基甲基苯-1-基(-PhCH2NO2)、3-三甲基甲硅烷基苯-1-基、4-叔丁基二甲基甲硅烷基苯-1-基、4-乙烯基苯-1-基、亚乙烯基双(苯基)等。术语“C3-C30芳族基团”包括含有至少三个但不超过30个碳原子的芳族基团。芳族基团1-咪唑基(C3H2N2-)表示一种C3芳族基团。苄基(C7H7-)表示一种C7芳族基团。
[0031] 脂环族基团是具有至少一价并且具有环状但非芳族的原子排列的基团。脂环族基团可以包括一个或多个非环状组分。例如，环己基甲基(C6H11CH2-)是一种包含环己基环(环状但非芳族的原子排列)和亚甲基(非环状组分)的脂环族基团。脂环族基团可以包括杂原子例如氮、硫、硒、硅和氧，或者可以仅由碳和氢组成。脂环族基团可以包括一个或多个官能团，例如烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、共轭二烯基、醇基、醚基、醛基、酮基、羧酸基团、酰基(例如羧酸衍生物如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基环戊-1-基是一种包含甲基的C6脂环族基团，该甲基是烷基官能团。类似地，2-硝基环丁-1-基是一种包含硝基的C4脂环族基团，硝基是官能团。脂环族基团可以包括一个或多个可以相同或不同的卤原子。卤原子包括例如氟、氯、溴和碘。具有一个或多个卤原子的脂环族基团包括：2-三氟甲基环己-1-基、4-溴二氟甲基环辛-1-基、2-氯二氟甲基环己-1-基、六氟亚异丙基-2，2-双(环己-4-基)(-C6H10C(CF3)2C6H10-)、2-氯甲基环己-1-基、3-二氟亚甲基环己-1-基、4-三氯甲基环己-1-基氧基、4-溴二氯甲基环己-1-基硫基、2-溴乙基环戊-1-基、2-溴丙基环己-1-基氧基(例如CH3CHBrCH2C6H10-)等。脂环族基团的另一些例子包括：4-烯丙氧基环己-1-基、4-氨基环己-1-基(H2NC6H10-)、4-氨基羰基环戊-1-基(NH2COC5H8-)、4-乙酰氧基环己-1-基、2，2-二氰基亚异丙基双(环己-4-基氧基)(-OC6H10C(CN)2C6H10O-)、3-甲基环己-1-基、亚甲基双(环己-4-基氧基)(-OC6H10CH2C6H10O-)、1-乙基环丁-1-基、环丙基乙烯基、3-甲酰基-2-四氢呋喃基、2-己基-5-四氢呋喃基；六亚甲基-1，6-双(环己-4-基氧基)(-OC6H10(CH2)6C6H10O-)；4-羟甲基环己-1-基(4-HOCH2C6H10-)、4-巯基甲基环己-1-基(4-HSCH2C6H10-)、4-甲基硫基环己-1-基(4-CH3SC6H10-)、4-甲氧基环己-1-基、2-甲氧基羰基环己-1-基氧基(2-CH3OCOC6H10O-)、4-硝基甲基环己-1-基(NO2CH2C6H10-)、3-三甲基甲硅烷基环己-1-基、2-叔丁基二甲基甲硅烷基环戊-1-基、4-三甲氧基甲硅烷基乙基环己-1-基(例如(CH3O)3SiCH2CH2C6H10-)、4-乙烯基环己烯-1-基、亚乙烯基双(环己基)等。
术语“C3-C10脂环族基团”包括含有至少三个但不超过10个碳原子的脂环族基团。脂环族基团2-四氢呋喃基(C4H7O-)表示一种C4脂环族基团。环己基甲基(C6H11CH2-)表示一种C7脂环族基团。
术语“C3-C10脂环族基团”包括含有至少三个但不超过10个碳原子的脂环族基团。脂环族基团2-四氢呋喃基(C4H7O-)表示一种C4脂环族基团。环己基甲基(C6H11CH2-)表示一种C7脂环族基团。
[0032] 在一种实施方案中，表面活性剂包括三硅氧烷烷氧基化物类表面活性剂(TSA)。TSA类表面活性剂中的氧化烯基团包括氧乙烯基、氧丙烯基或氧丁烯基的一种或多种。如果存在一种以上的氧化烯基团，则共聚物中不同的氧化烯单元可以作为交替的单元、作为嵌段存在，或者可以无规分布。在一种实施方案中，表面活性剂包括三硅氧烷乙氧基化物类表面活性剂(TSE)。
[0033] TSA类表面活性剂可以商购获得或者可以化学合成。商业的TSA类表面活性剂可以从GEAdvanced Materials，Silicones(Wilton，CT)获得，商标为SILWET，例如SILWET L-77、SILWET L-408、SILWET L-806，或者SF例如SF1188A、SF1288。TSA类表面活性剂可以通过含氢化硅的有机硅氧烷与不饱和的聚氧化烯衍生物的硅氢化反应而化学合成。
[0034] 含氢化硅的有机硅氧烷可以具有式(IV)：
[0035] (IV) (R1R2R3SiO1/2)(R4R5SiO2/2)n(R6HSiO2／2)p)R7R8R9SiO1／2)
[0036] 其中整数“n”和“p”；基团R1-R9与上文中定义的相同；并且H是氢原子。不饱和的聚氧化烯衍生物可以具有式(V)：
[0037] (V)CH2=CH(R14)(R15)zO(C2H3R11O)w(C3H6O)x(C4H8O)yR12
[0038] 其中整数“w”、“x”、“y”和“z”；以及基团R11、R12、R13和R14与上文中定义的相同。式(V)的不饱和聚氧化烯衍生物的合适例子包括烯丙基官能化的聚氧乙烯和甲代烯丙基官能化的聚氧乙烯。
[0039] 硅氢化反应可以通过使用硅氢化催化剂来催化。合适的硅氢化催化剂包括铑、铂、钯、镍、铼、钌、锇、铜、钴或铁的一种或多种。合适的铂催化剂可用于硅氢化反应。合适的铂化合物可以具有式(PtCl2烯烃)或H(PtCl3烯烃)。另一种合适的铂催化剂包括环丙烷络合物或者由具有至多2mol／g铂的氯铂酸和醇、醚或醛的一种或多种形成的络合物。
[0040] 含SiH的有机硅氧烷和不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化产物可以含有过量的不饱和聚氧化烯衍生物，或者是其异构化产物或衍生物。线型有机硅氧烷和它们的混合物可以包含至多10wt％的环状有机硅氧烷或环状有机硅烷。含SiH的有机硅氧烷与不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化产物还可以包含未反应的环状有机硅氧烷。
[0041] 在一种实施方案中，表面活性剂包括与间隔基(spacer)相连的第一憎水性部分，其与第二憎水性部分相连形成Gemini表面活性剂。该第一憎水性部分和第二憎水性部分各自包括硅。Gemini表面活性剂是在分子中具有两个或更多个憎水性基团和至少一个与憎水性部分相连的亲水性基团的表面活性剂。
[0042] 在一种实施方案中，间隔基包括亲水性部分。合适的亲水性部分包括阳离子基团、阴离子基团、极性非离子基团或两性基团的一种或多种。合适的阳离子基团包括，但不限于，铵基或带正电的肽基。合适的阴离子基团包括，但不限于，羧酸基团、磺酸基团、硫酸基团、亚磺酸基团、膦酸基团、硼酸基团、脂肪酸基团或者带负电的肽基。合适的极性非离子基团包括，但不限于，脂肪酸酯基团、烃基或聚醚和其衍生物。合适的两性基团包括，但不限于，肽基。在一种实施方案中，阳离子基团(例如铵基)和阴离子基团(例如磷酸根基团)存在于间隔基中形成两性表面活性剂。
[0043] 术语阴离子基团和阳离子基团可以包括阴离子和阳离子基团的质子化和脱质子化形式。例如，当将阴离子基团描述为“羧酸基团”时，羧酸的质子化形式(CO2H)和羧酸的脱-质子化形式(CO2)可以包括在术语“羧酸基团”的含义内。因此，阳离子基团和阴离子基团包括羧酸基团、磺酸基团、硫酸基团、亚磺酸基团、磷酸基团、硼酸基团或脂肪酸基团的盐。
[0044] 用于间隔基的肽基具有通过相邻氨基酸的α氨基与羧基之间的肽键彼此相连的氨基酸线型序列。氨基酸可以是标准的氨基酸或者一些其他的非标准氨基酸。一些标准非极性(憎水性)氨基酸包括丙氨酸(Ala)、白氨酸(Leu)、异白氨酸(Ile)、缬氨酸(Val)、脯氨酸(Pro)、苯基丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)和甲硫氨酸(Met)。极性的中性氨基酸包括甘氨酸(Gly)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、半胱氨酸(Cys)、酪氨酸(Tyr)、天门冬酰胺(Asn)和谷氨酰胺(Gln)。带正电荷的(碱性)氨基酸包括精氨酸(Arg)、赖氨酸(Lys)和组氨酸(His)。带负电荷的(酸性)氨基酸包括天门冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)。非标准的氨基酸可以在身体内例如通过基因翻译后修饰而形成，这类氨基酸的一些例子是硒半胱氨酸和焦赖氨酸。该肽可被选择为具有不同的长度、它们的中性(不带电)的形式或者例如它们的盐的形式。该肽任选可不修饰，例如糖基化、侧链氧化或磷酸化，或者可修饰。序列中氨基酸的替代物选自氨基酸所属类型中的其他成分。合适的肽基包括通过与氨基侧链相连的另一些取代基例如糖基单元、油脂或无机离子例如磷酸根以及链的化学修饰物修饰的肽。因此术语“肽”或其等同物包括所提及的进行前述修饰的不破坏其功能的合适的氨基酸序列。
[0045] 用于间隔基的糖类基团可以是多羟基醛或酮，或者可通过以下几种方式的任一种由它们衍生的化合物，这些方式包括(1)还原得到糖醇；(2)氧化得到糖酸；(3)由各种化学基团取代一个或多个羟基，例如氢可被取代以得到脱氧糖，并且氨基(NH2或乙酰基-NH)可被取代以得到氨基糖；(4)通过各种部分派生羟基，例如通过磷酸得到磷糖(phosphor sugar)，或通过硫酸得到硫糖(sulfo sugar)，或者羟基与醇反应得到单糖、二糖、低聚糖和多糖。烃基包括单糖、二糖或低聚糖。合适的单糖可以包括，但不限于，葡萄糖、果糖、甘露糖和半乳糖。这里进一步定义的二糖是一种当水解时产生两个单糖分子的化合物。合适的二糖包括，但不限于，乳糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、maltulose和蔗糖。合适的低聚糖包括，但不限于，绵子糖和阿卡波糖。还包括通过另外的取代基修饰的糖，例如甲基糖苷、N-乙酰基葡糖胺、N-乙酰基半乳糖胺和它们的脱乙酰化形式。
[0046] 用于间隔基的聚醚基团可以具有式(VI)的结构：
[0047] (VI) -(CH2)a-O-(C2H4O)b(C2H3R16O)c-(CH2)a-
[0048] 其中“a”在每次出现时独立地为1-6的整数，“b”和“c”独立地为0-12的整数，16
条件是“b+c”小于或等于12，并且R 是脂族基团。包括在结构(V)中的氧化烯聚合物可以具有宽的分子量分布，并且上述指数“b”和“c”仅表示平均组成。在一种实施方案中，氧化烯聚合物的分子量分布可以小于约1.2。不同氧化烯单元的分布可以是无规、交替或嵌段。
条件是“b+c”小于或等于12，并且R 是脂族基团。包括在结构(V)中的氧化烯聚合物可以具有宽的分子量分布，并且上述指数“b”和“c”仅表示平均组成。在一种实施方案中，氧化烯聚合物的分子量分布可以小于约1.2。不同氧化烯单元的分布可以是无规、交替或嵌段。
[0049] Gemini表面活性剂的第一憎水性部分和第二憎水性部分包括一个或多个有机硅氧烷基团或有机硅烷基团。在一种实施方案中，间隔基任一侧上的第一憎水性基团和第二憎水性基团相同。在一种实施方案中，间隔基对侧上的第一憎水性基团和第二憎水性基团彼此不同。
[0050] 合适的有机硅氧烷基团可以具有式(VII)或(VIII)的结构：
[0051] (VII) (R17R18R19SiO1/2)2(R20R21SiO2/2)d(R22SiO2/2)-
[0052] (VIII) (R23R24R25SiO1/2)(R26R27SiO2/2)f(R28R29SiO1/2)-
[0053] 其中“d”为0-50的整数，“f”为1-50的整数，并且R17一R29在每次出现时独立地为氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团。
[0054] 合适的有机硅烷基团可以具有式(IX)、(X)、(XI)或(XII)的结构：
[0055] (IX) (R30R31R32Si)2(R33R34Si)d(R35Si)-
[0056] (X) (R36R37R38Si)(R39R40Si)f(R41R42Si)-
[0057] (X) (R43R44R45Si)2(CR46R47)d(R48Si)-
[0058] (XII) (R49R50R51Si)(CR52R53)f(R54R55Si)-
[0059] 其中“d”在每次出现时独立地为0-50的整数；“f”在每次出现时独立地为1-5030 55
的整数，并且R -R 在每次出现时独立地为氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团。
的整数，并且R -R 在每次出现时独立地为氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环族基团。
[0060] 在一种实施方案中，双官能间隔基同时与第一憎水性部分和第二憎水性部分相连。作为选择，双官能间隔基首先与第一憎水性部分相连，并且随后与第二憎水性部分相连。在一种实施方案中，最初单官能间隔基可与第一憎水性部分相连，随后官能化，并且与第二憎水性部分相连。间隔基与憎水性部分的连接可以通过含氢化硅的有机硅氧烷基团或有机硅烷基团和具有不饱和碳-碳键的间隔基的硅氢化反应来进行。如上文中描述，硅氢化反应可以通过使用硅氢化催化剂来催化。
[0061] 在一种实施方案中，可以通过使用硅氢化催化剂由具有不饱和聚氧化烯衍生物的间隔基连接具有含氢化硅的有机硅氧烷基团或有机硅烷基团的第二憎水性部分和第一憎水性部分。在一种实施方案中，可以Gemini表面活性剂在铂催化剂的存在下通过含氢化硅的三甲基硅氧烷部分和不饱和聚氧化烯衍生物例如二烯丙基衍生物的硅氢化反应将两个由结构(VII)表示的三甲基硅氧烷连接，得到。
[0062] 在一种实施方案中，表面活性剂可以包括具有通式M1DiM2的有机硅氧烷。该通式可以具体表示为式(XIII)：
[0063] (XIII) (R56R57R58SiO1/2)(R59R60SiO2/2)j(R60R61R10SiO1/2)
[0064] 其中“i”为0-50的整数；R56是支化的脂族基团、芳族基团、脂环族基团或62 63 64 65 57 58
R R R SiR ；R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团、脂环族基团或
56 59 60 62 63 64
R 基团；R 、R 、R 、R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环
65 10
族基团；R 是二价脂族基团、二价芳族基团或二价脂环族基团；R 与上文中描述的具有式
60 61
(II)的聚氧化烯相同；并且R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团、
56
脂环族基团或R 基团。在一种实施方案中，j为0。在一种实施方案中，j为1。
R R R SiR ；R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团、脂环族基团或
56 59 60 62 63 64
R 基团；R 、R 、R 、R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团或脂环
65 10
族基团；R 是二价脂族基团、二价芳族基团或二价脂环族基团；R 与上文中描述的具有式
60 61
(II)的聚氧化烯相同；并且R 和R 在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基团、
56
脂环族基团或R 基团。在一种实施方案中，j为0。在一种实施方案中，j为1。
[0065] 在一种实施方案中，R56包括支化的脂族基团或R62R63R64SiR65。在一种实施方案57 61 56
中，R -R 包括甲基并且R 可以是以下之一：(CH3)2CHCH2-、(CH3)2CHCH2CH2-、(CH3)3C-、(CH3)3CCH2CH2-、(CH3)3CCH2-、(CH3)3SiCH2-或(CH3)3SiCH2CH2-。具有式(XIII)的表面活性剂可以通过含氢化硅的有机硅氧烷与不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化反应来化学合成。
中，R -R 包括甲基并且R 可以是以下之一：(CH3)2CHCH2-、(CH3)2CHCH2CH2-、(CH3)3C-、(CH3)3CCH2CH2-、(CH3)3CCH2-、(CH3)3SiCH2-或(CH3)3SiCH2CH2-。具有式(XIII)的表面活性剂可以通过含氢化硅的有机硅氧烷与不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化反应来化学合成。
[0066] 在一种实施方案中，含氢化硅的有机硅氧烷具有如式(XIV)中定义的结构：
[0067] (XIV) (R56R57R58SiO1/2)(R59R60SiO2/2)j(R60R61HSiO1/2)
[0068] 其中整数“i”；基团R56一R61与上文中定义的相同；并且H是氢原子。不饱和聚氧化烯衍生物可以具有如上文中描述的式(V)。可以使用硅氢化催化剂催化该硅氢化反应。
[0069] 在一种实施方案中，表面活性剂包括具有式(XV)的有机硅烷：
[0070] (XV) (R62R63R64SiR69)(R65R66SiR70)k(R67R68R10Si)
[0071] 其中“k”是0-50的整数；R62-R68在每次出现时独立地是氢原子、脂族基团、芳族基69 70
团或脂环族基团，R 和R 在每次出现时独立地是二价脂族基团、二价芳族基团或二价脂环
10
族基团；并且R 与上文中描述的具有式(II)的聚氧化烯相同。具有式(XV)的表面活性剂可以通过含氢化硅的有机硅氧烷与不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化反应来化学合成。
团或脂环族基团，R 和R 在每次出现时独立地是二价脂族基团、二价芳族基团或二价脂环
10
族基团；并且R 与上文中描述的具有式(II)的聚氧化烯相同。具有式(XV)的表面活性剂可以通过含氢化硅的有机硅氧烷与不饱和聚氧化烯衍生物的硅氢化反应来化学合成。
[0072] 表面活性剂可以通过以下的一种或多种来表征：憎水／疏油平衡(HLB)、量热法、电导测量法、电子自旋共振(ESR)光谱、角度测定法、显微镜法、光散射、中子散射、核磁共振(NMR)光谱、流变测定法、分光光度测定法、张力测量法、气相色谱、原子吸收光谱、红外(IR)光谱等。可通过这些技术之一测量的合适性能包括以下性质中的一种或多种：水解稳定性、铺展性、聚集体形成和结构、表面活性、溶解性、吸附性、润湿、发泡、相特性、流动和热致性能。
[0073] 对于表面活性剂的水溶液，可以测量表面活性剂的超铺展性能以提供总润湿性，通过在憎水性表面上的接触角度量。在一种实施方案中，表面活性剂的水溶液在大于约0.1wt％的浓度下可以超铺展。在一种实施方案中，表面活性剂的水溶液在约0.1wt％-约
0.5wt％、约0.5wt％-约1wt％、约1wt％-约2wt％、约2wt％-约3.5wt％，或约
3.5wt％-约5wt％的浓度下可以超铺展。在-种实施方案中，表面活性剂的水溶液在大于约5wt％的浓度下可以超铺展。在一种实施方案中，10微升(μL)浓度大于约0.1wt％的表面活性剂水溶液的液滴可以铺展的直径为10微升蒸馏水滴在相同的憎水性表面上铺展的直径的约5-约6，约6-约7，约7-约8，或约8-约9倍或者更大；该直径在液滴施加在表面之后在30秒或在120秒下测量。在这里以及整个说明书和权利要求中，可以组合和／或互换范围限值。所指的这些范围包括含于其中的所有子范围，除非上下文或术语另有规定。
0.5wt％、约0.5wt％-约1wt％、约1wt％-约2wt％、约2wt％-约3.5wt％，或约
3.5wt％-约5wt％的浓度下可以超铺展。在-种实施方案中，表面活性剂的水溶液在大于约5wt％的浓度下可以超铺展。在一种实施方案中，10微升(μL)浓度大于约0.1wt％的表面活性剂水溶液的液滴可以铺展的直径为10微升蒸馏水滴在相同的憎水性表面上铺展的直径的约5-约6，约6-约7，约7-约8，或约8-约9倍或者更大；该直径在液滴施加在表面之后在30秒或在120秒下测量。在这里以及整个说明书和权利要求中，可以组合和／或互换范围限值。所指的这些范围包括含于其中的所有子范围，除非上下文或术语另有规定。
[0074] 浓度大于约0.1wt％的表面活性剂水溶液的表面张力可以为少于约10mN／m。在一种实施方案中，表面活性剂可以具有约10mN／m-约8mN／m，约8mN／m-约5mN／m，或者约5mN／m-约1mN／m的含水表面张力。
[0075] 表面活性剂的水解稳定性可以在约2-约10的pH下在25℃的温度下测量，持续24小时以上的时间。在一种实施方案中，表面活性剂在约2-约4，约4-约6，或者约6-约
7的pH下，在25℃的温度下可以稳定24小时以上的时间。在一种实施方案中，表面活性剂在约7-约8，约8-约9，或者约9-约10的pH下，在25℃的温度下可以稳定24小时以上。
7的pH下，在25℃的温度下可以稳定24小时以上的时间。在一种实施方案中，表面活性剂在约7-约8，约8-约9，或者约9-约10的pH下，在25℃的温度下可以稳定24小时以上。
[0076] 表面活性剂水溶液的临界聚集浓度(CAC)可以是表面活性剂的单个表面活性剂分子在该浓度以上突然形成聚集体的浓度。在一种实施方案中，表面活性剂可以具有大于约0.001毫摩尔(mM)的含水临界聚集浓度。在一种实施方案中，表面活性剂的含水临界聚集浓度可以为约0.001mM-约0.01mM，约0.01mM-约0.1mM，约0.1mM-约1mM，约1mM-约10mM，或者约10mM-约100mM。
[0077] 合适的多孔膜包括以下的一种或多种：聚烯烃、聚芳撑、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚醚、聚丙烯酸类、聚苯乙烯、聚氨酯、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚苯醚、纤维素聚合物，或其取代衍生物。在一些实施方案中，多孔膜包括可生物相容的材料或可生物降解的材料，例如脂族聚酯、多肽和其他天然形成的聚合物。
[0078] 在一种实施方案中，膜包括卤代聚烯烃。合适的卤代聚烯烃可以是聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。在一种实施方案中，可以使用初始憎水性膜，例如膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。合适的ePTFE膜可从General Electric Energy(Kansas City，Missouri)商购获得。
[0079] 其他材料和方法可用于形成具有开孔结构的膜。可以通过例如将基质膜穿孔、拉伸、膨胀、发泡(bubbling)、沉淀或萃取的一种或多种方法使膜可渗透。制备膜的合适方法包括将任一种合适的材料发泡、切削(skiVing)或流延。在选择性实施方案中，膜可由织造或非织造纤维形成。
[0080] 在一种实施方案中，可以通过以下方式来制备膜：将细粉末颗粒和润滑剂的混合物挤出。随后可以将挤出物压延。可以将压延的挤出物在一个或多个方向上“膨胀”或拉伸，以形成纤丝(fibril)连接的节点以确定三维基质或网格(lattice)类型的结构。“膨胀”是指拉伸超过材料的弹性极限以将永久形变或伸长引入纤丝中。可以将膜加热或“烧结”以通过使一部分材料从结晶态变成无定形态而使膜材料中的残余应力减少并且最小化。在一种实施方案中，根据适用于所考虑的膜的最终应用，膜可以未烧结或部分烧结。
[0081] 在一种实施方案中，可以制备连续的孔。合适的孔隙度可以大于约10体积％。在一种实施方案中，以体积计，孔隙度可以为约10％-约20％，约20％-约30％，约30％-约40％，约40％-约50％，约50％-约60％，约60％-约70％，约70％-约80％，约80％-约
90％，或者大于约90％。
90％，或者大于约90％。
[0082] 孔径从孔到孔可以是均匀的，并且孔可以界定为预定的模式。作为选择，孔径可以从孔到孔不同，并且孔可以界定不规则的模式。合适的孔径可以小于约500微米。在一种实施方案中，平均孔径可以为约1微米-约10微米，约10微米-约50微米，约50微米-约100微米，约100微米-约250微米，或者约250微米-约500微米。在一种实施方案中，平均孔径可以小于约1微米，约1纳米-约50纳米，约50纳米-约0.1微米，约0.1微米-约
0.5微米，或者约0.5微米-约1微米。在一种实施方案中，平均孔径可以小于约1纳米。
0.5微米，或者约0.5微米-约1微米。在一种实施方案中，平均孔径可以小于约1纳米。
[0083] 节点和纤丝的表面可以界定许多相互连接的孔，这些孔以曲折的路径在相对的主侧面之间延伸通过膜。在一种实施方案中，膜中孔的平均有效孔尺寸可以处于微米范围。在一种实施方案中，膜中孔的平均有效孔尺寸可以处于纳米范围。膜中孔的合适平均有效孔尺寸可以为约0.01微米-约0.1微米，约0.1微米-约5微米，约5微米-约10微米，或者大于约10微米。膜中孔的合适平均有效孔尺寸可以为约0.1纳米-约0.5纳米，约0.5纳米-约1纳米，约1纳米-约10纳米，或者大于约10纳米。
[0084] 在一种实施方案中，膜可以是三维基质或者具有包括由多根纤丝相互连接的多个节点的网格类型结构。节点和纤丝的表面可以在膜中界定多个孔。纤丝的尺寸可以为约0.05微米-约0.5微米直径，取自与纤丝的纵向长度正交的方向。多孔膜的比表面积可以为约9平方米／克膜材料-约110平方米／克膜材料。
[0085] 本发明实施方案的膜可以具有不同的尺寸，参照应用-特定标准来选择一些尺寸。在一种实施方案中，在流体流动方向上，膜的厚度可以小于约10微米。在另一种实施方案中，在流体流动方向上，膜的厚度可以大于约10微米，例如约10微米-约100微米，约100微米-约1毫米，约1毫米-约5毫米，或者大于约5毫米。在一种实施方案中，膜可由多个不同层形成。
[0086] 与流体流动的方向垂直，膜的宽度可以大于约10毫米。在一种实施方案中，膜的宽度可以为约10毫米-约45毫米，约45毫米-约50毫米，约50毫米-约10厘米，约10厘米-约100厘米，约100厘米-约500厘米，约500厘米-约1米，或者大于约1米。该宽度可以是圆形区域的直径，或者可以是离多角区域最近的外围边缘的距离。在一种实施方案中，膜可以是具有米范围的宽度和不确定长度的矩形。也就是说，可以使膜形成具有一定长度的卷状物，该长度通过在连续成型操作期间在预定距离切割膜来确定。
[0087] 提供了一种形成本发明实施方案的制品的方法。在一种实施方案中，该方法包括使多孔膜与表面活性剂和溶剂的混合物接触。如所述的那样，该表面活性剂当处于溶液中时可以充当超铺展剂。表面活性剂和溶剂的混合物可以是溶液、乳液、溶胶-凝胶、凝胶或浆液的一种或多种。
[0088] 极性和／或非极性溶剂可与表面活性剂一起使用以形成混合物。合适的极性溶剂的例子包括水、醇、脂肪酸、酮、二醇、聚乙二醇或二元醇。合适的非极性溶剂的例子包括芳族溶剂、油(例如矿物油、植物油、硅油等)、植物油的低级烷基酯，或链烷烃的低分子量蜡。在一种实施方案中，溶剂包括水、醇、脂肪酸、酮、二醇或二元醇的一种或多种。
[0089] 基于总混合物的重量，表面活性剂的浓度可以大于约0.1wt％。在一种实施方案中，基于总混合物的重量，表面活性剂的浓度可以为约0.1wt％一约1wt％，约1wt％-约2wt％，约2wt％-约5wt％，约5wt％-约10wt％，约10wt％-约25wt％，或者约25wt％-约
50wt％。
50wt％。
[0090] 可以通过浸渍、浸涂、刀涂、旋涂、溶液流延等的一种或多种使膜与表面活性剂和溶剂的混合物接触。在一种实施方案中，可以通过将膜浸入表面活性剂和溶剂的混合物中使膜与表面活性剂和溶剂的混合物接触。
[0091] 在接触步骤期间例如在旋涂期间，或者在接触步骤之后可以从膜中除去溶剂。在一种实施方案中，可以通过加热或施加真空的一种或两种除去溶剂。可以通过分析技术例如红外光谱、核磁共振光谱、热重分析、差示扫描量热分析等测量和定量从膜中除去的溶剂。
[0092] 在一种实施方案中，表面活性剂可以吸收或吸附在膜上而不会堵塞膜的孔。表面活性剂可与膜的材料相容并且可以赋予给膜表面亲水性能。相容是指表面活性剂可以“浸湿(wet-out)”膜表面。在一种实施方案中，随着与流体接触，膜表面可以润湿。流体可以为液体或蒸汽形式并且可以包括一种以上的组分。在一种实施方案中，流体可以包括溶解或悬浮在液体或蒸汽混合物中的一种或多种化学物质。在一种实施方案中，流体的主要组分可以是含水的液体或水蒸气。在一种实施方案中，表面活性剂可以使得膜可从干燥的运输状态润湿。可以在用表面活性剂处理之后将膜干燥，并且可以干燥状态运输。取决于最终用途的应用，干燥的膜或膜类制品可以现场润湿。
[0093] 本发明实施方案制备的制品可以具有一种或多种预定的性能。这些性能包括以下的一种或多种：干燥运输的膜的润湿能力、湿／干循环能力、极性液体或溶液的过滤、非-含水液体或溶液的流动、在低pH条件下的流动和／或持久性、在高pH条件下的流动和／或持久性、在室温条件下的流动和／或持久性、在高温条件下的流动和／或持久性、在高压下的流动和／或持久性、对预定波长的能量的透过性(transparency)、对声能的透过性或者对催化材料的承载。透过是指透射光的能力和效能，使得物体或图像在没有居间物质时可以被看见，或者可透过特定频率的电磁辐射如可见光。持久性是指涂覆材料在例如一天以上或者一次以上循环(湿／干、热／冷、高／低pH等)的持续方式中保持功能的能力。
[0094] 在一种实施方案中，膜具有任选相互连接的多个孔，这些孔与膜的相对主侧面附近的环境流体连通。也就是说，这些孔可以从膜的一个表面延伸通过膜体到达膜的另一个表面。膜材料允许液体材料例如含水液体润湿或浸湿并且通过孔的倾向性可被表示为一种或多种性能的函数。这些性能包括膜的表面能、液体材料的表面张力、膜材料与液体材料之间的相对接触角、孔的尺寸或有效流动面积，和膜材料与液体材料的相容性。
[0095] 可以通过测量水滴与制品表面之间的接触角来度量制品允许含水液体透过膜孔的倾向性。在一种实施方案中，1微升水滴在制品表面上可以具有小于约30度的接触角。在一种实施方案中，1微升水滴在制品表面上可以具有约2度-约5度，约5度-约10度，约10度-约15度，或者约15度-约30度的接触角。在一种实施方案中，1微升水滴在制品表面上可以具有约0度的接触角。
[0096] 流体通过膜的流动速率可以取决于一种或多种因素。这些因素包括膜的物理和／或化学性能、流体的性能(例如粘度、pH、溶质等)、环境性质(例如温度、压力等)等等的一种或多种。在一种实施方案中，膜可以透过蒸汽而不是流体或液体，或者除流体或液体之外，膜还可以透过蒸汽。在存在的情况下，合适的蒸汽透过率可以小于约1000克／平方2 2 2 2
米／天(g／m ／天)，约1000g／m ／天-约1500g／m ／天，约1500g／m ／天-约
2 2
2000g／m ／天，或者大于约2000g／m ／天。在一种实施方案中，膜可以选择性地不透过液体或流体，同时保持可透过蒸汽。
米／天(g／m ／天)，约1000g／m ／天-约1500g／m ／天，约1500g／m ／天-约
2 2
2000g／m ／天，或者大于约2000g／m ／天。在一种实施方案中，膜可以选择性地不透过液体或流体，同时保持可透过蒸汽。
[0097] 该膜可用于过滤水。在一种实施方案中，在室温下在0.09兆帕压差下，水可以大2
于约30g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下在0.09兆帕压差下，
2
水可以大于约35g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下在0.09兆
2
帕压差下，水可以大于约40g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下
2
在0.09兆帕压差下，水可以大于约50g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，
2
在室温下在0.09兆帕压差下，水可以大于约75g／min-cm 的渗透率值流过膜。
于约30g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下在0.09兆帕压差下，
2
水可以大于约35g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下在0.09兆
2
帕压差下，水可以大于约40g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，在室温下
2
在0.09兆帕压差下，水可以大于约50g／min-cm 的渗透率值流过膜。在一种实施方案中，
2
在室温下在0.09兆帕压差下，水可以大于约75g／min-cm 的渗透率值流过膜。
[0098] 在一种实施方案中，如果表面活性剂的分子量足够高，即使在使膜进行多次湿／干循环之后，膜也可以所希望的流动速率过滤水。在一种实施方案中，在1次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在2次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-em的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在5次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-em的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在约100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约10mL／min-em的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在约100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约10mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在室温下在
27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在约100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。
在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约
10mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约10mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在50次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。
27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在10次湿／干循环之后在约100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约1mL／min-cm的流动速率流过膜。
在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约
10mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在20次湿／干循环之后在100℃下在27英寸Hg压差下，水可以大于约10mL／min-cm的流动速率流过膜。在一种实施方案中，在50次湿／干循环之后在室温下在27英寸Hg压差下，水可以大于约20mL／min-cm的流动速率流过膜。
[0099] 在最初使用之后可以将膜类制品冲洗，从而不留下可萃取物。冲洗可以通过使膜经受连续的水流或者通过将膜进行多次湿／干循环来进行。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约1次湿／干循环-约5次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.5wt％。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约1次湿／干循环-约5次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.05wt％。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约1次湿／干循环-约5次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.005wt％。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约1次湿／干循环-约5次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.001wt％。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约5次湿／干循环-约10次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.5wt％。在一种实施方案中，使用室温或约100℃的水，在约10次湿／干循环-约20次湿／干循环的每次之后，来自膜的可萃取物少于约0.5wt％。
[0100] 也可以参照在一次或多次湿／干循环之后膜两侧的压降来测量本发明实施方案的膜的稳定性。也就是说，在多次湿／干循环之后，膜可以反复回到大约相同的压降。在一种实施方案中，相对于紧靠前面一次的压降，膜的压降可以回到约10％内。
[0101] 在一种实施方案中，膜可以是吸收剂例如水或体液吸收剂。当与流体环境保持平衡时，吸收剂包括不显著数量的流体流入和流出。然而，吸收剂是明显可流动的，以及区别在于是可流动的。流动包括液体或流体从第一表面流过膜并且流出第二表面的能力。因此，在一种实施方案中，可以膜可以使得液体或流体以预定的方向流过至少一部分材料。原动力可以是渗透或毛细作用，或者可以通过浓度梯度、压力梯度、温度梯度等的一种或多种来驱动。
[0102] 至少一种实施方案的性能包括例如在高压釜操作中对大于约100℃的温度变化范围的耐受性。在一种实施方案中，温度变化范围可以为约100℃-约125℃，约125℃-约135℃，或者约135℃-约150℃。任选地，温度变化范围还可以在高于环境压力下。温度变化范围可以持续约15分钟以上。在一种实施方案中，耐受紫外(UV)辐射可以使膜进行杀菌，而性能没有损失。
[0103] 本发明实施方案的制品可以具有多个子层。这些子层可以彼此相同或不同。在一个方面中，一个或多个子层包括本发明的实施方案，而另一个子层可以提供一些性能例如补强、选择性过滤、柔性、承载、流动控制、离子交换等。
[0105] 本发明实施方案制备的膜类制品可用于分离系统中。可操作该分离系统以分离出液-固相、液相或气相中的一种或多种无机或有机化学物质。通过使流体流过膜，膜可以影响分离。流体可以包括至少两类组分中的多种，并且一类组分可以通过膜，而另一类组分可能不能通过膜。两类组分可以包括例如液体过滤中的固-液基混合物；液-液基混合物，例如在血液透析中的液-液基混合物；固-气基混合物，例如空气净化中的固-气基混合物；或者气-气基混合物，例如气体分离应用中的气-气基混合物。待分离的组分可以包括例如盐、离子、生物分子、细菌等。
[0106] 分离可能受到浓度梯度或者膜两侧施加的压差的影响。用于这些应用的膜类制品可以具有使某些化学物质通过同时排斥或阻止其他分子通过的能力，这取决于孔尺寸与化学物质的尺寸之间的相对差异和／或膜材料与化学物质之间的化学相互作用的性质。膜类分离的合适例子包括例如在水净化系统中的液体过滤、基于极性的化学分离、渗析分离或气体分离的一种或多种。
[0107] 用于一种或多种分离系统的苛刻的加工以及工作条件可能使得对于具有高化学、热和机械稳定性的膜的需要成为必要，所述系统通常装配有憎水性膜。然而，憎水性膜当用于极性介质中时通常可能导致膜污染，例如水过滤膜的污染或者蛋白质吸附在血液渗析膜上。膜污染可能不可避免地导致昂贵并且劳动密集的清洗步骤、变化的分离性能(渗透性和／或选择性)或者完全的装置失效。另外，膜的分离和再使用特性也可能受到膜的润湿能力和再润湿性能的影响。本发明实施方案制备的制品的提高的润湿性能和亲水特性可以有助于提高用于分离应用的膜的性能。
[0108] 本发明实施方案制备的膜类制品可用于水净化或水处理系统中。水处理系统包括本发明实施方案的制品和引流(flow-inducing)装置。可以操作该引流装置使得含有化学物质的水流向膜。膜可以过滤水以从水中分离化学蝴质。
[0109] 膜结构(厚度、对称、不对称)以及孔尺寸、分布和密度可由设想的最终用途应用决定。本发明实施方案制备的膜类制品可用作反渗透(RO)膜、纳米过滤(NF)膜、超滤膜(UF)，或者微滤(MF)膜。
[0110] 本发明实施方案制备的膜类制品可用于海水脱盐。通过使用引流装置使海水流过反渗透膜，脱盐系统可以将离子从水中分离。引流装置可以产生水在整个膜横截面上的横向流动(cross-fliow)。可以通过在膜两侧施加约2巴一约200巴的压差来进行分离。在使海水经历反渗透膜之前，可以将海水预处理以除去细菌、真菌、生物分子、二价离子等。可以借助于使海水通过许多微滤、超滤和纳米过滤膜来进行预处理。在一种实施方案中，本发明实施方案制备的膜类制品可以包括在用于脱盐的反渗透膜系统中。在另一种实施方案中，本发明实施方案制备的膜类制品可以包括一个或多个用于脱盐之前海水预处理的微滤、超滤或纳米过滤系统。制品的润湿性能和亲水特性可以改进污染耐受性，导致分离性能改进。
[0111] 本发明实施方案制备的膜类制品可被用作离子交换过滤器，例如分隔电化学电池中的阴极和阳极。本文中使用的术语“离子交换过滤器”和“离子交换膜”可互换使用。电化学电池包括电解电池例如氯碱电池；具有离子交换膜的燃料电池等。电化学电池中的离子交换过滤器的一种或多种性能包括：机械完整性、低电阻或高离子导电率。降低过滤器厚度和／或提高液体渗透性可以减小电阻。然而，过滤器厚度的下限可能受到机械稳定性的相应降低的限制。因此，过滤器(尤其在燃料电池中)的液体渗透能力、润湿能力和再润湿能力可能是影响电化学电池的性能的因素之一。
[0112] 离聚物和本发明实施方案制备的膜类制品可被用作电化学电池中的离子交换膜(IEM)。该离聚物与膜类制品相通。取决于电化学电池的类型和功能，该相通可以是流体连通、离子连通或电连通的一种或多种。电化学电池可以包括阳极、阴极、任选的电解质。膜类制品可以本身充当IEM、可以充当增强剂，或者可以充当例如复合IEM中的基材。在一种实施方案中，IEM可以充当电化学电池中的电解质。
[0113] 离聚物包括具有一个或多个离子交换基团的离子交换材料。离聚物是一种低分子量含离子的低聚物或聚合材料。在一种实施方案中，离聚物包括具有离子官能团或侧基的全氟化聚合物。合适的全氟化聚合物包括全氟化烯烃，例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)；氯代-和／或溴代-和／或碘代-聚氟烯烃，例如三氟氯乙烯(CTFE)或三氟溴乙烯；氟代烷基乙烯基醚，例如聚三氟甲醚、聚溴二氟甲醚、聚五氟丙醚；或者聚全氟氧基烷基醚例如聚全氟-2-丙氧基丙醚。合适的聚合离聚物可以通过将未官能化的单体与含离子的单体共聚来合成或者通过后-聚合官能化来合成。合适的离子基团包括羧酸基团、磺酸基团、硫酸基团、亚磺酸基团、膦酸基团或硼酸基团的一种或多种。离子基团可以在主链上或在侧链中存在于聚合离聚物中。
[0114] 其他稳定的离子交换树脂包括聚乙烯醇、三氟苯乙烯、聚胺或者具有必需的官能团的二乙烯基苯／苯乙烯共聚物。可以另外将聚合物与金属盐混合获得所希望的官能度和离子导电率。任选地，可以将细碎的粉末或其他非离子聚合物引入离子交换材料中以提供另外的性能。该细碎的粉末可以选自无机化合物例如金属氧化物、镍、二氧化硅、二氧化钛或铂。该细碎的粉末可以选自有机化合物例如炭黑或石墨。该粉末可以提供特别增加的效果例如不同的美学外观(颜色)、导电率、导热率、催化效果或者增强或降低的反应物运输性能。非离子聚合物的例子包括聚烯烃、其他氟聚合物例如聚偏二氟乙烯(PVDF)，或其他热塑性和热固性树脂。可以加入该非离子聚合物以有助于膜基质的吸留(occlusion)或者增强或降低反应物运输性能。离聚物可以作为均匀涂层存在于膜类制品上，可以浸渍在膜的表面以及孔上，或者可与膜材料化学反应。
[0115] 由于如本发明实施方案中所述的与膜接触的表面活性剂的超铺展性能，因此可以2
提高IEM的液体渗透能力、润湿能力和再润湿能力。IEM的水渗透率可以大于约1l／(h.m.
2 2 2
Atm)，大于约10l／(h.m.Atm)，大于约100l／(h.m.Atm)，或大于约500l／(h.m.Atm)。
提高IEM的液体渗透能力、润湿能力和再润湿能力。IEM的水渗透率可以大于约1l／(h.m.
2 2 2
Atm)，大于约10l／(h.m.Atm)，大于约100l／(h.m.Atm)，或大于约500l／(h.m.Atm)。
[0116] 质子交换膜(PEM)可以包括本发明实施方案制备的制品。该PEM可以具有相对高的水渗透能力，并且可以适用于燃料电池或膜反应器中。该PEM具有减少的在阳极侧上干燥并且在阴极侧上过度水合的趋势。膜提高的水渗透能力可以降低对贯穿膜的质子运输的耐受性，提高电池中膜的导电率。
[0117] 在一种实施方案中，膜类制品可以是燃料电池中的质子交换膜(PEM)。燃料电池可以包括阳极、阴极、催化剂和任选的电解质。膜类制品可以本身充当PEM、可以充当PEM中的增强剂，或者可以充当例如复合IEM中的基材。在一种实施方案中，PEM可以是燃料电池中的电解质。燃料电池是这样一种电化学电池，其中燃料例如液体氢与氧化剂例如液体氧之间的反应能直接并且连续地转化成电能(或反之亦然)。
[0118] 一种医疗器件可以包括本发明实施方案制备的膜类制品。医疗器件可以是具有在它们工作期间接触人或动物的生物组织、细胞和／或流体的表面的装置。该医疗器件是可生物相容的。生物相容性可以通过以下性能的一种或多种表征：减少的蛋白质吸附和变性；非-选择的电池粘合性；减少的血栓症、炎症或传染的风险；或者在医疗器件表面上改进的特定细胞附着。
[0119] 该医疗器件可以进一步包括基材和／或生物分子或者生物活性剂(总称“生物材料”)。生物材料可被置于基材中或基材上。生物材料相对不溶于人或动物的体液或生物流体中，并且可被设计和构造成置于身体中或身体上，或者与体液接触。生物材料不会诱导身体中不希望的反应或者对于身体中不希望的反应具有低的诱导发生率，不希望的反应可以包括血液凝固、组织死亡、肿瘤形成、过敏反应、外来的身体反应(排斥)或者炎症反应。生物材料可以具有用于预期目的所需的物理性能例如强度、弹性、渗透性和柔性。可以将生物材料提纯、制造和杀菌。在其保持植入身体中或者与身体接触的时间内，生物材料可以保持其物理性能并且起作用。
[0120] 合适的生物材料包括金属例如钛、铝、镍、铂、钢、银和金。合适的生物材料包括合金例如钛-镍合金、形状记忆合金、超弹性合金、氧化铝合金、铂合金、不锈钢、不锈钢合金、MP35N、埃尔吉洛伊非磁性合金(elgiloy)、海恩斯(Haynes)25，或钴合金例如钨铬钴合金。非-金属生物材料可以包括矿物或陶瓷、热解碳、银涂覆的碳或玻璃质碳的一种或多种。合适的矿物或陶瓷可以包括羟基磷灰石(hydroxapatite)。聚合物生物材料可以包括聚合物例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、一些聚烯烃-包括聚乙烯或聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、硅弹性体、氟聚合物、聚丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚四氟乙烯或橡胶。其他的生物材料可以包括人或动物的蛋白质或组织例如骨头、皮肤、牙齿、胶原质、昆布氨酸、弹性蛋白或纤维蛋白。
[0121] 合适的生物材料包括抗凝结剂例如肝磷脂和肝磷脂硫酸盐、抗血栓形成剂、凝固剂、血小板剂、抗炎剂、抗体、抗原、免疫球蛋白、防御剂(defense agent)、酶、荷尔蒙、生长因子、神经传递质、细胞因子、血液性毒剂、调控剂、运输剂、纤维质试剂(fibrous agent)、病毒剂，蛋白质例如糖蛋白、球状蛋白质、结构蛋白、膜蛋白和细胞连接蛋白质(cell attachment protein)、病毒蛋白质，肽例如糖肽、结构肽(structural peptide)、膜肽和细胞连接肽，蛋白多糖、毒素、抗生素剂、抗细菌剂，抗微生物剂例如青霉素、提卡西林、羧苄青霉素、氨苄青霉素、噁洒西林(oxacillian)、头孢唑林、杆菌肽、头孢菌素、头孢噻酚、头孢呋辛、头孢西丁、诺氟沙星(norfioxacin)、氟哌喹酸(perfioxacin)和磺胺嘧啶，透明质酸、多糖、碳水合物、脂肪酸、催化剂、药物、维他命、核酸序列或其片段(例如DNA片段或RNA片段)、外源凝集素、配体和染料(其充当生物配体)。
[0122] 基于最终用途，基材可以具有管形、圆柱形、片状、曲杆或其他合适的形状。膜类制品可以接触医疗器件的一个或多个表面。取决于所希望的应用，膜类制品可与医疗器件的外表面(例如在外科手术仪器中)、医疗器件的内表面(例如在导尿管中)，或者医疗器件的内外表面(例如在血管支架中)接触。在一些实施方案中，可以没有基材存在并且膜本身可以形成医疗器件例如药物传送器件。
[0123] 膜类制品还可以改进植入人体中的医疗器件的可视或成像特性。远距离成像技术例如荧光、超声和／或光学成像的一种或多种可以有助于植入的医疗器件的显影(visualization)。在一种实施方案中，超铺展表面活性剂可以将膜表面亲水化。该亲水化增强了表面的润湿(提高了接触角)。膜表面与生物流体或体液的增强的润湿可以提高透明性或半透明性，导致更好的显影。
[0124] 在一些实施方案中，医疗器件可以进一步包括显影增强剂。显影增强剂包括生物标志物、对比剂、成像剂或诊断剂的一种或多种。显影增强剂是增强、对比或提高超声或光学成像中的物体或体系的显影或检测性的化合物、组合物或制剂。
[0125] 超声对比剂可以基于密度或声学性质。超声对比剂可以是发生回波的，其能够反射或发出声波。在一些实施方案中，微泡可被用作超声成像的对比剂。对比剂可以由油脂、聚合材料、蛋白质等的一种或多种配制。该油脂、聚合物和／或蛋白质可以是天然、合成或半合成的。光学成像剂包括发色团、荧光团、荧光染料、吸收发色团、荧光猝灭剂等的一种或多种。
[0126] 医疗器件包括用于外科手术的体外装置例如血氧产生器(blood oxygenators)、血泵、血液传感器、用于承载血液的管子等。医疗器件包括植入血管或心脏中的桥修补物(endoprosthese)，例如血管移植物、支架、起搏器导线和心瓣膜。合适的医疗器件包括导尿管、导线或者植入血管或心脏中用于监控或修复目的的器件。医疗器件还可以包括用于生物分析应用例如蛋白质或细胞分离的体外或体内器件；微流器件；施药器件或者组织工程架(tissue engineering scaffold)。
[0127] 包括膜类制品的医疗器件的一些其他的例子是血管移植物、主动脉移植物、动脉、神经、或血管、血管支架、透析膜、管予或连接器、血氧产生器管子或膜、超滤膜、主动脉内的气球、血袋、导尿管、缝合线、软或硬的组织修补物、合成的修补物、修补的心瓣膜、组织粘合剂、心脏起搏器导线、人造器官、气管内的管子、用于眼睛的眼镜例如隐形眼镜或眼内镜片、血处理设备、血浆分离置换(apheresis)设备、诊断和监控的导管和传感器、生物传感器、牙科器件、施药体系或者身体移植物。实施例
[0128] 以下实施例仅仅意在解释根据本发明的方法和实施方案，因此不应该看作是对权利要求施加限制。除非另外说明，膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)多孔膜从General Electric Energy(Kansas City，Missouri)获得，并且有机硅氧烷类超铺展表面活性剂SILWET L-77(下 文中 称 为“SS1”)从General Electric Advanced Materials S ilicones(Pittsfield，Massachusetts)获得。如实施例中使用的ePTFE具有约5微米的孔尺寸。使用硅氢化反应制备具有式XVI的有机硅烷类超铺展表面活性剂(下文中称为“SS2”)和具有式XVII的叔丁基三硅氧烷类超铺展表面活性剂(下文中称为“SS3”)。
[0129]
[0130] 其中式(XVI)中的氧乙烯单元的数均分子量为约350，并且式(XVII)中的氧乙烯单元的数均分子量为约550。
[0131] 将异丙醇(下文中称为“IPA”)和商购获得的十二烷基苯磺酸类表面活性剂(“NEOPELEX”)用于比较例。除非另外说明，所有组分和设备可从一些普通的化学供应商例如Alpha Aesar，Inc.(Ward Hill，Massachusetts)和Spectrum Chemical Mfg.Corp.(Gardena，Califomia)等商购获得。
[0132] 实施例1
[0133] 将SILWET L-77以最终溶液为0.1wt％的浓度溶于水中。将原始ePTFE膜样品用SILWET L-77溶液处理约30分钟的时间。在30分钟后，膜完全被该水溶液润湿，如膜的透明性所显示的那样。将润湿的膜在烘箱中在约100℃的温度下干燥，得到干燥的处理的膜，样品1。
[0134] 实施例2
[0135] 将SILWET L-77以最终溶液为0.1wt％的浓度溶于乙醇中。将原始ePTFE膜样品用SILWET L-77溶液处理约1分钟的时间。在1分钟后，膜完全被该水溶液润湿，如膜的透明性所显示的那样。将润湿的膜在烘箱中在约100℃的温度下干燥，得到干燥的处理的膜，样品2。
[0136] 实施例3
[0137] 将水滴(1微升-5微升)移液(pippeted)到原始ePTFE膜以及如上制备的样品1和2上。如图1中所示，原始ePTFE膜表面上的水滴珠表现出大于约90度的接触角。另一方面，如图2中所示，样品1和2完全被水滴润湿，接触角为约0度。
[0138] 实施例4
[0139] 将SS1、SS2、SS3和NEOPELEX各自的一部分用蒸馏水稀释至0.1或0.6wt％的浓度。将等分(10微升)的表面活性剂水溶液(0.1wt％或0.6wt％)和等分(10微升)的蒸馏水涂覆在聚苯乙烯陪替氏培养皿上。随后将湿度计置于陪替氏培养皿上，并且将陪替氏培养皿用重结晶盘覆盖。在30秒时，移开覆盖物并且检查和记录液滴的周界。对于每一样品，测量两个垂直轴的铺展直径(以毫米计)3次。由6次测量的直径获得平均铺展直径。在所选择的35％-70％的受控相对湿度下和在约22℃-约26℃的温度下进行该试验。得到的铺展直径和表面张力值列表于表1中。
[0140] 表1.铺展试验结果
[0141]表面活性剂 浓度(wt％) 铺展直径(mm) 表面张力(mN／m)
SS1 0.1 43 20.70
SS2 0.1 44 22.90
SS3 0.6 22 23.80
Neopelex 0.1 ＜4 -
蒸馏水 余量 ＜4 72
SS1 0.1 43 20.70
SS2 0.1 44 22.90
SS3 0.6 22 23.80
Neopelex 0.1 ＜4 -
蒸馏水 余量 ＜4 72
[0142] 实施例5
[0143] 将SS1、SS2、SS3和NEOPELEX以最终溶液为0.5wt％的浓度溶于水中。将四个不同的原始ePTFE膜样品用SS1、SS2、SS3和NEOPELEX溶液处理过夜，并且使其在空气中干燥形成SS1处理的ePTFE膜(样品3)、SS2处理的ePTFE膜(样品4)、SS3处理的ePTFE膜(样品5)，和NEOPELEX处理的ePTFE膜(样品6)。
[0144] 实施例6
[0145] 将IPA以最终溶液为0.5wt％的浓度溶于水中。将原始ePTFE膜用IPA溶液处理过夜并且进一步以润湿状态进行水渗透率试验(样品7)。
[0146] 实施例7
[0147] 通过在室温下在约0.09兆帕的压力下使水连续流过膜约5分钟的时间来测量样品3、4、5、6和7的水渗透率。以每单位时间每单位表面积的水量来测量水渗透率值。表2列出了测量的样品3、4、5、6和7的渗透率值。如表2中所示，用超铺展表面活性剂处理的膜(样品3、4和5)的水渗透率大于用非超铺展表面活性剂处理的膜(样品6)或IPA处理的膜(样品7)的渗透率。
[0148] 表2.水渗透率测量
[0149]样品 水渗透率(g／min.cm2)
3 64.2
4 64.8
5 51.5
6 30.3
7 36.8
3 64.2
4 64.8
5 51.5
6 30.3
7 36.8
[0150] 本申请提及的物质、组分或成分是刚好在首次与本申请公开的一种或多种其他物质、组分或成分接触、现场形成、共混或混合之前存在的物质、组分或成分。在根据本申请公开内容运用常识和相关领域技术人员(例如化学工作者)的普通技能进行时，以反应产物、所得混合物等确定的物质、组分或成分通过在接触、现场形成、共混或混合操作期间的化学反应或转换可以获得特性、性能或特征。化学反应物或起始材料转换成化学产品或最终材料是一个连续发展的过程，与其进行的速度无关。因此，该转换过程在进行时可能存在起始和最终材料以及中间物质的混合物，该中间物质取决于其动态寿命可能容易或难以用目前本领域技术人员已知的分析技术检测。
[0151] 在本文的说明书或权利要求中通过化学名称或化学式提及的反应物和组分无论以单数还是复数提及，在与以化学名称或化学类型提及的另一种物质(例如另一种反应物或溶剂)接触之前都可以看作是已存在的。如果有的话，在所得的混合物、溶液或反应介质中进行的初步和／或过渡的化学变化、转换或反应可被看作是中间物质、母料等，并且可以具有与反应产物或最终材料的效用不同的效用。在依据本申请公开内容所要求的条件下，由将特定的反应物和／或组分带至一起可以得到其他随后的变化、转换或反应。在这些其他随后的变化、转换或反应中，将被带至一起的反应物、成分或组分可以被看作或者表示为反应产物或最终材料。
[0152] 前述实施例是本发明的一些特征的说明。所附权利要求意图要求保护已经想到的尽可能宽的本发明，所述的本申请的实施例说明从各种各样所有可能的实施方式中选定的实施方式。因此，申请人的意图是，所附权利要求不被所选择的用于说明本发明的特征的实施例所限制。权利要求中所用的措辞″包含″和它语法上的变体，逻辑上也意指和包括各种程度的措辞，例如但不限于，″基本上由......组成″和″由......组成″。必要的时候，已经提供了范围；那些范围包括它们之间所有的子范围。期望本领域普通技术人员应该能够想到这些范围的变化，如果没有奉献给公众，这些变化也应该尽可能地理解为被所附权利要求所覆盖。也期望的是，科技进步将使得目前由于语言的不精确性的原因而没有想到的等价替换变得可能，这些变体也应该尽可能地理解为被所附权利要求所覆盖。
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