CN111093811A - 聚砜-氨基甲酸酯共聚物、包含其的膜和产品及其制备和使用方法 - Google Patents

聚砜-氨基甲酸酯共聚物、包含其的膜和产品及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

公开了聚砜‑氨基甲酸酯共聚物，其可用作膜聚合物，例如基质聚合物、成孔剂或两者，同时增强膜的血液相容性。公开了用于形成共聚物并且将共聚物结合在膜(例如，纺丝中空纤维、平板膜)和其它产品中的方法。

Description

聚砜-氨基甲酸酯共聚物、包含其的膜和产品及其制备和使用 方法
背景技术
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年10月5日提交的在先美国临时专利申请号62/568,556的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及聚砜-氨基甲酸酯共聚物及其制备方法、包含它们的膜和产品、制备膜的方法、以及包含它们的膜和产品的用途。
具有选择性渗透性的膜广泛用于各种产品，例如在医疗领域中使用的过滤介质。具有中空纤维形式的膜特别适合于制备每体积高面积膜，例如适合于血液透析、血液滤过或血液透滤的中空纤维膜。各种聚合物，包括聚砜、聚醚砜、纤维素、乙酸纤维素、聚酰胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚烯烃等，已用于形成这种中空纤维膜。
通常将成孔添加剂(例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG))添加到具有疏水特性的成膜聚合物(例如，聚砜(PSF)、聚醚砜(PES))用于使用湿相转化法制造微孔膜。除了在膜制造期间促进多孔或微孔结构的形成之外，成孔添加剂还可以增强膜的亲水性和/或血液相容性。然而，成孔添加剂可以在膜制造期间以及在涉及水基流体的膜应用中从膜芯和膜的活性表面沥出。这些应用可以包括例如肾透析、血液氧合、血液分离、水净化(或治疗)、乳品加工和生物技术和制药工业中的分离。当添加剂从膜的活性表面沥出时，膜表面可易于产生负面的人为现象，例如膜结垢和差的血液相容性。
存在对改进膜材料的需要，该膜材料可以充当成孔剂，其降低从膜沥出的风险，同时增强血液相容性。
发明内容
本发明的特征是提供一种共聚物，该共聚物可以是满足上述和/或其它需要的膜组分或其它产品组分。
本发明的附加特征和优点将部分在下面说明书中阐述，并且部分将从说明书中变得清楚，或者可以通过实践本发明而知晓。本发明的目的和其它优点将通过在说明书和所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和获得。
为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的目的，如本文具体实施和广泛描述的，本发明涉及包含式(I)或式(II)的聚砜-氨基甲酸酯共聚物：
(I)-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
(II)[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中G是氨基甲酸酯嵌段，D是芳族二羟基化合物的二价残基，以及E是芳族砜基团，其中i)a1、a2和a3独立地为1-100，在式(I)中随机或非随机地重复，且ii)b1、b2、b3和b4独立地为1-100，在式(II)中随机或非随机地重复。
本发明进一步涉及一种聚合物组合物，其包含基于聚合物组合物的总重量，约10重量％至约100重量％的所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
本发明进一步涉及包含所示聚砜-氨基甲酸酯共聚物的膜。
本发明进一步涉及一种用于制备所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：1)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端，以形成封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段，和2)使封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二醇和二卤代二苯基砜反应以在化学计量控制下形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物，使得所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物具有二卤代二苯基砜端基。
本发明进一步涉及一种用于制备所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：1)使芳族二醇和二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段被芳族二醇的残基封端，和2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段、芳族二羟基化合物和所述聚砜嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
本发明进一步涉及一种用于制备所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：1)使芳族二醇和二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段具有二卤代二苯基端基，和2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端，和3)使砜嵌段和封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
本发明进一步涉及制作膜的方法，其包括制备含有所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝溶液(dope solution)，以及用所述纺丝溶液形成中空纤维或平板。
本发明进一步涉及一种制作膜的方法，其包括：a)形成包含所示的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝物质，和b)通过喷丝头使纺丝物质纺丝以形成中空纤维。
本发明进一步涉及包括所示的中空纤维的透析器。
本发明进一步涉及用于血液透析或血液滤过或血液透滤的方法，其包括使血液与包括所示的中空纤维或平板中的至少一种的膜接触。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
图1是根据本申请的实施例，根据方案1、2或3生产聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法的工艺流程图。
图2示出了根据本申请的实施例用于合成聚氨基甲酸酯嵌段/低聚物中间体的反应方案，该聚氨基甲酸酯嵌段/低聚物中间体可用于合成本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
图3示出了根据本发明的实施例，二异氰酸酯、多元醇、芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的实例，它们在生产本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物中可用作图1的方案1、2和3的方法中的反应物。
图4示出了根据本发明的实施例，图2的双酚A封端的氨基甲酸酯低聚物，其可在根据这些反应方案生产聚砜-氨基甲酸酯共聚物中在图1所示的方案1和3的反应步骤中形成为中间产物。
图5示出了根据本申请的实施例，包含双酚A(BPA)和4,4'-氯二苯基砜(DCDPS)的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的重复单元。
图6是根据本申请的实施例，生产包含聚砜-氨基甲酸酯共聚物的微孔膜的方法的工艺流程图。
图7示出了根据本申请的实施例，由不同比率的本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物(批次1：16重量％BPA封端的氨基甲酸酯/共聚物)与PVP形成的平板膜，以及用不同比率的对比聚砜与PVP形成的膜的水渗透性的图。
图8示出了根据本申请的实施例，由不同比率的本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物(批次2：50重量％BPA封端的氨基甲酸酯/共聚物)与PVP形成的平板膜，以及用不同比率的对比聚砜与PVP形成的膜的水渗透性的图。
图9A是在没有PVP的情况下由批次2的聚砜-氨基甲酸酯共聚物形成的多孔共聚物膜的下表面的SEM图像，图9B是根据本申请的实施例，膜的上表面(活性侧)的SEM图像。
具体实施方式
公开了适合于医疗产品例如用于透析、过滤或其它溶质和/或溶剂交换工艺的膜或其它产品的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物。这些聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可用于在膜或其它产品中至少部分或全部取代更高度可沥出的成孔添加剂，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG)。这可以降低添加剂从这些产品中沥出的风险。
此外或可替代地，这些聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可用作膜或其它产品中的聚合物基质材料，作为唯一的聚合物基质材料或与其它聚合物基质材料结合使用。包含这些聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物的膜可用于透析或其中膜与血液或其它体液接触的其它应用。
与由典型的聚芳醚砜和PVP添加剂形成的膜相比，包含这些聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物的膜可具有相当的或更高的血液相容性或其它增强的性质。
根据本发明的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可在提供可形成为制品的溶液的方法中使用，所述制品例如浇铸、纺制、挤出或模制的医疗制品例如中空纤维或平板膜，其可具有所需的低沥出性、血液相容性和/或其它所需性质。
提供了合成聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物的方法，作为一种选择，该方法使用多阶段反应，涉及氨基甲酸酯低聚物、芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜组合起来在控制的条件下反应以形成聚氨基甲酸酯和聚砜的嵌段共聚物。
作为一种选择，根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以包括式(I)或式(II)：
(I)-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
(II)[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中G是氨基甲酸酯嵌段，D是芳族二羟基化合物的二价残基，E是芳族砜基团，其中i)a1、a2和a3独立地为1-100，在式(I)中随机或非随机地重复，且ii)b1、b2、b3和b4独立地为1-100，在式(II)中随机或非随机地重复。作为一种选择，E可以是二卤代二苯基砜的二反应残基，D可以是二羟基联苯的二反应残基或二羟基二苯基砜的二反应残基，并且G可以包含低聚-或聚氨基甲酸酯链。本文中包括G、D和E的其它实例。
作为一种选择，聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以包括式(I)：
-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
其中a1和a3独立地为10-100个单元，a2为1-10个单元，这些单元在式(I)中随机或非随机地重复；
或式(II)：
[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中b1和b3独立地为10-100个单元，b2和b4独立地为1-10个单元，这些单元在式(II)中随机或非随机地重复。
氨基甲酸酯嵌段/低聚物G可以包含多元醇(例如，二醇)和二异氰酸酯的反应产物。作为一种选择，G可以具有式(IV)的结构：
Figure BDA0002410130690000051
其中R是脂族或芳族二异氰酸酯链接剂的二价残基，R’是与D不同的有机多元醇化合物的二价残基，m1为1-10，m2为0-10。作为一种选择，G可以在低聚-或聚氨基甲酸酯链中进一步包含至少一个两亲性或亲水性或疏水性嵌段。作为一种选择，可通过在聚氨基甲酸酯链中加入两亲性或亲水性或疏水性嵌段或改性低聚-或聚氨基甲酸酯链的至少一个端基或其组合，从而增强包含聚氨基甲酸酯链的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物的血液相容性。出于本文的目的，“亲水性”的聚合物、低聚物、膜(中空的或平的)或其它材料对于水具有强亲和力或可用水润湿。“疏水性”的聚合物、低聚物、膜或其它材料对水没有或具有很小的亲和力或者不可用水润湿。“两亲性”的聚合物、低聚物、膜或其它材料同时具有亲水性和疏水性。
作为一种选择，D可以具有式(V)：
—O—Ar—L—Ar'—O—
其中Ar和Ar′中的每一个是芳族部分；L是选自L1或L2的连接部分，其中L1具有式(VI)：
Figure BDA0002410130690000061
其中La是烷基或烷基芳基烷基(或烷基芳烷基)，并且J1和J2中的每一个独立地选自氢、烷基、卤代烷基、卤代芳基烷基、烯基、卤代烯基、苯基、卤素、羟烷基、羟基芳基烷基、炔基、烷氧基、芳基烷氧基、氨基烷基、氨基芳基烷基，被羧酸、酯、酰胺、醛和酮官能团取代的烷基和芳基烷基，L2为SO2。
作为一种选择，E可以具有式(VII)：
Figure BDA0002410130690000062
其中m和n中的每一个独立地为0或1至10的整数；Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的每一个为未取代或取代的芳族部分；Q为键，或二价基团。在式(VII)中，“SO2”是指磺酰连接键。作为一种选择，Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的一个或多个可以是包含至少一个选自以下组的取代基的取代的芳族部分：卤素、烷基、卤代烷基、烯基、芳基、醚、羧基、酯、氨基、酰胺、酰亚胺和季胺或其它取代基。作为一种选择，Q是键、未取代或取代的苯基、-CH2-、-C(O)、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CC12)、-C(CH3)(CH2CH2COOH)-，其中Q是键、未取代或取代的苯基、-CH2-、-C(O)、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CC12)或-C(CH3)(CH2CH2COOH)-。
作为一种选择，D和E可以是由缩合反应物获得的残基，所述缩合反应物例如在所得共聚合物结构中的式(V)和(VII)中所示的。作为一种选择，可以得到D为以下反应物的残基，该反应物可以是双酚A(IUPAC名称：4,4'-(丙烷-2,2-二基)联苯酚)(还通常称为“BPA”)、双酚B(4,4'-(丁烷-2,2-二基)联苯酚)、双酚C(4,4'-亚异丙基二-邻甲酚)、双酚E(4,4'-亚乙基双酚)、双酚F(4,4'-亚甲基联苯酚)、双酚S(4,4'-磺酰基联苯酚)、双酚Z(4,4'-亚环己基双酚)、双酚AF(2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷)、双酚BP(4,4'-(二苯基亚甲基)联苯酚)等。作为一种选择，可以得到E为以下反应物的残基，该反应物可以是芳族二卤代砜化合物，例如二卤代二苯基砜，例如二氯二苯基砜、二氟二苯基砜和二溴二苯基砜等。作为优选的选择，E可以衍生自以下反应物，该反应物可以是4,4'-二卤代二苯基砜，例如4,4'-二氯二苯基砜(DMDPS)、4,4'-二氟二苯基砜和4,4'-二溴二苯基砜。
作为一种选择，聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以包含式(III)：
J-D----[X]g-[D-G-D]y-[X]i----D-J
其中J是聚合物的端基，X是包含芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的聚砜嵌段，其中g和i独立地为1-100个单元。作为一种选择，每个J是二卤代二苯基砜的单反应残基或含有芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜端单元的聚砜嵌段，并且D和G中的每一个如前所述。
作为一种选择，本发明的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物的聚砜嵌段可以衍生化。作为一种选择，聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可以经受后聚合改性以将官能团(例如氯甲基或季胺)添加到共聚物主链的聚砜单元的芳环上，以改进表面性质用于改善的润湿性、生物相容性、溶解度或其任何组合。这些聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可以在医疗产品中的使用中提供典型表面改性大分子(SMM)(例如，具有作为表面活性基团的卤代端基的SMM)的替代方案。
作为一种选择，根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以具有约10,000至约750,000g/mol，或约25,000至约600,000g/mol，或约50,000至约500,000g/mol，或约75,000至约350,000g/mol，或约100,000至约250,000g/mol或其它值的重均分子量。
作为一种选择，三种通用反应方案中的任一种可用于合成根据本发明的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物。这些通用反应方案在图2中示出为方案1、2和3。
在图1中示出为方案1的第一反应方案包括两个反应步骤(1a)和(2a)。在方案1的第一步骤(1a)中，氨基甲酸酯嵌段/低聚物(本文缩写为“G”)可以被芳族二羟基化合物(本文缩写为“D”)封端以形成封端的氨基甲酸酯低聚物(本文缩写为“D-G-D”)，然后在第二步骤(2a)中，封端的氨基甲酸酯低聚物D-G-D可以添加到聚砜聚合反应，其中封端的低聚物D-G-D在受控的化学计量下与芳族二羟基化合物(D)和二卤代二苯基砜化合物(本文缩写为“E”)反应以形成聚氨基甲酸酯和聚砜的具有二卤代二苯基砜化合物(E)端基的嵌段共聚物。
在方案1的步骤(1a)中，氨基甲酸酯低聚物封端可以通过二异氰酸酯的异氰酸酯(NCO)端基与双酚或其它芳族二羟基化合物在有机溶剂例如极性非质子溶剂中的反应来提供。双酚或其它芳族二羟基化合物可以化学计量的量使用或化学计量过量使用。在方案1的该反应步骤(1a)中和在本文所讨论的方案2的步骤(2b)中使用的氨基甲酸酯低聚物(G)可以合成或商业获得。例如，图2示出了作为一种选择可用于由二异氰酸酯和多元醇制备氨基甲酸酯低聚物的通用反应方案，其可在本发明的方法中使用。作为一种选择，可以使用用于合成氨基甲酸酯低聚物的常规方法，例如在美国专利号8,071,683中所示的那些，其全部内容通过引用并入本文。或者，如所示的，可以商业获得氨基甲酸酯低聚物。作为选择，图3示出了可以用作二异氰酸酯的二异氰酸酯(缩写为“A1”、”A2”、“A3”)和包含可以在图2的反应中使用的二醇/多元醇的一般结构(缩写为“F”)的实例。在图3中被识别的部分R和R’提供图2中所示的氨基甲酸酯低聚物结构中的类似识别的基团的实例。图3还示出了作为一种选择可在方案1的步骤(1a)和(2a)中可用于化合物D的双酚A(缩写为“D1”)。进一步地，参考图4，示出了封端的氨基甲酸酯低聚物(D-G-D)的实例，其中端基(D)是双酚A的一价残基，并且中间链示出为图2中所示的氨基甲酸酯低聚物的二价残基，作为一种选择，其中使m2为零以简化说明。参考图4中所示的双酚A封端的氨基甲酸酯低聚物，R可以是二异氰酸酯部分，例如图3中所识别的那些中的任一种，R’可以是多元醇的二价残基，例如衍生自图3中所示的“多元醇/二醇”(F)的R’。
为了制备例如方案1的步骤(1a)中所示的芳族二羟基封端的氨基甲酸酯低聚物中间体，作为一种选择，可以将反应物在反应器容器中混合，并在大气压(例如约1013.25mbar)下65℃±5℃的反应温度下保持至少约2小时，或者直到NCO端基的量观察不到变化(例如，通过NCO滴定)。所得产物可被冷却，然后储存在环境条件下，直到用于合成聚砜-氨基甲酸酯共聚物的步骤中。
在方案1的步骤(2a)中，在步骤(1a)中产生的封端的聚氨基甲酸酯低聚物(D-G-D)可以与芳族二醇(D)(例如，芳族二羟基化合物)和二卤代二苯基砜(E)在化学计量控制下反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物，使得聚砜-氨基甲酸酯共聚物具有二卤代二苯基砜(E)端基，并且包括步骤(2a)中所示的-D-E-、-D-G-D和-E-D-单元，所述单元可以分别以图中x1、y1和x2所示的值呈现。图3示出了4,4'-二氯二苯基砜(缩写为“E1”)，其作为一种选择可以用于方案1的步骤(2a)中的化合物E。图5示出了聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物中所示的-D-E-重复单元的图示，作为一种选择，该产物可以包含双酚A(BPA)和4,4'-氯二苯基砜(DCDPS)。方案1的步骤(2a)中的反应可以在至少一种金属碳酸盐(例如，碳酸钾)和有机溶剂例如极性非质子溶剂存在下进行，其中二卤代二苯基砜(D)以化学计量过量使用。不希望受限于特定理论，所述至少一种金属碳酸盐可以是关于芳族二醇(芳族二羟基化合物)的去质子化碱，以支持反应混合物中的缩聚反应。
为了使用用芳族二羟基化合物和化学计量过量(“XS”)的二卤代二苯基砜在步骤(1a)中获得的芳族二羟基封端的氨基甲酸酯低聚物溶液来制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物，如方案1的步骤(2a)中所示，作为一种选择，反应混合物可以在具有尤其是分馏塔(例如Dean-Stark分水器和水冷式冷凝器)的反应容器设备中在作为催化剂的金属碳酸盐的存在下在约145℃至约160℃(例如，约152℃至155℃)的反应温度下反应。在这些反应条件和设备下，芳族二羟基封端的氨基甲酸酯低聚物可形成酚盐阴离子，其与用于二卤代二苯基砜的游离芳族二羟基化合物竞争，并且这使得氨基甲酸酯嵌段结合到聚砜链中。在反应期间中除去副产物水，并且可以使用凝胶渗透色谱法和作为聚合进展的指标的扭矩来监测反应的进展。共聚物产物的分子量可以是反应持续时间的正函数。例如，对于BPA封端的PPG-TDI氨基甲酸酯、BPA和DCDPS在所指示的反应条件下的反应，聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物的分子量(Mw)可以在约18小时后为约15,000至约25,000道尔顿，在约38小时后为约65,000至约75,000道尔顿，在约45小时后为约70,000至约85,000道尔顿，或其他值。鉴于此，反应的持续时间可以是至少10小时，或至少20小时，或至少30小时，或至少40小时，或其它时间，例如取决于反应物和反应条件的选择。
根据本发明获得的聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物的分离可以例如通过如下来进行：过滤反应溶液，然后通过向水中加入聚合物溶液沉淀聚合物，并将它们在搅拌下混合以除去大部分溶剂并沉淀共聚物。低分子量物质，例如低聚物(例如未反应的低聚物)，可以与聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物一起存在于反应溶液中。可通过分离程序将低分子量物质与聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物分离以纯化共聚物产物。低分子量物质可具有1.5kDa或更低、或约0.3kDa至约1.5kDa的分子量。通过搅拌器将共聚物研磨成粉末，然后真空过滤并用新鲜水在搅拌的情况下再次洗涤，并且该过程可以重复一次或多次，此后，可将分离的共聚物干燥(例如，在约120℃下烘箱干燥约12小时)以提供粉末形式的聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物。聚砜-氨基甲酸酯共聚物可分离为干燥固体，其在约25℃下保持为固体。固体形式可以溶解于有机溶剂中。添加剂的固体形式可以是固体颗粒(例如，粉末、粒料或其它可流动干燥固体颗粒)或固体薄膜。
在图1中示出为方案2的第二反应方案包含两个反应步骤(1b)和(2b)。在方案2的第一步骤(1b)中，芳族二羟基化合物(D)可以与二卤代二苯基砜化合物(E)在受控的化学计量下反应以产生具有芳族二羟基化合物(D)端基的聚砜嵌段(在方案2中缩写为“D-(E-D)x3-D”)并允许轻微过量的未反应的芳族二羟基化合物(D)，然后在步骤(2b)中，可以使氨基甲酸酯低聚物(G)、芳族二羟基化合物(D)和方案2的步骤(1b)中产生的砜嵌段(D-(E-D)x3-D)反应以形成聚砜-氨基甲酸酯嵌段共聚物。
在方案2的步骤(1b)中，芳族二羟基化合物(D)可以与二卤代二苯基砜(E)反应，与化学计量过量(“XS”)的化合物(D)反应，以产生具有芳族二羟基化合物端基的聚砜嵌段(D-(D-E)x3-D)，并且如所示，允许轻微过量的未反应的芳族二羟基化合物(D)。-D-E-单元可以以附图中针对x3所指示的值存在。方案2的步骤(1b)中的反应可以在至少一种金属碳酸盐(例如，碳酸钾)和溶剂例如极性非质子溶剂的存在下进行。
为了如方案2的步骤(1b)中所示的制备包含芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的芳族二羟基封端的重复单元，反应混合物可以在具有尤其是分馏塔例如Dean-Stark分水器和水冷式冷凝器的反应容器设备中在作为催化剂的金属碳酸盐的存在下在约145℃至约185℃的反应温度下反应约2小时至约12小时。
在方案2的步骤(2b)中，氨基甲酸酯低聚物(G)和二羟基化合物(D)可以与在步骤(1b)中产生的聚砜嵌段(D-(D-E)x3-D)反应以形成聚砜-氨基甲酸酯嵌段共聚物。步骤(2b)中所示的-D-E-、-E-D-、-G-、-D-E-和D-(E-D)x4-(G)m3-(D-E)x5单元可以分别以图中针对x3、x4、m3、x5和x9所示的值存在。反应的混合物可以具有少量封端的氨基甲酸酯低聚物(D-G-D)(未显示)，其如果存在的话，可以通过超滤除去。方案2的步骤(2b)中的反应可以在至少一种金属碳酸盐(例如，碳酸钾)和溶剂例如极性非质子溶剂存在下进行。
步骤(1b)的中间低聚物产物溶液可在步骤(2b)中与氨基甲酸酯低聚物和芳族二羟基化合物在具有分馏塔的类似反应容器设备中在作为催化剂的金属碳酸盐的存在下在约145℃至约185℃的反应温度下反应约2小时至约12小时，以产生聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物。方案2的该共聚物产物可以以与方案1所指示的类似的方式分离。
在图1中示出为方案3的第三反应方案包含三个反应步骤(1c)、(2c)和(3c)。在第一步骤(1c)中，芳族二羟基化合物(D)与二卤代二苯基砜化合物(e)在受控的化学计量下反应以产生具有二卤代二苯基砜(E)端基的聚砜嵌段(在方案3中缩写为“E-(D-E)x6-D-E”)，在第二步骤(2c)中，氨基甲酸酯嵌段/低聚物(G)被芳族二羟基化合物(D)封端以形成封端的氨基甲酸酯低聚物(D-G-D)，然后，在第三步骤(3c)中，在步骤(1)中形成的聚砜嵌段(E-(D-E)x6-D-E)可以与步骤(2c)中产生的封端的氨基甲酸酯低聚物D-G-D反应，以产生聚砜-氨基甲酸酯嵌段共聚物结构。
在方案3的步骤(1c)中，芳族二羟基化合物(D)可以与二卤代二苯基砜(E)反应，与化学计量过量(“XS”)的化合物(E)反应，以产生具有二卤代二苯基砜端基的聚砜嵌段((D-E)x6-D-E)。步骤(1c)中所示的-D-E-单元可以以图中针对x6所指示的值存在。方案3的步骤(1c)中的反应可以在至少一种金属碳酸盐(例如，碳酸钾)和溶剂例如极性非质子溶剂存在下进行。
为了制备如方案3的步骤(1c)中所示的包括芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的重复单元以及二卤代二苯基砜端基的中间低聚物产物，作为一种选择，反应混合物可以在具有尤其是分馏塔(例如Dean-Stark分水器和水冷式冷凝器)的反应容器设备中在作为催化剂的金属碳酸盐存在下在约145℃至约185℃的反应温度下反应约2小时至约12小时。
在方案3的步骤(2c)中，用芳族二羟基化合物封端的氨基甲酸酯低聚物可以通过使用如方案1的步骤(1a)所指示的类似反应和条件来实现。
在步骤(3c)中，在步骤(1c)中产生的聚砜嵌段(E-(D-E)x6-D-E)可以与步骤(2c)的封端的聚氨基甲酸酯低聚物(D-G-D)反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。步骤(3c)中所示的-D-E-、-D-E-、-D-G-D-和-E-D-单元可以分别以图中针对x6、x7、m4和x8所指示的值存在。方案3的步骤(3c)中的反应可以在至少一种金属碳酸盐(例如，碳酸钾)和溶剂例如极性非质子溶剂存在下进行。
对于方案3的步骤(3c)，从步骤(1c)获得的中间低聚物产物溶液可以与从步骤(2c)获得的芳族二羟基封端的氨基甲酸酯低聚物在具有分馏塔的类似反应容器设备中在作为催化剂的金属碳酸盐的存在下在约145℃至约185℃的反应温度下反应约2小时至约12小时，以产生聚砜-氨基甲酸酯共聚物产物。该共聚物产物可以以与方案1所指示的类似的方式分离。
出于方案1、2和3的任何单独的反应步骤或阶段的目的，相应反应混合物的组分通常可以同时反应。单独的组分可以在上游步骤中混合并且随后反应。还可以将单独的组分供给至反应器中，在那里这些组分混合并且然后发生反应，其中单独的组分可以同时供给到反应器中，或者反应物中的一种或多种可以预先供给至反应器中，剩余的反应物可以在反应期间被计量加入到反应混合物中。
作为一种选择，如在方案1、2和3的各个步骤中使用的所述的有机溶剂(例如极性非质子溶剂)可以是二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮(NEP)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、N-辛基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺(DMF)、丁内酯、环丁砜、苯甲醚等中的至少一种。反应水在缩合反应中形成，例如芳族二羟基化合物(D)(例如，BPA)和二卤代二苯基砜化合物(E)(例如，DCDPS)之间的缩合反应，和在可形成方案1、2和3的一些所示步骤的一部分的其它缩合反应中形成。副产物水可以例如通过蒸馏从反应混合物中除去。在方案1、2和3的一些反应步骤中使用的金属碳酸盐可以是无水的。作为一种选择，金属碳酸盐可以是碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐或其任何组合。作为一种选择，金属碳酸盐可以是碳酸钠、碳酸钾和/或碳酸钙，并且优选可以是碳酸钾。作为一种选择，金属碳酸盐可以以干燥的细颗粒形式使用。
作为一种选择，可以提供包含根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的聚合物组合物，基于组合物的总重量，该共聚物的量为约1wt％至约100wt％，或约10wt％至约100wt％，或约15wt％至约99wt％，或约20wt％至约95wt％，或约25wt％至约90wt％，或约30wt％至约80％wt，或约35wt％至约75wt％。作为一种选择，这种聚合物组合物的其它组分可以是不同的一种或多种聚合物、溶剂、添加剂或在典型的室内和储存条件下与聚砜-氨基甲酸酯共聚物化学共稳定的其它材料中的一种或多种。
所得的根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物可用于制造医疗产品，例如透析膜、血液滤过膜、渗滤膜或其它产品。包含聚砜-氨基甲酸酯共聚物的微孔膜可以通过本发明的方法制备，其可以具有中空纤维或平板膜的形状或其它自支撑形状。作为一种选择，聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以掺入聚合物纺丝溶液中，该聚合物纺丝溶液可以在与沉淀流体接触的情况下混合、过滤和纺制成中空纤维，或浇铸成膜，并进一步加工以形成微孔膜。
参考图6，由标识符600指示的根据本申请的实例形成微孔膜的方法包括步骤601A、601B、602、603和604。在步骤601A中，通过在有机溶剂中溶解一种或多种成膜聚合物(包括膜基质形成聚合物和成孔聚合物)来形成聚合物纺丝溶液。作为一种选择，根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以用作膜中的基质聚合物、成孔剂或两者。在步骤601B中，提供了沉淀流体。步骤602中将聚合物纺丝溶液与沉淀流体接触之后是在步骤603中冲洗膜，并在步骤604中干燥经冲洗的膜。
聚合物纺丝溶液可包含至少一种包括根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的聚合物和可以溶解所述聚合物的至少一种有机溶剂的混合物。如所指出的，本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以充当膜中的成膜聚合物、成孔剂或两者。作为优选的选择，所述聚合物和有机溶剂的混合物可以是均匀的混合物。
在一个选择中，聚砜-氨基甲酸酯共聚物是在膜中使用的唯一成膜聚合物。在一种选择中，至少一种不同于聚砜-氨基甲酸酯共聚物的聚合物也与聚砜-氨基甲酸酯共聚物组合用作成膜聚合物。如果使用，用作成膜聚合物的所述不同的聚合物可以是疏水性聚合物。如果使用，用作成膜聚合物的该不同的聚合物，作为一种选择，可以是聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PAS)、聚芳醚砜(PAES)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)或其任何共聚物中的至少一种。
除了聚砜-氨基甲酸酯共聚物之外的成膜聚合物，例如当商业获得时，可以与较少量的其它共添加剂例如抗氧化剂(例如，维生素E)、UV稳定剂、抗臭氧剂、消泡剂、增塑剂、加工助剂、硬脂酸盐、染料和/或着色剂等预先组合，所述其它共添加剂可以在本发明的膜组合物中耐受。
作为一种选择，用于溶解聚砜-氨基甲酸酯共聚物和用作成膜聚合物的任何不同聚合物的有机溶剂可以是二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮(NEP)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、N-辛基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺(DMF)或丁内酯中的至少一种。作为优选的选择，用于溶解聚砜-氨基甲酸酯共聚物和用作成膜聚合物的任何不同的聚合物的有机溶剂是极性非质子溶剂。有机溶剂(例如极性非质子溶剂)可以溶解聚砜-氨基甲酸酯共聚物和用作用于例如通过湿相转化法制作微孔膜的成膜聚合物的任何不同的聚合物。
作为一种选择，聚合物纺丝溶液可进一步包含至少一种亲水性聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG)或其它亲水性聚合物。如所指出的，根据本发明的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可用于减少或甚至消除在膜或其它产品中使用更高度可沥出的成孔添加剂，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG)的量。作为一种选择，使用根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物形成的膜可以含有基于聚合物纺丝溶液的总重量，0至小于50重量％、或0至小于25重量％、或0至小于10重量％、或0至小于5重量％、或0至小于1重量％、或1至小于50重量％、或2至小于25重量％、或3至小于10重量％、或其它量的聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇，或两者。因此，根据本发明的聚砜-聚氨基甲酸酯共聚物可以有效地替代常规的聚砜/PVP膜。如果包括的话，包含在聚合物纺丝溶液中的任何亲水性聚合物的量可以限于不引起沥出问题的量。
聚合物纺丝溶液可具有有限的水含量或不具有水含量。聚合物纺丝溶液的过早凝固在一定程度上是不期望的，该程度将干扰聚合物纺丝溶液挤出或浇铸聚合物纺丝溶液成为或以其它方式使聚合物纺丝溶液成形为用于与沉淀流体接触和/或以所需方式与沉淀流体相互作用的期望形式的膜的能力。作为一种选择，基于聚合物纺丝溶液的总重量，聚合物纺丝溶液的水含量可以是小于约7重量％水，例如0-6.9重量％水、或0-6重量％水、或0-5重量％水、0-4重量％水、或0-3重量％水、或0-2重量％水、或0-1重量％水，或其它量。
作为一种选择，基于聚合物纺丝溶液的总重量，聚合物纺丝溶液可具有以下组成：约1重量％至约30重量％的聚砜-氨基甲酸酯共聚物、约0至约30重量％的与所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物不同的成膜聚合物、约88重量％至约63重量％的有机溶剂(例如，极性非质子溶剂)和小于约7重量％的水。作为另一种选择，基于聚合物纺丝溶液的总重量，聚合物纺丝溶液可具有以下组成：约10重量％至约25重量％的聚砜-氨基甲酸酯共聚物、约0至约30重量％的与所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物不同的成膜聚合物、约88重量％至约63重量％的极性非质子溶剂和小于约7重量％的水。作为另一种选择，基于聚合物纺丝溶液的总重量，聚合物纺丝溶液可具有以下组成：约13重量％至约20重量％的聚砜-氨基甲酸酯共聚物、约87重量％至约75重量％的极性非质子溶剂和小于约6重量％水。可以使用其他组成的包括这些组分的聚合物纺丝溶液。
沉淀流体可包含有机溶剂，例如极性非质子溶剂，其可选自所述的用于聚合物纺丝溶液的相同溶剂。沉淀流体还含有足够量的无机溶剂例如水，以使聚合物纺丝溶液可能沉淀到所需程度。在优选的选择中，无机溶剂是水。作为一种选择，在沉淀流体中包括足够的水，使得沉淀流体与聚合物纺丝溶液的接触可在膜的形成中引发凝固。作为一种选择，基于沉淀流体的总重量，沉淀流体含有至少约25重量％水，或至少约30重量％水，或约25重量％至约75重量％水，或约30重量％至约70重量％水或其他量。剩余的沉淀流体可以由有机溶剂(例如，极性非质子溶剂)和任何添加剂组成。作为一种选择，基于沉淀流体的总重量，沉淀流体可以具有以下组成：75重量％至约25重量％的极性非质子溶剂和约75重量％至约25重量％的水。作为一种选择，基于沉淀流体的总重量，沉淀流体包括以下组成：70重量％至约30重量％的极性非质子溶剂和约70重量％至约30重量％的水。
在微孔膜是中空纤维的情况下，可以以本发明的方法生产中空纤维，作为一种选择，该方法包括通过包括外环管和内部中空芯的喷丝头的外环管挤出或湿纺聚合物纺丝溶液，并且同时使沉淀流体通过内部中空芯，其中沉淀流体在从喷丝头排出之后直接作用在聚合物纺丝溶液上。纺丝纤维可被浇到水性洗涤浴中，其中空气间隙设置在喷丝头和水性洗浴之间。当沉淀流体与沉淀流体接触时，纺丝溶液的沉淀可以开始。沉淀过程可继续进入到水性洗涤浴。在沉淀之后，凝固的纤维可在浴中冲洗，该浴可含有水并且在其中中空纤维可被临时保持以用于洗掉溶解的有机液体成分并用于固定纤维的微孔结构。此后，纤维可通过热干燥区。可任选地使中空纤维纹理化，以改善其交换性能。在此之后，如此产生的纤维可以常规方式处理，例如，通过缠绕到线轴上，将纤维切割成所需长度进行处理，捆扎，和/或用于以常规方式由切割纤维制造透析器。
可用于纺制本发明的中空纤维的湿纺喷丝头可以是例如美国专利号3,691,068、4,906,375和4,051,300中所示的类型，所有这些专利均整体以引用方式并入本文。可将含有成纤聚合物和有机溶剂的所指示的聚合物纺丝溶液泵送至具有同心管的环形挤出喷丝头。例如，喷丝头或喷嘴可以具有环形管道，该环形管道的直径等于或接近中空纤维的期望外径。例如，作为湿纺尺寸，外径孔，作为一种选择，可以为约0.2mm至0.5mm，内径可以为约0.1mm至约0.4mm，或其他合适的尺寸。喷丝头中空芯通常可将溶液同轴地挤出到该管道中并穿过该管道，通过该管道，沉淀流体与在中空芯的外表面和环形管道的内孔之间供给的聚合物纺丝溶液同时供给。可将沉淀流体泵送通过该中空芯，使得沉淀溶液从芯尖端出现并与由挤出的聚合物纺丝溶液构成的中空纤维构型接触。如所示，中空纤维或毛细管膜可以由在从湿纺喷丝头排出之后以向外的方向作用在聚合物溶液上的沉淀流体形成。
供应到喷丝头中的聚合物纺丝溶液中的沉淀流体的量或比率可以取决于，例如，湿纺喷丝头的尺寸，也就是说，成品中空纤维的尺寸。在这方面，作为一种选择，可能期望的是，在沉淀时纤维的尺寸在沉淀前但在挤出后不由中空纤维构型的尺寸而改变。作为一种选择，可以通过控制沉淀流体与聚合物纺丝溶液的比率来控制活性表面的第一组合物的量。考虑到沉淀流体和聚合物纺丝溶液的流速与中空纤维的面积比即，由聚合物质形成的环形面积和纤维内腔的面积相等，作为一种选择，用于沉淀流体与聚合物纺丝溶液的体积的比率可以为约1：0.5至约1：4，或其他值。可将沉淀流体直接供应至喷丝头上游的挤出构型，使得挤出的但尚未沉淀的构型的内径或内腔直径通常对应于从其挤出材料的环形喷丝头的尺寸。作为一种选择，如果中空纤维的外径等于约0.1mm至约0.5mm则可以是有用的，而膜的厚度可以为约10μm至约100μm或约15μm至约50μm。
作为一种选择，在本申请中，可以例如改变聚砜(PSF)氨基甲酸酯共聚物的一种或多种性质，以改变PSF-氨基甲酸酯共聚物的聚合物溶液的沉淀动力学，以制造具有期望孔径和/或尺寸分布的超滤膜。可影响其聚合物溶液的沉淀动力学的PSF-氨基甲酸酯共聚物的一些性质包括但不限于，PSF-氨基甲酸酯共聚物的分子量、低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段的分子量、PSF嵌段的分子量、低聚-或聚氨基甲酸酯与PSF嵌段的比率、聚氨基甲酸酯和PSF嵌段在PSF-氨基甲酸酯共聚物内的分布、亲水性嵌段和疏水性嵌段在PSF共聚物内的分布，和/或共聚物的亲水性。在本发明中，可将这些性质中的任何一个或多个改变或调整，作为方法和所得产物的一部分。例如，可以通过使用基于聚乙二醇而不是基于聚丙二醇的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段来增强PSF-氨基甲酸酯共聚物的亲水性。可通过增加低聚-或聚氨基甲酸酯与PSF嵌段的比率来增强PSF共聚物的亲水性。结合PSF-氨基甲酸酯共聚物的性质，可以控制PSF共聚物的聚合物溶液的沉淀条件以改变其沉淀动力学以制造具有期望孔径和/或尺寸分布的超滤膜。这些沉淀条件包括PSF-氨基甲酸酯共聚物溶液的浓度、沉淀温度和沉淀介质的组成。
通过控制基于PSF-氨基甲酸酯共聚物的超滤膜的孔径和尺寸分布，可以制造具有期望截留分子量(MWCO)的膜用于血液透析中的应用。以这种方式，可以获得具有约50kDa、55kDa、60kDa、65kDa、70kDa、75kDa、80kDa、85kDa、90kDa、95kDa、100kDa、110kDa、120kDa、130kDa、140kDa、150kDa、或甚至高于150kDa(例如，约50kDa至150kDa或更高)的MWCO的膜。任选地，较低MWCO可能是期望的，例如30-40kDa或40-50kDa。实现期望MWCO值或范围的一个选择是使氨基甲酸酯嵌段与预形成的聚砜反应，并且一旦达到期望MWCO即“停止”反应。
如所指出的，本发明可应用于平板膜的制造。含有成膜聚合物和溶剂的聚合物纺丝溶液可以作为连续或不连续的涂层或膜涂覆在基底表面上(例如，织造的或非织造的)并原位固化。在用于制作平板膜的本发明的方法中，作为一种选择，可以使用刮刀或刀将聚合物纺丝溶液流延到载体的表面上以提供膜涂覆的载体，其中该膜是聚合物纺丝溶液。然后，可以使该膜涂覆的载体传送通过含有沉淀流体的沉淀浴，并根据需要进一步加工以提供含微孔膜的产品。平板流延程序，例如在美国专利号3,615,024描述的(其全部内容以引用的方式并入本文)，可适于制造包含根据本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的平板膜。在一些方面，平板膜或中空纤维膜可基本上由聚砜-氨基甲酸酯共聚物形成，而不需要额外的亲水性聚合物。
作为一种选择，本发明的微孔膜可用于透析膜、超滤膜和微滤膜。透析膜可以是例如血液透析膜或血液过滤器。半渗透膜过滤通常用于蛋白质的纯化、为最常用的技术的微滤和超滤。微滤可被定义为低压膜过滤法，其除去通常大于0.1μm直径的悬浮固体和胶体。此类方法可用于分离可借助于显微镜看到的颗粒或微生物例如细胞、巨噬细胞和细胞碎片。超滤膜的特征在于孔径，该孔径使得它们能够保留分子量为约500道尔顿至约1,000,000道尔顿的大分子。超滤是一种低压膜过滤法，其分离在约0.01μm至0.1μm的范围内的溶质。超滤可用于浓缩蛋白质，并从溶液中去除细菌和病毒。超滤还可用于纯化处理，例如水净化。透析膜可以是包含生物相容性材料例如本文所示的聚芳醚聚合物材料的超滤膜。当膜是中空纤维时，作为一种选择，中空纤维可以是微孔的，并且能够承受高达约2,000psi或更高的施加压力而没有塌陷，该施加压力是指从纤维的外部施加的压力。作为一种选择，中空纤维可具有高达约500psi的纤维***压力，其是指从纤维的内腔侧施加的压力。
本发明进一步可涉及使用微孔膜进行膜过滤或溶质和/或溶剂交换中的至少一种的方法，该方法可包括使水基流体或使血液与本文所述的微孔膜接触。本发明的用于透析、血液氧合或血液分离过滤的方法可包括使血液与如本文所述的微孔膜接触。
作为一种选择，聚砜-氨基甲酸酯共聚物可以结合到熔融聚合物材料中，该熔融聚合物材料被挤出模制或在模具中模制(例如，注塑)成产品例如医疗产品。
本发明将通过以下实施例进一步阐明，这些实施例旨在仅是本发明的示例。除非另外指明，本文所用的所有量、百分比、比率等均按重量计。
实施例
实施例1
合成本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
(a)材料
在共聚物合成中使用的材料和试剂在表1中用它们的常用首字母缩略词列出。
表1
Figure BDA0002410130690000201
*具有平均分子量Mn～2,300，聚合度～34的，由～3.6重量％异氰酸酯(NCO)组成的窄分布二异氰酸酯。
(b)所使用的通用共聚物合成程序：
以两阶段方法进行聚砜氨基甲酸酯(PSF-氨基甲酸酯)共聚物合成。在第一阶段，用BPA封端氨基甲酸酯嵌段。然后，在第二阶段中合成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
为了在第二阶段将氨基甲酸酯低聚物结合到聚砜主链中，首先用BPA来封端氨基甲酸酯嵌段的TDI端基。这形成了在任一端具有BPA的低聚物，其在K2CO3的存在下与DCDPS反应形成PSF-氨基甲酸酯嵌段共聚物。
(i)PPG-TDI氨基甲酸酯的BPA封端：
BPA-低聚物封端(第一阶段)通过将DMAC中的PPG-TDI的异氰酸酯(NCO)端基与过量BPA反应获得。
将装有盖子的油夹套式1升圆底反应器容器设置成容纳具有两个4叶片式叶轮的搅拌器轴、温度探针、氮气入口、进料口和连接到其上方配备有冷凝器的Dean-Stark分水器的颈口。监测反应器温度，使得***压力保持在大气压力下，并且连接到外部循环器的油夹套维持反应器内容物的期望温度。
首先，通过在1升的介质瓶中向765.00g DMAC中加入135.00g BPA并混合直至溶解，来制备BPA的15重量％DMAC溶液。
然后，将500g的15重量％BPA溶液加入到反应器中，将加热元件设定为67℃，以便达到65℃的反应器溶液温度。将搅拌设定为300rpm的速度，并将氮气流量设定为100ml/min。
将另外的100g DMAV加入反应器中，并使内容物在搅拌下达到目标温度。
一旦反应器内容物达到65℃的稳定温度，则添加PPG-TDI溶液。进料口装配有盖，1/4”不锈钢(SS)管入口通过该盖***，并且管道附接到注射泵。将氨基甲酸酯溶液在60mL注射器中称重，然后附接到注射泵以便以5mL/min的速率逐渐添加到反应器中。在加入过程中，监测反应器以确保温度保持在65℃±5℃。将注射器再填充、称重并重新附接到注射泵上，直到已经添加了400g的PPG-TDI氨基甲酸酯，或直到反应容器含有40％的氨基甲酸酯。
一旦添加了所有氨基甲酸酯，立即取5-10mL样品以具有所测量的初始NCO浓度，以便通过NCO滴定来监测封端。使溶液在65℃的温度下与BPA反应最少2小时，或者直到观察不到NCO端基的量的变化。计算所分析的最终样品以具有～0.21％NCO端基(t0≈0.41％NCO，空白≈0.2％)。将溶液冷却至40℃，然后在环境条件下储存在琥珀色瓶中。
(ii)共聚：使用BPA封端的PPG-TDI氨基甲酸酯合成各自具有不同的氨基甲酸酯组成的两批聚砜共聚物。聚砜和氨基甲酸酯的共聚过程用于在DMAC中形成嵌段共聚物溶液，这将产生聚砜-氨基甲酸酯嵌段。
将2升圆底反应器容器装入适当量的DCDPS、K2CO3、DMAC和80％的BPA的正常进料。加入反应器的用于DCDPS完全聚合(即，100％)所需的BPA的量被认为是BPA的正常进料。在氨基甲酸乙酯的BPA封端期间，加入共聚所需的另外的BPA。反应溶液的最终摩尔比为0.9840摩尔BPA︰1.0000摩尔DCDPS。以相对于目标共聚物重量～16重量％或～50重量％的量加入BPA封端的氨基甲酸酯。目标共聚物重量是基于游离BPA、BPA封端的氨基甲酸酯和DMDPS的用量计算的理论数。使用K2CO3作为催化剂，BPA封端的氨基甲酸酯溶液形成双酚A盐阴离子，所述双酚A盐阴离子与游离BPA竞争用于DCDPS。这允许氨基甲酸酯嵌段被结合到PSF聚合物链中。
(c)用于共聚物批次1和2的特定共聚物合成程序：
PSF-氨基甲酸酯共聚物合成批次1
合成具有16重量％BPA封端的氨基甲酸酯与共聚物的理论比率的PSF-氨基甲酸酯共聚物。
建立批次大小和质量平衡以生产511.19g的PSF-PU共聚物。用具有两个A320型叶轮的搅拌器、加料口和氮气入口、分馏塔(Dean-Stark分水器和水冷式冷凝器)和热电偶来建立具有四颈口反应器头的2升圆底反应器。Dean-Stark分水器和反应器头分别配备有加热带和加热罩。这些由
Figure BDA0002410130690000221
控制，并对于加热带设置在25％，对于加热罩设置在50％。
首先，将200g的BPA封端的氨基甲酸酯溶液装入反应器中。然后，加入334.36g的DCDPS和170.58g的K2CO3；以6重量％过量加入K2CO3。加入另外的246.55g的BPA，并且使用465g的DMAC洗涤来自漏斗的任何残留试剂并获得47％可溶性固体的反应器浓度。在所有添加之后启用氮气流，并在整个反应过程中监测和调节氮气流以维持蒸气温度～100℃。氮气流速通常在254和459ml/min之间。将反应器下降到热油浴中，该热油浴被设定为将反应器加热至150℃-158℃。一旦溶液粘度开始增加，将顶部搅拌器设定为300rpm并增加至500rpm。
每小时从Dean-Stark分水器将馏出物收集到去皮重的锥形烧瓶中。将从烧瓶前后重量的差异用于确定需要添加回到反应器中的DMAC的量，以便在整个反应持续时间内保持溶液浓度。通过使用注射器并分配与所去除的馏出物的量等量的DMAC来进行DMAC添加。将馏出物的Karl Fisher滴定用来测定从反应中除去的预期水的量。
以77,400–81,000道尔顿的分子量(Mw)为目标。
反应器温度在～2小时内达到152℃，并在整个反应中保持在152-155℃。10小时后，除去60％的水，并增加用于监测粘度的搅拌器扭矩。18小时后，80％的水已经被除去，GPC结果显示Mw为20,000道尔顿。在38小时后聚合减慢，Mw为70,000道尔顿。由于BPA与DCDPS的化学计量不是1∶1，如果Mw增长以低于期望的Mw停止，则反应可能掺有少量的BPA。因此，加入预定量的BPA以重新引发聚合。45小时后，Mw达到77,000道尔顿。通过添加300g的冷DMAC将反应器温度降低至125℃，从而停止反应。然后将内容物倒入较大烧瓶中，并用1086g DMAC稀释至20％可溶性固体。最终分子量分布是：Mn＝22,000；Mw＝77,300；且环状二聚体含量＝1.15％。
使用氮气压力通过2μm烧结金属盘来过滤20％溶液。过滤完成后，通过将200mL等份的聚合物溶液缓慢加入到具有2L去离子水(DI H2O)的混合器中来沉淀聚合物。然后将其在高速下共混另外1至2分钟，以除去大部分DMAC并沉淀聚合物，然后将该聚合物通过混合器研磨成粉末。当混合器停止时，将内容物倒入25-50μm的真空过滤漏斗中。将DMAC和H2O的滤液丢弃到废物容器中。将聚合物用1L新鲜的DI H2O返回到混合器中，并且重复该过程。在第二次真空过滤之后，将聚合物置于盘中并在120℃下在烘箱中干燥＞12小时。重复沉淀和干燥过程，直到所有过滤的聚合物溶液已经沉淀并干燥。沉淀和干燥后得到略微灰白色的粉末。
PSF-氨基甲酸酯共聚物合成批次2
合成具有50重量％BPA封端的氨基甲酸酯与共聚物的理论比率的PSF-氨基甲酸酯共聚物。
建立批次大小和质量平衡以生产483.75g的聚砜。如第1批次所述建立2升圆底反应器。
首先，将650.00g的BPA封端的氨基甲酸酯溶液装入反应器中。然后，加入316.49g的DCDPS和167.56g的K2CO3；以10重量％过量加入K2CO3。加入另外的198.82g的BPA，并且使用另外205g的DMAC洗涤来自漏斗的任何残留试剂并获得47％可溶性固体的反应器浓度。启用氮气流，并在整个反应过程中监测和调节氮气流以维持蒸气温度～100℃。氮气流速通常在254和459ml/min之间。将反应器下降到热油浴中，该热油浴被设定为将反应器加热至150℃-158℃。一旦溶液粘度开始增加，将顶部搅拌器设定为300rpm并增加至500。
从Dean-Stark分水器每小时收集馏出物，滴定，并将DMAC添加回到反应器中，类似于批次1。目标Mw为77,400–81,000道尔顿。使用GPC和作为聚合进展的指标的扭矩来监测反应。
反应器温度在～2小时内达到152℃，并在整个反应中保持在152-155℃。12小时和28小时后，分别除去35％和47％的水。搅拌器扭矩在20小时开始增加，此时Mw为10,600道尔顿。除水在37小时达到约～52％，但Mw为80,000，并且聚合似乎停止。使反应继续，直到经过44小时，并且通过气相色谱法测量最终分子量分布：Mn＝19,500；Mw＝88,000道尔顿；且环状二聚体含量＝1.15％。通过添加300g的冷DMAC将反应器温度降低至125℃，从而停止反应。将该共聚物反应器溶液倒入较大的烧瓶中，观察到该溶液比标准聚砜溶液具有更光滑和橡胶状的稠度。加入另外的1,086g DMAc以将该溶液稀释至20％的可溶性固体。如批次1所述，沉淀、过滤和干燥20％聚合物溶液。
(d)共聚物合成的结果
在表2中给出了在批次1和2中合成的两个批次的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的总结。将来自GPC分析的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的分子量分布与典型聚砜(即来自Solvay的
Figure BDA0002410130690000242
P-3500聚砜)的分子量分布进行比较。观察到本发明的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的分子量分布与典型聚砜的分子量分布显著不同。对于所合成的两个批次的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，显然在主要聚合物峰洗脱之前存在一些较高分子量的材料。对于具有50重量％的BPA封端的氨基甲酸酯组成的共聚物，绘制最终共聚物溶液和沉淀的共聚物的分子量分布，并在重叠GPA色谱图(未示出)中与来自Solvay的
Figure BDA0002410130690000243
P-3500聚砜进行比较。该重叠显示，聚合物溶液和沉淀的聚合物粉末都具有相同的分子量分布。
表2
Figure BDA0002410130690000241
*基于用于共聚物合成的反应物的量的理论数。
实施例2
用含有实施例1的批次1和2的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的聚合物纺丝溶液来流延平板膜并表征。
(a)聚合物纺丝溶液的制备：
通过添加已知量的基础聚合物、添加剂(例如，聚乙烯吡咯烷酮，PVP)和溶剂(例如，二甲基乙酰胺，DMAC)来制备用于流延平板膜的聚合物纺丝溶液。将组分在70℃下混合直至聚合物和添加剂完全溶解在溶剂中。将含有作为基础聚合物的聚砜(来自Solvay的
Figure BDA0002410130690000251
P-3500)或合成的聚砜-氨基甲酸酯共聚物(批次1或批次2)的不同的纺丝溶液混合；将PV)(来自Ashland的K-90)用作添加剂；使用DMAC作为溶剂。所有聚合物纺丝溶液中的固体(即，基础聚合物和添加剂)的量为约19至20重量％。
(b)用于流延平板膜的程序：
在环境条件下流延、沉淀并冲洗平板膜。用分配在水平玻璃板一端的约15mL的纺丝溶液开始流延。使用调整到已知刀片高度的刮刀，将纺丝溶液均匀地铺展在玻璃板上以制造测量为9英寸x12英寸的薄膜。在铺展溶液之后，立即将玻璃板完全浸没在已知浓度的沉淀溶液(DMAC中的DI H2O百分数)中五分钟，以将聚合物纺丝溶液沉淀到平板膜中。
在玻璃板上冲洗平板，以易于在DI H2O浴中处理10分钟。最后，在进行任何测试之前，将平板在室温下作为疏松膜干燥至少24小时。
(c)用于测试平板膜的程序
在将平板完全干燥后，将膜切割成43mm直径的盘以测试水渗透性和葡聚糖筛分系数。
将膜盘放置到平板膜测试单元中(Advantec，UHP 43)，其中膜的活性面朝上。活性面定义为在玻璃板上流延期间暴露于空气的那面。用进料溶液、水或葡聚糖溶液填充膜单元，并使用氮气气缸加压至期望压力(10-15psi)。
使用内部GPC程序来确定葡聚糖筛分程序和葡聚糖筛分系数。简言之，在整个膜上过滤包含不同分子量的葡聚糖的进料溶液。然后使用凝胶渗透色谱法(GPC)分析进料、保留物和渗透物样品的葡聚糖浓度。基于这些测量的浓度计算葡聚糖筛分系数。
(d)结果
(i)水渗透性：
PSF共聚物批次1(16重量％BPA封端的氨基甲酸酯嵌段组成)：
由具有不同的PSF-氨基甲酸酯共聚物与PVP比率的聚合物纺丝溶液来流延平板膜，以研究制备多孔亲水性膜所需的PVP添加剂的量。为了比较，还使用含有不同量的PVP添加剂的
Figure BDA0002410130690000261
P-3500PSF的聚合物溶液来流延膜。使用20重量％的沉淀流体制作基于PSF-氨基甲酸酯共聚物的膜和基于
Figure BDA0002410130690000262
P-3500PSF的膜。水渗透性用作研究平板膜的孔隙率和亲水性的量度。
代表本发明的实施例的基于PSF-氨基甲酸酯共聚物的膜与基于
Figure BDA0002410130690000263
P-3500PSF的膜(Solvay专用聚合物)相比具有更高的水通量；参见图7(
Figure BDA0002410130690000264
表示PSF-氨基甲酸酯共聚物数据，■表示
Figure BDA0002410130690000265
P-3500PSF数据)。在6.0的基础聚合物/PVP比率下，PSF-氨基甲酸酯共聚物膜的水渗透性为123ml/hr/mmHg/m2，而基于
Figure BDA0002410130690000266
P-3500PSF的膜为0ml/hr/mmHg/m2。类似地，当共聚物在没有PVP添加剂的情况下流延时，水渗透性为0ml/hr/mmHg/m2。基于PSF-氨基甲酸酯共聚物的膜具有亲水性的氨基甲酸酯嵌段，这可有助于膜的孔形成和/或亲水性，从而导致相对于基于
Figure BDA0002410130690000267
P-3500PSF的膜较高的水渗透性。然而，具有16重量％的共聚物流延膜可受益于使用成孔添加剂例如PVP以更好地确保用于多孔亲水膜的足够体积分数的氨基甲酸酯嵌段。
PSF共聚物批次2(50重量％BPA封端的氨基甲酸酯嵌段组成)：
使用PSF-氨基甲酸酯共聚物而不用任何PVP添加剂来制备平板膜。针对PSF共聚物膜研究了沉淀流体组成对水渗透性的影响；参见图8(
Figure BDA0002410130690000268
表示PSF-氨基甲酸酯共聚物数据，■表示
Figure BDA0002410130690000269
P-3500PSF数据)。对于使用共聚物，即使在没有任何PVP的情况下流延的所有膜测量水渗透性。50重量％BPA封端的氨基甲酸酯共聚物含有足够的氨基甲酸酯嵌段以形成多孔亲水性膜而不用任何成孔添加剂例如PVP。
PSF-氨基甲酸酯共聚物膜的水渗透性随着沉淀流体的水含量的增加而增加；参见图8。相反，当将水溶性成孔添加剂例如PVP与
Figure BDA00024101306900002610
P-3500PSF共混并流延成平板膜时，水渗透性随着沉淀流体的水含量的增加而降低。
PSF-氨基甲酸酯共聚物的氨基甲酸酯嵌段是亲水性的，因此在聚合物溶液的沉淀过程中，沉淀流体中的水可能不像非溶剂那样有效地作用。氨基甲酸酯嵌段的存在可对聚合物的沉淀动力学具有显著影响。因此，氨基甲酸酯嵌段的性质及其在PSF-氨基甲酸酯共聚物中的组成可用作控制聚合物溶液的沉淀动力学并因此控制膜性质的工具。
(ii)葡聚糖筛分：
研究由具有约50重量％的BPA封端的氨基甲酸酯嵌段组成的PSF共聚物(不用任何PVP添加剂)制成的膜的葡聚糖筛分系数。在10K至100K的葡聚糖的分子量范围内具有最低水渗透性(即15ml/hr/mmHg/m2)的膜的筛分系数为约1；即，在所研究的分子量范围内的所有葡聚糖分子渗透穿过膜而没有任何截留。膜的孔尺寸可能在微滤膜的范围内。然而，出于透析治疗和血液净化的目的，要求孔尺寸在超滤范围内；将必须改变PSF共聚物性质或纺丝溶液的沉淀动力学。
(iii)SEM分析：
经由SEM的视觉表面分析显示在平板膜的顶部和底部上的多孔表面，该平板膜是在没有PVP添加剂的情况下用PSF-氨基甲酸酯共聚物流延的；参见图9A-9B。由于在平板膜的流延过程中聚合物溶液的沉淀从顶部表面开始，预期与底部表面相比，膜的顶部表面将具有更致密的孔结构。
总结
以两阶段合成方法成功地合成了两个批次的PSF-氨基甲酸酯共聚物。将PPG-TDI氨基甲酸酯首先用BPA封端，然后以各种重量引入到DCDPS中以产生相对于最终共聚物目标重量16重量％和50重量％的BPA封端的氨基甲酸酯组成。分子量为77,300Da(16重量％BPA封端的氨基甲酸酯组成)和88,000Da(50重量％BPA封端的氨基甲酸酯组成)；参见表2。
将50重量％BPA封端的氨基甲酸酯组成的共聚物流延成多孔亲水性平板膜而不用任何成孔添加剂即PVP。16重量％BPA封端的氨基甲酸酯组成的共聚物需要PVP，但少于
Figure BDA0002410130690000271
P-3500PSF，以制备多孔膜；参见图7。经由SEM的目视观测确认在膜的顶部和底部上的多孔结构；参见图9A-9B。
50重量％BPA封端的氨基甲酸酯组成的共聚物平板膜在没有任何PVP添加剂的情况下的水渗透性随着沉淀流体的水组成的增加而增加；参见图8。
50重量％BPA封端的氨基甲酸酯组合物共聚物平板膜的葡聚糖筛分可以具有＞100kDa的截留分子量。
由于用于PSF-氨基甲酸酯共聚物的应用是以透析和血液净化为目标，因此必须显著地减小孔径。未来的研究包括通过经由流延改变PSF共聚物氨基甲酸酯组合物或沉淀动力学来改进较低截留分子量的孔结构。
本发明包括以任何顺序和/或以任何组合的以下方面/实施方案/特征：
1.本发明涉及包含式(I)或式(II)的聚砜-氨基甲酸酯共聚物：
(I)-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
(II)[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中G是氨基甲酸酯嵌段，D是芳族二羟基化合物的二价残基，以及E是芳族砜基团，其中i)a1、a2和a3独立地为1-100，其在式(I)中随机或非随机地重复，且ii)b1、b2、b3和b4独立地为1-100，其在式(II)中随机或非随机地重复。
2.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(I)：
-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
其中a1和a3独立地为10-100个单元，且a2为1-10个单元，这些单元在式(I)中随机或非随机地重复。
3.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(II)：
[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中b1和b3独立地为10-100个单元，且b2和b4为1-10个单元，这些在式(II)中随机或非随机地重复。
4.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(III)：
J-D----[X]g-[D-G-D]y-[X]i----D-J
其中J是聚合物的端基，X是包含芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的聚砜嵌段，其中g和i独立地为1-100个单元。
5.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中每个J是二卤代二苯基砜或含有芳族二羟基化合物和二卤二苯基砜端单元的聚砜嵌段的单反应残基。
6.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中每个E是二卤代二苯基砜的二反应残基。
7.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中D是二羟基二苯基砜或二羟基联苯基的二反应残基。
8.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中G包含式(IV)的低聚-或聚氨基甲酸酯链：
Figure BDA0002410130690000291
其中R是脂族或芳族二异氰酸酯连接基的二价残基，R’是与D不同的有机多元醇化合物的二价残基，m1为1-10，m2为0-10。
9.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中G在低聚-或聚氨基甲酸酯链中进一步包含至少一个两亲性或疏水性嵌段。
10.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中D具有式(V)：
—O—Ar—L—Ar'—O—
其中Ar和Ar′中的每一个是芳族部分；
L是选自L1或L2的连接部分，其中L1具有式(VI)：
Figure BDA0002410130690000292
其中La是烷基或烷基芳烷基，其中J1和J2中的每一个独立地选自氢、烷基、卤代烷基、卤代芳基烷基、烯基、卤代烯基、苯基、卤素、羟烷基、羟基芳基烷基、炔基、烷氧基、芳基烷氧基、氨基烷基、氨基芳基烷基、被羧酸、酯、酰胺、醛和酮官能团取代的烷基和芳基烷基，且L2为SO2。
11.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中E具有式(VII)：
Figure BDA0002410130690000293
其中m和n中的每一个独立地为0或1至10的整数；
Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的每一个为未取代或取代的芳族部分；
Q为键、或二价基团。
12.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的一个或多个是包括至少一个选自卤代烷基和季胺的取代基的取代芳族部分。
13.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中Q为键、未取代或取代的苯基、-CH2-、-C(O)、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)或-C(CH3)(CH2CH2COOH)-。
14.任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有约10,000至约750,000g/mol的重均分子量。
15.本发明涉及一种聚合物组合物，其包含基于聚合物组合物的总重量约10重量％至约100重量％的量的任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
16.本发明涉及包含任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的膜。
17.任何前述或以下实施方案/特征/方面的膜，其中所述膜是中空纤维或平板。
18.任何前述或以下实施方案/特征/方面的膜，其含有0至小于50重量％的总聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
19.本发明涉及一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端，以形成封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段；和
2)将所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二醇和二卤代二苯基砜在化学计量控制下反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物，使得所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物具有二卤代二苯基砜端基。
20.本发明涉及一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使芳族二醇和二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段被芳族二醇的残基封端；和
2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段、芳族二羟基化合物和所述聚砜嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
21.本发明涉及一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使芳族二醇和过量二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段具有二卤代二苯基端基；
2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端；和
3)使所述聚砜嵌段和所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
22.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其进一步包括4)添加二卤代二苯基砜和/或芳族二醇以完成聚合或构建所述共聚物的分子量。
23.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其进一步包括使二异氰酸酯和有机多元醇化合物反应以形成至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段，从而制备所述至少一种低聚或聚氨基甲酸酯嵌段。
24.前述或以下实施方式/特征/方面中任一项的方法，其进一步包括将低分子量物质与所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物分离。
25.前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中所述低分子量物质是一种或多种低聚物。
26.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中在金属碳酸盐、非质子极性溶剂和过量的所述芳族二羟基化合物的存在下进行所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与所述芳族二羟基化合物的反应。
27.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中在金属碳酸盐和非质子极性溶剂的存在下进行所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与所述芳族羟基化合物和所述二卤代二苯基砜的反应。
28.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中所述芳族二羟基化合物是双酚，且所述二卤代二苯基砜是4,4-二卤代二苯基砜。
29.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其进一步包括以下中的至少一种：将所述低聚-或聚氨基甲酸酯链的至少一个末端基团改性或将至少一个两亲性或疏水性嵌段结合到所述低聚-或聚氨基甲酸酯链中。
30.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其进一步包括将至少一个官能团添加到所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物的至少一个聚砜嵌段的至少一个芳基上，其中所述至少一个官能团选自卤代烷基和季胺。
31.一种制作膜的方法，其包括制备含有任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝溶液，以及用所述纺丝溶液形成中空纤维或平板。
32.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中所述纺丝溶液进一步包含聚砜、聚醚砜、聚芳砜、聚芳醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈或其任何共聚物中的至少一种。
33.本发明涉及一种制作膜的方法，其包括：
a)形成包含任何前述或以下实施方案/特征/方面的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝物质；和
b)使所述纺丝物质通过喷丝头纺丝以形成中空纤维。
34.任何前述或以下实施方案/特征/方面的方法，其中所述纺丝物质含有0至小于50重量％的总聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
35.本发明涉及包含任何前述或以下实施方案/特征/方面的中空纤维的透析器。
36.本发明涉及一种用于血液透析或血液滤过或血液透滤的方法，其包括使血液与包括任何前述或以下实施方案/特征/方面的中空纤维或平板中的至少一种的膜接触。
本发明可以包括如在句子和/或段落中阐述的以上和/或以下的这些各种特征或实施例的任何组合。本文公开的特征的任何组合被认为是本发明的一部分，并且不意图限制关于可组合的特征。
申请人将所有引用的参考文献的全部内容具体引入本公开中。此外，当将量、浓度或其它值或参数给出为范围、优选范围或上优选值和下优选值的列表时，将理解为具体公开由任何一对任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值形成的所有范围，无论是否分开地公开范围。在本文列举数值范围的情况下，除非另有说明，该范围旨在包括其端点，以及该范围内的所有整数和分数。不希望本发明的范围限于在限定范围时叙述的具体值。
考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。意图的是，本说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指示。

Claims (36)

1.一种包含式(I)或式(II)的聚砜-氨基甲酸酯共聚物：
(I)-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
(II)[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中G是氨基甲酸酯嵌段，D是芳族二羟基化合物的二价残基，以及E是芳族砜基团，其中i)a1、a2和a3独立地为1-100，其在式(I)中随机或非随机地重复，且ii)b1、b2、b3和b4独立地为1-100，其在式(II)中随机或非随机地重复。
2.根据权利要求1所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(I)：
-[D-E]a1-[D-G-D]a2-[E-D]a3-
其中a1和a3独立地为10-100个单元，且a2为1-10个单元，这些单元在式(I)中随机或非随机地重复。
3.根据权利要求1所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(II)：
[D-(E-D)b1-(G)b2-(D-E)b3]b4-
其中b1和b3独立地为10-100个单元，且b2和b4独立地为1-10个单元，这些单元在式(II)中随机或非随机地重复。
4.根据权利要求1所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有式(III)：
J-D----[X]g-[D-G-D]y-[X]i----D-J
其中J是所述聚合物的端基，X是包含芳族二羟基化合物和二卤代二苯基砜的聚砜嵌段，其中g和i独立地为1-100个单元。
5.根据权利要求4所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中每个J是二卤代二苯基砜或含有芳族二羟基化合物和二卤二苯基砜端单元的聚砜嵌段的单反应残基。
6.根据前述权利要求任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中每个E是二卤代二苯基砜的二反应残基。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中D是二羟基二苯基砜或二羟基联苯基的二反应残基。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中G包含式(IV)的低聚-或聚氨基甲酸酯链：
Figure FDA0002410130680000021
其中R是脂族或芳族二异氰酸酯连接基的二价残基，R’是与D不同的有机多元醇化合物的二价残基，m1为1-10，以及m2为0-10。
9.根据权利要求8所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中G在所述低聚-或聚氨基甲酸酯链中进一步包含至少一个两亲性或疏水性嵌段。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中D具有式(V)：
-O-Ar-L-Ar'-O-
其中Ar和Ar′中的每一个是芳族部分；
L是选自L1或L2的连接部分，其中L1具有式(VI)：
Figure FDA0002410130680000022
其中La是烷基或烷基芳烷基，并且J1和J2中的每一个独立地选自氢、烷基、卤代烷基、卤代芳基烷基、烯基、卤代烯基、苯基、卤素、羟烷基、羟基芳基烷基、炔基、烷氧基、芳基烷氧基、氨基烷基、氨基芳基烷基、被羧酸、酯、酰胺、醛和酮官能团取代的烷基和芳基烷基，且L2为SO2。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中E具有式(VII)：
Figure FDA0002410130680000023
其中m和n中的每一个独立地为0或1至10的整数；
Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的每一个为未取代或取代的芳族部分；
Q为键、或二价基团。
12.根据权利要求11所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4中的一个或多个是包括至少一个选自卤代烷基和季胺的取代基的取代芳族部分。
13.根据权利要求11所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其中Q为键、未取代或取代的苯基、-CH2-、-C(O)、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C(＝CCl2)或-C(CH3)(CH2CH2COOH)-。
14.根据前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物，其具有约10,000至约750,000g/mol的重均分子量。
15.一种聚合物组合物，其包含基于所述聚合物组合物的总重量约10重量％至约100重量％的量的前述权利要求中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
16.一种膜，其包含权利要求1-15中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
17.根据权利要求16所述的膜，其中所述膜是中空纤维或平板。
18.根据权利要求16所述的膜，其含有0至小于50重量％的总的聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
19.一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端，以形成封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段；和
2)将所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二醇和二卤代二苯基砜在化学计量控制下反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物，使得所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物具有二卤代二苯基砜端基。
20.一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使芳族二醇和二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段被芳族二醇的残基封端；和
2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段、芳族二羟基化合物和所述聚砜嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
21.一种制备聚砜-氨基甲酸酯共聚物的方法，其包括：
1)使芳族二醇和过量的二卤代二苯基砜反应以形成聚砜嵌段，并控制化学计量，使得所述聚砜嵌段具有二卤代二苯基端基；
2)使至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与芳族二羟基化合物反应，该芳族二羟基化合物使所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段封端；和
3)使所述聚砜嵌段和所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段反应以形成聚砜-氨基甲酸酯共聚物。
22.根据权利要求19、20和21中任一项所述的方法，其进一步包括4)添加二卤代二苯基砜和/或芳族二醇以完成聚合或构建所述共聚物的分子量。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的方法，其进一步包括使二异氰酸酯和有机多元醇化合物反应以形成所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段，从而制备所述至少一种低聚或聚氨基甲酸酯嵌段。
24.根据权利要求19-22中任一项的方法，其进一步包括将低分子量物质与所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物分离。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述低分子量物质是一种或多种低聚物。
26.根据权利要求19或21所述的方法，其中在金属碳酸盐、非质子极性溶剂和过量的所述芳族二羟基化合物的存在下进行所述至少一种低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与所述芳族二羟基化合物的反应。
27.根据权利要求19所述的方法，其中在金属碳酸盐和非质子极性溶剂的存在下进行所述封端的低聚-或聚氨基甲酸酯嵌段与所述芳族羟基化合物和所述二卤代二苯基砜的反应。
28.根据权利要求19-27中任一项所述的方法，其中所述芳族二羟基化合物是双酚，而所述二卤代二苯基砜是4,4-二卤代二苯基砜。
29.根据权利要求19-27中任一项所述的方法，其进一步包括以下中的至少一种：将所述低聚-或聚氨基甲酸酯链的至少一个末端基团改性或将至少一个两亲性或疏水性嵌段结合到所述低聚-或聚氨基甲酸酯链中。
30.根据权利要求19-27中任一项所述的方法，其进一步包括将至少一个官能团添加到所述聚砜-氨基甲酸酯共聚物的至少一个聚砜嵌段的至少一个芳基上，其中所述至少一个官能团选自卤代烷基和季胺。
31.一种制作膜的方法，其包括制备包含权利要求1-14中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝溶液，以及用所述纺丝溶液形成中空纤维或平板。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述纺丝溶液进一步包含聚砜、聚醚砜、聚芳砜、聚芳醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈或其任何共聚物中的至少一种。
33.一种制作膜的方法，其包括：
a)形成包含权利要求1-14中任一项所述的聚砜-氨基甲酸酯共聚物的纺丝物质；和
b)使所述纺丝物质通过喷丝头纺丝以形成中空纤维。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述纺丝物质包含0至小于50重量％的总的聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
35.一种透析器，其包括权利要求17所述的中空纤维。
36.一种用于血液透析或血液滤过或血液透滤的方法，其包括使血液与包括权利要求17所述的中空纤维或平板中的至少一种的膜接触。
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