本发明专利技术提供了由浇铸聚合物薄膜构成的多孔膜，所述浇铸聚合物薄膜具有位于邻近纳米纤维基底织物的表面的至少一部分的面。所述膜不通过层合两个独立层形成，一个层是所述薄膜并且另一个层是所述基底织物。
Composite ultrafiltration membrane comprising cast film on nanofiber sheet
The present invention provides a porous film formed by casting a polymer film having at least a portion of the surface of the surface of the fabric adjacent to the nanofiber substrate. The film is not formed by laminating two separate layers, one layer is the film and the other layer is the base fabric.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于液体过滤用途的膜。
技术介绍
过滤膜是用于亚微米级分离任务的高效介质。由于它们的易碎性，它们常常需要物理基底以更好的抓握或承受终端用途的操作条件，尤其是当用于错流体系时。非织造织物用作微量过滤、超滤、纳米过滤、和反渗透膜的浇铸基底。它们通常由短纤维通过干法成网或湿法成网技术制成。受控的热粘结和压延工艺用于提供高度的均匀性和纤维粘结(机械完整性)。这些非织造织物可具有不同的重量、渗透性、和纤维聚合物类型(例如聚酯或聚丙烯/聚乙烯)。非织造基底的选择是为了适用于浇铸工艺中的个别制造和运行条件。膜基底(或支撑织物)需要高度的一致性、均匀性、和用于涂覆的无缺陷表面。该表面必须是格外平坦且非常光滑的，无松散或直立的纤维。直立的纤维可能是膜制造商单个最头痛的问题。当单根纤维或多根纤维松散的或直立在基底平面上时，聚合物不可能在浇铸过程中形成连续的无缺陷表面。这些表面缺陷通常导致膜内缺陷，例如针孔或较大的孔。当纤维从水平的织物涂层表面平面上竖直突出或向上无规突出时，问题出现了。除非通过另外的方法将这些纤维在幅材上抚平，否则它们导致液体聚合物流向四周或者从纤维处向外迁移。针孔和缺陷在浇铸过程中当聚合物开始固化时形成。当前基底的固有特性因此对膜形成过程带来限制，并且因此最终限制其性能。需要一种新型基底给膜制造工艺以及更重要地给其性能(例如较高的通量)带来改善。此外，较薄的膜将在给定的装置几何形状(即，体积)中引起附加的有效区域，从而减少本领域系统的尺寸和占有面积，同时获得等同的性能。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术涉及包含浇铸聚合物多孔薄膜的多孔膜，该浇铸聚合物多孔薄膜具有位于邻近纳米纤维基底织物的表面的至少一部分并与其接触的面。该基底具有厚度，并且膜通过包括将薄膜直接浇铸到基底织物上的步骤的方法来制备。多孔薄膜还可使基底织物至少部分地互穿到基底层的厚度中。所谓“互穿”是指制备多孔薄膜的材料的厚度在至少基底织物表面的区域上延伸到基底织物的孔结构中。多孔薄膜还可与基底织物互穿到至少1微米的深度，互穿到基底层厚度的至少10％的深度，或者至少在一个点处互穿到至少2层基底层纳米纤维的深度，或者互穿穿过整个基底的厚度。聚合物多孔薄膜可具有200微米或更小的总厚度，其中总厚度不包括互穿基底层的多孔薄膜的任何部分。多孔膜的孔径可小于纳米纤维基底的孔径。纳米纤维基底织物可包括纤维，该纤维通过选自静电纺丝、电吹、熔体纺丝和熔体原纤化的方法来制备。纳米纤维基底织物可为非织造织物。膜结构可具有约25μm至约500μm，约100μm至约300μm，或约25μm至约100μm的平均厚度。膜可具有在5nm至10μm，或5nm至100nm，或0.1μm至1μm，或1μm至10μm范围内的平均孔径。膜还可包含界面聚合的薄膜层，其具有位于邻近浇铸聚合物多孔薄膜的面。本专利技术还涉及用于分离的方法，该方法包括形成穿过包含上文任何实施方案的聚合物薄膜的多孔膜的液体通量的步骤，聚合物薄膜位于邻近纳米纤维基底织物的表面的至少一部分。在另一个实施方案中，该膜通过一种方法制备，该方法包括将薄膜直接界面聚合到纳米纤维基底织物上的步骤。该方法还可包括通过机械或液压(例如使用泵或液压式装置)地形成穿过膜的流体压差来形成穿过膜的流体通量的步骤。该方法还可包括通过渗透效应形成穿过膜的流体压差来形成穿过膜的流体通量的步骤，其中流体压差由在膜相反两侧的两种溶液中的溶质间化学势能不同所引起。本专利技术还涉及在上文所述的任何实施方案中制备膜的方法，其中纳米纤维基底可为聚醚砜并且多孔薄膜由包含酰胺溶剂的浇铸溶液浇铸而成。酰胺溶剂可为二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺。附图说明图1示出本专利技术的膜的横截面扫描电子显微图。图2另外示出本专利技术的膜的横截面扫描电子显微图。图3另外示出本专利技术的膜的横截面扫描电子显微图。图4示出本专利技术实施例的膜表面(顶部)、基底底部表面(底部)和横截面的SEM图像。具体实施方式本专利技术申请人具体地将所有引用的参考文献的完整内容引入本公开中。此外，当量、浓度或其它值或参数以范围、优选范围或优选上限值和优选下限值的列表形式给出时，其应被理解为具体地公开由任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值中的任何一对所构成的所有范围，而不管这些范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点以及在该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。不旨在将本专利技术的范围限制为限定范围时所列举的具体值。如本说明书和所附权利要求书所用，单数形式“一个”和“所述”包括复数涵义，除非上下文中清楚地另有指明。因此，例如，提及“一种组合物，”“一根纤维，”或“一个步骤”时包括两种或更多种此类官能组合物的混合物、多根纤维、多个步骤等等。范围本文可表达为从“约”一个特定值，和/或至“约”另一个特定值。当表述这一范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当采用先行词“约”将值表述为近似值时，应当理解，该具体值也构成了另一方面。还应当理解，每个范围的端值相对于另一端值显著，并且独立于另一端值。还应当理解，存在多个本文公开的值，并且每个值本文也公开为“约”，其为除该值本身之外的具体值。例如，如果公开了值“10”，则也公开了“约10”。还应当理解，还公开了在两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则也公开了11、12、13和14。在本说明书和结论的权利要求书中提及组合物中特定成分或组分的重量份时，表示在组合物或制品中的成分或组分与任何其它成分或组分的重量关系，其表达为重量份。因此，在包含2重量份组分X和5重量份组分Y的化合物中，存在的X和Y的重量比为2∶5，并且无论是否化合物包含附加组分，此重量比一直存在。除非有相反的特别说明，组分的重量百分比(重量％)是基于其中包括该组分的制剂或组合物的总重量计的。如本说明书和结论的权利要求书所用，化学物质的残基是指为具体反应方案或后续制剂或化学产品中化学物质的所得产物的部分，与该部分实际上是否从化学物质获得无关。因此，在聚酯中的乙二醇残基是指聚酯中的一个或多个-OCH2CH2O-单元，无论是否使用乙二醇制备聚酯。相似地，在癸二酸中的乙二醇残基是指聚酯中的一个或多个-CO(CH2)8CO-部分，无论是否该残基通过用于获取聚酯的癸二酸或其酯的反应来获得。定义如本文所用，术语“任选的”或“任选地”是指可能发生或可能不存在随后描述的事件或情况，并且该描述包括其中发生所述事件或情况的示例和其中不发生所述事件或情况的示例。如本文所用，术语“聚合物”是指相对高分子量的天然或合成有机化合物，其结构可通过重复小单元、单体(例如聚乙烯、橡胶、纤维素)表示。合成聚合物通常通过单体加成或单体缩聚来形成。均聚物(即，单个重复单元)和共聚物(即，多于一个重复单元)是两类聚合物。如本文所用，术语“均聚物”是指由单一类型的重复单元(单体残基)形成的聚合物。如本文所用，术语“共聚物”是指由两个或更多个不同重复单元(单体残基)形成的聚合物。以举例的方式且非限制地，共聚物可为交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、或接枝共聚物。在某些方面，也预期嵌段共聚物的不同嵌段片段可自身包含共聚物。如本文所用，术语“低聚物”是指相对低分子量的聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
包含浇铸多孔聚合物薄膜的多孔膜，所述浇铸多孔聚合物薄膜具有位于邻近纳米纤维基底织物的表面的至少一部分并与其接触的面，其中所述基底具有厚度，并且所述膜通过包括将所述薄膜直接浇铸到所述基底织物上的步骤的方法来制备。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 US 62/0212641.包含浇铸多孔聚合物薄膜的多孔膜，所述浇铸多孔聚合物薄膜具有位于邻近纳米纤维基底织物的表面的至少一部分并与其接触的面，其中所述基底具有厚度，并且所述膜通过包括将所述薄膜直接浇铸到所述基底织物上的步骤的方法来制备。2.根据权利要求1所述的膜，其中所述薄膜互穿所述基底织物至少部分地到所述基底层的厚度中。3.根据权利要求2所述的膜，其中所述薄膜互穿所述基底织物到至少1微米的深度。4.根据权利要求2所述的膜，其中所述薄膜至少在一个点处互穿所述基底织物到所述基底层厚度的至少10％的深度。5.根据权利要求2所述的膜，其中所述薄膜至少在一个点处互穿所述基底织物到所述基底层的至少2层纳米纤维的深度。6.根据权利要求1所述的膜，其中所述聚合物多孔薄膜具有200微米或更小的总厚度，其中所述总厚度不包括互穿所述基底层的所述薄膜的任何部分。7.根据权利要求1所述的膜，其中所述薄膜的孔径小于所述纳米纤维基底的孔径。8.根据权利要求1所述的膜，其中所述纳米纤维基底织物包括由聚合物纺成的纳米纤维，所述聚合物还包括聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、芳族聚酰胺或前述的任何组合。9.根据权利要求1所述的膜，其中所述纳米纤维基底织物包括纤维，所述纤维通过选自静电纺丝、电吹、熔体纺丝和熔体原纤化的方法来制备。10.根据权利要求1所述的膜，其中所述纳米纤维基底织物是非织造织物。11.根据权利要求1所述的膜，其中所述薄膜由溶液浇铸而成，所述溶液包含以下中的至少一种：聚酰胺、聚醚、聚醚-脲、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈或前...
【专利技术属性】
技术研发人员：S弗里斯克，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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