一种低比表面积的UPE多孔膜及其制备方法与用途技术

本发明专利技术提供了一种低比表面积的UPE多孔膜及其制备方法与用途，该多孔膜包含第一多孔表面、第二多孔表面和位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的主体，主体内具有非定向曲折通路；第一多孔表面上具有沟壑状的第一孔洞；第一多孔表面上第一孔洞的孔面积率为20

【技术实现步骤摘要】
一种低比表面积的UPE多孔膜及其制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及膜材料
，更具体的说是涉及一种低比表面积的UPE多孔膜及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]聚合物滤膜，是一类以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的薄膜，该薄膜主要起着过滤分离的作用。随着石油工业和科技的发展，聚合物滤膜的应用领域不断扩大，目前已应用的领域有气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的制造、医药、食品、农业、化工等各方面；根据高分子聚合物的不同，聚合物滤膜可以分为纤维素类聚合物滤膜，聚酰胺类聚合物滤膜，聚砜类聚合物滤膜，聚烯烃类聚合物滤膜等。
[0003]聚烯烃类聚合物滤膜，主要是指聚乙烯滤膜，聚丙烯滤膜等烯烃类滤膜，由于其具有优良的物理与化学性能，应用范围十分广泛；例如超高分子量聚乙烯(UPE)滤膜就通常应用于光刻处理和“湿式蚀刻和清洁”(WEC)应用等领域；例如申请号为201480026006.4的中国专利“液体过滤器用基材”就介绍了一种用于半导体光刻领域的聚乙烯滤膜，其对约10
‑
50nm大小的杂质颗粒具有优异的捕集性能，同时具有较长的使用寿命，并且在长期使用过程中，其通量能够一直保持相对稳定。
[0004]在光刻胶过滤领域中，对于过滤材料本身的洁净度要求极为严格，因此如何将应用于光刻胶的滤材清洗干净是十分重要的；普通UPE滤材由于其过高的比表面积，也即更多的孔容，使得某些杂质更容易残留并难清洗，从而导致该滤材无法满足实际应用的需求，这也一定程度上限制了聚烯烃类聚合物滤膜的发展。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种低比表面积的UPE多孔膜及其制备方法与用途；该UPE多孔膜不仅对杂质颗粒具有优异的捕集性能，截留效率高；同时便于清洗，杂质不容易残留在UPE多孔膜，容易制得高清洁度的滤材；特别适合应用于光刻胶过滤领域。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种低比表面积的UPE多孔膜，包含第一多孔表面、第二多孔表面以及位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路；所述UPE多孔膜的比表面积为7
‑
24m2/g；所述UPE多孔膜对粒径为20
‑
200nm杂质颗粒的截留效率大于95％；所述UPE多孔膜的IPA泡点为0.15
‑
0.65MPa；所述第一多孔表面上具有若干个沟壑状的第一孔洞；第一多孔表面上第一孔洞的孔面积率为20
‑
35％；构成UPE多孔膜的聚烯烃组合物中至少包括质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯。
[0007]对本专利技术的UPE多孔膜通过BET法进行比表面积测试，我们惊喜的发现该UPE多孔膜的比表面积很低，其比表面积为7
‑
24m2/g(现有UPE多孔膜的比表面积在30m2/g以上)，作为优选，其比表面积为10
‑
20m2/g，而低表面积的UPE多孔膜的优势主要存在以下几方面：
[0008]1、低表面积的UPE多孔膜会具有更少的无效孔，这能够保证多孔膜在进行有效过滤的同时，也保证了该UPE多孔膜的清洗会变得相对更容易(只需要较少的去离子水，较少的冲洗次数，就能获得满足实际需要的UPE滤材)且杂质(例如金属粒子，有机物等杂质)不容易残留，保证膜以及滤芯的清洁程度，继而利于后续的光刻胶过滤，得到性能优良的光刻胶；
[0009]2、光刻胶材料一般具有相对较高的粘度，对于其过滤往往会产生与气泡相关的各种问题；而其中气泡的多少等因素都会对光刻胶的过滤产生较大的影响；而本专利技术的多孔膜由于具有较低的比表面积，其具有相对更少的无效孔容，可以有效减少光刻胶通过滤材时需要置换排除滤材中的空气影响，从而减少气泡对光刻胶性质的影响，继而获得性质更优异的光刻胶；
[0010]3、在光刻胶过滤领域中，对过滤材料自身的洁净度要求是极为严格的，要求滤材自身非常的洁净，在整个膜制备过程(包括可能存在的改性过程)中，都会引入一定的杂质，虽然滤材会进行一定的清洗，从而尽可能减少滤材上残留的杂质含量，但杂质永远无法完全清洗干净；而本专利技术的UPE多孔膜由于比表面积较低，杂质即使有极少量的残留，但由于其接触面积较小，那么这些杂质析出的概率也要远远比高比表面积的多孔膜要低，这样就更不容易对光刻胶的性质造成影响；与此同时，低比表面的UPE多孔膜用途更广，更适合作为基膜进行各种改性，例如亲水改性，电荷改性(使膜带电荷)等，这是因为在进行相应的改性过程中，改性剂等物质与低比表面积的UPE的接触面积更小，改性剂等物质不容易残留，因此更容易清洗，改性后的滤膜也更清洁；
[0011]在本专利技术所提供的UPE多孔膜的膜体结构中，可以清楚的看到在膜的第一多孔表面上存在着一定数量，一定孔径的第一孔洞，众所周知膜孔洞的孔径大小、数量以及孔洞的形状等因素都会对膜的过滤精度(截留效率)产生较大的影响；本专利技术中第一多孔表面上的第一孔洞为沟壑状结构(即第一孔洞为类似沟壑的形状)，沟壑状的第一孔洞不容易产生无效孔容，继而使得多孔膜的比表面积较低；且第一孔洞的孔面积率(第一孔洞面积与膜面积之比)为20
‑
35％，这利于多孔膜具有较大的流速，便于流体快速通过多孔膜，缩短过滤时间，还具有较大的拉伸强度，满足实际应用的需求；
[0012]滤膜其中一个重要的性能特征就是泡点，泡点的测试方法在本领域中是公知的。例如在ASTM F316
‑
70和ANS/ASTM F316
‑
70(1976年重新批准)中详细解释了这些测试的程序，这些文献在此引入作为参考。泡点的大小与多孔膜上孔洞的孔径大小有关；一般来说，孔洞的孔径越大，泡点就越低；孔洞的孔径越小，泡点越高；本专利技术中UPE多孔膜的IPA泡点为0.15
‑
0.65MPa，并且通过膜主体内的非定向曲折通路，从而使得该多孔膜能够对粒径为20
‑
200nm杂质颗粒起到很好的捕集作用，其截留效率大于95％，保证了过滤的精度，起到了足够的对不希望物质的保留作用；
[0013]本专利技术中UPE多孔膜各处的材质是均一的，即整个膜均是由聚乙烯材料制得，在材质上不存在变化；超高分子量聚乙烯简称UPE，是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，由超高分子量聚乙烯制得的滤膜具有较高的耐热性，耐磨性，而且机械性能好，拉伸强度较大，化学相容性优异，应用范围广，尤其适合应用于光刻胶领域中；在本专利技术中构成UPE多孔膜的聚烯烃组合物中至少包括质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯；这最终保证了制得的滤膜具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，能够满足实际应用的需
求，应用范围广，尤其适合应用于光刻胶领域中；需要说明的是，质均分子量可如下得到：将聚乙烯滤膜的试样加热溶解在邻二氯苯中，利用GPC液相色谱仪在柱温135℃、流速1.0mL/分钟的条件下进行测定；
[0014]其中膜第一多孔表面上第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低比表面积的UPE多孔膜，包含第一多孔表面、第二多孔表面以及位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于：所述UPE多孔膜的比表面积为7
‑
24m2/g；所述UPE多孔膜对粒径为20
‑
200nm杂质颗粒的截留效率大于95％；所述UPE多孔膜的IPA泡点为0.15
‑
0.65MPa；所述第一多孔表面上具有若干个沟壑状的第一孔洞；第一多孔表面上第一孔洞的孔面积率为20
‑
35％；构成UPE多孔膜的聚烯烃组合物中至少包括质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯。2.根据权利要求1所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述UPE多孔膜的厚度为30
‑
100μm，孔隙率为30
‑
45％；单位膜面积的膜内部的表面积为0.058
‑
0.267。3.根据权利要求1所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述第一多孔表面上包括有若干个第一团块，相邻第一团块之间相互连接或者通过条状纤维连接，相邻第一团块之间形成第一孔洞。4.根据权利要求3所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述第一团块在膜纵向的平均长度为1
‑
3.5μm，所述第一孔洞在膜纵向的平均长度为0.8
‑
2.8μm。5.根据权利要求1所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述主体包括两侧区域和中间区域，其中中间区域为分离层，所述主体靠近第二多孔表面的一侧区域为预过滤层，所述主体靠近第一多孔表面的一侧区域为支撑层；所述分离层的平均孔径小于预过滤层和支撑层的平均孔径；所述预过滤层，分离层和支撑层的厚度依次为10
‑
40μm，5
‑
20μm和10
‑
45μm。6.根据权利要求5所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述预过滤层、分离层和支撑层的平均孔径范围依次为0.06
‑
0.55μm，0.02
‑
0.25μm和0.05
‑
0.45μm。7.根据权利要求5所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述分离层内形成多孔结构的平均纤维直径小于所述支撑层和所述预过滤层内形成多孔结构的平均纤维直径；所述预过滤层、分离层和支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径依次为0.03
‑
0.35μm，0.01
‑
0.14μm和0.035
‑
0.40μm。8.根据权利要求1所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述第二多孔表面上具有若干个沟壑状的第二孔洞；所述第二多孔表面上第二孔洞的孔面积率为30
‑
50％；所述第二孔洞的平均孔径大于第一孔洞的平均孔径。9.根据权利要求8所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：所述第二多孔表面上包括有若干个第二团块，相邻第二团块之间相互连接或者通过条状纤维连接，相邻第二团块之间形成第二孔洞；所述第二团块在膜纵向的平均长度为1.2
‑
4μm，所述第二孔洞在膜纵向的平均长度为1
‑
3μm。10.根据权利要求1所述的一种低比表面积的UPE多孔膜，其特征在于：在压力为0.03MPa,温度为20℃的条件下，50ml水通过直径为47mm多孔膜所需要的时间为15
‑
350s；
所述多孔膜的拉伸强度为20
‑
100MPa，断裂伸长率为200％
‑
800％；所述多孔膜在温度为120℃的条件下放置1小时后，其收缩率不大于5％；所述多孔膜的压缩率小于15％；所述多孔膜的孔关闭温度高于125℃。11.如权利要求1至10任意一项所述的一种低比表面积的UPE多孔膜的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦泽，贾建东，方健，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：