微孔膜和形成方法技术

本发明专利技术描述了一种用于形成微孔膜的方法。更具体地讲，蒸气诱导的相分离技术被用于形成材料通过量有所改善的多区微孔膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于形成微孔膜的方法。
技术介绍
具有各种各样特性的微孔膜已用于许多现代产品中，包括诸如过滤器、可透气制品、吸收制品和医疗制品之类的产品。有许多已知的制造微孔膜的方法，包括在掺杂层内的相分离。通过操纵触发相分离的条件，可在所得微孔膜中产生不同的形态，从而使其适应最终使用者的特定需要。可触发相分离的其中一种方式是通过使掺杂制剂与非溶剂接触来进行。制作微孔膜的方法在美国专利No. 6，736，971 (Sale等人)；No. 5，869，174 (Wang)； No. 6，632，850 (Hughes 等人)；No. 4，992，221 ((Malon 等人)；No. 6，596，167 (Ji 等人)； No. 5，510，421 (Dennis 等人)；No. 5，476，665 (Dennison 等人)；和美国专利申请公布 No. 2003/0209485 ；No. 2004/0084364(Kools)中有所描述。已描述了用凝聚浴来凝聚掺杂层。用于凝聚掺杂层的另一种已知方法包括将蒸气形式的非溶剂引入掺杂层。
技术实现思路
本专利技术描述了用于形成微孔膜的方法。更具体地讲，蒸气诱导的相分离技术被用于形成材料通过量有所改善的多区微孔膜。在一个方面，提供了一种用于形成具有两个或更多个区域(如多个区域)的微孔膜的方法。该膜适用于高材料通过量的应用。该方法包括在支承体上浇注多种掺杂制剂， 从而得到具有第一主表面的多层片材，以及使该多层片材暴露于第一相对湿度水平，从而水蒸汽扩散至所述第一主表面内。该方法包括使该多层片材暴露于高于第一相对湿度水平的第二相对湿度水平，从而额外的水蒸汽扩散至该多层片材内，从而实现相分离而得到微孔膜。该方法也包括洗涤和干燥该微孔膜。在一个方面，描述了包含第一区域和第二区域的多区微孔膜。该多区微孔膜独立地包含具有平均孔径的孔，使得第一区域的平均孔径大于第二区域的平均孔径。该多区微孔膜具有至少3，0001mh/psi的水通量测量值，并且其前进流泡点测量值包括小于5psi的第一区域压力峰值和小于15psi的初始泡点压力测量值。附图说明图1为形成多区微孔膜方法的示意图。图2为多区微孔膜的示意图。图3为三元相图的示意图。图4为具有第一区域和第二区域的实例1的多区微孔膜的SEM显微图(横截面)。图fe为图4的多区微孔膜的第一区域的第一主表面的SEM显微图(平面图)。图恥为图4的多区微孔膜的第二区域的第二主表面的SEM显微图(平面图)。图6为实例1的多区微孔膜(图4)的前进流泡点曲线图的图例。图7为实例4的单区微孔膜的SEM显微图(横截面)。图8为实例4的单区微孔膜(图7)的前进流泡点曲线图的图例。具体实施例方式虽然本文以具体的实施例来描述了本专利技术，但对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在不脱离本专利技术的精神的前提下进行各种修改、重组和替换。因此本专利技术的保护范围仅受本文所附权利要求书的限制。术语“掺杂制剂”指一种组合物，其包含溶剂中的聚合物材料和辅剂。术语“浇注”指将掺杂制剂模压成形并沉积成层以形成多层片材。术语“相对湿度水平”指空气中的水蒸汽浓度，并且定义为相同温度下混合物中的水蒸汽分压与饱和水蒸气压之比。相对湿度通常以百分比表示。术语“相分离”指均相体系(例如掺杂制剂)转化为两个或更多个相。相分离机制的例子包括蒸气诱导相分离(VIPS)、热诱导相分离(TIPS)和液-液相分离(LIPS)。术语“辅剂”指掺杂制剂的添加剂。术语“多区微孔膜”指具有至少两个不同多孔部分的膜，所述多孔部分中的每一者称为“区域”或“微孔区”。由端点表述的数值范围包括包含在该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 8、4 和 5)。如本说明书和附带的权利要求书中所包括的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，除非所述内容另外明确指出。因此，例如对含有“化合物”的组合物的提及包括两种或更多种化合物的混合物。除非所述内容另外明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”的含义通常包括“和/或”的含义。除非另外指明，否则在所有的情况下，说明书以及权利要求书中所用的表示量或成分、性质的量度等等的所有数字都应理解为受词语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，该近似值根据本领域的技术人员利用本专利技术的教导寻求获得的所需的性能可以是变化的。在最低程度上， 每一个数值参数应当至少按照所记录的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来理解。虽然，阐述本专利技术广义范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中所列出的数值尽可能精确地记录。然而，任何数值本身包含由存在于各自试验测量中的标准偏差不可避免地引起的误差。本专利技术使用VIPS方法来形成微孔膜。该方法包括在支承体上浇注掺杂制剂从而得到多层片材，以及使该多层片材暴露于两种不同的相对湿度水平的水蒸汽。首先，使多层片材暴露于第一相对湿度水平的水蒸汽。水蒸汽沿其第一主表面扩散至多层片材中。不希望受到理论的束缚，但据信暴露于第一相对湿度下的水蒸汽使多层片材中的掺杂制剂转变为亚稳定状态。然后，使多层片材暴露于高于第一相对湿度水平的第二相对湿度水平的水蒸汽。第二相对湿度水平的水蒸汽也扩散至多层片材中，从而增加了其中的水浓度并且诱导掺杂制剂中的相分离。在洗涤和干燥该水处理过的多层片材后，片材的每一个初始层变为不同的微孔区，这些微孔区沿共同界面彼此接合并且一起形成多区微孔膜。图1为通过上述方法形成微孔膜的工艺流程图。如图所示，首先在支承体上浇注掺杂制剂以形成多层片材。然后，使多层片材暴露于第一相对湿度水平的水蒸汽，随后暴露于第二相对湿度水平的水蒸汽。在暴露于第二相对湿度水平之后，通常洗涤和干燥该微孔膜以提供多区微孔膜。图2示出了根据本专利技术的多区微孔膜200。多区微孔膜200具有第一区域210和第二区域220。第一区域210和第二区域220沿着共同界面230彼此接合。第一区域210 和第二区域220都包括由VIPS方法形成的多个微孔(未示出)。在本专利技术的实施例中，第一区域210包括孔结构，其平均孔尺寸大于第二区域220中孔的平均孔尺寸。第一区域210 的第一主表面240位于共同界面230的对面，第二区域220的第二主表面250位于多区微孔膜200的共同界面230的对面。本专利技术所形成的多区微孔膜是在未使用凝聚浴的情况下生成或者不是用多个单区膜层构造来生成。通过消除对过滤和清洗这类凝聚浴设备和相关设备的需要，消除凝聚浴可降低以前与微孔膜形成相关的总成本。所得多区微孔膜具有高材料通过量、快的水流速和强的亲水性的组合。在多个实施例中，掺杂制剂包含聚合物材料、辅剂、溶剂和添加剂，所述添加剂用于控制贯穿多层片材厚度的相分离的速率和深度以影响最终的多区微孔膜中具体微结构的形成。聚合物材料和/或掺杂制剂辅剂的浓度可影响最各区域内最终微结构的形成，促进在第一和第二相对湿度水平下水蒸汽扩散至多层中的程度，以及影响所得的微孔膜的完整性。简单来说，如果掺杂制剂中聚合物材料浓度过低，则不能形成膜。类似地，如果掺杂制剂中聚合物材料浓度过高，则可能导致不希望或不规则的微结构。可选择聚合物材料的浓度，在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于形成微孔膜的方法，该方法包括：在支承体上浇注多种掺杂制剂，从而得到具有第一主表面的多层片材；使所述多层片材暴露于第一相对湿度水平，使得水蒸汽扩散至所述第一主表面内；使所述多层片材暴露于第二相对湿度水平，使得额外的水蒸汽扩散至所述多层片材中，从而实现相分离而得到所述微孔膜，其中所述第二相对湿度水平高于所述第一相对湿度水平；洗涤所述微孔膜；以及干燥所述微孔膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊利耶斯·H·罗姆哈恩，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US