双轴向取向的微孔膜制造技术

一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至5.0范围内。制造上述微孔膜的方法包括下列步骤：将聚合物挤压成无孔前体，并双轴向拉伸该无孔前体，该双轴向拉伸包括加工方向的拉伸和横向拉伸，该横向包括同时的可控的加工方向的回缩。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至5.0范围内。制造上述微孔膜的方法包括下列步骤：将聚合物挤压成无孔前体，并双轴向拉伸该无孔前体，该双轴向拉伸包括加工方向的拉伸和横向拉伸，该横向包括同时的可控的加工方向的回缩。【专利说明】双轴向取向的微孔膜本申请是一分案申请，母案申请号N0.200780006012.3，专利技术名称《双轴向取向的微孔膜》，国际申请号PCT/US2007/062095，国际申请日2007年2月14日，2008年8月19日进入中国国家阶段。相关申请本申请要求2006年2月21提交的美国临时专利申请N0.60/775, 112的优先权。专利
本专利技术涉及双轴向取向的微孔膜及其制造方法。_5] 专利技术背景已知微孔膜可由多种工艺制造，并且制膜工艺对膜的物理性质有材料方面的影口向。 见 Resting, R., Synthetic Polymeric Membranes, A structural perspective,第 2版，John ffiley&Sons, New York, NY, (1985)。三种在商业上可行的用于制造微孔膜的工艺包括:干法拉伸工艺(亦称CELGARD工艺)、湿法工艺和颗粒拉伸工艺。干法拉伸工艺是指这样一种工艺，其中孔的形成产生自无孔前体的拉伸。见Resting, Ibid,第290-297页,该内容通过引用并入本文。干法拉伸工艺不同于湿法工艺和颗粒拉伸工艺。通常，在湿法工艺——亦称相转化工艺或抽提工艺或TIPS工艺(仅举几个例子)中，聚合原料与加工油(有时称作增塑剂)混合，挤压该混合物，孔随后在除去加工油时形成(可在除油之前或之后拉伸这些薄膜)。见Kesting, Ibid,第237-286页,该内容通过引用并入本文。通常，在颗粒拉伸工艺中，聚合原料与颗粒混合，挤压该混合物，在拉伸期间，由于拉伸力，孔在聚合物和颗粒裂隙之间相互作用时形成。见美国专利N0.6，057，061和N0.6，080, 507，其内容通过引用并入本文。另外，由这些工艺制得的膜在物理上是不同的，并且每种制膜工艺使一种膜与另一种膜不同。由于不能在加工方向的横向拉伸前体，干法拉伸膜具有狭缝状孔。由于能在加工方向的横向拉伸前体，湿法工艺膜具有较圆的孔。另一方面，颗粒拉伸膜充满了成孔所需的颗粒。因此，可通过其制造方法将每种膜与其它膜区别开来。尽管由干法拉伸工艺制造的膜已经在商业上获得极大成功，但仍需改善它们的物理性质，以使其能用于更广阔的应用领域。一些改进的领域包括除狭缝以外的孔形状，以及提高横向拉伸强度。美国专利N0.6，602，593给出了一种由干法拉伸工艺制造的微孔膜，其中所得到的膜具有0.12至1.2的横向拉伸强度与加工方向拉伸强度比。本文中，以至少1.5的发泡比挤压前体而得到TD/MD拉伸比。专利技术概沭一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造，并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至5.0范围内。制造上述微孔膜的方法包括如下步骤:将聚合物挤压成无孔前体，并双轴向拉伸该无孔前体，该双轴向拉伸包括加工方向的拉伸和横向拉伸，该横向包括同时的可控的加工方向的回缩。【专利附图】【附图说明】为说明本专利技术，附图中显示了目前优选的一种形式；但应当理解，本专利技术不限于所示的明确排列和方法。图1是本专利技术一个实施方案的照片(单层膜)。图2是本专利技术另一个实施方案的照片(多层膜，将层叠在一起，然后拉伸)。图3是本专利技术另一个实施方案的照片(多层膜，将层共挤压，然后拉伸)。图4是现有技术的干法拉伸膜的照片(单层膜)。图5是现有技术的干法拉伸膜的照片(多层膜，将层叠在一起，然后拉伸)。专利技术详沭一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至5.0范围内。一种微孔膜，其为薄的、柔软的聚合物片、薄片、或薄膜，具有许多贯穿其间的孔。这种膜可用于多种用途，包括但不限于传质膜、调压器、过滤膜、医疗器材、用于电化学存储设备的隔板、用在燃料电池中的膜等。本专利技术的膜由干法拉伸工艺(亦称CELGARD工艺)制造。干法拉伸工艺是指这样一种工艺,其中孔的形成产生自无孔前体的拉伸。见Kesting, R.，Synthetic PolymericMembranes, A structural perspective,第二版，John ffiley&Sons, New York, NY, (1985),290-297页，该内容通过引用并入本文。如上所述，干法拉伸工艺与湿法工艺和颗粒拉伸工艺不同。本专利技术的膜可至少在两方面不同于现有的干法拉伸膜:1)基本为圆形的孔，和2)在0.5至5.0范围内的加工方向拉伸强度与横向拉伸强度之比。对于孔的形状，孔的特征在于其基本为圆形。见图1-3。这种孔形不同于现有技术的干法拉伸膜的狭缝状孔。见图4-5和Kesting，Ibid。此外，本专利技术的膜的孔形还可以长径比为特征，该比例为孔的长度与宽度的比。在本专利技术的膜的一个实施方案中，长径比为0.75至1.25。这与现有技术的干法拉伸膜的长径比不同，那些膜的长径比大于5.0。见下表。对于加工方向拉伸强度与横向拉伸强度之比，在一个实施方案中，该比例在0.5至5.0之间。此比例与大于10.0的现有技术膜的相应比不同。见下表。本专利技术的膜的特征还可为:0.03至0.30微米(μ)范围内的平均孔径；20-80%范围内的孔隙率；和/或大于250Kg/cm2的横向拉伸强度。上述值是示例性的值而非用来限制，因此，应当仅视为本专利技术的膜的代表。本专利技术的膜中使用的聚合物的特征在于可为热塑性聚合物。这些聚合物的特征可进一步在于为半晶态聚合物。在一个实施方案中，半晶态聚合物可以是具有20至80%范围内的结晶度的聚合物。这样的聚合物可选自:聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、多硫化物、聚乙烯醇、其共聚物及其组合。聚烯烃可包括聚乙烯(LDPE、LLDPE、HDPE.UHMWPE)、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、其共聚物及其混合物。碳氟化合物可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、乙烯基氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯基四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)，全氟烷氧基(PFA)树脂、其共聚物及其混合物。聚酰胺可包括但不限于:聚酰胺6、聚酰胺6/6、尼龙10/10、聚邻苯二酰胺(PPA)、其共聚物及其混合物。聚酯可包括聚对苯二甲酸酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚-1-4-亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯(PCT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、和液晶聚合物(LCP)。多硫化物包括但不限于，聚苯基硫化物、聚乙烯硫醚、其共聚物及其混合物。聚乙烯醇包括但不限于，乙烯基-乙烯醇、其共聚物及其混合物。本专利技术的膜可以包括众所周知的其它成分。例如，那些成分可包括:填料(用来降低膜成本、但对膜制造的其它方面或其物理性质并无显著影响的惰性颗粒)、抗静电剂、防粘剂、抗氧化剂、润滑剂(便于制造)等。可将不同物质加入聚合物中来改变或提高膜的性能。这样的物质包括但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造微孔膜的方法，包括如下步骤：将聚合物挤压成无孔前体，和双轴向拉伸该无孔前体，该双轴向拉伸包括加工方向的拉伸和横向拉伸，该横向包括同时的可控的加工方向的回缩，聚合物不包括任何随后被除去以形成孔的油或任何促进孔形成的成孔材料。聚合物是半晶态聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏祥云，查尔斯·海瑞，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US