具有高空隙体积的多孔聚合物膜制造技术

本发明专利技术公开了包含第一和第二表面的膜，第一表面包含图案化表面，其包含峰和谷，第一区域表面包含峰，并且第二区域表面包含谷；介于表面之间的多孔本体，多孔本体包含第一区域本体和第二区域本体；区域本体由它们各自的区域表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质；第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质；包括膜的过滤器，以及制备和使用膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
专利技术背景聚合物膜用于过滤多种流体。然而，存在着对于提供高通量性能的膜的需求。本专利技术用于改善现有技术的至少一些缺陷。从下面列出的说明书来看，本专利技术的这些和其它优势将会是显而易见的。专利技术简介本专利技术的一个实施方式提供了微孔膜，包含单一整体层，具有：(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；其中至少第一微孔表面包含图案化表面，其包含多个峰和谷，图案化表面包含多个包含峰的第一区域表面以及多个包含谷的第二区域表面；以及，(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，多孔本体包含多个第一区域本体和多个第二区域本体；(a)第一区域本体由相应的第一区域表面向第二微孔表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；(b)第二区域本体由相应的第二区域表面向第二微孔表面延伸，第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径。根据本专利技术的其它实施方式，提供了包含膜的过滤器和过滤装置，以及制备和使用膜的方法。附图说明图1是示出根据本专利技术的膜的一个实施方式的第一区域的表面视图的扫描电子显微镜图像(SEM)，显示出具有连接外边缘的第一组孔(一个孔用短划线标注)，以及位于第一组孔的连接的外边缘之中的第二组孔(一个孔用实线标注)。图2阐释了根据本专利技术一个实施方式的膜第一区域中的第一组孔(通过溶解颗粒形成)的六方堆，其中六方堆是74体积百分数。图2还阐释了支撑第一组孔的基质(“聚合物形成的间质”)，以及与第一组孔外边缘连接的第二组孔。图3形象地阐释了根据本专利技术一个实施方式的膜的横截面视图，显示出包含峰和多个谷的膜的图案化表面，第一区域表面包含峰以及第二区域表面包含谷；以及，介于图案化表面和另一膜表面之间的多孔本体，多孔本体包含第一区域本体和多个第二区域本体；第一区域本体由第一区域表面向另一膜表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；第二区域本体由相应的第二区域表面向另一膜表面延伸，第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径，其中第一受控孔径与第三受控孔径基本上相同。图4图解地阐释了根据本专利技术另一实施方式的膜的横截面视图，显示出包含多个峰和多个谷的膜的图案化表面，第一区域表面包含峰以及第二区域表面包含谷；以及，介于图案化表面和另一膜表面之间的多孔本体，多孔本体包含第一区域本体和多个第二区域本体；第一区域本体由各自的第一区域表面向另一膜表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；第二区域本体由各自的第二区域表面向另一膜表面延伸，第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径，其中第一受控孔径小于第三受控孔径。图5A、5B和5C是示出根据本专利技术另一实施方式的膜的横截面视图(图5A；显示出膜的图案化基材-接触表面)、表面视图(图5B；显示出膜的图案化基材-接触表面)和表面视图(图5C；显示出膜的自由或非图案化基材-接触表面)的SEM图像。图6是示出根据本专利技术另一实施方式的膜的放大的局部横截面视图的SEM图像，显示出包含约为570nm的第一受控孔径的第一区域本体以及包含约为310nm的第三受控孔径的第二区域本体。专利技术详述本专利技术的一个实施方式提供了微孔膜，包含单一整体层，具有：(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；其中至少第一微孔表面包含图案化表面，其包含多个峰和谷，图案化表面包含多个包含峰的第一区域表面以及多个包含谷的第二区域表面；以及(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，多孔本体包含多个第一区域本体和多个第二区域本体；(a)第一区域本体由相应的第一区域表面向第二微孔表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；(b)第二区域本体由相应的第二区域表面向第二微孔表面延伸，第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径。根据一个实施方式，第一组孔的受控孔径(和/或通过移除引入的二氧化硅纳米颗粒制备的另一组孔的受控孔径)在约50nm至约1000nm的范围内，例如约160nm至约630nm。因此，例如，第一组孔的孔径是约160nm、约180nm、约200nm、约220nm、约240nm、约260nm、约280nm、约300nm、约320nm、约340nm、约360nm、约380nm、约400nm、约420nm、约440nm、约460nm、约480nm、约500nm、约520nm、约540nm、约560nm、约580nm、约600nm或约620nm。在一个实施方式中，第一区域本体中的第二受控孔径(或者，相对与具有外边缘的孔连接的孔而言的任意其它区域中的受控孔径)与第一受控孔径(或...

【技术保护点】
一种微孔膜，包含单一整体层，具有：(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；其中至少第一微孔表面包含图案化表面，其包含多个峰和谷，图案化表面包含多个包含峰的第一区域表面以及多个包含谷的第二区域表面；以及，(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，多孔本体包含多个第一区域本体和多个第二区域本体；(a)第一区域本体由相应的第一区域表面向第二微孔表面延伸，第一区域本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；(b)第二区域本体由相应的第二区域表面向第二微孔表面延伸，第二区域本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径。

【技术特征摘要】
2014.02.28 US 14/194,0661.一种微孔膜，包含单一整体层，具有：
(i)第一微孔表面；
(ii)第二微孔表面；
其中至少第一微孔表面包含图案化表面，其包含多个峰和谷，图案化表面
包含多个包含峰的第一区域表面以及多个包含谷的第二区域表面；
以及，
(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，多孔本体包含
多个第一区域本体和多个第二区域本体；
(a)第一区域本体由相应的第一区域表面向第二微孔表面延伸，第一区域
本体包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而
制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，
第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的第一聚合物基质，其中第一
受控孔径大于第二受控孔径；
(b)第二区域本体由相应的第二区域表面向第二微孔表面延伸，第二区域
本体包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而
制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，
第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的第二聚合物基质，其中第三
受控孔径大于第四受控孔径。
2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·拉吕，Y·戴维，S·哈顿，
申请(专利权)人：帕尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US