非对称膜制造技术

本发明专利技术涉及非对称膜，其包括：第一非对称多孔区，其包括从第一外表面到本体的第一多孔区增加的第一多孔非对称性；和第二非对称多孔区，包括从第二外表面到本体的第二多孔区增加的第二多孔对称性；其中第一平均孔径大于第二平均孔径，还公开了该膜的制备和使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】非对称膜 本申请为申请号为201310040428.4,申请日为2013年2月1日，专利技术名称为"非对称 膜"的专利技术专利申请的分案申请。 专利技术背景 现有技术中已知在上游表面上具有大孔径、在下游表面上具有较小孔径以及在从 上游表面到下游表面的方向上平均孔径减小的非对称膜(这种膜能够称作具有"V形孔结 构"）。然而，常规非对称膜可能具有较低的性能、容量和寿命期。 因此，需要改进非对称膜。 专利技术简述 依照本专利技术的实施方案，提供了非对称膜，其包括：（a)第一多孔外表面；（b)第二 多孔外表面；（c)在第一多孔外表面和第二多孔外表面之间的多孔主体，多孔主体具有第一 多孔区域和第二多孔区域，第一多孔区域接触第二多孔区域；（d)第一非对称多孔区，第一 非对称多孔区包括第一外表面并延伸到主体的第一多孔区域中并包括主体的第一多孔区 域；（e)第二非对称多孔区，第二非对称多孔区包括第二外表面并延伸到主体的第二多孔区 域中并包括主体的第二多孔区域;其中第一非对称多孔区包括从第一外表面到主体的第一 多孔区增加的第一多孔非对称性，且第二非对称多孔区域包括从第二外表面到主体的第二 多孔区增加的第二多孔非对称性，第一多孔表面具有第一平均孔径，第二多孔表面具有第 二平均孔径，其中第一平均孔径大于第二平均孔径。 本专利技术的另一实施方案提供了膜，其包括:包括孔、上游部分和下游部分的第一上 游区；和包括孔、上游部分和下游部分的第二下游区，其中第一区的孔具有在从上游到下游 的方向上增加的平均孔径，第二区的孔具有从下游到上游的方向上增加的平均孔径，第一 区的下游部分的平均孔径大于第一区的上游部分的平均孔径且大于第二区的上游部分的 平均孔径，并且第一区的平均孔径大于第二区的平均孔径。 本专利技术的其他实施方案提供了本专利技术的非对称膜的制备方法和使用本专利技术的非 对称膜处理流体的方法。 附图简述 图1显示了用于流延依照本专利技术的实施方案的膜的示例概括系统，其显示了第一 和第二挤出机、腔室、带喷雾区，以及第一和第二辊。 图2A是依照本专利技术的包括聚醚砜(PES)的膜的实施方案的垂直截面的扫描电子显 微镜(SEM)照片。 图2B显示了依照本专利技术的实施方案的膜的孔结构的代表性截面图解，示例了（a) 第一多孔外表面；（b)第二多孔外表面；（c)在第一多孔外表面和第二多孔外表面之间的多 孔主体，该多孔主体具有第一多孔区域和第二多孔区域；（d)第一非对称多孔区；和(e)第二 非对称多孔区。图3是依照本专利技术的膜的另一实施方案的垂直截面的SEM照片。图4A是依照本专利技术的膜的横向的第二外表面的放大SEM照片。图4B是依照本专利技术的膜的横向的第一外表面的放大SEM照片。 图5A是依照本专利技术的包括聚偏二氟乙烯(PVDF)的膜的实施方案的垂直截面的SEM 照片。 图5B显示了依照本专利技术的实施方案的膜的孔结构的代表性截面图解，示例了包括 上游部分和下游部分的第一上游区和包括上游部分和下游部分的第二下游区。 图6A是依照本专利技术的膜的另一实施方案的垂直截面的SEM照片。图6B-6D分别是图6A的膜在60-62区域处的垂直截面的放大SEM照片。 专利技术详述 有利地，与常规的具有V形孔结构的非对称膜相比，依照本专利技术的膜表现出减少的 结垢程度并提供提高的性能、容量和寿命期。不被任何特定的理论所束缚，相信通过第一区 的表面(例如上游表面)的孔的大尺寸和中尺寸渗余颗粒的数量减少了，由此减少了能够堵 塞依照本专利技术的膜的内部（即第一区的下游部分)的孔的渗余颗粒的存在量。因为第一区下 游部分的平均孔径优选大于第一区上游部分的平均孔径且也大于第二区上游部分的平均 孔径，因此膜能够有利地在膜的内部为渗余颗粒(例如小的渗余颗粒)和滤液提供更多的空 间。因为第二区的平均孔径小于第一区的平均孔径，因此通过第二区的表面(例如下游表 面)的孔的渗余颗粒(例如小的渗余颗粒)的数量减少且滤液通过第二区的表面的孔。 依照本专利技术的实施方案，参照示意的图2B中所示的孔结构，提供了非对称膜，其包 括(a)第一多孔外表面32; (b)第二多孔外表面33; (c)在第一多孔外表面和第二多孔外表面 之间的多孔主体34,多孔主体34具有第一多孔区域35和第二多孔区域36,第一多孔区域35 接触第二多孔区域36; (d)第一非对称多孔区37,第一非对称多孔区37包括第一外表面32并 延伸到主体34的第一多孔区域35中并包括主体34的第一多孔区域35;和（e)第二非对称多 孔区38,第二非对称多孔区38包括第二外表面33并延伸到主体34的第二多孔区域36中并包 括主体34的第二多孔区域36;其中第一非对称多孔区37包括从第一外表面32到主体34的第 一多孔区域35增加的第一多孔非对称性，且第二非对称多孔区38包括从第二外表面33到主 体34的第二多孔区域36增加的第二多孔非对称性，第一多孔表面32具有第一平均孔径，第 二多孔表面33具有第二平均孔径，其中第一平均孔径大于第二平均孔径。 依照本专利技术的实施方案，膜包括第一多孔外表面和第二多孔外表面。对于依照本 专利技术的实施方案的流体流动，第一多孔外表面是上游表面，第二多孔外表面是下游表面。在 可替代的实施方案中，第一多孔外表面是下游表面，第二多孔外表面是上游表面。 依照本专利技术的实施方案，膜包括在第一多孔外表面和第二多孔外表面之间的多孔 主体。多孔主体可以具有第一多孔区域和第二多孔区域。对于依照本专利技术的实施方案的流 体流动，第一多孔区域是上游区域，第二多孔区域是下游区域。在可替代的实施方案中，第 一多孔区域是下游区域，第二多孔区域是上游区域。 依照本专利技术的实施方案，本专利技术包括第一非对称多孔区和第二非对称多孔区。对 于依照本专利技术的实施方案的流体流动，第一非对称多孔区是上游区，第二非对称多孔区是 下游区。在可替代的实施方案中，第一非对称多孔区域是下游区，第二非对称多孔区域是上 游区。第一非对称多孔区可以包括第一外表面，且可以延伸到本体的第一多孔区域中并包 括本体的第一多孔区域。第二非对称多孔区可以包括第二外表面，且可以延伸到本体的第 二多孔区域中并包括本体的第二多孔区域。 膜的第一区可以具有任意适合的厚度。依照本专利技术的实施方案，膜的第一区可以 具有在从小于约10微米(Ml)到大于约250_的范围内（约10WI1-约250WI1，或约lOOwn-约200y m)的厚度。膜的第一区可以例如占膜总厚度的约5% (或更少)-约95% (或更多）、约15%-约 85%、约30%-约70%、或约45%-约55%。膜的第二区可以具有任意适合的厚度。膜的第二区可以具有约l〇Mi(或更小）_约 400wii(或更大)或约30wii-约IOOmi范围内的厚度。膜的第二区可以例如占膜总厚度的约4% (或更少)_约85% (或更多）、约10%-约80%、约20%-约70%、或约40%-约50%。 依照本专利技术的实施方案，第一非对称多孔区包括从第一外表面到主体的第一多孔 区域增加的第一多孔非对称性。依照本专利技术的实施方案，第二非对称多孔区包括从第二外 表面到该区域的第二多孔区增加的第二多孔非对称性。 在这方面，包括此处的区和区域的膜是非对称的。此处所用的"非对称"表示在跨 越膜本身或膜的给定区的截面(例如垂直截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
非对称膜，包括：(a)第一多孔外表面；(b)第二多孔外表面；(c)在第一多孔外表面和第二多孔外表面之间的多孔主体，该多孔主体具有第一多孔区域和第二多孔区域，第一多孔区域接触第二多孔区域；(d)第一非对称多孔区，第一非对称多孔区包括该第一外表面并延伸到该主体的第一多孔区域中并包括该主体的第一多孔区域；和(e)第二非对称多孔区，第二非对称多孔区包括该第二外表面并延伸到主体的第二多孔区域中并包括该主体的第二多孔区域；其中第一非对称多孔区包括从第一外表面到主体的第一多孔区增加的第一多孔非对称性，且第二非对称多孔区包括从第二外表面到主体的第二多孔区增加的第二多孔非对称性，第一多孔表面具有第一平均孔径，第二多孔表面具有第二平均孔径，其中第一平均孔径大于第二平均孔径。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁雪梅，马克·穆拉，韩宾兵，多纳尔德·西蒙顿，理查德·莫里斯，
申请(专利权)人：帕尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US