具有纳米多孔涂层的多孔材料制造技术

本发明专利技术涉及一种包含基于至少一种有机聚合物Ａ的基材和涂层的多孔材料。根据本发明专利技术，ｉ）基于有机聚合物Ａ的未涂覆基材是大孔的，ｉｉ）用基于反应性树脂的聚合物Ｂ涂覆大孔基材的表面，和ｉｉｉ）具有聚合物Ｂ的涂层是纳米多孔的且纳米孔的平均直径不超过１０００ｎｍ（记录材料除外）。本发明专利技术还涉及一种生产多孔材料的方法以及所述材料作为气体或液体过滤器的用途。最后，本发明专利技术涉及包含多孔材料的过滤器，以及一种过滤气体或液体的方法。

【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包含基于至少一种有机聚合物A的基材和涂层的多孔材料，其中i)基于有机聚合物A的未涂覆基材是大孔的，ii)用基于反应性树脂的聚合物B涂覆大孔基材的表面，和iii)具有聚合物B的所述涂层是纳米多孔的且纳米孔的平均直径不超过1000nm，并且记录材料除外。本专利技术还涉及一种包含基于至少一种有机聚合物A的基材和涂层的多孔材料，其中i)基于至少一种有机聚合物A的基材是大孔且开孔的，ii)用基于反应性树脂的至少一种聚合物B涂覆基材的孔表面，和iii)具有至少一种聚合物B的涂层是纳米多孔的并且纳米孔的平均直径不超过1000nm且涂层的平均层厚度小于未涂覆基材的平均孔径。本专利技术还涉及一种生产多孔材料的方法以及多孔材料作为气体或液体过滤器的用途。最后，本专利技术涉及包含多孔材料的过滤器，以及一种过滤气体或液体的方法。过滤器通过在流体相通过时机械保留悬浮固体而用于从液体或气体中分离固体。随着过滤器孔径降低，过滤器的保留能力及因此的分离效率因为保留较小直径的固体颗粒而增加。然而，过滤器的流动阻力也随着过滤器孔径的降低而增加，这可例如作为过滤器的压降而测量并且过滤器孔变得更快速堵塞，这降低了过滤器寿命。为了首先优化保留能力，其次压降或寿命，可以使用串联连接的且包含粗过滤器、细过滤器以及合适的话非常细的过滤器，尽管这就装置而言更复杂。此处，过滤器也应理解为指用于从气体中分离细碎液体(液滴、小液滴)-->和气体的那些，这例如在气溶胶或雾的情况下存在。美国专利5 470 612公开了用于在人造卫星的光学装置或半导体生产中且应避免的杂质的吸气器。吸气器由涂覆低密度多孔气凝胶的金属网组成。气凝胶以溶胶-凝胶法制备且优选由SiO2或间苯二酚-甲醛或蜜胺-甲醛组成。没有提及不同于金属网的基材。Mahltig等，J.Mater.Chem.15，4385-4398(2005)描述了通过用SiO2或其它金属氧化物的纳米颗粒涂覆而将例如聚酯、棉或聚酰胺的织物或筛官能化，其中纳米颗粒以溶胶-凝胶法得到。没有提及孔隙率和包含有机聚合物的涂层。05年12月09日的未先前公开的德国专利申请“papers for inkjet(喷墨用纸)”，申请号102005059321.6描述了用例如包含酚醛树脂或氨基-醛树脂的有机干凝胶涂覆的记录材料(纸)。凝胶层为用于喷墨印刷的油墨接收层且可具有孔，尤其是直径<10μm，例如10nm-1μm的那些孔。该文献根本没有提及用作过滤器或用于过滤的用途。在本专利技术中，不包括记录材料。美国，Santa Barbara，加利福尼亚大学的David J.Pine and Bradley F.Chmelka在英特网地址为http://www.solgel.com/articles/june01/pine.asp的英特网期刊文章“Hierarchically Ordered Nanoporous-MacroporousMaterials(分层顺序的纳米多孔-大孔材料)”，在第4页最后一段描述了用作吸收于其中的硅石/嵌段共聚物的骨架的大孔的聚苯乙烯泡沫。中孔/大孔硅石单块通过固结和煅烧得到。目前使用的用于从液体或气体中分离固体或从气体中分离液体的过滤材料尤其对于苛刻的分离任务总是不令人满意。在所有情况下，尤其是保留能力不令人满意，并且压降太高或寿命太短。本专利技术的目的是纠正所述缺点。尤其意欲提供可用作过滤器且可以简单方式生产的多孔材料。当它们用作过滤器时，材料的显著之处应为良好的保留能力、压降小且寿命长。根据另一目的，多孔材料应具有孔结构，以使其适合用作用于气溶胶的过滤材料。多孔材料应结合大孔和纳米多孔材料的过滤性能。-->因此找到了开头所定义的多孔材料。还找到了生产它的方法和该材料作为过滤器的用途。此外，找到了包含该材料的所述过滤器和所述过滤方法。优选实施方案描述于从属权利要求和说明书中。优选实施方案的组合不脱离本专利技术的范围。除非另有说明，所有压力数据为绝对压力。大孔基材本专利技术多孔材料包含基于至少一种有机聚合物A的基材，其中还未涂覆基材是大孔的，并且用基于反应性树脂的聚合物B涂覆其表面，该涂层是纳米多孔的且平均孔径不超过1000nm，并且记录材料除外。在本专利技术的优选实施方案中，基于至少一种有机聚合物A的基材是大孔且开孔的，并且用基于反应性树脂，优选起始于凝胶前体的至少一种聚合物B涂覆基材的多孔表面。根据该优选实施方案，涂层是纳米多孔的，其中涂层的平均层厚度(数均)小于未涂覆基材的平均孔径(体积加权平均(volume-weighted average))。就本专利技术而言，大孔的或大孔是指通过根据DIN 66133的水银注入测量法测定的孔的平均直径超过1μm(1000nm)，优选超过10μm，特别优选超过50μm。因此所测值为体积加权平均孔径。就本专利技术而言，大孔优选指通过根据DIN 66133的水银注入测量法测定的体积加权平均孔径超过1μm(1000nm)，优选超过10μm，特别优选超过50μm。就本专利技术而言，纳米多孔的或纳米孔是指通过扫描电子显微镜，随后对至少50个孔图象分析评价而测定的平均孔径不超过1μm(1000nm)，优选不超过500nm，特别优选不超过300nm。因此所测平均孔径为算术加权平均值。就本专利技术而言，纳米多孔涂层是指借助扫描电子显微镜，随后对至少50个孔图象分析评价而测定的涂层数均孔径不超过1μm(1000nm)，优选不超过500nm，特别优选不超过300nm。根据DIN 66133的水银注入测量法是孔隙率测量法且通常在孔隙率仪中进行。此处，强迫水银进入多孔材料样品中。用水银填充小孔需要比填充大孔高的压力，并可由相应的压力/体积图确定孔径分布。-->特别是在具有低的压缩强度的材料的情况下(参见Scherer等，J.Non-Cryst.Solids，1995，186，309-315)，可额外测量根据DIN 66131的BET比表面积(Brunauer，Emmet，Teller)。在泡沫的情况下，开孔是指绝大多数泡孔没有闭合而是相互连接。没有相互连接而是闭合的孔的体积分数(非开孔或闭孔分数)在开孔泡沫的情况下优选小于50体积％。在开孔泡沫的情况下，特别优选孔的非开孔体积分数不超过30体积％，例如不超过20体积％，尤其是不超过10体积％。在开孔泡沫的情况下，平均孔径优选理解为指通过壁和/或支柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含基于至少一种有机聚合物Ａ的基材和涂层的多孔材料，其中　ｉ）基于有机聚合物Ａ的未涂覆基材是大孔的，　ｉｉ）用基于反应性树脂的聚合物Ｂ涂覆大孔基材的表面，和　ｉｉｉ）具有聚合物Ｂ的所述涂层是纳米多孔的且纳米孔的平均直径 不超过１０００ｎｍ，　并且记录材料除外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-6-20 06115723.6;EP 2006-8-31 06119896.6;EP1.一种包含基于至少一种有机聚合物A的基材和涂层的多孔材料，其
中
i)基于有机聚合物A的未涂覆基材是大孔的，
ii)用基于反应性树脂的聚合物B涂覆大孔基材的表面，和
iii)具有聚合物B的所述涂层是纳米多孔的且纳米孔的平均直径不超过
1000nm，
并且记录材料除外。
2.一种包含基于至少一种有机聚合物A的基材和涂层的多孔材料，其
中
i)基于至少一种有机聚合物A的基材是大孔且开孔的，
ii)用基于反应性树脂的至少一种聚合物B涂覆基材的孔表面，和
iii)具有至少一种聚合物B的涂层是纳米多孔的并且纳米孔的平均直径不
超过1000nm且涂层的平均层厚度小于未涂覆基材的平均孔径。
3.根据权利要求1或2的多孔材料，其中所述涂层至少部分覆盖所述
基材的孔表面。
4.根据权利要求1-3中任一项的多孔材料，其中所述涂层的平均层厚
度为0.01-10μm。
5.根据权利要求1-4中任一项的多孔材料，其中所述基材的至少20％
的孔表面被聚合物B覆盖。
6.根据权利要求1-5中任一项的多孔材料，其中所述未涂覆基材为开
孔泡沫、织造织物、非织造物或滤纸。
7.根据权利要求1-6中任一项的多孔材料，其中所述未涂覆基材的聚
合物A包括反应性氨基醛树脂、反应性酚醛树脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、
聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、纤维素或基于纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：C杜弗莱森冯霍奈施，J罗泽，M弗里克，V舍德勒，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]