本文描述聚乙烯薄膜和尤其超高分子量聚乙烯薄膜，其提供高空气渗透率并且具有疏水性。所述薄膜具有小孔隙并且适于通过曝光于γ辐射来灭菌。所述薄膜可通过涉及伸展所述薄膜和将疏水性单体接枝于所述薄膜表面上中的一或多者的方法来制备。可将全氟化单体、例如丙烯酸全氟正辛基酯接枝于所述薄膜的一或多个表面上。与未伸展或未接枝的薄膜相比，所述薄膜具有高流速。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于排气、除气和薄膜蒸馏方法中的疏水性聚乙烯薄膜相关申请案的交叉参考本申请案主张于2016年3月18日提出申请的美国临时申请案第62/310,378号的权益，所述案件的全部内容以引用方式并入本文中。
技术介绍
疏水性薄膜可用于各种工艺中，包括排气、除气和薄膜蒸馏。在各种制造工艺(包括医药制造)中执行排气操作以在生物反应器中维持无菌环境。通常，排气操作允许气体从室(例如反应室)排气，同时预防水和病原体(例如细菌、病毒和真菌)进入室中。在此意义上，薄膜充当过滤器。排气装置在业内习知，例如描述于美国专利第8,852,324号和第8,430,114号中者，并且疏水性薄膜通常是所述装置和类似装置的组件。对于上文所描述的三种工艺中的每一者，薄膜应满足某些性能需求。薄膜应尽可能的疏水，同时防止水穿过薄膜。相关地，薄膜在与水或另一润湿溶剂(例如40％异丙醇(IPA)水溶液)接触时应不润湿。薄膜的孔径应足够小以便防止病原体穿过薄膜。薄膜需要可灭菌，此意味着其在曝光于γ辐射时应维持其结构完整性。另外，期望薄膜允许高的气体流速。薄膜目前用于除气操作中，但期望在上文所概述准则中的一或多者方面改良其性能。例如，聚四氟乙烯(PTFE)薄膜是疏水性的并且允许高的空气渗透率，但无法利用γ辐射来灭菌。聚二氟亚乙烯(PVDF)薄膜不具有高空气渗透率并且不如PTFE疏水，且因此在某些条件下可能润湿。聚乙烯薄膜(包括超高分子量聚乙烯薄膜)不如PTFE疏水，且因此其可能容易润湿并且视其为不适宜用于排气、除气和薄膜蒸馏中。因此，期望薄膜在上文所述准则中的一或多者方面具有改良的性质。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括表面改性的多孔聚乙烯薄膜，其具有在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率(在约10psi下测量时)，在约15达因/cm(dyne/cm)到约25达因/cm范围内的表面能量、在约5psi到约25psi范围内的液体侵入压力(在测量80:20甲醇:水溶液中时)，和全氟化单体，所述单体改变薄膜的一或多个表面的表面能量。在一些实施例中，聚乙烯薄膜的分子量可在约2,000,000道尔顿(Dalton)到约9,000,000道尔顿的范围内。全氟化单体可为全氟丙烯酸酯或丙烯酸全氟正烷基酯，例如丙烯酸全氟正辛基酯。在一些变化形式中，空气渗透率可在约4.9slpm/cm2到约6.1slpm/cm2的范围内(在约10psi下测量时)，或为约5.4slpm/cm2(在约10psi下测量时)。在一些变化形式中，表面能量可在约21达因/cm到约23达因/cm的范围内，或为约21.5达因/cm。在一些变化形式中，液体侵入压力可在约20psi到约25psi的范围内(在80:20甲醇:水溶液中测量时)，或为约22psi(在80:20甲醇:水溶液中测量时)。在一个具体变化形式中，空气渗透率为约5.4slpm/cm2(在约10psi下测量时)，表面能量为约21.5达因/cm，并且液体侵入压力为约22psi(在80:20甲醇:水溶液中测量时)。在本专利技术的一些变化形式中，薄膜可在改性薄膜的表面之前单轴或双轴地伸展。所述薄膜是具有细菌滞留性的薄膜，例如通过ASTMF838-05(2013)所测定。本专利技术的一个实施例是包含经伸展多孔聚乙烯薄膜和改性经伸展多孔聚乙烯薄膜的一或多个表面的全氟化单体的排气薄膜；排气薄膜具有细菌滞留性(如通过ASTMF838-05/R(2013)所测定)并且具有在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率(在约10psi下测量时)；和在约15达因/cm到约25达因/cm范围内的表面能量。在一些变化形式中，聚乙烯薄膜的分子量为约1,000,000道尔顿到约9,000,000道尔顿或约1,500,000道尔顿到约2,500,000道尔顿。在排气薄膜的一些实施例中，在改性薄膜的表面之前或之后，聚乙烯薄膜是双轴伸展的。在所揭示的一些实施例中，排气薄膜具有约8MPa到约12MPa的拉伸应力(以兆帕计)和约0.2mm/mm到约0.3mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在机器方向上测得)，并且在用至少约25kGy剂量的γ射线γ辐射处理排气薄膜之后，排气薄膜具有约5MPa到约8MPa的拉伸应力(以兆帕计)和约0.3mm/mm到约0.5mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在横跨网板方向上测得)。在本专利技术的一些实施例中，经伸展多孔聚乙烯薄膜是超高分子量聚乙烯。在其它实施例中，经伸展聚乙烯薄膜是具有可在约100,000道尔顿到约1,000,000道尔顿范围内的分子量的聚乙烯。聚乙烯的分子量可使用如本文所描述的马克-豪威克方程式(Mark-Houwinkequation)来测定。在排气薄膜的一些实施例中，全氟化单体是丙烯酸全氟正烷基酯，例如丙烯酸全氟正辛基酯。在排气薄膜的一些实施例中，排气薄膜具有在约21达因/cm到约23达因/cm范围内的表面能量。在排气薄膜的一些实施例中，排气薄膜在用一定剂量的γ射线γ辐射处理之前具有约12MPa到约16MPa的拉伸应力(以兆帕计)和约0.5mm/mm到约0.9mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在机器方向上测得)，并且排气薄膜具有约6MPa到约8.5MPa的拉伸应力(以兆帕计)和1.0mm/mm到1.8mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在横跨网板方向上测得)。另一本专利技术的实施例是包含γ辐射稳定型多孔聚合物薄膜和改性多孔聚合物薄膜的一或多个表面的全氟化单体的排气薄膜。排气薄膜具有细菌滞留性，如通过ASTMF838-05所测定。排气薄膜具有在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率(在约10psi下测量时)，并且具有在约15达因/cm到约25达因/cm范围内的表面能量。在用至少约25kGy的剂量的γ射线γ辐射处理排气薄膜之后，排气薄膜具有约0.2mm/mm到约0.3mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在机器方向上测得)并且排气薄膜具有约5MPa到约8MPa的拉伸应力(以兆帕计)和约0.3mm/mm到约0.5mm/mm的拉伸应变(以毫米/毫米计)(如在横跨网板方向上测得)。在另一方面中，本文描述制备接枝、多孔聚乙烯(PE)薄膜的方法，在一些变化形式中所述薄膜可为超高分子量聚乙烯薄膜(UPE)。所述方法可包括使聚乙烯薄膜与包含二苯甲酮的醇溶液接触，使聚乙烯薄膜与接枝溶液接触，和使薄膜曝光于电磁辐射，由此产生经接枝的多孔聚乙烯薄膜。聚乙烯薄膜的分子量可在约1,000,000道尔顿到约9,000,000道尔顿或约1,500,000道尔顿到约2,500,000道尔顿的范围内。接枝溶液可包括全氟化单体和十甲基三硅氧烷。在一些情况中，全氟化单体是全氟丙烯酸酯或丙烯酸全氟正烷基酯，例如丙烯酸全氟正辛基酯。经接枝多孔薄膜可具有在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内、例如在约4.9slpm/cm2到约6.1slpm/cm2范围内或约5.4slpm/cm2的空气渗透率(在约10psi(69kPa)下测量时)。经接枝多孔薄膜可具有在约15达因/cm到约25达因/cm范围内、例如在约21达因/cm到约23达因/cm范围内或约21.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种经接枝多孔聚乙烯薄膜，其包含：a)在10psi下测量时在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率；b)在约15达因/cm到约25达因/cm范围内的表面能量；c)在80:20甲醇:水溶液中测量时在约5psi到约25psi范围内的液体侵入压力；和d)全氟化单体，其接枝到所述薄膜的一或多个表面上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.18 US 62/310,3781.一种经接枝多孔聚乙烯薄膜，其包含：a)在10psi下测量时在约4.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率；b)在约15达因/cm到约25达因/cm范围内的表面能量；c)在80:20甲醇:水溶液中测量时在约5psi到约25psi范围内的液体侵入压力；和d)全氟化单体，其接枝到所述薄膜的一或多个表面上。2.一种制备表面改性的多孔聚乙烯薄膜的方法，其包含：a)使聚乙烯薄膜与包含二苯甲酮的醇溶液接触；b)使所述聚乙烯薄膜与接枝溶液接触以表面改性所述薄膜，所述溶液包含：i)全氟化单体；和ii)十甲基三硅氧烷；和c)使所述薄膜曝光于电磁辐射，由此产生表面改性的多孔超高分子量聚乙烯薄膜。3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述全氟化单体包含丙烯酸全氟正烷基酯或丙烯酸全氟正辛基酯。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述空气渗透率在10psi下测量时包含约4.9slpm/cm2到约6.1slpm/cm2的范围。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述表面能量包含约21达因/cm到约23达因/cm的范围。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述液体侵入压力在80:20甲醇:水溶液中测量时在约20psi到约25psi的范围内。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述薄膜具有细菌滞留性。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述薄膜是单轴伸展或双轴伸展的。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的薄膜或方法，其中所述薄膜展现对应于酯基团和对应于碳-氟伸展的IR吸收。10.一种聚乙烯薄膜，其具有在10psi下测量时在约5.9slpm/cm2到约9.4slpm/cm2范围内的空气渗透率和在约12psi到约19psi范围内的起泡点，其中所述聚乙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·M·才，J·A·J·亚贝尔，V·G·戈埃尔，V·卡利亚尼，A·丹尼斯，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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