制备多孔膜的方法技术

本公开的实施方案描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触；于约所述第一温度浇铸所述均相溶液；将温度调整至足以诱导所述溶剂和所述非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度。本公开的实施方案还描述了一种用于去除颗粒物的口罩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备多孔膜的方法
技术介绍
在各种基材上创建受控的纳米级多孔结构在当代的膜研究和应用技术(如超滤、多孔膜支撑物、模具或支架、以及用于表面科学的模型基材)中具有空前重要的作用。具有在亚微米范围(1nm-1000nm)的规则孔径的多孔膜对于其在蛋白质分离和纯化、冷消毒、胶体颗粒去除、生物分子检测、药物递送、电子器件、催化等方面的广泛应用至关重要。用于制备聚合物膜的最广泛使用的大规模的方法是非溶剂诱导相分离(NIPS)和温度诱导相分离(TIPS)。两种方法都能够在本体中产生海绵状或指状的多孔结构，其表层通常致密或以非常低的孔隙率为特征。诸如光刻技术、呼吸图法和致孔剂(例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甲基溶纤剂、PEG等)的引入等技术仅限于微米级的表面孔。这些技术不能产生纳米范围内的规则表面孔。能够在纳米孔径范围内产生规则表面孔的已知方法仅包括高能粒子径迹刻蚀、电场下的阳极氧化、以及嵌段共聚物的自组装。径迹蚀刻的聚碳酸酯(PCTE)膜和铝阳极氧化膜(AAO)可商购。然而，PCTE的表面孔隙率非常低，这限制了其通量，而AAO则非常脆而薄，这限制了其可扩展性和操作压力。嵌段共聚物的自组装是一种能够在膜表面区域产生垂直均孔(isopores)的方法。该方法也可以与NIPS方法相结合以大规模制备聚合物膜。然而，嵌段共聚物非常昂贵，并且其在膜应用中的长期稳定性尚不清楚，有待证实。最常用的聚合物膜由均聚物(例如PVDF、乙酸纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺等)制成。从这些材料中产生多孔结构是非常理想的。
技术实现思路
总的来说，本公开的实施方案描述了多孔膜、制备多孔膜的方法、以及使用多孔膜的方法(例如，用于去除颗粒物的口罩)。因此，本公开的实施方案描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导所述溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度。本公开的实施方案进一步描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触，其中所述溶剂和非溶剂于第一温度可混溶；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将该温度调整至足以诱导溶剂与非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度，其中所述溶剂与非溶剂于第二温度不混溶。本公开的实施方案还描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触，其中所述第一温度是高于最高临界共溶温度的温度；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度，其中所述第二温度是低于最高临界共溶温度的温度。本公开的实施方案还描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂、和非溶剂接触，其中所述第一温度是高于最低临界共溶温度的温度；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度，其中所述第二温度是低于最低临界共溶温度的温度。本公开的实施方案描述了一种制备多孔膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触，其中所述第一温度是高于最高临界共溶温度的温度；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度，其中所述第二温度是低于最高临界共溶温度的温度。本公开的实施方案描述了一种制备多孔膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触，其中所述第一温度是高于最低临界共溶温度的温度；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度，其中所述第二温度是低于最低临界共溶温度的温度。本公开的实施方案描述了一种制备膜的方法，其包括于足以形成均相溶液的第一温度使聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙酸纤维素(CA)、氧化铝粉末、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二甲基甲酰胺(DMF)和辛烷中的一种或多种接触；于约第一温度浇铸均相溶液；以及将温度调整至足以诱导溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度。本公开的实施方案描述了一种用于去除颗粒物的包括多孔聚合物膜的口罩，所述多孔聚合物膜包含聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙酸纤维素(CA)中的一种或多种。下面的描述中阐述了一个或多个实施例的详细信息。根据说明书和权利要求书，其他特征、目的、和优点将显而易见。附图说明本书面公开描述了非限制性和非穷举性的说明性实施方案。在未必按比例绘制的附图中，相同的数字描述了贯穿若干视图的基本相似的组分。具有不同字母后缀的相同数字表示基本相似的组分的不同实例。附图通常以示例的方式而非限制的方式说明本文档中讨论的各种实施方案。参考附图中所示的说明性实施方案，其中：图1是根据本公开的一个或多个实施方案的制备多孔膜的方法的流程图。图2是根据本公开的一个或多个实施方案的制备多孔膜的方法的流程图，其中所述方法任选地包括将多孔膜浸入浴中。图3是根据本公开的一个或多个实施方案的制备多孔膜的方法的流程图，其中所述方法任选地包括将多孔膜浸入浴中以及从多孔膜中去除一种或多种溶剂中的一步或多步。图4是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF膜的顶面的SEM图像。图5是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF膜的横截面的SEM图像。图6是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF膜的孔径分布的图形视图。图7是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔乙酸纤维素膜的顶面的SEM图像。图8是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔乙酸纤维素膜的横截面的SEM图像。图9是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔乙酸纤维素膜的孔径分布的图形视图。图10是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF/多孔乙酸纤维素复合膜的顶面的SEM图像。图11是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF/多孔乙酸纤维素复合膜的横截面的SEM图像。图12是根据本公开的一个或多个实施方案的多孔PVDF/多孔乙酸纤维素复合膜的孔径分布的图形视图。图13是根据本公开的一个或多个实施方案的用于制备高度多孔超滤膜的新型MSPS方法的示意图。图14显示了根据本公开的一个或多个实施方案的使用染料作为标记的两种不混溶的溶剂(DMF和辛烷)的UCST行为的图像。图15是根据本公开的一个或多个实施方案的显示了DMF/辛烷体系在T＝320K时的吉布斯自由能的图形视图，其中橙色线连接处于平衡状态的两个相。图16A-图16H显示了根据本公开的一个或多个实施方案的：(a)DMF和辛烷相图，其中红色垂直虚线表示DMF在浇铸溶液中的摩尔分数和膜浇铸过程中的相演变；(b)MSPS膜制备方法的示意图；(c)MSPSPVDF膜的顶视图，其中插图是放大图像；(d)MSPSPVDF膜的孔径分布；(e)MSPSPVDF膜的横截面；(f)MS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备膜的方法，其包括：/n于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触；/n于约所述第一温度浇铸所述均相溶液；以及/n将温度调整至足以诱导所述溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171204 US 62/594,195;20180124 US 62/621,155;20181.一种制备膜的方法，其包括：
于足以形成均相溶液的第一温度使一种或多种膜材料、溶剂和非溶剂接触；
于约所述第一温度浇铸所述均相溶液；以及
将温度调整至足以诱导所述溶剂和非溶剂相分离并形成多孔膜的第二温度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂和非溶剂包括以临界共溶温度为特征的最高临界共溶温度体系。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述溶剂和非溶剂在高于所述临界共溶温度的温度处是可混溶的，而在低于所述临界共溶温度的温度处是不混溶的。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一温度是高于所述临界共溶温度的温度。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述第二温度是低于所述临界共溶温度的温度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂和非溶剂形成以临界共溶温度为特征的最低临界共溶温度体系。


7.根据权利要求1和6中任一项所述的方法，其中所述溶剂和非溶剂在低于所述临界共溶温度的温度处是可混溶的，而在高于所述临界共溶温度的温度处是不混溶的。


8.根据权利要求1和6-7中任一项所述的方法，其中所述第一温度是低于所述临界共溶温度的温度。


9.根据权利要求1和6-8中任一项所述的方法，其中所述第二温度是高于所述临界共溶温度的温度。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述一种或多种膜材料包括疏水性聚合物、亲水性聚合物、和无机化合物中的一种或多种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：赖志平，R·L·桑卡莫尼，
申请(专利权)人：阿卜杜拉国王科技大学，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA