本公開的領(lǐng)域是在微孔膜載體的表面含有交聯(lián)化氟化離子聚合物的過濾器和濾膜復(fù)合物以及相關(guān)方法。

背景技術(shù)：

1、由孔洞聚合物材料制成的濾膜商用于各種過濾應(yīng)用，包括用于過濾液體和氣體。

2、在微電子電路的制造中，由聚合物孔洞膜制成的濾膜可以用于純化各種化學(xué)活性液態(tài)或氣態(tài)流體以自流體去除粒子污染。適用的聚合物膜對穿過所述膜的流體具有化學(xué)抗性。

3、一般來說，疏水性的孔洞濾膜不易于用水潤濕。在過濾操作期間過濾會“排氣”(產(chǎn)生氣體)的液體可以導(dǎo)致一定量的氣體在濾膜的表面處自過濾器件內(nèi)的液體釋放。疏水性膜相比于液體將對氣體具有更大親和力。出自液體的氣體可以積聚并且形成粘著于疏水性孔洞膜表面和孔洞的氣囊。隨著這些氣囊由于持續(xù)的液體排放氣體而尺寸變大，氣囊開始自疏水性孔洞膜的孔洞置換液體，從而持續(xù)減少疏水性孔洞膜的有效過濾面積。這種現(xiàn)象通常稱為疏水性孔洞膜的去濕，由此所述疏水性孔洞膜的流體潤濕(流體填充)部分由流體未潤濕或氣體填充部分逐漸取代。當(dāng)發(fā)生膜的去濕時(shí)，過濾停止。

4、含氟聚合物可以具有良好化學(xué)穩(wěn)定性，即可以是化學(xué)惰性。但含氟聚合物通常為疏水性的并且難以潤濕。要用水或水性流體潤濕疏水性膜，需要特定操作程序?？梢允紫仁褂玫捅砻鎻埩τ袡C(jī)溶劑(例如異丙醇)潤濕膜，隨后使膜與水和有機(jī)溶劑的混合物接觸，隨后使膜與水或水性流體接觸。所述工藝可以產(chǎn)生大量溶劑廢料并且消耗大量水。或者，可以在壓力下用水潤濕疏水性膜。使用壓力侵入的技術(shù)耗時(shí)、昂貴，對于密孔膜可能不起作用，并且可能導(dǎo)致較薄的膜破裂。此外，這種工藝并不能確保膜中的孔洞的大部分完全被水滲透。

5、與疏水性孔洞膜相比，親水性孔洞膜在與水性液體接觸后自發(fā)地潤濕，所以不需要在使用前對膜進(jìn)行特定的處理以潤濕所述膜。有利的是，親水性膜可以用于處理水性液體而無需用有機(jī)溶劑或壓力侵入進(jìn)行使用前處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、對具有改進(jìn)的非去濕特征的微孔膜的需求一直存在，所述微孔膜可以被水溶液潤濕并且具有良好流動(dòng)特征。

2、以下涉及微孔膜復(fù)合物，其包括微孔膜載體和微孔膜載體的表面上的涂層，其中涂層包括氟化離子聚合物。氟化離子聚合物可以是交聯(lián)化的，可以含有親水性基團(tuán)，可以是非去濕的，并且可以用含有一定量的甲醇和水的溶液潤濕。

3、交聯(lián)化氟化離子聚合物可以由涂料組合物形成于微孔膜載體上，所述涂料組合物含有各種可以反應(yīng)以形成氟化離子聚合物的單體、低聚物、預(yù)聚物等，任選地包括衍生自單體的氟化離子聚合物前體?？梢苑磻?yīng)以產(chǎn)生氟化離子聚合物的單體(“單體單元”)包括：i)一或多種具有氟化基團(tuán)和反應(yīng)性烯系(不飽和)基團(tuán)的氟化單體；ii)含有反應(yīng)性烯系(不飽和)基團(tuán)和可以轉(zhuǎn)化成親水性基團(tuán)的官能團(tuán)的氟化單體；iii)雙烯烴交聯(lián)劑；和iv)包括反應(yīng)性(例如烯系)基團(tuán)和末端碘原子或末端溴原子的氟化單體。雖然涂料組合物可以包括自由基引發(fā)劑，但不需要自由基引發(fā)劑。

4、根據(jù)示范性方法，微孔膜復(fù)合物可以通過將液體涂料組合物涂覆于微孔膜載體上并且使涂料組合物暴露于電磁輻射(例如紫外輻射)以在載體上產(chǎn)生交聯(lián)化氟化離子聚合物來制備。示范性工藝涉及將涂料組合物涂覆至膜，接著通過將氟化離子聚合物暴露電磁輻射使氟化離子聚合物變?yōu)榻宦?lián)化的。

5、示范性工藝可以在非高溫(例如環(huán)境溫度)下進(jìn)行，而無需像熱誘導(dǎo)交聯(lián)系統(tǒng)那樣需要較高交聯(lián)溫度和自由基引發(fā)劑的存在。相較于熱誘導(dǎo)的交聯(lián)技術(shù)，所述工藝的溫度要求較低，微孔膜載體材料不需要經(jīng)受住較高交聯(lián)溫度的暴露，并且聚合膜載體可以選自較廣泛范圍的材料，包括在熱誘發(fā)交聯(lián)所需的較高交聯(lián)溫度下不穩(wěn)定的聚合膜載體。

6、將涂料組合物涂覆于所述載體以及使涂料組合物暴露于電磁輻射的組合操作可以以連續(xù)方式進(jìn)行，通過將涂料組合物連續(xù)涂覆于微孔膜載體的移動(dòng)板或“網(wǎng)”上，接著使移動(dòng)膜載體的移動(dòng)板或網(wǎng)連續(xù)暴露于電磁輻射。

7、在一個(gè)方面中，本公開涉及一種制備微孔膜復(fù)合物的方法，所述微孔洞膜復(fù)合物包含微孔膜載體和涂布在所述微孔膜載體表面上的交聯(lián)化氟化離子聚合物。所述方法包括用液體涂料組合物涂布微孔膜，所述液體涂料組合物包含氟化溶劑和溶解或分散于其中的氟化離子聚合物。氟化離子聚合物衍生自共聚反應(yīng)性單元，所述共聚反應(yīng)性單元包括：i)包含氟化基團(tuán)和烯系不飽和的氟化單體；ii)包含烯系不飽和和可以轉(zhuǎn)化成親水性基團(tuán)的官能團(tuán)的氟化單體；iii)氟化雙烯烴單體；和iv)氟化溴-烷基或碘-烷基鏈轉(zhuǎn)移劑。所述方法還包括將經(jīng)涂布的氟化離子聚合物暴露于電磁輻射，以使得反應(yīng)性單元反應(yīng)以形成交聯(lián)化氟化離子聚合物。

8、在另一方面中，本公開涉及一種微孔膜復(fù)合物，其包括微孔膜載體和涂布于微孔膜載體表面上的親水性交聯(lián)化氟化離子聚合物。交聯(lián)化氟化離子聚合物包括：氟化聚合物主鏈和連接至氟化主鏈的親水性基團(tuán)；親水性基團(tuán)包含選自-so3h和-cooh的基團(tuán)。交聯(lián)化液體涂料組合物不含有熱活化自由基引發(fā)劑。

技術(shù)特征：

1.一種微孔膜復(fù)合物，其包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔膜復(fù)合物，其中所述交聯(lián)化涂層含有uv活化自由基引發(fā)劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微孔膜復(fù)合物，其中所述微孔膜載體包含選自超高分子量聚乙烯、聚偏二氟乙烯以及聚苯砜的聚合物。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其中所述親水性基團(tuán)以在380至620克/當(dāng)量親水性基團(tuán)范圍內(nèi)的當(dāng)量重量存在于所述交聯(lián)化氟化離子聚合物上。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其具有至少5微克/平方厘米的染料結(jié)合力。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其具有小于92重量百分比ch3的(ch3/h2o混合物)可濕性。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其在室溫下在14.2psi/500ml/17.35cm2下的異丙醇流動(dòng)時(shí)間小于4092秒。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，當(dāng)使用500毫升異丙醇在14.2psi的壓力下測量時(shí)，與未經(jīng)涂布的微孔膜載體相比，所述微孔膜復(fù)合物具有80％或更少的流動(dòng)損失。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其具有至少25達(dá)因/厘米的表面能。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物，其中所述微孔膜包含選自由以下組成的群組的聚合物：含氟聚合物、聚砜、尼龍、聚丙烯腈、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚偏二氟乙烯和聚苯砜。

11.一種過濾器，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的微孔膜復(fù)合物。

12.一種制備微孔膜復(fù)合物的方法，所述微孔膜復(fù)合物包含微孔膜載體和所述微孔膜載體表面上的交聯(lián)化氟化離子聚合物涂層，所述方法包含：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述氟化離子聚合物進(jìn)一步包含在末端位置處的一或多個(gè)碘和溴原子，

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述微孔膜包含選自由以下組成的群組的聚合物：含氟聚合物、聚砜、尼龍、聚丙烯腈、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚偏二氟乙烯和聚苯砜。

15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中包含氟化基團(tuán)和烯系不飽和的所述氟化單體包含四氟乙烯。

16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一權(quán)利要求所述的方法，其中可以轉(zhuǎn)化成親水性基團(tuán)的所述官能團(tuán)選自由以下組成的群組：-so2f、-coor、-cof和這些基團(tuán)的組合，其中r為c1至c20烷基或c6至c20芳基。

17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含：

18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體涂料組合物不含熱活化自由基引發(fā)劑。

19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體涂料組合物不含自由基引發(fā)劑。

20.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述液體涂料組合物含有輻射活化自由基引發(fā)劑。

21.根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含在使所述經(jīng)涂布的氟化離子聚合物暴露于電磁輻射以使所述反應(yīng)性單元反應(yīng)形成交聯(lián)化氟化離子聚合物之后，使所述膜與溶劑接觸以自所述交聯(lián)化氟化離子聚合物去除未反應(yīng)的反應(yīng)性單元。

22.根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含通過使所述交聯(lián)化氟化離子聚合物依序與堿并且隨后與酸接觸來使-so2f、-coor或-cof基團(tuán)轉(zhuǎn)化成親水性基團(tuán)。

23.一種微孔膜復(fù)合物，其根據(jù)權(quán)利要求12至22中任一權(quán)利要求來制備。

技術(shù)總結(jié)
本公開描述在微孔膜載體的表面含有交聯(lián)化氟化離子聚合物的孔洞聚合膜復(fù)合物和相關(guān)方法。

技術(shù)研發(fā)人員：阿爾科塔·約卡,J·A·賈比爾,D·克雷斯波,S·李
受保護(hù)的技術(shù)使用者：恩特格里斯公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2