表面改性的含氟聚合物膜及其生产方法

申请号 CN201280046253.1 申请日 2012-09-21 公开(公告)号 CN103842059A 公开(公告)日 2014-06-04
申请人 W.L.戈尔及同仁股份有限公司; 发明人 B·M·麦克拉里; T·波达;
摘要 一种用于制造过滤制品的方法,该方法包括提供多孔含氟 聚合物 膜(M),和在膜第一侧表面的至少一部分施加 力 以改性第一侧表面。所施加的力可具有与第一侧表面非垂直方向的分量,并且可以通过反向旋转辊(50)进行施加。表面改性可提高经改性的表面的 密度 和/或降低经改性的表面的孔隙率。从而提高了整个经改性的表面的颗粒保留能力,同时保持了整个膜体积的渗透性。
权利要求

1.一种用于制造过滤制品的方法,该方法包括:
提供多孔含氟聚合物膜;和,
向所述含氟聚合物膜的第一侧表面的至少一部分施加,该力具有非垂直方向的分量。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加步骤降低了所述第一侧表面的孔隙率。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加步骤增加了所述第一侧表面的密度
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述施加步骤包括:
将所述第一侧表面与表面改性装置的接触表面接触,以机械改性该第一侧表面。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述表面改性装置包括接触表面,并且所述接触步骤包括:
使得所述接触表面和所述第一侧表面中的至少一个相对于所述接触表面和所述第一侧表面中的另一个进行移动。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述移动步骤包括:
使得所述接触表面以第一方向前进;和,
使得所述含氟聚合物膜的所述第一侧表面以第二方向前进,其中所述第一方向和第二方向是不同的。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述第一方向与所述第二方向相反。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述移动步骤中,所述接触表面沿弓形路径运动。
10.如权利要求5所述的方法,其特征在于所述接触表面包括下组中至少一种:
织造表面、非织造表面、网状表面和针织表面。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述力以锐方向施加于所述第一侧表面。
12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氟聚合物膜包括具有第一侧表面的第一部分和不同的第二部分,其中所述第一部分的第一平均密度大于第二部分的第二平均密度。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一部分的总体积小于所述第二部分的总体积。
14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氟聚合物膜包括具有第一侧表面的第一部分和不同的第二部分,其中所述含氟聚合物膜的所述第一部分的第一平均孔隙率小于所述含氟聚合物膜的所述第二部分的第二平均孔隙率。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,所述第一部分的总体积小于所述第二部分的总体积。
16.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氟聚合物膜包括具有第一侧表面的第一部分和具有第二侧表面的第二部分,其中所述含氟聚合物膜的所述第一侧表面和所述第二侧表面在所述含氟聚合物膜相对的两边。
17.如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述含氟聚合物膜的所述第一侧表面的镜面光泽度高于第二侧表面的镜面光泽度。
18.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氟聚合物膜的所述第一侧表面在所述施加步骤之后的镜面光泽度高于所述施加步骤之前的镜面光泽度。
19.如权利要求1所述的方法,所述含氟聚合物膜具有由原纤维互连的结点微结构,并且该方法还包括:
响应所述施加步骤,侧向移置一部分所述结点和原纤维。
20.一种过滤制品,其包含:
多孔含氟聚合物膜,所述膜至少具有第一部分和第二部分,所述第一部分包含摩擦改性的第一侧表面,其中所述第一部分具有至少一个以下特征:
第一部分的第一平均密度大于所述第二部分的第二平均密度;和
第一部分的第一平均孔隙率小于所述膜的所述第二部分的第二平均孔隙率。
21.如权利要求20所述的过滤制品,其特征在于,所述第一部分的总体积小于所述第二部分的总体积。
22.如权利要求20所述的过滤制品,所述第二部分包括第二侧表面,其中所述膜的所述第一侧表面和所述第二侧表面位于所述膜相对的两边。
23.如权利要求22所述的过滤制品,其特征在于,所述膜的摩擦改性的第一侧表面的镜面光泽度高于第二侧表面的镜面光泽度。
24.如权利要求20所述的过滤制品,其特征在于,所述膜包括具有第二侧表面的第三部分,其中所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间。
25.如权利要求24所述的过滤制品,其特征在于,所述第三部分的第三平均密度大于所述第二平均密度。
26.如权利要求20所述的过滤制品,所述膜具有由原纤维互连的结点表征的微结构,其中所述第一表面的一部分含有侧向移置的所述结点和所述原纤维中的一个。
27.如权利要求20所述的过滤制品,其特征在于,所述膜提供大于30%的28nm颗粒保留率。
28.如权利要求20所述的过滤制品,其特征在于,用离聚物涂层涂覆所述膜。
29.如权利要求20所述的过滤制品,其还包括:
邻近所述膜的一侧设置的至少一个第一支承层。
30.如权利要求30所述的过滤制品,其特征在于,所述过滤制品还包括:
置于与所述第一侧相对的,所述膜的第二侧的第二支承层。

说明书全文

表面改性的含氟聚合物膜及其生产方法

发明领域

[0001] 本发明涉及一种用于液体过滤应用的改进的含氟聚合物膜,和一种对含氟聚合物膜的表面进行改性,以产生具有优良的颗粒保留和足够用于液体过滤应用的液体渗透性的“模糊”表面的方法。

发明背景

[0002] 多孔膜广泛地用于颗粒、离子、生物的过滤,以及来自药物工业、微电子工业、化工业和食品工业中的流体的其他污染物的过滤。在使用中,将所述膜形成一种置于被过滤的流体流中的装置(如,褶式筒元件、空心管、平盘堆等)。
[0003] 半导体制备中,半导体生产中更窄的线宽趋势使得颗粒污染物控制的负担不断增加。更致密的过滤趋势已经使得引入了含氟聚合物过滤膜,其额定孔径小至10nm。虽然此类膜是成功的,但是仍需要在实现优良颗粒保留的同时能维持足够液体渗透性的含氟聚合物膜。
[0004] 已知的用于改进含氟聚合物膜的颗粒保留率或降低额定孔径的方法包括使膜通过两个砑光辊的辊隙来压缩膜。虽然该压缩引起膜的致密化,从而改进了颗粒保留率,但经压缩的膜会遭受明显的液体渗透性的损失,从而限制了其作为过滤装置的使用。

发明内容

[0005] 本发明提供一种具有提高的颗粒保留率和可接受的液体渗透性的含氟聚合物膜,从而生产出特别适用于液体过滤应用的膜。相应地,本发明还提供一种在保持可接受的液体渗透性的同时改进含氟聚合物膜的颗粒保留率的方法。
[0006] 在一方面,方法可包括改性多孔含氟聚合物膜的表面,如形成“模糊”表面。这样,所述含氟聚合物膜可具有由原纤维互连的结点进行表征的微结构。模糊的表面与表面改性前的该表面相比,可具有较高的镜面光泽度值(如,没有可辨识的结点/原纤维)。
[0007] 在一个特征中,提供用于制造过滤制品的方法,该方法包括以下步骤:提供多孔含氟聚合物膜,和向含氟聚合物膜的第一侧表面的至少一部分施加以产生所需的表面改性。所施加的力可具有与第一侧表面非垂直方向的分量。在一些实施方式中,第一侧表面与施加力的来源中的至少一个可相对于另一个移动。力的施加可通过多种方法实现,包括机械方法。
[0008] 在一些实施方式中,可通过膜的第一侧表面的至少一部分与表面改性装置的接触表面的接触来施加机械改性力,从而对第一侧表面进行机械改性。关于这一点,所述接触可包括使得接触表面与第一侧表面中至少一个,相对于接触表面和第一侧表面中的另一个移动,从而形成“摩擦改性的表面”。
[0009] 在一个方法中,接触表面可第一方向前进。或者作为替代,可移动含氟聚合物膜从而使得它的第一侧表面以第二方向移动,其中所述第一和第二方向可以是不同的。例如,所述第一和第二方向可以是相反的方向。
[0010] 在另一个方法中,接触表面可以以第一速度在第一方向进行移动。可以移动含氟聚合物膜,使得它的第一侧表面还以第二速度在第一方向进行移动,其中第一和第二速度是不同的。
[0011] 在一个实施方式中,表面改性装置的接触表面可沿弓形路径前进。例如,可在表面改性装置的可转动的圆柱形表面(如朝外表面)上提供接触表面,以形成用于与含氟聚合物膜的第一侧表面旋转接合的弯曲接触表面(如环形表面)。
[0012] 在一个方法中,膜可沿相对于旋转环形接触表面的线型路径前进。在另一个方法中,膜可沿相对于可旋转的环形接触表面的弓形路径前进。
[0013] 为了便于加工,所述含氟聚合物膜可以以拉伸的网形式提供,其中所述网可前进通过可旋转的表面改性装置,以使得接触表面与横跨网宽度的网表面的有限部分接合。进而,网表面沿着其长度逐渐改性。
[0014] 在一个方法中,可在第一方向上驱动可旋转辊驱动器,以使得含氟聚合物膜网沿弓形路径前进,并且可在第二方向上驱动可旋转的表面改性装置,以使得接触表面(如环形表面)沿弓形路径前进,其中当含氟聚合物膜相对与旋转表面改性装置接合和移动时,含氟聚合物膜的第一侧表面的至少一部分被表面改性装置的接触表面摩擦改性。在另一个方法中,可在第一方向上驱动可旋转辊驱动器,使得含氟聚合物膜网沿弓形路径以第一速度前进,并且可在第一方向上驱动可旋转表面改性装置,使得接触表面(如环形表面)沿弓形路径以与第一速度不同的第二速度前进,其中当含氟聚合物膜相对于旋转表面改性装置接合和移动时,含氟聚合物膜的第一侧表面被表面改性装置的接触表面摩擦改性。
[0015] 另一个特征,可提供一种方法,其中提供了多孔含氟聚合物膜,将具有非垂直方向分量的力施加于膜的第一侧表面,以增加第一侧表面的密度和/或降低其孔隙率。可如上所述提供施加的力。
[0016] 例如,表面密度可沿整个第一侧表面的厚度增加,该厚度比含氟聚合物膜的额定厚度小。另外或者作为替代,表面孔隙率可沿整个第一侧表面的厚度减少,该厚度比含氟聚合物膜的额定厚度小。
[0017] 在某些实施方式中,方法还可包括向含氟聚合物膜的第二侧表面施加具有非垂直方向分量的力,以降低第二侧表面的孔隙率和/或增加其表面密度。可如上所述提供施加的力。在这样的实施方式中,所述含氟聚合物膜的第二侧表面可与其第一侧表面相对。
[0018] 在与方法实施方式联用时,可提供具有由原纤维互连的结点的微结构的含氟聚合物膜。例如,可使用膨胀的PTFE膜(如单片式结构)。在另一个实施方式中,可提供具有TFE和PSVE的膨胀共聚物的膜。在这样的实施方式中,方法还可包括响应施加步骤,侧向移置(displacing)一部分的结点和原纤维。
[0019] 在另一个方面,可提供含有多孔含氟聚合物膜的改进的过滤制品,其具有提高的颗粒保留率和可接受的液体渗透性。可通过在膜上提供力改性的表面(如摩擦改性的表面)来实现这些益处。
[0020] 这样,改进的膜可至少具有第一部分和第二部分。第一部分可包含至少部分或者完全摩擦改性的第一侧表面。该第一部分可具有第一平均密度(如其体积范围内),其大于第二部分的第二平均密度(如其体积范围内),和/或该第一部分可具有第一平均孔隙率(如其体积范围内),其小于第二部分上(如其体积范围内)的第二平均孔隙率。
[0021] 在一些实施方式中,包含第一侧表面的第一部分的体积可小于第二部分的体积在多个实施方式中,该第二部分可包含第二侧表面。在此类应用中,膜的第一侧表面和第二侧表面可位于膜的相对侧。
[0022] 在多个实施方式中,过滤制品可包含具有上述孔隙率和/或密度特征的多孔膨胀的聚四氟乙烯膜(如单片式结构)。在此类实施方式中,可用离聚物(如全氟离子交换聚合物)涂覆膜。在其它的实施方式中,过滤制品可包含具有TFE和PSVE的膨胀共聚物的膜。
[0023] 在另一特征中,过滤制品可包含具有不同镜面光泽度的第一侧表面和第二侧表面的多孔含氟聚合物膜。例如,可提供这样的膜,它具有摩擦改性的第一侧表面,所述摩擦改性的第一侧表面的镜面光泽度高于第二侧表面的镜面光泽度。关于这一点,第一侧表面可以是摩擦改性的,而第二侧表面不是摩擦改性的,或是比第一侧表面程度小的摩擦改性。
[0024] 在其它实施方式中,过滤制品的膜可包含第三部分,该第三部分具有与所述膜的摩擦改性的第一侧表面相对的第二侧表面。在这样的实施方式中,膜的第二部分可位于第一部分和第三部分之间。在一个例子中,可提供这样的膜,使得第三部分具有与第二部分的第二平均密度一样或更大的第三平均密度,和/或具有与第二部分的第二平均孔隙率一样或更小的第三平均孔隙率。
[0025] 另一方面,可提供含有多孔含氟聚合物膜的过滤制品,该膜提供大于30%的28nm颗粒保留率。
[0026] 多种本发明可考虑的过滤制品可采用上述多方面的方法制备。此外,考虑到说明书下文提供的实施方式,本发明的大量其它方式、特征、和优点对于本领域技术人员而言变得显而易见。
[0027] 附图简述
[0028] 图1显示了多孔含氟聚合物膜的一个实施方式的侧视图。
[0029] 图2显示了多孔含氟聚合物膜的另一实施方式的侧视图。
[0030] 图3显示了含有图1实施方式的膜的过滤制品的一个实施方式的侧视图。
[0031] 图4是制备表面改性的多孔含氟聚合物膜和含有该膜的过滤制品的方法实施方式的流程图
[0032] 图5显示了可用于对含氟聚合物膜的表面进行改性的方法实施方式的示意图。
[0033] 图6a和6b显示了一个膜的实施方式的SEM显微图,其分别显示了不同于原始膜表面的改性表面,或模糊表面。
[0034] 图7a和7b显示了另一个膜的实施方式的SEM显微图,其分别显示了不同于原始膜表面的改性表面,或模糊表面。
[0035] 图8a和8b显示了另一个膜的实施方式的SEM显微图,其分别显示了不同于原始膜表面的改性表面,或模糊表面。
[0036] 图9a和9b显示了另一个膜的实施方式的SEM显微图,其分别显示了不同于原始膜表面的改性表面,或模糊表面。
[0037] 具体实施方式详述
[0038] 本文描述了具有改性,或“模糊”表面的含氟聚合物制品和制备该含氟聚合物制品的方法。本发明的制品具有更优良的颗粒保留率以及足够的液体渗透性,可用作过滤装置。
[0039] 含氟聚合物制品可包含具有力改性(如摩擦改性)表面的膨胀PTFE膜。任选地,该膨胀的PTFE可以是单片式结构。膨胀的PTFE膜可根据US7,306,729,US3,953,566,US5,476589和US5,183,545公开的方法制备,这些专利通过引用全部结合于此。
[0040] 具有表面改性的、膨胀的PTFE膜的过滤制品可包括单层或构造成具有多层的复合物。所述多层可以全部相同或可在孔隙率、孔径和微结构上变化。
[0041] 在一些过滤制品的实施方式中,可通过本领域已知的方法将表面改性的含氟聚合物膜堆叠到聚合支承层上。该支承层可包括织造层、非织造层、针织层和网状层等。
[0042] 在一个实施方式中,含氟聚合物制品可包含表面改性的、膨胀的PTFE膜,该膜至少一部分表面涂覆有全氟离子交换聚合物。经涂覆的膜可根据美国专利No.5,183,545和美国专利No.5,094,895所公开的方法制备,该两项专利通过引用全部结合于此。参见例如,下文的实施例1。
[0043] 在另一个实施方式中,含氟聚合物制品可包含具有官能化TFE共聚物材料的膨胀的聚合材料,所述官能化TFE共聚物材料具有特征在于原纤维互连的结点的微结构,其中该官能化TFE共聚物材料包括TFE和PSVE的官能化共聚物。该官能化TFE共聚物材料可根据美国专利公开号US2010/0248324和US2011/0039960公开的方法制备,该两项专利通过引用全部结合于此。参见例如,下文的实施例3。
[0044] 在另一个实施方式中,含氟聚合物制品可包含可渗透的多孔材料,其含有具有微观结构的官能化TFE共聚物材料,所述官能化TFE共聚物材料具有特征在于原纤维互连的结点的微结构,其中所述官能化TFE共聚物材料包含TFE、PSVE和侧接在聚合物链上的磺酸的官能化共聚物。这些材料可根据US2010/0280200公开的方法制备,其通过引用全部结合于此。参见例如,下文的实施例4。
[0045] 在多种实施方式中,含氟聚合物制品的多孔聚合膜可采用多孔聚合膜的层叠盘的形式、褶式筒状形式或管状形式,这取决于最终的用途。
[0046] 如上所述,可通过施加具有非垂直方向分量的力以提供含氟聚合物膜上的至少一个力改性的表面来显著提高含氟聚合物制品的颗粒保留率。在预期的实施方式中,可通过机械加工方法来提供摩擦改性的表面来实现表面改性,如下文进一步说明。
[0047] 现参见图1,其显示了表面改性的含氟聚合物膜的实施方式。多孔含氟聚合物膜1可包含第一部分2和第二部分3。该第一部分1可包含改性的第一表面2a。这样的表面改性可产生第一部分2,其体积范围内的平均密度大于第二部分3的体积范围内的平均密度。另外或者作为替代,这样的表面改性可产生第一部分2,其体积范围内的平均孔隙率小于第二部分3的体积范围内的平均孔隙率。
[0048] 图2其显示了表面改性的含氟聚合物膜的另一个实施方式。多孔膜10可包含第一部分12、第二部分13和第三部分14。第一部分12可包含改性的第一表面12a。这样的表面改性可产生第一部分12,其体积范围内的平均密度大于第二部分13的体积范围内的平均密度。另外或者作为替代,这样的表面改性可产生第一部分12,其体积范围内的平均孔隙率小于第二部分13的体积范围内的平均孔隙率。
[0049] 任选地,第三部分14可包含改性的第二表面14a,其已被力改性,如摩擦改性。改性的第二表面14a可产生第三部分14,其体积范围内的平均密度大于第二部分13的体积范围内的平均密度。另外或者作为替代,这样的表面改性可形成第三部分,其体积范围内的平均孔隙率小于第二部分13的体积范围内的平均孔隙率。
[0050] 在提供改性的第一表面12a和改性的第二表面14a的设置中,整个侧表面12a和14a的相关孔隙率和密度可以一样也可以不同。这样,可控制这些表面的表面改性以进行所需的相关测试。
[0051] 在图3中,显示了包含表面改性的含氟聚合物膜的过滤制品的一个实施方式。过滤制品100包括至少与第一支承层30相邻设置的多孔含氟聚合物膜20。如图所示,多孔含氟聚合物膜20可设置于第一支承层30和第二支承层40之间。这样,第一支承层30和/或第二支承层40可包括一种或多种:织造层、非织造层、针织层和网状层。
[0052] 如图3所示,多孔含氟聚合物膜20可包含第一部分22和第二部分23。第一部分22可包含改性的第一表面22a。改性的第一表面22a可设置在过滤制品100的上游侧,其中液体L在改性的第一表面22a上过滤,之后通过多孔含氟聚合物膜20的其它部分。或者,第一表面22a可设置在过滤制品100的下游侧。应理解,通过改性的第一表面22a提供了提高的颗粒保留率。
[0053] 改性的第一表面22a产生了第一部分22,其体积范围内的平均密度大于第二部分23的体积范围内的平均密度。另外或者作为替代,这样的表面改性可产生第一部分22,其体积范围内的平均孔隙率小于第二部分23的体积范围内的平均孔隙率。
[0054] 图4显示了制造具有提高的颗粒保留率和可接受的液体渗透性的过滤制品的方法的一个实施方式。该方法可包括提供多孔含氟聚合物膜(步骤100)。在多种实施方式中,多孔含氟聚合物膜可含有如上所述的膨胀PTFE、含有官能化TFE共聚物材料的膨胀聚合材料(所述官能化TFE共聚物材料包含如上所述的TFE和PSVE的官能化共聚物)、官能化TFE共聚物材料(其包含TFE、PSVE和侧接于主链的磺酸的官能化共聚物)或者其它含氟聚合物膜。
[0055] 方法还包括通过施加在该含氟聚合物膜上的力来改性其表面,其中施加的力具有相对于表面非垂直方向的分量(步骤102)。例如,可通过将膜表面与表面改性装置的接触表面接触来实现力的施加,以机械改性膜表面(步骤102a)。与所施加的力结合,可提供膜表面与接触表面之间的相互移动以产生摩擦改性的表面。在多种实施方式中,可通过将膜和接触表面中的一个相对于另一个前进,通过膜与接触表面之间相反方向的前进,或者膜与接触表面以相同方向不同速度的前进来实现来实现这样的接触(步骤102b)。这样,可提供作为网的多孔含氟聚合物膜,其中当网前进通过接触表面时,网的表面是沿其长度被逐渐改性。
[0056] 方法可任选地用于改性多孔含氟聚合物膜的另一表面(步骤104)。在这种设置中,可如上所述施加改性力(步骤102)。
[0057] 表面改性后,方法可任选地提供对含氟聚合物膜的一个或多个表面进行涂覆(步骤106)。例如,在一个方法中,可在含氟聚合物膜的改性的表面上涂覆离聚物涂层(步骤106a)。在另一个方法中,可在膜的表面改性前在所述膜的一个或多个表面上涂覆离聚物涂层。
[0058] 如图4进一步所示,方法还包括过滤制品的装配(步骤108)。例如,可将膜置于支承层之间,并褶皱以形成筒形装置。
[0059] 现参见图5,其显示了一种用于膜表面改性的机械加工方法。如图所示,机械加工方法可包括将膜网M与表面改性装置接触(如将该膜通过两个旋转的辊,其中一个辊与另一个辊以相反的方向旋转),以产生表面改性的网SM。第一辊60可包含用于使得膜网M前进的金属背辊。第二反向旋转辊50可包含磨光辊(其含有合适的接触表面52),用于施加力以摩擦改性膜网M的上表面。
[0060] 接触表面52可包含较软或柔顺的材料。接触表面材料的非限制性例子包括缎织物、羊毛、PTFE膜或毡布和布或法兰绒。优选地,棉的双面法兰绒可用作接触表面52。
[0061] 要改性的膜网M的表面与接触表面52在整个网的宽度上发生线接触。优选地,在要改性的表面与接触表面52之间只有轻微的物理压力。在一个实施方式中,在旋转方向物理接触的迹线约为1-2英寸,相当与网的宽度。
[0062] 可提供接触表面52和膜M,使得接触表面52施加的力对于膜表面具有非垂直(如非正交)的主要方向分量。例如,施加的力可具有对于膜表面呈锐施加的主要方向分量。这样,可能需要使得任何垂直力的施加最小化,从而保持接触表面52和膜网M上表面之间的轻微物理压力。
[0063] 可以理解,图5含氟聚合物膜表面改性的机械方法可用于提高颗粒保留率而不改变膜的整体结构,从而保留足够的液体渗透性。也就是说,膜的改性可主要限制在其表面部分,从而保持其剩余体积范围内的液体渗透性。
[0064] 采用如图5所述的机械方法,可以通过将节点200和202原纤维的表面层“模糊”成膜状结构来遮蔽膜表面上暴露的孔,,如图6a、7a、8a、9a的SEM显微图所示。得到的含氟聚合物膜具有至少一个与原始膜表面显著不同的摩擦改性的表面。这样的膜的形貌可用镜面光泽度值来表征。
[0065] 可通过改变施加到膜表面的功(work)的程度来改变模糊的程度。这可通过接触表面(如磨光轮)与膜网之间线性速度之比来表示。可使用50-1500的比例。优选使用200-500的比例。
[0066] 如上所述,含氟聚合物膜还可以在两个表面进行改性,在所述两个表面上具有相似或不同的模糊度。
[0067] 测试方法
[0068] 水流速率
[0069] 将干燥的膜覆盖住测试仪(Sterifil固定器47mm,目录编号:XX11J4750,密理博(Millipore))。测试固定器填充去离子水(室温)。对膜施加10”的Hg柱[4.9psid]的真空;测量400cm3的去离子水流过膜的时间。膜的水流速率相对于压力单位进行标准化,记2
录的单位为gpm/m/psi。在疏水性膜的情况下,用如IPA之类的溶剂对其进行预湿润,来促进水通过孔。
[0070] 格力(Gurley)测试
[0071] 格力空气流量测试测量在12.4厘米水压下100厘米3空气流动通过6.45厘米2样品的时间(以秒计)。样品在密度计型号为4340的格力自动密度计(Gurley Densometer Model4340Automatic Densometer)中进行测试。
[0072] 镜面光泽度
[0073] 表面的镜面光泽度通过ASTM D2457所述的方法,采用BYK加德纳光泽度计(BYK Gardner Glossmeter)测定。记录60度处的值。
[0074] 颗粒保留率
[0075] 膜的颗粒保留效率采用如下方法测定。将膜样品(直径142mm)置于含有荧光聚苯乙烯胶乳微粒的测试液体中。
[0076] 分别制备28nm微粒(产品号:G25,塞摩费舍尔科学公司(Thermo Fisher Scientific))和49nm微粒(产品号:B50,塞摩费舍尔科学公司(Thermo Fisher Scientific))的两份独立的测试溶液。制备49nm微粒的测试溶液,其在含有0.1%的X-100的溶液中每毫升含有约32,000个颗粒。制备28nm微粒的测试溶液,其在含有0.1%的 X-100的溶液中每毫升含有约104,000个颗粒。这些溶液都贴上了“测试”的标签。
[0077] 首先,用IPA润湿膜。然后,用500mL的0.1%的 X-100溶液的表面活性剂,在6psi的压差下流过膜。收集流出的液体,并贴上“对照”的标签。
[0078] 然后,250mL测试溶液在6psi的压差下流过膜。收集过滤的液体,并贴上“下游”的标签。
[0079] 用Cary Eclipse公 司 的 荧 光 分 光 光 度 计(Cary Eclipse fluorescent spectrophotometer)测定测试溶液样品、对照溶液样品和下游溶液样品的荧光强度。用给定微粒尺寸的三种不同颗粒浓度的测试溶液得到的校准标准对分光光度计的强度测量进行3点曲线校准。
[0080] 从得到的强度值中,根据以下公式计算颗粒保留效率(E),单位为%:
[0081]
[0082] 效率数低于约20%被认为处于该方法的噪声水平(noisy level),并记作n/d或未检出。
[0083] 实施例12
[0084] 用含有1重量%的 950离聚物的乙醇溶液浸涂具有标称质量为12g/m,标称厚度为19微米,和额定孔径为0.05um的膨胀PTFE膜(可从W.L.戈尔及附属有限公司(W.L.Gore&Associates,Inc.)购得,产品编号为S30595或SMPL-GMM405)。然后在约50摄氏度下对膜进行干燥。被涂覆的膜的水流速率、格力数、颗粒保留率和光泽度特性见表I所示。膜的SEM显微图如图6b所示。
[0085] 涂覆的膜的一个约250平方厘米的表面用安装在电钻上的磨光轮“磨光”进行改性。该磨光轮是软的螺旋接缝棉布(spiral sewn cotton muslin)型的,美国威望公司(Vermont American)的产品编号17544,或等同产品。如表I所示,与未改性的涂覆的膜相比,表面改性的膜具有更优良的保留率而不会造成水流速率的明显损失。图6a清楚地显示了由上述表面改性得到的模糊表面。与未改性的涂覆的膜表面相比,模糊表面的镜面光泽度值显示了显著的不同。
[0086] 表I
[0087]表面改性前 表面改性后
格力[秒] 42 65
水流速率[gpm/m2/psi] 0.61 0.23
28nm保留率[%] n/d 78
49nm保留率[%] 43 96
(模糊的表面)
镜面光泽度[60度处的值] 4 20
[0088] 实施例2
[0089] 根据美国专利7,306,729制备膨胀的PTFE膜。被涂覆的膜的水流速率、格力数、颗粒保留率和光泽度特性如表II所示。膜的SEM显微图如图7b所示。
[0090] 该涂覆的膜的一个约250平方厘米的表面用安装在电钻上的磨光轮“磨光”进行改性。磨光轮是软的螺旋接缝棉布(spiral sewn cotton muslin)型的,美国威望公司(Vermont American)的产品编号17544,或等同产品。
[0091] 如表II所示,与未改性的膜相比,表面改性的膜具有更优良的保留率而不会造成水流速率的明显损失。图7a清楚地显示了由上述表面改性得到的模糊表面。与未改性的膜相比,经改性的膜的镜面光泽度值显示了显著的不同。
[0092] 表II
[0093]表面改性前 表面改性后
格力[秒] 12 64
水流速率[gpm/m2/psi] 1.43 0.55
49nm保留率[%] 15(n/d) 70
镜面光泽度[60度处的值] 2.4 11.9(模糊的表面)
[0094] 实施例3
[0095] 根据美国专利公开号US2011/0039960制备含有TFE和PSVE的共聚物的膨胀的官能化共聚物膜。被涂覆的膜的水流速率、格力数、颗粒保留率和光泽度特性如表III所示。膜的SEM显微图如图8b所示。
[0096] 该膜辊上的一个表面采用图5中示意性所示的装置进行改性。图5显示了能被加热的铬背辊(60)和磨光轮(50),所述磨光轮(50)的转动方向与背辊的转动方向相反。磨光轮由棉布材料组成,如斯图尔特麦当纳2084型(Stewart MacDonald type2084),或等同材料。该装置还包括与背辊(60)紧贴的解绕和重绕。膜(M)的网穿过该装置,并调节膜表面与磨光材料之间的接触以提供约2英寸的线接触。电位计控制磨光辊的驱动扭矩。旋转时,将电位计设定在3.6-4.0之间。将背辊加热至40摄氏度。
[0097] 施加到膜表面的功(work)的程度可用磨光轮运动与网运动之间的比表示。该比例通过计算两者的线速度得到。当网的速度为5英尺每分钟,磨光轮的速度为1650英尺每分钟时,则确定比例为330。
[0098] 与未改性的膜相比,不会造成水流速率的明显损失与未改性的膜相比,经改性的膜的镜面光泽度值显示了显著的不同。
[0099] 表III
[0100]表面改性前 表面改性后
格力[秒] 12 47
水流速率[gpm/m2/psi] 3.2 0.34
28nm保留率[%] 13(n/d) 96
49nm保留率[%] (n/d) 77
镜面光泽度[60度处的值] 4 37(模糊的表面)
[0101] 实施例4
[0102] 根据美国专利公开号US2010/0280200制备含有TFE和PSVE共聚物的水可渗透的膨胀的官能化共聚物膜。2010/0280200.膜的SEM显微图如图9b所示。水可渗透膜的水流速率、格力数、颗粒保留率和光泽度特性如表IV所示。
[0103] 通过用磨光轮进行“磨光”,对该膜样品的一个直径约7英寸的表面进行改性。磨光轮是装在电钻上的软的螺旋接缝棉布(spiral sewn cotton muslin)型的,美国威望公司(Vermont American)的产品编号17544,或等同产品。改性的膜的水流速率、格力数、颗粒保留率和光泽度特性如表IV所示。膜的SEM显微图如图9a所示。
[0104] 如表IV所示,图4与未改性的膜相比,经改性的膜的镜面光泽度值显示了显著的不同。
[0105] 表IV
[0106]表面改性前 表面改性后
格力[秒] 77 94
水流速率[gpm/m2/psi] 1.5 0.4
49nm保留率[%] 20 38
镜面光泽度[60度处的值] 3.5 7.8(模糊的表面)
[0107]
[0108] 给出这些本发明的描述是为了阐述和说明的目的。而且,这些描述并不将本发明限制在本文所述的形式。因此,与上述说明和相关领域的技术和知识相应的变化和改进都在本发明范围内。本文所述实施方式是为了进一步阐述用于实施本发明已知的模式,使本领域其他技术人员能够在这些或其他实施方式中利用本发明,根据本发明的具体应用或用途进行各种改进。所附权利要求书应解释为包括可选的实施方式至现有技术所允许的程度。
QQ群二维码
意见反馈