[发明专利]多孔亲水薄膜

说明书

发明领域

本发明涉及亲水多孔薄膜及其制备方法，所述薄膜具有高透水性、容易被水润湿，在润湿状态，它们比未润湿薄膜表现出明显低得多的透气性。

更具体地，本发明的薄膜包含惰性多孔载体，优选的是基于氟化的聚合物，包括氟化离聚物，优选的是有-SO₃H官能团。

本发明的特征在于高透水性，特别适用于分离过程如水溶液的微滤、超滤，和全蒸发过程如使湿气脱水。

发明背景

已知目前用于分离过程的薄膜是基于氢化的聚合物。这些薄膜的缺点是它们一旦使用后就难以清洗和难以再生。此外，众所周知，超滤膜在用于药物领域例如用于渗析时必须把不释放有害物质作为一个基本特征。此外，所述薄膜必须是易于进行杀菌而不降解。为了克服这些缺点，在现有技术中已知使用基于氟化聚合物的薄膜，例如PVDF(聚偏二氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)，通过特定方法获得必需的孔隙率。然而，由于这些材料的高疏水性，特别是在PTFE情况下，透水性被极大地降低。为了增大透水性，已知可以进行薄膜的表面处理来降低材料疏水性。但是，即使进行这些表面处理，薄膜仍然呈现低透水性。

此外，所述处理赋予薄膜暂时的亲水性。这意味着当薄膜脱水时，它失去亲水性(所谓反润湿现象)并且必需重复复杂的处理来使薄膜亲水。

这一点见USP 6,179,132，其中描述了用于过滤的多孔薄膜；它包括具有由直接粘合在基底上的全氟化碳共聚物完全改性的表面的多孔全氟聚合物基底，全氟化碳共聚物具有与水接触时可以直接润湿的亲水基团。在所述专利中，叙述了全氟聚合物表面变成亲水而不损害基底惰性并且不会明显降低基底的孔隙率。该共聚物由主要是水溶液中沉积在全氟聚合物上，获得可以直接被水润湿的全氟聚合物表面。这种根据所述专利中描述的方法改性的可以直接润湿的表面与从水和有机溶剂的溶液或者仅有机溶剂的溶液沉积的全氟化碳聚合物处理的在现有技术中描述的表面不同，因为这种表面在与水接触时不能直接润湿。此外，上述根据现有技术改性的上述表面需要复杂的预处理(有机溶剂或剪切)，来使得表面可以用水润湿。所述专利的多孔薄膜不呈现反润湿现象。根据所述专利的载体表面不以涂料涂敷，而仅为改性。

所述薄膜呈现出透水性，但是，对于在所要求的过滤领域中的应用，透水性是不够高的(见对比实施例)。

同样，在全蒸发过程中，用于使湿气脱水的薄膜在它们与湿气接触时必须表现出高透水性和低气体透过性。对于这些用途，使用高氟化-基薄膜。然而，这些薄膜的缺点是低透水性。所以，工业装备需要具有高表面积的薄膜，因此它们必须具有大的尺寸。从工业和经济两方面来看，这都是一个缺点。

对于现有技术的薄膜，感觉到需要有具有改善的透水性而不表现出反润湿现象的亲水薄膜。

本申请人惊奇且意外地发现，由下文所述的薄膜可以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔亲水薄膜，包括其上沉积离聚物的多孔惰性载体，所述薄膜特征在于它们具有大于1升/(小时·平方米·大气压)，优选的是大于10升/(小时·平方米·大气压)，较优选的是大于100升/(小时·平方米·大气压)，更优选的是大于500升/(小时·平方米·大气压)的透水率；离聚物是无定形形式的并且具有酸形式的亲水基团。

透水性根据下列试验确定：把薄膜放在直径36毫米的金属盘上，该金属盘带有直径0.5毫米的孔，透水率大于500,000升/(小时·平方米·大气压)，放在垂直圆筒的底上；把130毫升去离子的蒸馏水倒入金属圆筒中；把圆筒封闭并通过送入氮气调节内部压力，分别在O.5、1、1.5和2大气压进行4次渗透实验，在每次实验中保持压力恒定并操作使得在结束时水头保持在薄膜以上；测量每个压力值的流速和流量；测定对于每个时间单位、每个薄膜表面单位和每个压力单位收集的水体积。然后，所获得的流量和相应的压力绘于图中，并确定通过图原点的直线的斜率(它表示渗透性)，它给出了关于实验点的最小均方差。所用的薄膜是双拉伸的PTFE基Goretex^，孔隙率为0.2微米(孔隙平均尺寸)、厚度为40微米，由Gore^Germany销售，该薄膜根据USP 6,179,132的方法或根据本发明的方法或者对比实施例的方法处理，薄膜的厚度约40微米。