[发明专利]微孔材料和制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及微孔材料，包括通过在稀释剂存在下结晶聚烯烃聚合物形成的微孔材料。本发明还涉及形成微孔材料的方法以及使用所述微孔材料制造的制品。

背景

微孔膜或薄膜已用于多种用途，例如用于固体的过滤、胶体物质的超滤、电化学电池中的扩散阻挡层或隔板、用于制备合成皮革和用于制备布叠层。在一些应用中，例如当使用用于合成鞋子、雨衣、外套、露营装备(如帐篷)等的材料时，需要能够透过水蒸汽，但不能透过液态水。此外，微孔膜或薄膜经常被用于微过滤液体，如抗菌素、啤酒、油类、细菌肉汤，以及用于分析空气、微生物样品、静脉内流体、疫苗等。微孔膜或薄膜还可用于制备外科敷料、绷带，并可用于其他可透过流体或气体的医用用途。

微孔膜也在化妆应用中用作除油布和抹布。薄膜在使用之前是不透明的，经与油接触变成透明的或半透明的，这是由于油填充微孔的原因。

微孔薄膜或膜具有能够使流体(气体，并常是液体)流过它们或进入它们的结构。液体是否通过薄膜或膜取决于结构的孔径和许多其他性能如表面能和化学性质。即使这种片由初始透明的材料制成，其通常也是不透明的，因为表面和内部结构散射可见光。

已经使用了固体-液体热诱导的相分离技术制备了可结晶的热塑性聚合物例如聚烯烃、聚酯和聚酰胺的微孔膜或薄膜。参见，例如，美国专利No.4,726,989。在这种技术中，聚合物在一定条件下与相容的液体如矿物油熔融共混，成型，冷却，以实现热诱导的相分离，然后取向，即，拉伸制品和任选地除去相容的液体。

尽管这些已知的微孔材料和制造微孔材料的方法适于多种应用，但仍需要其他材料。例如，具有低或没有可提取成分、不同的油吸收性能、不同的过滤性能和不同的处理性能的材料。

发明概述

本发明涉及适用于各种应用中的微孔材料。所述微孔材料含有可结晶的聚烯烃聚合物和稀释剂材料的组合，这种组合存在于所述微孔材料的形成过程中，也存在于所述微孔材料中。所述稀释剂材料在室温、大气压下是固体。所述稀释剂材料在高于所述聚合物熔点的温度下可与所述聚烯烃聚合物混溶，然而当所述聚合物结晶时与所述聚合物发生相分离。

使用热诱导的相分离(TIPS)方法形成本发明的微孔材料。制造所述微孔材料的TIPS方法通常包括熔融共混所述可结晶的含有聚烯烃的聚合物和所述稀释剂，形成均匀的熔融混合物或溶液。所述在室温下是固体的稀释剂在与所述聚烯烃聚合物共混之前优选至少部分熔融。在生成均匀的混合物之后，所述混合物形成成型制品，并冷却到所述含有聚烯烃的聚合物与所述稀释剂相分离的温度。按此方式，形成非多孔材料，其包括与所述固体稀释剂化合物组合的多个互联的结晶的聚烯烃聚合物相畴的聚集体。

在形成所述聚合物/稀释剂制品之后，通过在至少一个方向上拉伸所述制品获得所述材料的孔隙度。此步骤导致聚烯烃聚合物的相邻相畴彼此分离，以提供被互联的微孔包围的球粒相畴网络。所述微孔存在于所述材料中，没有除去或提取出所述固体稀释剂。在一些实施方案中，所述固体稀释剂材料至少部分地覆盖所述聚烯烃相畴。

在一些实施方案中，可以将成核剂加到所述均匀的熔融混合物中。成核剂允许比在通常所用更宽的条件下制造和结晶所述微孔膜。与没有成核剂存在相比，在成核剂存在下形成的所述聚合物相畴或球粒通常每单位体积具有更大数量的相畴或球粒。当使用聚丙烯聚合物时，优选使用成核剂。

从以下发明详细说明和权利要求书中将清楚本发明的其他特征和优点。上述公开的原理概述不意图描述本发明的每个实施方案或每种实施方式。以下的详细说明更特别地列举了利用所公开原理的某些实施方案。还公开了使用这些体系制造的各种制品和制造制品的方法。从以下详细说明、实施例和权利要求书中将清楚其他特征和优点。

附图简述

在附图的几个图中，相同部件用相同附图标记表示，在附图中：

图1是在本发明方法中用于制造本发明的微孔膜的设备的示意图。

图2是实施例1的显微照片，其是从聚乙烯聚合物和聚乙烯蜡稀释剂制造的拉伸的微孔材料。

图3是实施例4的显微照片，其是从聚丙烯聚合物和聚乙烯蜡稀释剂制造的拉伸的微孔材料。

图4是实施例9的显微照片，其是从甲基戊烯共聚物和石蜡稀释剂制造的拉伸的微孔材料。

图5是在入射光波长区测量的实施例10a-10g膜的反射率％的图。

详细说明

如上所述，本发明涉及对微孔材料和方法的各种改进。总体上，改进的材料涉及各种具有聚烯烃聚合物和固体稀释剂的多孔材料，还涉及制造方法。