[发明专利]复合膜的连续涂覆方法

说明书

发明领域

本发明涉及膨胀性聚四氟乙烯的连续涂覆以制备复合膜。

发明背景

无孔膜阻碍流动，但是通过扩散可以选择性的透过某些物质。例如，分离两种不同流体的膜禁止流体的总的或者不加选择的混合，但是可以允许流体的一种或多种组份的选择性通过。流量是通过速率的量度，选择性是膜对能通过它的各种物质显示的鉴别力的量度。某些聚合物用于气体分离的膜，以及诸如燃料电池和电解的电化学应用中。近来该聚合物是离聚物，即具有离子交换能力的聚合物。

膜可以是聚合物膜形式，在这种情况下，除了适于作为隔离物和输送的性能外，它们必须具有足够的强度来抵御撕裂或穿刺，或者通过膜的压差导致的过分的拉伸。可选的，复合膜用于其中聚合物负载在增强基底上。在复合物中，对于需要使用的聚合物来说只有有效的阻隔和输送性能是必须的。改进的强度由增强来提供。增强材料的例子是机织的或非机织的织物，或者膨胀性聚四氟乙烯(ePTFE，例如商业可获得的Tetratex或者Goretex)。

在许多应用中期望复合膜是薄的，通常处于微米级。可以通过涂覆ePTFE制备这么薄的膜。通常众多涂层可以施用到ePTFE的两边。这可以通过喷涂或浸渍进行，但是如果为了在没有损坏ePTFE，特别是薄的因此脆弱的ePTFE和所得复合膜的情况下确保均一的浸渍和均一的厚度，优选连续方法。

涂覆ePTFE需要改进的方法以获得复合膜。

发明概要

本发明涉及制备复合膜的方法，包含：

在移动的拉伸铸造基底上连续形成包含氟聚合物的液体介质的第一涂层，所述涂层具有选择的厚度；

把拉伸ePTFE与所述移动铸造基底上的所述涂层连续连接以在所述基底上形成早期复合结构，选择所述第一涂层的所述厚度以至少部分浸渍所述ePTFE并形成包含氟聚合物的液体介质的层，该液体介质干燥时形成与所述基底和所述ePTFE膜连接的氟聚合物层；

在所述移动的拉伸铸造基底上的所述早期复合结构上连续形成包含氟聚合物的液体介质的最终涂层，所述最终涂层具有选择的厚度并在所述早期复合物结构上形成包含氟聚合物的液体介质的层，该液体介质干燥时在所述ePTFE上形成氟聚合物层；

干燥所述早期复合结构；

除去所述铸造基底。

附图简要说明

图1是通过扫描电镜(SEM)获得的根据本发明制备的复合膜的横截面的照片。

图2是通过SEM获得的根据本发明制备的第二复合膜的横截面的照片。

图3是通过SEM获得的根据使用了两层ePTFE的本发明制备的复合膜的横截面的照片。

详细说明

本发明所用的膨胀性聚四氟乙烯(ePTFE)作为Tetratex(美国明尼苏达州明尼阿波利斯的donaldson公司)或者作为Goretex(美国马里兰Elkton的W.L.Gore Associates)是商业可获得的。ePTFE也可以来自台湾台中的Yeu Ming Tai化工有限公司。可以根据美国专利第3,953，566和3,962,153号中描述的方法制备它。处理前的厚度范围为从大约2μm到200μm(最初厚度)。孔隙度(最初孔尺寸)优选大约0.1μm到大约10μm，更优选大约0.2μm到大约0.5μm。通过采取合理数目的代表性孔，优选大约10到25个孔的直径的平均数可以通过扫描电镜(SEM)扫描ePTFE来测量孔隙度。

本发明的方法对于用各种氟聚合物涂覆ePTFE以制备各种类型的复合膜很有用。可以通过用氟聚合物涂覆ePTFE来制备对于诸如氯碱电解槽或燃料电池的电化学电池有用的复合膜，该氟聚合物是电化学领域已知的氟化离子交换聚合物。优选的是具有磺酸或羧酸基团的全氟化离子交换聚合物，更优选的是具有磺酸基团的全氟化离子交换树脂，例如以商标名Nafion销售的树脂。合适的分散形式的具有磺酸基团的全氟化离子交换树脂就像来自美国威斯康星州密尔沃基的奥尔德利希化学公司和美国特拉华州威明顿的杜邦公司的Nafion溶液是可获得的。合适的全氟化离子交换树脂的当量(EW)(以将会中和一价氢氧化钠的氢离子(质子)形式的聚合物克数)是大约800-1300，优选大约850-1200，更优选大约850-1100，最优选大约850-950。