[发明专利]制备PTFE膜与无机材料的混合物的方法及与其相关的组合物

说明书

技术领域

[0001]本发明的实施方案一般性涉及制备包含多孔无机材料的发泡聚四氟乙烯(ePTFE)膜。

背景技术

[0002]包括聚四氟乙烯(PTFE)的材料在本领域是已知的。PTFE具有多种公认的用途，包括例如要求光滑性的应用(如轴承、套管等)和要求多孔膜的应用。这些涉及膜的应用可以包括例如过滤、通气和/或扩散/阻挡应用。过滤可以使用圆盘或者薄片。

[0003]包含添加剂的PTFE产品是已知的。参见例如Garrison等人的美国专利No.5,697,390；McHaney等人的美国专利No.5,827,327；Goldfarb的美国专利No.6,120,532和Hori等人的美国专利No.6,270,707。

发明内容

[0004]在本发明的一个实施方案中，提供制备包含多孔无机材料的聚四氟乙烯膜的方法。该方法包括下列步骤：(a)混合某一重量的聚四氟乙烯树脂、某一重量的润滑剂和某一重量的多孔无机材料，其中润滑剂的重量构成聚四氟乙烯树脂重量的15至25％之间，其中多孔无机材料的重量构成聚四氟乙烯树脂重量的最多10％，并且其中多孔无机材料具有至少一个小于100nm的尺寸；(b)形成包含聚四氟乙烯树脂、润滑剂和多孔无机材料的混合物的预成型体；(c)挤出预成型体形成具有1至100mil厚度的带状物；(d)压延带状物以利于润滑剂的蒸发；(e)通过在第一方向和在垂至于第一方向的第二方向的双轴拉伸拉幅带状物形成膜；和(f)将膜在400℉至750℉烧结1至120秒，其中烧结之后膜具有0.05至20mil的厚度。

[0005]在本发明的一个实施方案中，提供向包含聚四氟乙烯树脂和润滑剂的混合物中掺入多孔无机材料的方法。该方法包括下列步骤：(a)在V掺混机中将聚四氟乙烯树脂和润滑剂混合1至60分钟形成树脂/润滑剂混合物；(b)芯吸树脂/润滑剂混合物1至120小时；和(c)在V掺混机中将树脂/润滑剂混合物与多孔无机材料混合1至60分钟；其中润滑剂的重量构成聚四氟乙烯树脂重量的15至25％之间，其中多孔无机材料的重量构成聚四氟乙烯树脂重量的最多10％，并且其中多孔无机材料具有至少一个小于100nm的尺寸。

[0006]在本发明的一个实施方案中，提供包含下列物质的组合物：聚四氟乙烯树脂、包含异构烷烃(isoparaffinic)溶剂的润滑剂、和多孔无机材料；其中润滑剂的重量为聚四氟乙烯树脂重量的15至25％之间；其中多孔无机材料的重量构成聚四氟乙烯树脂重量的最多10％；并且其中多孔无机材料具有至少一个小于100nm的尺寸和具有大于50m²/g的比表面积。

具体实施方式

[0007]本发明的某些方面可能涉及挤出带状聚四氟乙烯(PTFE)，其包括多孔无机材料和/或复合材料，然后通过双轴拉伸将挤出的PTFE带转变成膜。

[0008]在某些实施方案中，PTFE和无机多孔材料(如复合材料)的组合可以通过向包含PTFE树脂的混合物中分散无机多孔材料如活性炭、碳纳米管、沸石、二氧化硅和其它纳米材料进行制备。然后可以将PTFE复合材料挤出成带状物和通过双轴拉伸转变成膜。

[0009]包含多孔无机颗粒的膜具有高孔隙率/表面积，并且至少在某些情况下可以用作净化催化剂。在某些实施方案中，例如，包含多孔材料的膜可以用于过滤有毒气体。而且包含多孔无机材料的尺寸稳定的膜可以用作气体分离和/或液体分离的过滤介质。

[0010]在某些示例性实施方案中，例如，可能产生形成在分子水平上过滤气体的微孔膜，其在膜的胞壁上包含纳米和/或微米尺寸复合流动通道。

[0011]PTFE膜可以是化学惰性并且通常具有很低的表面能。在某些实施方案中，化学稳定性(和/或PTFE膜的其它有利特性)可以与无机材料的纳米孔结构结合。例如，多孔无机材料的吸附能力可以用于捕捉与PTFE/无机材料基体接触的空气中存在的有毒分子。另一个实例，包含多孔材料的膜可以用作用于净化有毒处理剂的储存介质。

[0012]在至少某些实施方案中，包含无机材料的PTFE膜可以用于分离和/或净化气体。离子交换复合树脂可以由包含活性多孔材料的膜制备。大表面积和可调的表面性质可能是这种膜显著的特性。