[发明专利]由乙烯-三氟氯乙烯共聚物所得的微孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及由乙烯-三氟氯乙烯共聚物制成的微孔材料，并且涉及制备此类材料的方法。

背景技术

本领域已广泛认识到了由乙烯-三氟氯乙烯(“ECTFE”)共聚物(一种耐溶剂的材料)制成的微孔材料的潜在用途。使用诸如“热致相分离”(“TIPS”)的相分离方法通常可以制造微孔材料。但是，TIPS方法尚未成功地用于制造还能够承受进一步处理(如除去稀释剂并进行材料拉伸以赋予高孔隙度)的ECTFE微孔材料。ECTFE膜通常缺乏以生成高表面积过滤材料(例如适于安放到滤筒中)所需的方式承受折叠和打褶所需的强度。

成核剂已经应用于微孔材料的制备。虽然某些材料在不同聚合物体系中已成功地用作成核剂，但是已知的成核剂无法提供具有所需形态的ECTFE微孔材料，此形态的强度足以承受进一步的处理(例如拉伸、折叠)。

将成核剂引入聚合物/稀释剂体系中的方法包括“预混”方法，其首先需要在稀释剂中制备成核剂的分散体(通常采用高剪切混合机)。作为另外一种选择，可将成核剂首先分散在聚合物中以制备复合的“母料”。但是，当用于TIPS方法以通过挤出制造ECTFE微孔材料时，成核剂在通过挤出系统时往往会团聚和/或从溶液/分散体中分离出来。预混技术一般不能提供足够快的ECTFE结晶速率或所需的形态(例如，球晶基质)。

发明内容

需要改进的ECTFE微孔材料和包含此类材料的制品，以及需要在TIPS方法中使用成核剂制造这样的ECTFE微孔材料。

在一个方面，本发明提供了一种制造微孔材料的方法，该方法包括：

成形熔体混合的组合物，该组合物包含：乙烯-三氟氯乙烯共聚物、稀释剂和成核剂，其中成核剂均匀地分散在熔体混合的组合物中；

冷却熔体混合的组合物以诱导乙烯-三氟氯乙烯共聚物的相分离，从而提供相分离的材料；以及

拉伸相分离的材料以提供微孔材料，其中该材料包含：

球晶基质，其含有乙烯-三氟氯乙烯共聚物和贯穿所述基质并具有大于约0.01微米的平均孔径的多个孔；和

成核剂，其基本上均匀地分散在整个乙烯-三氟氯乙烯共聚物中。

在另一方面，本发明提供了一种微孔材料，其包含：

球晶基质，其含有乙烯-三氟氯乙烯共聚物和贯穿所述基质并具有大于约0.01微米的平均孔径的多个孔；和

成核剂，其基本上均匀地分散在乙烯-三氟氯乙烯共聚物中。

在另一方面，本发明提供了一种微孔材料，其包括：

含有上述微孔ECTFE材料的第一层；和

固定到第一层上的第二层，该第二层包含上述微孔ECTFE材料。

在另一方面，本发明提供了一种微孔材料，其包含：

球晶基质，其含有乙烯-三氟氯乙烯共聚物和贯穿所述基质的多个孔；和

成核剂，其基本上均匀地分散在乙烯-三氟氯乙烯共聚物中；

其中该材料的强度足以承受弯曲、折叠或打褶而不会断裂。

在另一方面，本发明提供了一种组件，其包括：

具有入口和出口的壳体；和

设置在壳体中的上述微孔ECTFE材料，该微孔ECTFE材料为打褶的。

在另一个实施例中，本发明提供了一种制造多层微孔ECTFE材料的方法，该方法包括：

成形包含至少第一熔体混合的组合物和第二熔体混合的组合物的多种熔体混合的组合物，以形成多层薄片，该多层薄片由沿着共同的界面连接到一起的第一熔体混合的组合物层和第二熔体混合的组合物层构成，第一熔体混合的组合物包含第一乙烯-三氟氯乙烯共聚物、第一稀释剂和第一成核剂，第二熔体混合的组合物包含第二乙烯-三氟氯乙烯共聚物、第二稀释剂和第二成核剂；

冷却多层薄片，以诱导在第一熔体混合的组合物中的第一乙烯-三氟氯乙烯共聚物和在第二熔体混合的组合物中的第二乙烯-三氟氯乙烯共聚物发生相分离，从而提供多层相分离的材料；以及

拉伸多层相分离的材料，以提供具有第一和第二层的多层微孔材料，第一层包含第一乙烯-三氟氯乙烯共聚物的第一球晶基质和贯穿所述第一基质并具有大于约0.01微米的平均孔径的第一多个孔，第一成核剂基本上均匀地分散在整个第一乙烯-三氟氯乙烯共聚物中；第二层包含第二乙烯-三氟氯乙烯共聚物的第二球晶基质和贯穿所述第二基质并具有大于约0.01微米的平均孔径的第二多个孔，第二成核剂基本上均匀地分散在整个第二乙烯-三氟氯乙烯共聚物中。

在另一方面，本发明提供了一种微孔材料，其包含：