[发明专利]双轴取向的多孔膜、复合材料以及制造和使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年3月10日提交的待决美国专利申请序号13/044,708的权益和优先权，和于2010年3月12日提交的美国临时专利申请序号61/313,152的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及双轴取向的多孔膜、包括双轴取向的多孔膜的复合材料、双轴取向的微孔膜、双轴取向的大孔膜、电池隔板、过滤介质、湿度控制介质、平片膜、液体保留介质等、相关方法、制造方法、使用方法等。

背景技术

微孔聚合物膜是已知的，可由多种工艺制成，并且制作膜的工艺可对膜的物理属性具有实质性影响。见例如Kesting,Robert E.,Synthetic Polymeric Membranes,A Structural Perspective,第二版,John Wiley&Sons,New York,NY,(1985)。制造微孔聚合物膜的三种不同的已知工艺包括：干拉伸工艺(也称为CELGARD工艺)、湿工艺和颗粒拉伸工艺。

干拉伸工艺(CELGARD工艺)指的是一种工艺，其中孔形成是由在纵向拉伸无孔、半结晶、挤出的聚合物前体(MD拉伸)引起的。见例如上述Kesting，290-297页，在此通过引用并入。这种干拉伸工艺不同于湿工艺和颗粒拉伸工艺。通常，在湿工艺——也称为相转化工艺、提取工艺或TIPS工艺中，聚合原材料与加工油(有时称为增塑剂)混合，挤出该混合物，然后当去除加工油时形成孔(可在去除油前后拉伸这些膜)。见例如上述Kesting，237-286页，在此通过引用并入。

通常，在颗粒拉伸工艺中，聚合原材料与微粒混合，挤出该混合物，并且在拉伸期间当聚合物和微粒之间的界面由于拉伸力断裂时形成孔。见例如，美国专利号6,057,061和6,080,507，在此通过引用并入。

此外，由这些不同的形成工艺产生的膜通常在物理上是不同的，并且制造每种膜的工艺通常将膜彼此区分。例如，由于在纵向(MD)上拉伸前体，干拉伸工艺膜可具有狭缝形状的孔(例如见图1-3)。由于油或增塑剂和在纵向(MD)和横向机器方向或横向(TD)上拉伸前体，湿工艺膜趋向于具有更圆的孔和花边状外观(例如见图4)。在另一方面，颗粒拉伸工艺膜具有椭圆形孔，因为微粒和纵向拉伸(MD拉伸)趋向于形成该孔(例如见图5A)。因此，每种膜都可通过它的制造方法彼此区分。

尽管由干拉伸工艺制成的膜已经满足了优异的商业成功，诸如由North Carolina,Charlotte的Celgard,LLC销售的多种干拉伸多孔膜，包括平片膜、电池隔板、中空纤维等，但需要改善、改进或提高其至少选择的物理属性，以便它们可用于更广泛的应用，对于具体目的可以表现得更好等。

使用空气过滤器去除或减少空气污染物诸如灰尘、尘螨、霉菌、细菌、狗皮屑、气味和气体通常是已知的。常规地，空气过滤器包括过滤介质，其由一块、一簇或一片多孔材料形成，所述多孔材料被打褶并放置在长方形框架或支撑物中或折叠成起皱的椭圆或圆筒，以便以相对小的体积提供大的过滤面积。

尽管至少一些空气过滤器已经满足了商业成功，但仍需要改进的过滤介质或过滤器，以便它们可用于更广泛的过滤或分离应用，对于具体目的可以表现得更好等。

使用多孔材料选择性通过气体且阻挡液体是已知的。例如，中空纤维膜接触器，其由North Carolina,Charlotte的Celgard,LLC的分公司Membrana-Charlotte销售，用于排气或去除液体气泡。更具体地，膜接触器在世界范围的微电子、制药、能源、食品、饮料、工业、摄影、油墨和分析市场广泛用于液体除气。

多孔材料用于过滤或分离工艺是已知的。例如，由德国Wuppertal的Membrana GmbH或由North Carolina,Charlotte的Celgard,LLC和Daramic,LLC两公司推销或销售的各种平片膜用于过滤或分离工艺。更具体地，这种平片膜已经用于分离固体颗粒和液体、从液体中分离气体、从气体中分离颗粒等。

尽管某些用于过滤或分离工艺的这种多孔材料已经满足了商业成功，但仍需要改进的多孔材料，以便它们可用于更广泛的应用，对于具体目的可以表现得更好等。

使用多孔材料选择性通过湿气(水蒸气)且阻挡液体水、液体干燥剂或其他水溶液可能是已知的。在这种液体-干燥剂系统中，温度和湿度可由吸收或放出水蒸气的盐溶液(或干燥剂)控制。