[发明专利]涂覆多孔基材的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求在2011年2月16日提交的名称为“METHOD OF COATING A POROUS SUBSTRATE（涂覆多孔基材的方法）”的美国临时专利申请No.61/443,462的优先权的权益，该专利全文以引用的方式并入本文。

背景技术

由于孔吸收液体的倾向，用液体均匀涂覆多孔表面可能是个难题。使用需要硬化或固化的液体进行涂覆可能尤其麻烦。如果多孔表面在涂料硬化或固化之前或期间吸收涂料，则硬化的涂料的表面可具有不均匀的厚度，并且有时不均匀地覆盖多孔表面。孔的吸收特性至少部分是由于孔的毛细作用，有时也由于液体的表面张力。

人造膜可用于进行小规模和大规模的分离，这使其在多种情况下非常有用。例如，可将膜用于纯化水，在透析期间净化血液，以及分离气体。在膜分离中所用的一些共同驱动力为压力梯度和浓度梯度。膜可由例如聚合结构制成，并且可具有多种表面化学成分、结构和制备方法。膜可通过硬化或固化组合物而制成。

在某些情况下，有必要或期望在多孔材料的表面上形成膜。例如，工业膜通常在多孔或微孔支承体上制成。支承体必须是多孔的以允许所需的组分渗透过膜。然而，由于在组合物硬化或固化之前孔吸收组合物的倾向，在固化后制备的膜的所得结构和厚度可能不一致，使得所述膜不适于预期目的。

用不可渗透的夹层掩盖孔存在这掩模移除的问题。同样，用蜡或其他更高粘度的材料密封孔，会使得在涂覆基材尤其是具有小孔的基材后难以恢复其孔隙度。

发明内容

本发明整体涉及一种涂覆多孔基材的方法。该方法比涂覆多孔基材的其他方法更有利。该方法提供了方便的、成本效益好的方式以制备涂层，例如在多孔支承体上的膜。该方法使得在涂覆处理完成之后容易地并且基本上恢复基材的孔隙度。

本发明提供了一种涂覆多孔基材的方法。该方法包括提供一种基材。该基材的至少一个表面包括多个孔。该方法还包括形成第一涂层。该第一涂层在该多孔基材的至少一个表面上形成。该第一涂层被形成为足以至少部分地填充具有该第一涂层的该基材的至少一个表面的孔。该第一涂层包含溶剂溶胀聚合物凝胶。该方法还包括任选地将第一涂层从该多孔基材的至少一个表面移除。在一些实施例中，将第一涂层从该多孔基材的至少一个表面移除。在其他实施例中，不将第一涂层从该多孔基材的至少一个表面移除。该移除足以形成充分暴露的基材表面。该充分暴露的基材表面在孔中具有溶剂溶胀聚合物凝胶。该方法还包括在暴露的基材表面上形成第二涂层。该第二涂层包含聚合物、硅酸盐、任何形式的碳、金属、陶瓷、金属有机骨架或其组合。该方法还包括干燥所述溶剂溶胀聚合物凝胶。被干燥的溶剂溶胀聚合物凝胶位于该多孔基材的至少一个表面的孔中。

本发明具有某些优于其他涂覆多孔基材的方法的优势。在其他技术中，用不可渗透的层掩盖孔会造成掩模移除的问题，这对于在涂覆处理之后需要恢复基材的孔隙度的应用是一个重要的问题。同样，用蜡或其他更高粘度的材料密封孔，会使得在涂覆基材尤其是具有小孔的基材后难以恢复其孔隙度。该方法比其他涂覆多孔基材的方法更有利。该方法使得在涂覆处理完成之后容易地并且基本上恢复基材的孔隙度。该方法提供了方便的、成本效益好的方式以制备涂层，例如在多孔支承体上的膜。