[发明专利]复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备复合膜的工艺、复合膜以及这种膜的用途。

背景技术

各种各样的分离工艺中均需求复合膜。例如，复合膜可用作分离第一气体和第二气体的气体渗透膜，或在离子交换工艺中用作基本上水不渗透而离子渗透的膜。

复合膜的生产中需要快速且高效的工艺。理想地，这种膜是薄的且具有最小缺陷。期望地是当膜用作离子交换膜时，该膜具有良好的选择渗透性和低电阻。

此外，期望的膜是坚固的，同时又是柔性的。绕成紧圆周结构的膜需要具有柔性。膜也需要在其持续时间内保持物理完整性。用于制备膜的期望的方法不应引起过度卷曲。也期望膜对其能够接触到的化学物质具有抗性，例如，耐水解性。

膜的使用者要求以可能的最低价格得到高质量的膜。这意味着用于复合膜的生产工艺是理想化地廉价、稳定和持久的，并且膜应该具有容易大量生产的能力。

US2008/216942（“平冈”）描述了用于功能性膜的连续生产的方法，其中，将功能性聚合物前体填充入多孔支持件的孔中，然后例如通过辐射进行固化。然而，由于多种原因，该方法比较昂贵。首先，平冈工艺将携带有聚合物前体的多孔膜夹在两个外部薄膜之间。这增加了用于制备复合膜的机器的复杂性，增加了所需的消耗品的量（即，两个外部薄膜），从而增加了制造成本。而且，在聚合步骤之后去除过量的聚合物；这种材料是不能再生的，并因此形成了浪费，这增加了制造成本。在聚合步骤之后的过量聚合物的去除也可以导致膜具有表面缺陷和低持久性。

EP222,926、US5,145,618、US5,264,125、WO200778880、EP1,315,555和EP1,381,447描述了用于生产膜的包括夹层步骤的工艺。

发明内容

需要用于制造复合膜的工艺，从而克服上述缺点的一些或全部，且提供具有期望的性质的复合膜。

根据本发明的第一方面，提供了用于制造复合膜的工艺，该工艺包括以下步骤：

（i）提供浸渍了可固化组合物的移动的多孔支持件，其中，组合物存在于支持件的孔中和支持件的表面上；

（ii）刮擦或挤压多孔支持件，从而从支持件的表面去除至少一些可固化组合物；以及

（iii）在实施步骤（ii）之后，辐射支持件，从而固化在其中存在的组合物。

本工艺允许以低成本高效益的方式快速地在连续工艺中制造复合膜。

使用成本低廉的原料制造复合膜的经常出现的缺点是在它们的质量水平内的不可预知的波动。例如，它们的一致性、厚度和/或纯度在一个批次与另一批次之间可能变化很大。有时这些波动需要对复合膜制造工艺进行调整。例如，多孔支持件中的厚度变化可导致施用于支持件的材料的厚度变化，这可转而导致产物复合膜的质量的不可接受的变化。

本发明允许在最终产品中没有内部应变变化的情况下生产高质量复合膜。由于膨胀行为的局部差异引起的这种内部应变变化可能是膜具有不期望的温度依赖卷曲和湿度依赖卷曲的原因。湿卷曲行为表现出对复合膜的对称性偏差非常敏感，尤其是当位于多孔支持件的孔中的固化的聚合物比聚合物支持件自身表现出更强的膨胀时。因此，优选地是高度对称的结构。通过小心地从浸渍的多孔支持件的表面去除部分可固化组合物，可以制造出具有均匀的整体厚度的复合膜。

对于离子交换（“IE”）膜，特别需要高质量复合膜。特别地，期望IE膜是平滑的、薄的、柔性的、坚固的、非卷曲的和基本上没有涂布缺陷的。本工艺可以用于在固化步骤（iii）期间不将浸渍的多孔支持件夹在薄片（例如，为辐射透明材料）之间的情况下提供这些性质。

本工艺允许高度对称的复合膜的制造，这种膜易于处理且非常适合于作为水蒸气渗透膜应用，例如，用于户外服装。

多孔支持件可以是例如织物或非织物底物。非织物底物的实例包括湿法和干法非织物材料、纺粘型织物纤维和熔喷无纺布纤维、挤塑薄膜和纳米纤维网。

优选的非织物多孔支持件包括紧密结合的纤维或细丝（例如，长度为5mm至25mm的细丝）的薄片或网，该薄片或网具有构成多孔支持件的“孔”的纤维或细丝之间的间隙。可固化组合物可渗透入这些孔内且通常过量的可固化组合物位于多孔支持件的表面上。工艺的步骤（ii）在固化步骤之前刮擦掉过量的可固化组合物，通常使最外部的纤维/细丝基本上没有可固化组合物，但是在纤维/细丝之间仍存在可固化组合物，而且使可固化组合物也存在于更深入的由纤维或细丝之间的间隙形成的非织物多孔支持件的孔内。