[发明专利]具有高空隙体积的多孔聚合物膜

说明书

发明背景

聚合物膜用于过滤多种流体。然而，存在着对于提供高通量性能的膜的需求。

本发明用于改善现有技术的至少一些缺陷。从下面列出的说明书来看，本发明的这些和其它优势将会是显而易见的。

发明简介

本发明的一个实施方式提供了微孔膜，包含单一整体层，其包含(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；以及，(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，其中本体包含至少第一区域和至少第二区域；(a)第一区域包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；(b)第二区域包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径，以及其中第三受控孔径比第一受控孔径大至少约10％，或者小至少约10％。

根据本发明的其它实施方式，提供了包含膜的过滤器和过滤装置，以及制备和使用膜的方法。

附图的若干视图的简要说明

图1是示出根据本发明一个膜实施方式的第一区域的表面视图的扫描电子显微镜图像(SEM)，显示出具有连接外边缘的第一组孔(一个孔用短划线标注)，以及位于第一组孔的连接的外边缘之中的第二组孔(一个孔用实线标注)。

图2阐释了根据本发明一个实施方式的膜第一区域中的第一组孔(通过溶解颗粒形成)的六方堆，其中六方堆是74体积百分数。图2还阐释了支撑第一组孔的基质(“聚合物形成的间质”)，以及与第一组孔外边缘连接的第二组孔。

图3A和3B形象地阐释了根据本发明一个实施方式的膜的横截面视图，显示出第一区域和第二区域(图3A)，以及第一、第二和附加区域(图3B)。

图4A和4B是示出根据本发明一个实施方式的膜的横截面视图(图4A)和放大的局部横截面视图(图4B)的SEM图像，显示出第一区域和第二区域。

图5A和5B是示出根据本发明一个实施方式的膜的横截面视图(图5A)和放大的局部横截面视图(图5B)的SEM图像，显示出第一区域和第二区域。

图6A、6B和6C是示出根据本发明一个实施方式的膜的横截面视图(图6A)和放大的局部横截面视图(图6B和6C)的SEM图像，显示出第一区域、第二区域和附加区域。

图7A、7B和7C是示出根据本发明一个实施方式的膜的横截面视图(图7A)和放大的局部横截面视图(图7B和7C)的SEM图像，显示出第一区域、第二区域和附加区域。

发明详述

根据本发明的一个实施方式，提供了膜，膜包含单一整体层，其包含(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；以及，(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，其中本体包含至少第一区域和至少第二区域；(a)第一区域包含具有外边缘的第一组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第一组孔具有第一受控孔径，以及与第一组孔的外边缘连接的第二组孔，第二组孔具有第二受控孔径，以及支撑第一组孔的聚合物基质，其中第一受控孔径大于第二受控孔径；(b)第二区域包含具有外边缘的第三组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第三组孔具有第三受控孔径，以及与第三组孔的外边缘连接的第四组孔，第四组孔具有第四受控孔径，以及支撑第三组孔的聚合物基质，其中第三受控孔径大于第四受控孔径，以及其中第三受控孔径比第一受控孔径大至少约10％，或者小至少约10％。

在一些实施方式中，本体包含至少一个附加区域，该附加区域具有至少第五组孔，其具有第五受控孔径。例如，附加区域可以包含具有外边缘的第五组孔，其通过移除引入的可溶二氧化硅纳米颗粒而制备，第五组孔具有第五受控孔径，以及与第五组孔的外边缘连接的第六组孔，第六组孔具有第六受控孔径，以及支撑第五组孔的聚合物基质，其中第五受控孔径大于第六受控孔径，以及，其中第五受控孔径比第一受控孔径大至少约10％，或者小至少约10％。在一些实施方式中，第五受控孔径比第一受控孔径大至少约10％，或者小至少约10％，或者二者相同。替代地，或者此外，在一些实施方式中，第五受控孔径比第三受控孔径大至少约10％，或者小至少约10％，或者二者相同。