[发明专利]耐化学性氟化多嵌段聚合物结构、制造方法和用途

说明书

具有高分离特异性、耐化学性和防污染特性中的至少一者的用于非水介质和/或苛刻化学介质的多嵌段均孔结构、制造方法和用途，用于现有分离膜技术的替代物或替选物。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月12日提交的美国临时专利申请62/505,589的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及作为现有分离膜技术的替代物或替选物的耐非水化学介质和/或苛刻化学介质的多嵌段均孔结构以及制造方法和用途，其中所述结构具有高通量、高分离特异性、耐化学性和防污染特性中的至少一者。

背景技术

已经通过使含氟单体(例如四氟乙烯、偏二氟乙烯)反应生成亲水性的聚四氟乙烯(PTFE)或聚(偏二氟乙烯)，或者通过提供亲水性氟表面来将膜制造成耐化学物质、耐热和耐辐射的。这些含氟聚合物不是均孔的，不是通过自组装制造的，并且无法自组装。已经使用包含氟化嵌段的嵌段共聚物来制造用于液/液分离或气/气分离的致密的离子传导膜。类似地，这些氟化嵌段共聚物是非均孔的，并且缺乏与自组装聚合物和流动特性相关的孔调节特性。

美国专利第5,130,024号中描述了氟聚合物膜，其中PTFE膜在孔上涂覆有亲水性含氟共聚物。经表面改性的膜的另一些实例描述于美国专利第5,928,792号中，其中多孔膜表面经全氟碳共聚物改性，以及描述于美国专利第6,354,443号中，其中膜表面经亲水性氟化共聚物涂覆。

此外，美国专利第4,666,991号中教导了含氟接枝共聚物和基本上由该共聚物组成的粘合剂、以及支撑物和该共聚物的复合膜。在4,666,991专利中，氟化聚合物被接枝到其他聚合物上。而其他现有技术的技术涉及将氟化接枝共聚物物理施加(例如浸涂、旋涂等)至现有膜。

美国专利第6,379,796号中公开了具有由聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基戊烯-1)、聚(偏二氟乙烯)或聚甲醛形成的层的中空纤维多孔膜。多孔层插入有均质薄膜的层。均质膜可以包含两种材料，其中第一种材料是由基于苯乙烯的热塑性弹性体和聚烯烃构成的聚合物共混物。其中基于苯乙烯的热塑性弹性体为“其中硬链段包含苯乙烯聚合物并且软链段包含衍生自选自丁二烯、乙烯-丁烯异戊二烯和乙烯-丙烯中的至少一种单体的聚合物的嵌段共聚物”或者“由由苯乙烯与丁二烯、乙烯-丁烯、异戊二烯和乙烯-丙烯中的至少一者形成的两种或更多种类型的构成单元所构成的无规共聚物”，其均不包含氟化组分。该专利中公开的第二种材料是(2,2-双三氟甲基-4,5-二氟-1,3-二唑)和四氟乙烯的共聚物，但是不是嵌段共聚物。

美国专利第7,619,036号中公开了氟化聚二烯和磺化聚苯乙烯的共聚物，其中嵌段共聚物包含磺化聚苯乙烯嵌段A以及氟化嵌段B，具有一般二嵌段结构AB和三嵌段结构ABA。

包含嵌段共聚物组分的现有氟化多孔膜包括含氟聚合物/共聚物的涂层。此外，这些嵌段共聚物中的一些化学组成具有不期望的被进料流的组分污染的特性(例如不期望的物理和化学相互作用)。

然而，如所述的，用于表面改性的主要技术涉及提供含氟材料的涂层，所述含氟材料的涂覆产品可能具有缺陷例如涂层中的针孔，或者易于分离或分层。此外，均孔嵌段共聚物膜通常由在许多有机溶剂中可溶或不稳定的乙烯基衍生的聚合物形成。这些特征通常将乙烯基衍生的聚合物的使用限于水溶液，并因此限制了它们的整体用途。因此，存在对于对苛刻的化学材料(例如有机材料、无机和有机酸和碱)的具有耐化学性的、没有现有聚合物膜的缺点和限制(例如不需要涂层的耐化学性)的耐化学性均孔结构的需要，以及提供这样的结构：自组装以提供适合于涉及有机材料、无机和有机酸和碱的分离过程的孔可调节的结构。

附图说明

图1(A)是材料的均孔部分(10)的示意图。

图1(B)是直接由氟化共聚物形成的材料(20)的均孔部分的氟化(20)部分的示意图。