[发明专利]可光固化组合物和使用可光固化组合物在膜表面上形成形貌特征的方法

说明书

可光固化组合物以及此组合物的制备和使用方法。更具体地，可光固化组合物可用于在表面上诸如膜表面上形成形貌特征。使用可光固化组合物在膜表面上形成形貌特征的方法。

背景技术

技术领域

本发明涉及可光固化组合物以及此组合物的制备和使用方法。更具体地，本发明涉及可光固化组合物，所述可光固化组合物可用于在表面上诸如膜表面上(特别是在用于渗透和反渗透应用中的膜(例如膜过滤器)上)形成形貌特征(topographical features)，例如间隔物特征。

相关技术简述

可固化组合物已广泛用于，举例来说，密封应用、粘合应用、涂层应用和灌封应用。通常参考具体的最终用途应用和打算使用其的环境来选择主链类型和可固化基团。已经使用了具有各种程度的不饱和基团以及其他功能性交联基团的聚合物。

已知在过滤装置上以及在此类装置中使用的渗透膜上形成间隔物特征。印刷在膜表面上的可固化组合物图案的使用充当更常规的网格层的替代，所述更常规的网层允许液体(例如水)流动并通过提供间隔功能使滤膜保持分开。已经讨论了在膜上形成可固化组合物图案具有优于网格层的明显优点，特别是因为该图案提供较少的流动阻碍和较少的过滤器碎屑堆积(通常称为污垢)。而且，当与常规的网格间隔物相比时，直接放置在膜表面上的间隔物的高度可以降低50％。在传统的网格中，较小的间隔物高度将是不可能的，因为它将大大增加进料压力以及跨元件的压降。印刷的间隔物的较小高度似乎并未显著降低进料压力。较小的印刷间隔物高度的好处在于，其允许将更多的膜被卷入元件中，从而在较大的间隔物高度下产生与传统的网格相同的指定直径。例如，在某些情况下，在相同的8英寸直径的元件中，印刷的间隔物允许使用7个额外的叶片，总共35个叶片而不是传统的28个叶片(即多25％)。在其他情况下，在4英寸直径的元件中，可以再添加3个叶片，总共10个叶片而不是常规的7个叶片(即多40％)。

在商业规模上制造具有印刷的可固化组合物图案(即在本文中被称为形貌特征)的膜存在许多困难。形貌特征必须具有如下的尺寸和形状，该尺寸和形状提供与相邻层的足够间隔，并与最小的膜表面积覆盖范围保持平衡，以允许最大的流体流量。

此外，许多可固化组合物不能满足用于保持这些应用所需的清洁周期的耐化学性和耐温度性的要求。另外，要求可固化组合物具有对膜的高粘合强度，同时还不太脆以至于在轧制过程中损坏膜，或者也不能太软和柔性，以至于会压缩并失去在使用压力下所需的规定间距。

尽管UV油墨具有高的高宽比和快速固化的能力，但它们受限于单次通过(pass)中能够印刷多高。通常，在同一区域上需要可固化组合物多次通过，以建立这些应用所需的高度，这极大地减慢了印刷速度和最终产品的生产。标准的光固化丙烯酸类树脂(LCA)甚至凝胶LCA都不能满足实现某些高度所需的要求，因为它们的高宽比低。如果使用喷射印刷(喷射)，则当可固化组合物撞击膜时，其冲击速度进一步降低了高宽比。喷射能够使印刷速度加倍，但是高宽比却大大损失。

凹版印刷的聚烯烃(PO)热熔可固化组合物可实现非常快的印刷膜生产速度，但是由于冷却，其具有最慢的固化速度，可能需要30秒或更长时间，并且需要更大的堆积空间才能不损坏图案。在凹版印刷所需的高粘度下使用时，PO热熔的高宽比不足。印刷高度限制为单次通过可能达到的最大印刷高度，因为使用此技术无法进行多次印刷通过。因此，高宽比受到受限的印刷高度的限制。而且，PO热熔法易于拉丝，启动时间长，膜浪费大，这在该市场/应用中是非常昂贵的。因此，在该市场中，PO热熔法不是有效的方法。

需要可固化组合物和使用此类组合物的方法，所述方法允许在诸如膜的表面上高速印刷形貌特征，该可固化组合物是可光固化的并且具有流变性质，所述流变性质允许一定体积的可固化组合物一旦施用后以及在将可固化组合物施用至膜表面时移除模板期间，基本上保持其尺寸。

发明内容