[发明专利]含氢氟烃发泡剂的微孔和超微孔材料

说明书

本发明涉及含氢氟烃（HFC）发泡剂的改进微孔和超微孔聚合物材料。这些对环境更为有利的发泡剂耗损地球同温层臭氧层的潜力为零，其全球变暖潜力比全卤代氯氟烃（CFC_S）低得多。

本文中所使用的“微孔”这一术语，系指一种具有下列通性的合成有机聚合物结构：1）该聚合物基本上全部以由厚度小于2微米、较好小于0.5微米的膜状孔壁围成的密闭多面体形孔形式存在，2）孔壁有基本上均匀的厚度和密度。

本文中所使用的“超微孔”这一术语，系指一种具有下列通性的结晶合成有机聚合物结构：1）该聚合物基本上全部以由厚度小于2微米、较好小于0.5微米的膜状孔壁围成的密闭多面体形孔形式存在，2）孔壁有基本上均匀的厚度和密度，3）有均匀结晶的聚合物取向，4）有单平面结晶的聚合物取向。这些超微孔结构和用于产生此类结构的工艺方法详见Blades和White美国专利3，227，664和3，227，784。

Parrish美国专利3，375，211公开的超微孔聚合物结构含有一种发泡剂，其穿透孔壁扩散的渗透系数比空气小。这种发泡剂在该聚合物软化点以下的温度能产生至少30mmHg的蒸气压。该专利公开了适用的发泡剂，例如，从由六氟化硫以及具有至少一个氟-碳共价键且其中氟原子数超过碳原子数的饱和脂族和环脂族化合物组成的这一组中选择的那些发泡剂。较好的是，饱和的脂族和环脂族化合物分别是全卤代链烷和全卤代环烷烃，其中至少50%的卤素是氟。适用发泡剂的具体实例包括一氯三氟甲烷，二氯二氟甲烷，1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷，对称二氯四氟乙烷，全氟环丁烷等。

Bonner美国专利3，375，212公开了由玻璃化温度至少40℃的高分子量合成有机聚合物组成的微孔结构的制备。这些结构含有上述美国专利3，375，211中所述的发泡剂。该专利包括一个生产含有全氟环丁烷发泡剂的聚氯乙烯微孔纤维的实例。

虽然全卤代氯氟烃化合物已经是非常有效的发泡剂，但人们担心这样的化合物释放到大气中可能是造成地球同温层臭氧层耗损的一个因素。此外，这些化合物可能是全球变暖的一种根源。（参阅P.S.Zurer，“Search  Intensifies  for  Alternatives  to  Ozone-Depleting  Halocarbons”（加强对耗损臭氧的卤代烃的替代物的探索），Chemical  &  Engineering  News，1988年2月8日，17-20页）。

本发明涉及含有耗损地球同温层臭氧层的潜力为零且全球变暖潜力比全卤代氯氟烃低得多的、对环境更为有利的发泡剂的微孔和超微孔聚合物材料的提供。

本发明提供含有对环境更为有利的发泡剂的改进微孔和超微孔聚合物材料。所做的改进包括从由实验式为CnF_2n+1H（其中n是2～5的一个整数）的氢氟烃化合物组成的这一组中选择发泡剂。较好是，这种超微孔材料是由一种选自由聚丙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的这一组的聚合物组成的，而微孔材料则是由聚氯乙烯组成的。更好的是，聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯，而发泡剂是五氟乙烷或1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。微孔和超微孔材料可以呈短纤维、长丝或片材的形式。

本发明涉及含有氢氟烃发泡剂的微孔和超微孔聚合物材料。这些发泡剂耗损地球同温层臭氧层的潜力为零，其全球变暖潜力比全卤代氯氟烃低得多。

本门技术熟练人员都了解用于生产微孔和超微孔聚合物材料的瞬时纺丝法，这样的方法可用于本发明。这些材料可呈诸如片材、长丝或短纤维等形式。在如上述美国专利3，227，784和3，375，212中所述的已知瞬时纺丝工艺中，首先制备一种合成有机成膜聚合物在活化液体中的溶液。随后将该溶液挤压到一个具有低得多的压力和温度的区域，其中该活化液体迅速蒸发，使该溶液冷却到该聚合物能发生沉淀和定向凝固的温度。

适合于制备微孔和超微孔结构的聚合物类别，在技术上是众所周知的。这些聚合物包括聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯，聚酰胺如尼龙66，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯，及卤代聚合物如聚氯乙烯。所谓“聚烯烃”这一术语，系指一系列仅由碳和氢组成的高度饱和开链聚合的烃类中的任何一种。所谓“聚乙烯”这一术语，系指乙烯的均聚物和共聚物，其中至少80%（重量）的重复单元是乙烯单元。所谓“聚丙烯”这一术语，系指丙烯的均聚物和共聚物，其中至少80%（重量）的重复单元是丙烯单元。在本发明中，较好使用聚对苯二甲酸乙二醇酯。