[发明专利]热塑性聚合物的发泡多孔薄膜及其生产方法和设备

说明书

本发明涉及一种热塑性聚合物的发泡多孔薄膜，这种薄膜具有高空隙体积和高开孔结构，并涉及了这种薄膜的生产方法和设备。

发泡多孔薄膜可用于流体的微滤和粗滤，特别是工业，实验室和环境保护领域中流动介质的前过滤和后过滤。

根据WO97/06935，通过挤出成型工艺得到了闭孔结构为主的微孔、超微孔状聚合物泡沫，其中孔尺寸不高于0.1μM，孔密度最少为1.56x10¹⁴孔/cm³(超微孔状聚合物泡沫)，以及孔尺寸不高于100μM，孔密度大于10⁸孔/cm³(微孔状聚合物泡沫)。用挤出系统实施的方法分为几步：a)加压下形成单相的聚合物/气体溶液；b)减压形成气孔源(成孔核)，c)实现孔增长。重要的是应该在挤出机末端和喷嘴之间应用齿轮泵作节流阀，由此可实现减压。

按照WO 92/17533，发泡薄膜由待发泡聚合物和超临界流体形成。可达到的孔尺寸小于1μM，孔密度为10⁹～10¹⁵孔/cm³。按照这一很复杂的方法，通过带缝隙式喷嘴的挤出机形成薄膜，超临界流体(例如CO₂)加入一个室温的小加压室，通过这里将薄膜传输到滚筒上，当越至另一个小的常压室时实现成核，并在此小室中高温下(＞190℃)借助引导薄膜通过热交换器之间，并也可能通过退火实现孔增长。也可选择将超临界流体在挤出机内部直接加入聚合物熔体中，然后通过喷嘴成型。

WO 89/00918中描述了由半结晶聚合物，例如聚丙烯和聚乙烯生产闭孔结构的微孔状泡沫，其孔尺寸约为1～100μM。按此方法，聚合物在高压下，熔融温度以上用气体饱和，这种聚合物材料借助挤出喷嘴或注塑成型，降低了形成孔核和构成泡沫的压力，并降低温度至熔融温度以下以使聚合物泡沫固化。

US-PS 4，473，665中报道了由无定形聚合物，例如聚苯乙烯，聚酯，尼龙和聚碳酸酯生产闭孔结构的微孔状的泡沫，其孔尺寸约为2～25μM，空隙体积为5-30％。按照这种方法，聚合物在高压下，熔融温度以上用气体饱和，这种聚合物材料借助挤出喷嘴或注塑成型，降低了形成孔核和形成泡沫的压力，聚合物泡沫固化时降低温度至熔点以下。

这一类聚合物泡沫毕竟仍不适合作薄膜，因为基于闭孔结构，它们不能或最好的情况下也只能让很少的过滤的介质流过，存在的空隙体积少，未控制的孔增长所造成的孔缺陷也不可排除。另一个缺点是，这种闭孔的聚合物泡沫在另一种方法中必须转变为开孔的材料，以得到可用的薄膜材料。EP-Al 0 754 488中虽然描述了一种这类由闭孔聚合物泡沫生产开孔微滤薄膜的方法：但是它的实施过程中存在着产生断口的危险。按照EP-Al，闭孔聚合物泡沫的孔间材料桥通过不同温度下聚合物泡沫的压缩和膨胀而打开，因此上述的具有厚度在2-200μM之间的聚丙烯平面式膜，它的B/A比值(A指聚合物泡沫的孔尺寸，B指孔的壁厚)在孔隙部分不小于50％的情况下小于0.5。

WO 96/38221中介绍了一种生产发泡聚合物中空纤维薄膜的方法。按照这种方法，熔融的聚合物流经挤出机设备，熔体在进入成型熔体用的喷丝头之前在加压下吹气。出喷嘴后降压，聚合物熔体泛起泡沫形成多孔的中空纤维薄膜。通过中空纤在升高温度下的膨胀来调节中空纤维的尺寸(壁厚)。熔体的温度在挤出设备中调节，无定形聚合物在玻璃化转变温度以上，部分结晶聚合物在熔融温度以上。孔的尺寸和形状可通过挤出机参数，例如压力、温度，螺杆形状和速度以及挤出单元的喷嘴形状加以控制和调节。按照这种方法，可得到的泡沫结构为孔尺寸在10-20μM，孔密度约10¹⁰孔/cm³。这里涉及的主要为闭孔结构的泡沫，偶尔有5-40％的开孔结构。缺点是，按照这种方法只是生产出对技术上应用空隙体积太小，流过量也太少的中空纤维薄膜，也避免不了因未控制的孔增长造成的缺陷。

本发明的目标在于，实现由热塑性聚合物生产无缺陷的发泡薄膜，它在窄的孔尺寸分布下具有大的空隙体积和高的开孔结构，以及提出对该薄膜生产的连续方法和方法实施的设备的建议。

这个目标通过主、从属权利要求给出的特征来解决。本发明的其它有利结构通过从属的权利要求进一步给出。