[發(fā)明專利]高微孔聚合物及其制備和使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580008608.8
• 申請日: 2005-01-20
• 公開（公告）號: CN101137422A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯爾比·W·比爾德
• 申請（專利權(quán)）人: 多孔滲透電力技術(shù)公司;柯爾比·W·比爾德
• 主分類號: B01D39/00
• 分類號: B01D39/00;B01D71/28;B01D39/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒雪梅

相關(guān)申請交叉引用

本申請要求2004年1月20日提交的美國臨時申請60/537005的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請通過引用結(jié)合到本文中。

關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明

美國政府對本發(fā)明擁有已付費(fèi)許可證并且擁有在有限的條件下請求專利所有人按照美國海軍授予的批準(zhǔn)號NO0164-04-C-6064提供的合理條件向他人許可的權(quán)利。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微孔聚合物及其制備和使用方法。

發(fā)明背景

微孔聚合物為具有一般少于1微米(μm)-幾微米直徑的孔徑大小的聚合物。微孔聚合物在多種應(yīng)用中是有用的。例如，微孔聚合物通常用于電子器件(例如電池隔板、電容器隔板、電極粘合劑材料、傳感器等)和作為過濾材料(例如在分離氣體、離子和/或液體中)、織物、墊、布、纖維(包括空心纖維)、結(jié)構(gòu)泡沫和本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它應(yīng)用。

遺憾的是大多數(shù)常規(guī)微孔聚合物的孔隙率(即空隙或間隙空間的量)是有限的，因此減少它們的有用性。例如，電池在多種應(yīng)用中用??作電源。電池具有由隔板(即電池隔板)分開的陽極和陰極。所述電池隔板的主要功能是防止所述陽極和陰極之間的電傳導(dǎo)(即“短路”)同時允許通過電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)。所述隔板的孔填充有離子傳導(dǎo)性電解質(zhì)，允許電解質(zhì)從一個電極向另一個電極遷移。因為電池隔板的孔是動力管道，具有高孔隙率隔板的電池提供較高的電池動力和/或較長的電池壽命。在一些情況中，電池隔板也需要提供良好的機(jī)械性能(例如在干電池中)用于繞組和低電阻率用于器件性能。

因此，需要繼續(xù)努力制備具有較高孔隙率和離子電導(dǎo)率的微孔聚合物。

附圖簡述

圖1圖解說明了用于測量樣品孔隙率的裝置。

發(fā)明概述

本發(fā)明一方面提供包含以下的微孔聚合物：

(a)第一表面；

(b)本體基質(zhì)；

(c)第二表面；和

(d)從所述第一表面通過本體基質(zhì)延伸到第二表面的許多微孔，因而在所述第一和第二表面之間提供流體連通，

其中所述微孔聚合物具有約4秒或更少每mL氣流每25微米微孔聚合物厚度每平方英寸表面積的Gurley透氣性流速。

本發(fā)明微孔聚合物是有機(jī)聚合物。因此，本發(fā)明微孔聚合物的組成包含碳和選自氫、鹵素、氧、氮、硫及其組合的基團(tuán)。在一個實施方案中，所述微孔聚合物的組成包含鹵素。優(yōu)選地，所述鹵素選自氯化物、氟化物及其混合物。

在某些實施方案中，本發(fā)明聚合物選自：

聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、聚二烯、聚鏈烷烴、聚丙烯酸類、聚乙烯基醚、聚乙烯醇、聚縮醛、聚乙烯酮、聚鹵代乙烯、聚乙烯基腈、聚乙烯基酯、聚苯乙烯、聚亞苯基、多氧化物、聚碳酸酯、聚酯、聚酐、聚氨酯、聚磺酸酯、聚硫化物、聚砜、聚酰胺及其兩種或多種的混合物。

在一個具體的實施方案中，所述聚合物包含聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯或其混合物。

仍然在另一個實施方案中，所述聚合物包含至少約80％聚偏氟乙烯。

在另一個實施方案中，所述聚合物為半結(jié)晶聚合物。

本發(fā)明另一方面提供制備微孔聚合物的方法，所述方法包括：

在基底上形成聚合物溶液層，其中所述聚合物溶液包含液體和溶于所述液體的聚合物材料，其中所述液體包含高表面張力液體；

在足以于所述聚合物溶液層中提供非潤濕的高表面張力溶液的條件下自所述聚合物溶液層制備膠凝聚合物薄膜；和

在足以制備所述微孔聚合物的條件下自所述膠凝聚合物薄膜除去液體。

優(yōu)選地，所述聚合物材料在所述液體中的溶解度為約20％v/v或更少。或者，溶于所述聚合物溶液中的聚合物材料的量為至少接近其飽和限度。

所述聚合物溶液可通過混合液體與所述聚合物材料并加熱所述混合物和/或采用高剪切混合混合所述混合物以利于溶解所述聚合物材料而形成。

在一個實施方案中，在接近或低于所述膠凝聚合物形成步驟溫度的溫度下首先除去至少50％所述膠凝聚合物中的液體。

仍然在另一個實施方案中，所述聚合物材料在所述溶液中的溶解度為所述溶液中的液體總體積的約25％v/v或更少。