[發明專利]微孔材料和制造方法

無效

• 申請號: 200580045614.0
• 申請日: 2005-11-22
• 公開（公告）號: CN101094884A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 羅伯特·M·佛洛伊德;蘭德爾·P·斯溫森;詹姆斯·S·姆羅辛斯基姆
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;B01D67/00;B01D71/26;G02B5/02;G02B6/00;B42D15/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 郭國清;樊衛民

發明領域

本發明涉及微孔材料，包括通過在稀釋劑存在下結晶聚烯烴聚合物形成的微孔材料。本發明還涉及形成微孔材料的方法以及使用所述微孔材料制造的制品。

背景

微孔膜或薄膜已用于多種用途，例如用于固體的過濾、膠體物質的超濾、電化學電池中的擴散阻擋層或隔板、用于制備合成皮革和用于制備布疊層。在一些應用中，例如當使用用于合成鞋子、雨衣、外套、露營裝備(如帳篷)等的材料時，需要能夠透過水蒸汽，但不能透過液態水。此外，微孔膜或薄膜經常被用于微過濾液體，如抗菌素、啤酒、油類、細菌肉湯，以及用于分析空氣、微生物樣品、靜脈內流體、疫苗等。微孔膜或薄膜還可用于制備外科敷料、繃帶，并可用于其他可透過流體或氣體的醫用用途。

微孔膜也在化妝應用中用作除油布和抹布。薄膜在使用之前是不透明的，經與油接觸變成透明的或半透明的，這是由于油填充微孔的原因。

微孔薄膜或膜具有能夠使流體(氣體，并常是液體)流過它們或進入它們的結構。液體是否通過薄膜或膜取決于結構的孔徑和許多其他性能如表面能和化學性質。即使這種片由初始透明的材料制成，其通常也是不透明的，因為表面和內部結構散射可見光。

已經使用了固體-液體熱誘導的相分離技術制備了可結晶的熱塑性聚合物例如聚烯烴、聚酯和聚酰胺的微孔膜或薄膜。參見，例如，美國專利No.4,726,989。在這種技術中，聚合物在一定條件下與相容的液體如礦物油熔融共混，成型，冷卻，以實現熱誘導的相分離，然后取向，即，拉伸制品和任選地除去相容的液體。

盡管這些已知的微孔材料和制造微孔材料的方法適于多種應用，但仍需要其他材料。例如，具有低或沒有可提取成分、不同的油吸收性能、不同的過濾性能和不同的處理性能的材料。

發明概述

本發明涉及適用于各種應用中的微孔材料。所述微孔材料含有可結晶的聚烯烴聚合物和稀釋劑材料的組合，這種組合存在于所述微孔材料的形成過程中，也存在于所述微孔材料中。所述稀釋劑材料在室溫、大氣壓下是固體。所述稀釋劑材料在高于所述聚合物熔點的溫度下可與所述聚烯烴聚合物混溶，然而當所述聚合物結晶時與所述聚合物發生相分離。

使用熱誘導的相分離(TIPS)方法形成本發明的微孔材料。制造所述微孔材料的TIPS方法通常包括熔融共混所述可結晶的含有聚烯烴的聚合物和所述稀釋劑，形成均勻的熔融混合物或溶液。所述在室溫下是固體的稀釋劑在與所述聚烯烴聚合物共混之前優選至少部分熔融。在生成均勻的混合物之后，所述混合物形成成型制品，并冷卻到所述含有聚烯烴的聚合物與所述稀釋劑相分離的溫度。按此方式，形成非多孔材料，其包括與所述固體稀釋劑化合物組合的多個互聯的結晶的聚烯烴聚合物相疇的聚集體。

在形成所述聚合物/稀釋劑制品之后，通過在至少一個方向上拉伸所述制品獲得所述材料的孔隙度。此步驟導致聚烯烴聚合物的相鄰相疇彼此分離，以提供被互聯的微孔包圍的球粒相疇網絡。所述微孔存在于所述材料中，沒有除去或提取出所述固體稀釋劑。在一些實施方案中，所述固體稀釋劑材料至少部分地覆蓋所述聚烯烴相疇。

在一些實施方案中，可以將成核劑加到所述均勻的熔融混合物中。成核劑允許比在通常所用更寬的條件下制造和結晶所述微孔膜。與沒有成核劑存在相比，在成核劑存在下形成的所述聚合物相疇或球粒通常每單位體積具有更大數量的相疇或球粒。當使用聚丙烯聚合物時，優選使用成核劑。

從以下發明詳細說明和權利要求書中將清楚本發明的其他特征和優點。上述公開的原理概述不意圖描述本發明的每個實施方案或每種實施方式。以下的詳細說明更特別地列舉了利用所公開原理的某些實施方案。還公開了使用這些體系制造的各種制品和制造制品的方法。從以下詳細說明、實施例和權利要求書中將清楚其他特征和優點。

附圖簡述

在附圖的幾個圖中，相同部件用相同附圖標記表示，在附圖中：

圖1是在本發明方法中用于制造本發明的微孔膜的設備的示意圖。

圖2是實施例1的顯微照片，其是從聚乙烯聚合物和聚乙烯蠟稀釋劑制造的拉伸的微孔材料。

圖3是實施例4的顯微照片，其是從聚丙烯聚合物和聚乙烯蠟稀釋劑制造的拉伸的微孔材料。

圖4是實施例9的顯微照片，其是從甲基戊烯共聚物和石蠟稀釋劑制造的拉伸的微孔材料。

圖5是在入射光波長區測量的實施例10a-10g膜的反射率％的圖。

詳細說明

如上所述，本發明涉及對微孔材料和方法的各種改進?？傮w上，改進的材料涉及各種具有聚烯烴聚合物和固體稀釋劑的多孔材料，還涉及制造方法。