[发明专利]双轴向取向的微孔膜

说明书

相关申请

本申请要求2006年2月21提交的美国临时专利申请No.60/775,112的优先权。

发明领域

本发明涉及双轴向取向的微孔膜及其制造方法。

发明背景

已知微孔膜可由多种工艺制造，并且制膜工艺对膜的物理性质有材料方面的影响。见Kesting，R.，Synthetic Polymeric Membranes，A structuralperspective，第2版，John Wiley & Sons，New York，NY，(1985)。三种在商业上可行的用于制造微孔膜的工艺包括:干法拉伸工艺(亦称CELGARD工艺)、湿法工艺和颗粒拉伸工艺。

干法拉伸工艺是指这样一种工艺，其中孔的形成产生自无孔前体的拉伸。见Kesting，Ibid，第290-297页，该内容通过引用并入本文。干法拉伸工艺不同于湿法工艺和颗粒拉伸工艺。通常，在湿法工艺——亦称相转化工艺或抽提工艺或TIPS工艺(仅举几个例子)中，聚合原料与加工油(有时称作增塑剂)混合，挤压该混合物，孔随后在除去加工油时形成(可在除油之前或之后拉伸这些薄膜)。见Kesting，Ibid，第237-286页，该内容通过引用并入本文。通常，在颗粒拉伸工艺中，聚合原料与颗粒混合，挤压该混合物，在拉伸期间，由于拉伸力，孔在聚合物和颗粒裂隙之间相互作用时形成。见美国专利No.6,057,061和No.6,080,507，其内容通过引用并入本文。

另外，由这些工艺制得的膜在物理上是不同的，并且每种制膜工艺使一种膜与另一种膜不同。由于不能在加工方向的横向拉伸前体，干法拉伸膜具有狭缝状孔。由于能在加工方向的横向拉伸前体，湿法工艺膜具有较圆的孔。另一方面，颗粒拉伸膜充满了成孔所需的颗粒。因此，可通过其制造方法将每种膜与其它膜区别开来。

尽管由干法拉伸工艺制造的膜已经在商业上获得极大成功，但仍需改善它们的物理性质，以使其能用于更广阔的应用领域。一些改进的领域包括除狭缝以外的孔形状，以及提高横向拉伸强度。

美国专利No.6,602,593给出了一种由干法拉伸工艺制造的微孔膜，其中所得到的膜具有0.12至1.2的横向拉伸强度与加工方向拉伸强度比。本文中，以至少1.5的发泡比挤压前体而得到TD/MD拉伸比。

发明概述

一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造，并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至5.0范围内。制造上述微孔膜的方法包括如下步骤:将聚合物挤压成无孔前体，并双轴向拉伸该无孔前体，该双轴向拉伸包括加工方向的拉伸和横向拉伸，该横向包括同时的可控的加工方向的回缩。

附图说明

为说明本发明，附图中显示了目前优选的一种形式；但应当理解，本发明不限于所示的明确排列和方法。

图1是本发明一个实施方案的照片(单层膜)。

图2是本发明另一个实施方案的照片(多层膜，将层叠在一起，然后拉伸)。

图3是本发明另一个实施方案的照片(多层膜，将层共挤压，然后拉伸)。

图4是现有技术的干法拉伸膜的照片(单层膜)。

图5是现有技术的干法拉伸膜的照片(多层膜，将层叠在一起，然后拉伸)。

发明详述

一种微孔膜，其由干法拉伸工艺制造并具有基本为圆形的孔，其加工方向的拉伸强度与横向拉伸强度之比在0.5至4.0范围内。一种微孔膜，其为薄的、柔软的聚合物片、薄片、或薄膜，具有许多贯穿其间的孔。这种膜可用于多种用途，包括但不限于传质膜、调压器、过滤膜、医疗器材、用于电化学存储设备的隔板、用在燃料电池中的膜等。

本发明的膜由干法拉伸工艺(亦称CELGARD工艺)制造。干法拉伸工艺是指这样一种工艺，其中孔的形成产生自无孔前体的拉伸。见Kesting，R.，Synthetic Polymeric Membranes，A structural perspective，第二版，John Wiley & Sons，New York，NY，(1985)，290-297页，该内容通过引用并入本文。如上所述，干法拉伸工艺与湿法工艺和颗粒拉伸工艺不同。