[发明专利]亲水性膨胀含氟聚合物膜复合材料及其制备方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及亲水性的、涂覆的膨胀含氟聚合物膜。

背景

膨胀含氟聚合物膜用于许多过滤应用，例如空气和水过滤。大多数膨胀含氟聚合物膜都是疏水性的，并需要对表面进行一些改性或预润湿以用于液体且尤其是水的过滤。膨胀含氟聚合物膜的溶液型涂层要求用溶液润湿该膨胀含氟聚合物膜，且随后干燥以留下足量的涂层或聚合物，从而将该变成亲水性的。聚合物涂层通常包括亲水性聚合物，该聚合物不容易润湿该膨胀含氟聚合物膜的表面。亲水性聚合物的表面能通常比膨胀含氟聚合物膜的表面能高很多，并因此不能均匀的沉积在该表面上。此外，亲水性聚合物涂层会在微结构之间桥接或形成网，这会显著的降低膨胀含氟聚合物膜的透气度。

此外，润湿和干燥该膨胀含氟聚合物膜，可能致使当溶剂从表面挥发时膜收缩或塌陷。在大多数情况下，膜结构的收缩或塌陷会致使膜变得更致密并降低透气度。这不是所需的，因为在过滤应用中希望有高透气度。当从溶液中涂覆包括高泡点压力和小孔径的高度原纤化的膨胀含氟聚合物膜时，膜的塌陷或收缩变得甚至更明显，因为它更易于塌陷。用溶液涂覆和干燥时，可导致微结构基本上只包括原纤维的膨胀含氟聚合物膜的透气度下降多达50％。

人们需要一种对具有均匀涂层和基本上无塌陷或收缩的膨胀含氟聚合物膜。人们需要一种涂覆具有均匀的、亲水性涂层的膨胀含氟聚合物膜的方法，该涂层不会致使膜塌陷或收缩。

发明内容

本发明涉及包括膨胀含氟聚合物的制品，该含氟聚合物包括至少一种非润湿亲水性单体和至少一种含氟单体的涂层，以及涉及该制品的制备方法。膨胀含氟聚合物膜可以是膨胀聚四氟乙烯（ePTFE）膜，且可包括基本上只有原纤维的微结构。该膨胀含氟聚合物膜可包括一种共聚物涂层，所述涂层包括至少一种非润湿单体，和至少一种含氟单体。在一些实施方式中，所述共聚物涂层包括与含氟单体交联的非润湿单体。

所述共聚物可包括含一种氟单体，其中所述单体包括，但不限于：氟丙烯酸酯，全氟丙烯酸酯，全氟烷基-2-甲基丙烯酸羟丙酯。所述共聚物可包括羧酸基团，或丙烯酸。所述非润湿单体可包括亲水性单体。所述非润湿单体的表面能至少比膨胀含氟聚合物高5达因/厘米。

在一些实施方式中，所述膨胀含氟聚合物膜变成亲水性的，且在一些实施方式中，所述涂层是可贴合(conformable)的涂层。所述涂覆的膨胀含氟聚合物膜的比表面积可以是10m²/g或更大。所述膨胀含氟聚合物膜的厚度可大于20微米，且第一涂覆的表面和第二未涂覆的表面都具有有效数量的涂层，从而第一和第二表面都是亲水性的。

膨胀含氟聚合物膜上的共聚物涂层可包括亲水性单体，该单体可与氟丙烯酸酯共聚和交联。在其他实施方式中，所述亲水性单体可通过多官能丙烯酸酯交联至含氟单体。

所述共聚物可闪蒸并冷凝到膨胀含氟聚合物膜上，且随后聚合以制备亲水性的膨胀含氟聚合物膜。一种制剂包括高能量源，例如包括，但不限于：UV光，电子束或热，可用于聚合或交联所述共聚物。在一些实施方式中，所述膨胀含氟聚合物膜具有用本文所述的一种或多种制剂涂覆的第一表面和第二表面，以将该膨胀含氟聚合物膜变成亲水性的。在一些实施方式中，所述共聚物只涂覆在所述膨胀含氟聚合物膜的第一表面上。包括至少一种“非润湿亲水性单体”和/或至少一种含氟单体的一种制剂或多种制剂，可涂覆到所述膨胀含氟聚合物的一或两侧。交联单体可以是一种制剂或多种制剂的部分。在一种实施方式中，一种制剂或多种制剂包括至少一种“非润湿亲水性单体”和至少一种含氟单体，以及一种交联单体，可以蒸发并冷凝到膨胀含氟聚合物膜上，且随后暴露于高能量源并交联。在另一种实施方式中，所述含氟单体和非润湿单体可分别从2种不同的制剂蒸发和冷凝到所述膨胀含氟聚合物膜上。在另一种实施方式中，所述制品管、杆或纤维的形式。

附图简述

图1A显示了如实施例1中所述的未涂覆的膨胀含氟聚合物膜的表面扫描电子显微图像（SEM）和X－射线光电子能谱（XPS）的结果。

图1B显示了实施例1中所述的膨胀含氟聚合物膜的第一表面侧的表面扫描电子显微图像（SEM）和X－射线光电子能谱（XPS）的结果。

图1C显示了实施例1中所述的膨胀含氟聚合物膜的第二表面侧的表面扫描电子显微图像（SEM）和X－射线光电子能谱（XPS）的结果。

图2A显示了如实施例2中所述的未涂覆的膨胀含氟聚合物膜的表面扫描电子显微图像（SEM）和X－射线光电子能谱（XPS）的结果。