具有高固有强度和透光性的轻质膨胀聚四氟乙烯膜的制作方法

本发明涉及微孔含氟聚合物膜，更具体地，涉及薄的自支撑、高度膨胀的聚四氟乙烯(eptfe)膜，所述eptfe膜具有高结晶度指数、低面密度、高固有强度和高透光性。

背景技术：

1、聚四氟乙烯是一种有吸引力的材料，因为它具有一种或多种特性，例如对许多化学品呈惰性、生物相容性、热稳定性、低表面能、低摩擦系数，以及能够加工成各种形式，例如膜、纤维、管等。膨胀聚四氟乙烯(eptfe)可单独使用或用于复合材料和/或层压体以生产用于各种应用的制品。许多这些应用可能受益于使用更轻、更薄、更坚固和/或具有改进的光学特性的材料。因此，一直存在提供具有改进性能的eptfe制品的需要。

技术实现思路

1、根据一个方面，(“方面1”)，一种膨胀聚四氟乙烯(eptfe)膜包括在纵向和横向两个方向上至少约600mpa的基质拉伸强度和至少约94％的结晶度指数。

2、根据方面1的另一方面(“方面2”)，所述eptfe膜具有每层小于约100mg/m2的面密度。

3、根据方面1或2的另一方面(“方面3”)，所述eptfe膜具有约35m2/g至约120m2/g的比表面积。

4、根据前述方面中任一个的另一方面(“方面4”)，所述eptfe膜具有至少约98％的总透光率。

5、根据前述权利要求中任一项的另一方面(“方面5”)，，其中所述eptfe膜包含具有约10nm至约80nm的中值原纤维宽度的原纤维。

6、根据前述权利要求中任一项的另一方面(“方面6”)，其中所述eptfe膜的每层膜厚度为约1nm至约100nm。

7、根据前述方面中的任一个的另一方面(“方面7”)，所述eptfe膜是自支撑的。

8、根据前述方面中任一个的另一方面(“方面8”)，所述eptfe膜是双轴取向的。

9、根据方面8的另一方面(“方面9”)，所述eptfe膜具有小于约10g/m2的面密度。

10、根据方面8或9所述的另一方面(“方面10”)，其中所述eptfe膜在粒度为0.1微米和5.33cm/秒的面速度时具有至少约65kpa-1的品质因数。

11、根据方面8-10中的任一个的另一方面(“方面11”)，所述eptfe膜至少部分地涂覆有聚合物、至少部分地吸收有聚合物、或上述情况的组合。

12、根据方面8-11中的任一个的另一方面(“方面12”)，所述eptfe膜为纤维、片材、管材、三维自支撑结构、切割的纤维、切割的片材、切割的管材或切割的三维自支撑结构的形式。

13、根据方面8-12的另一方面(“方面13”)，所述eptfe膜具有约35m2/g至约120m2/g的比表面积。

14、根据方面8-13中任一个的另一方面(“方面14”)，所述eptfe膜具有至少约98％的总透光率。

15、根据方面8-14的另一方面(“方面15”)，所述eptfe膜包括间隔层。

16、根据方面15的另一方面(“方面16”)，所述间隔层选自多孔聚合物、非多孔聚合物、含氟聚合物、多孔聚烯烃和非多孔聚烯烃。

17、根据另一方面(“方面17”)，一种复合材料包括方面1的膨胀聚四氟乙烯膜。

18、根据另一方面(“方面18”)，一种层压体包括方面1的膨胀聚四氟乙烯膜。

19、根据另一方面(方面“19”)，一种制品包括方面1-16的膨胀聚四氟乙烯膜、方面17的复合材料或方面18的层压体。

20、根据一个方面(方面“20”)，一种形成双轴取向的eptfe膜的方法，所述方法包括(1)从第一膨胀聚四氟乙烯(eptfe)膜上切下至少第一块，(2)双轴拉伸所述至少第一块以获得第二膨胀聚四氟乙烯膜，(3)从所述第二膨胀膜切下至少第二块，(4)沿堆叠取向方向放置所述至少一个第一块和所述至少一个第二块以形成堆叠样品，(5)重复步骤(2)至(4)直到获得所需的双轴取向eptfe膜。

21、根据方面20的另一方面(“方面21”)，所述eptfe膜包括间隔层。

22、根据方面21的另一方面(“方面22”)，所述间隔层选自多孔聚合物、非多孔聚合物、含氟聚合物、多孔聚烯烃和非多孔聚烯烃。

23、根据另一方面(“方面22”)，一种对可过滤基质进行过滤的方法，所述方法包括使可过滤基质通过方面1的eptfe膜、方面8的eptfe膜、方面17的复合材料或方面18的层压体，以形成滤液。

24、根据方面23的另一方面(“方面24”)，所述方法包括收集滤液。

25、如方面23或24所述的另一方面(“方面25”)，其中所述可过滤基质选自溶液、悬浮液、胶体、生物流体、生物流体组分、水性材料或非水性材料。

26、如方面23的另一方面(“方面26”)，所述方法包括纳米颗粒保留百分比(％)等于或大于下式定义的线：y>＝9.70–10.76*ln(x)，其中y＝纳米颗粒保留％，x＝滤液渗透性(g/cm2/s/mpa)。

技术特征：

1.一种微孔膨胀聚四氟乙烯(eptfe)膜，其包括：

2.如权利要求1所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，具有0.5克/9000米至750克/9000米的体积旦尼尔。

3.如权利要求1或2所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，具有至少5克力/旦尼尔(gf/d)的韧度。

4.如权利要求1-3中任一项所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述微孔eptfe膜具有大于或等于0.985的<p2>取向。

5.如权利要求1-4中任一项所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述微孔eptfe膜每层的面密度为0.0001g/m2至0.5mg/m2。

6.如权利要求1-5中任一项所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述微孔eptfe膜是自支撑的。

7.如权利要求1-6中任一项所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述微孔eptfe膜至少部分地涂覆有聚合物、至少部分地吸收有聚合物、或上述情况的组合。

8.如权利要求1-7中任一项所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，还包括间隔层。

9.如权利要求8所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述间隔层选自多孔聚合物和非多孔聚合物。

10.如权利要求9所述的微孔膨胀聚四氟乙烯膜，其中所述间隔层选自含氟聚合物、多孔聚烯烃和非多孔聚烯烃。

技术总结
提供了具有高结晶度指数、高固有强度、低面密度(即轻质)和高光学透明度的薄而自支撑双轴膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。具体地，所述ePTFE膜在纵向和横向上可具有至少约94％的结晶度指数和至少约600MPa的基质拉伸强度。此外，通过将PTFE初级颗粒完全转化为原纤维，所述ePTFE膜是透明的或肉眼不可见的。所述ePTFE膜可具有每层小于100nm的厚度和大于50％的孔隙率。此外，所述ePTFE膜是可堆叠的，因此可用于控制渗透性、孔径和/或整体机械性能。所述ePTFE膜可用于形成复合材料、层压体、纤维、带材、片材、管材或三维物体。此外，所述ePTFE膜可用于过滤应用。

技术研发人员：B·哈钦森,J·J·斯凯夫,B·A·斯德尔
受保护的技术使用者：W.L.戈尔及同仁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10