形成亲水性膜的方法

专利名称：形成亲水性膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成亲水性膜的方法。
背景技术：
膜可在分离工艺中使用，在所述分离工艺中某些物种被保留下来，而其他物种被 允许通过所述膜。某些膜应用包括例如，用于食物和饮料、医药、医学、汽车、电子、化学、生 物技术和乳品工业。已描述了具有亲水性表面的膜。相比于疏水性膜，亲水性膜一般具有较少污染或 孔堵塞的趋势。由疏水性材料制得的某些膜在用于过滤水性进料溶液之前需要表面预处理 步骤。在其他情况中，某些亲水性膜由缺乏机械强度的亲水性材料形成。

发明内容
本发明提供了形成亲水性膜的方法。更具体地讲，提供了由包含乙烯-乙烯醇共 聚物、水和第一溶剂的溶液形成亲水性膜的方法。将第一溶剂的至少一部分在不高于50°C 的温度下从多孔基材除去以形成亲水性膜。在一个方面，提供了 一种形成亲水性膜的方法。所述方法包括提供多孔基材。所述 方法包括将溶液施加至多孔基材。所述溶液包含乙烯-乙烯醇共聚物、水和第一溶剂。所 述第一溶剂是与水可混溶的，并具有比水低的沸点。所述方法包括在不高于50°C的温度下 从多孔基材除去第一溶剂的至少一部分从而得到亲水性膜。
具体实施例方式由端值表述的数值范围包括在该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 8、4 和 5)。本说明书以及所附权利要求书中，使用的单数形式“一种”、“该”和“所述”包括复 数指代，除非内容清楚地指示其他含义。因此，例如，含有“化合物”的组合物这一表达方式 包括两种或多种化合物的混合物。本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”的含义 通常采用包括“和/或”，除非内容明确地指示其他含义。除非另外指明，否则在说明书和权利要求书中所用的表示数量或成分、性质的量 度等的所有数字均理解为在所有情况中被术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则 本文所示的数值参数为近似值，所述参数可利用本发明的教导根据本领域技术人员所力图 获得的所需性质而变化。由本发明的方法形成的亲水性膜包括将溶液施加至多孔基材，以及在不高于50°C 的温度下从多孔基材除去第一溶剂的至少一部分。所述溶液包含水、第一溶剂和乙烯-乙 烯醇共聚物。所述多孔基材的表面能可通过本文所述的形成亲水性膜的方法增加。由所述 多孔基材形成的亲水性膜可例如在无高沸点溶剂的蒸发且不使用沉淀技术下制得。所述亲 水性膜可干燥保存和包装而无需防腐剂或液体来保持膜水合。干燥亲水性膜的保存可降低与含液体的膜的包装和保存相关的成本。可将包含水、第一溶剂和乙烯-乙烯醇共聚物的溶液施加至亲水性或疏水性多孔 基材。所述溶液在施加至多孔基材时可涂覆基材的表面和孔。亲水性膜可在不降低孔径或 不堵塞孔的情况下用乙烯-乙烯醇共聚物形成。术语“亲水性”指“对水具有强亲和力”。在本发明的方法中，所述多孔基材可选自多种材料，只要所述基材是可涂覆的或 可适于涂布，并具有开口或孔。合适的多孔基材包括例如膜、多孔膜、织造幅材、非织造幅 材、中空纤维等等。膜的例子可包括例如平片材料、管状成形材料等等。可用任何聚合物材 料形成多孔基材。某些合适的聚合物材料包括例如聚烯烃、聚(异戊二烯)、聚(丁二烯)、 氟化聚合物、氯化聚合物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚(醚砜)、聚(砜)、聚苯醚、聚苯 硫醚、聚(醋酸乙烯)、醋酸乙烯的共聚物、聚(磷腈)、聚(乙烯酯)、聚(乙烯醚)、聚(乙 烯醇)、聚(碳酸酯)等或它们的组合。合适的聚烯烃包括例如聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚 (1-丁烯)、乙烯和丙烯的共聚物、α烯烃共聚物(例如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯 的共聚物)、聚(乙烯-共-ι- 丁烯)、聚(乙烯-共-ι- 丁烯-共-ι-己烯)等或它们的 组合。合适的氟化聚合物包括例如聚(氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、偏二氟乙烯的共聚物 (例如聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯))、三氟氯乙烯的共聚物(例如聚(乙烯-共-三 氟氯乙烯))等或它们的组合。合适的聚酰胺包括例如聚(亚氨基(ι-氧基亚己基))、聚 (亚氨基己二酰亚氨基亚己基)(即尼龙6，6)、聚(亚氨基己二酰亚氨基亚癸基)(即尼龙 6，12)、聚己内酰胺等或它们的组合。合适的聚酰亚胺包括例如聚(均苯四酸亚酰胺)等。 合适的聚(醚砜)包括例如聚(二苯醚砜)、聚(二苯砜-共-二苯醚砜)等或它们的组
口 O在一些实施例中，所述多孔基材可具有小于约10微米的平均孔径。在其它实施例 中，所述多孔基材的平均孔径可为小于约5微米、小于约2微米或小于约1微米。在一些实 施例中，所述多孔基材的平均孔径可大于约10纳米。在其它实施例中，所述多孔基材的平 均孔径为大于约50纳米、大于约100纳米或大于约200纳米。在一些实施例中，所述多孔 基材可具有在约10纳米至约10微米范围内、在约50纳米至约5微米范围内、在约100纳 米至约2微米范围内或在约200纳米至约1微米范围内的平均孔径。某些合适的多孔基材包括例如纳米多孔膜、微孔膜、微孔非织造幅材、微孔织造幅 材、微孔纤维等。在一些实施例中，所述多孔基材可具有不同孔径(例如微孔和纳米孔)的 组合。在一些实施例中，所述多孔基材为微孔的。所述多孔基材的厚度可取决于膜的预期应用。一般来讲，所述多孔基材的厚度可 在约1微米至约500微米的范围内。在一些实施例中，所述多孔基材的厚度可在约10微米 至约400微米的范围内、在约25微米至约300微米的范围内、在约35微米至约200微米的 范围内。在一些实施例中，所述多孔基材包含微孔热致相分离(TIPS)膜。TIPS膜可通 过形成热塑性材料和高于所述热塑性材料的熔点的第二材料的溶液来制备。在冷却时， 所述热塑性材料结晶并且与第二材料实现相分离。所述结晶材料可为拉伸的。可任选在 拉伸之前或之后除去所述第二材料。TIPS膜公开于美国专利No. 1，5四，256(Kelley)； No. 4, 539, 256 (Shipman) ；No. 4, 726, 989 (Mrozinski) ；No. 4, 867, 881 (Kinzer)； No. 5，120, 594(Mrozinski) ；No. 5，260, 360(Mrozinski)；和 No. 5，962，544(Waller, Jr.)中。在一些实施例中，TIPS膜包含聚合物材料，例如聚(偏二氟乙烯)(即PVDF)、聚烯烃 (例如聚乙烯或聚丙烯)、含乙烯基的聚合物或共聚物(例如乙烯-乙烯醇共聚物)以及含 丁二烯的聚合物或共聚物，以及含丙烯酸酯的聚合物或共聚物。包含PVDF的TIPS膜在美 国专利申请公开No. 2005/0058821 (Smith等人)中另有描述。在一些实施例中，所述多孔基材可为平均孔径通常大于25微米的非织造幅材。 合适的非织造幅材包括例如描述于Wente，V. A. ,"Superfine Thermoplastic Fibers”； Industrial EnRineerinR Chemistry,48,1342-1346(1956)禾口 Wente, V. A. , "Manufacture of Super Fine Organic Fibers，，;NavalResearch Laboratories(Report No. 4364),5 月 25日，1954中。在某些实施例中，合适的非织造幅材可由尼龙制得。合适的多孔基材的某些例子包括市售材料，例如以商品名DURAP0RE和MILLIP0RE EXPRESS MEMBRANE 得自 Billerica，Massachusetts 的 MiIlipore 公司的亲水性和疏水性微 孔膜。商品名为NYLAFL0和SUPOR的其他合适的商业微孔膜可得自Pal 1 Corporation (East Hills, New York)。在本发明的方法中，将溶液施加至多孔基材。可将所述溶液用于涂覆、浸泡或浸渍 所述多孔基材。上面已描述了某些可用的多孔基材。将所述溶液施加或递送至基材的方法 包括，例如饱和或浸渍技术、喷涂、帘式涂布、坡流涂布、灌涂、模涂、辊涂、沉积或通过其他 已知的涂覆或施加方法。所施加的溶液可具有足够的粘度以有效地涂覆或渗透多孔基材的 孔和表面。在一些实施例中，溶液的粘度足以涂覆基材的孔。在本发明的方法中，溶液包含乙烯-乙烯醇共聚物、水和第一溶剂。所述乙烯-乙 烯醇共聚物可溶解于所述溶液的第一溶剂中。所述第一溶剂是与水可混溶的。在一些实施 例中，可将所述溶液加热以溶解所述乙烯-乙烯醇共聚物。可将包含乙烯-乙烯醇共聚物 的所述溶液施加至所述多孔基材。所述共聚物可涂覆多孔基材的孔和表面。可在50°C下将 第一溶剂的至少一部分从多孔基材除去。乙烯-乙烯醇共聚物一般由乙烯-醋酸乙烯共聚物在皂化之后形成。所述乙 烯-醋酸乙烯共聚物包含乙烯和醋酸乙烯单体。在所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的皂化之后， 可将醋酸乙烯单元化学改性为乙烯醇单元。其他单体组分也可以不损害亲水性膜的亲水性 的量存在于皂化的乙烯-醋酸乙烯共聚物中。所述乙烯-乙烯醇共聚物可为各种类型，包 括例如无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等或它们的组合。相似地，乙烯-乙烯醇共聚 物的选择可取决于在皂化之前形成的乙烯-醋酸乙烯共聚物的结构和分子量。在某些实施例中，以共聚物中的乙烯醇单元计，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的皂 化程度可为至少约40摩尔％。在其它实施例中，乙烯-醋酸乙烯共聚物的皂化程度可为至 少约45摩尔％、至少约65摩尔％、至少约85摩尔％或至少约95摩尔％的共聚物中的乙烯 醇单元。皂化程度不足可导致用于形成亲水性膜的多孔基材的亲水性质增加不足。可选择乙烯-乙烯醇共聚物以有效地涂覆多孔基材的表面和孔。乙烯单体单元 与乙烯醇单体单元的比率可影响例如溶液的粘度、溶液的流动性和共聚物在溶液中的溶解 度。乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单体单元的含量可影响乙烯-乙烯醇共聚物对多孔基材的 粘合力。一般来讲，所述共聚物的乙烯单元的含量大于约5摩尔％。在某些情况下，乙烯 含量小于5摩尔％的共聚物对所述多孔基材可具有差的粘合力。在另一方面，若乙烯单元 的含量过高，则当将乙烯-乙烯醇共聚物施加至多孔基材时，不能提供良好的亲水性。通常，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元的含量小于70摩尔％。在一些实施例中，所述乙 烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量大于约10摩尔％。在一些实施例中，所述乙烯-乙烯 醇共聚物的乙烯单元含量大于约15摩尔％、大于约20摩尔％或大于约25摩尔％。在一些 实施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量小于约60摩尔％、小于约50摩尔％以 及小于约40摩尔％。在一些实施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量为17摩 尔％。在另一实施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量为19摩尔％。在另一实 施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量为22摩尔％。在一些实施例中，所述乙 烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量可在大于约5摩尔％至小于70摩尔％的范围内。在一 些实施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元含量的乙烯含量在约10至约50摩尔％ 的范围内、在约15至约50摩尔%的范围内或在约20摩尔％至约40摩尔％的范围内。在本发明的方法中，溶液包含水、第一溶剂和乙烯-乙烯醇共聚物。所述乙烯-乙 烯醇共聚物可在高温下溶解于溶液中。所述第一溶剂是与水可混溶的，并具有低于水(沸 点=IOO0C )的沸点。所述第一溶剂和水在溶液中形成单一相。本发明所公开的溶液的水可包括自来水、去离子水、蒸馏水等或它们的组合。乙 烯-乙烯醇共聚物一般不溶于水，但可溶于第一溶剂/水混合物。第一溶剂/水混合物可 在高温下溶解所述溶液的乙烯-乙烯醇共聚物。在一些实施例中，所述乙烯-乙烯醇共聚 物一般在高温下可溶解于所述第一溶剂-水中形成澄清溶液。在其它实施例中，当已将所 述溶液由高温冷却至室温时，所述乙烯-乙烯醇共聚物的至少一部分可悬浮于所述第一溶 剂-水相中从而形成略微浑浊的溶液。适用于所述溶液的第一溶剂包括可与水混溶并具有低于水的沸点的有机溶剂。第 一溶剂的合适例子包括例如醇、酯、醚、酮或它们的组合。水可混溶的有机溶剂包括例如醇、 多元醇等或它们的组合。醇的一些例子包括例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁 醇等或它们的组合。多元醇的一些例子包括例如丙二醇。其他合适的第一溶剂包括例如丙 酮、四氢呋喃等。在一些实施例中，与水不可混溶的第二溶剂可与第一溶剂和水的混合物混溶。所 述第二溶剂可具有低于水的沸点的沸点。在一些实施例中，所述第二溶剂具有低于水的沸 点的沸点。在一个实施例中，所述第一溶剂为乙醇。在另一个实施例中，所述第一溶剂为异丙在一些实施例中，所述第一溶剂为两种或更多种溶剂的混合物。在一个实施例中， 所述第一溶剂为乙醇和异丙醇的混合物。在一个实施例中，所述第一溶剂为异丙醇和甲醇 的混合物。在溶液中的所述第一溶剂和水的可混和性可用于有效地涂覆多孔基材，其中所述 乙烯-乙烯醇共聚物作为薄涂层。所述乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯单元为非极性和疏水性 的，且乙烯醇单元为极性和亲水性的。当将所述乙烯-乙烯醇共聚物溶解于溶液中，并施加 至多孔基材时，理想的是非极性乙烯单元被局限在多孔基材(即非极性基材)的表面上。所 述乙烯-乙烯醇共聚物的羟基可朝向与基材-涂层界面相对的乙烯-乙烯醇涂层表面。多 孔基材上的乙烯-乙烯醇共聚物单元的取向可使薄层对基材表面的粘合力改善。可改变多 孔基材表面上的涂布层的亲水性。所述溶液中水与第一溶剂的比例可取决于乙烯-乙烯醇共聚物在溶液中的浓度、共聚物的乙烯单元的含量、用于将共聚物施加至基材的温度以及 其他因素而变化。在一些实施例中，以第一溶剂和水的总体积计，所述溶液的第一溶剂的浓度为至 少20体积％、至少25体积％、至少30体积％或至少35体积％。在其它实施例中，所述溶 液的第一溶剂的浓度不超过95体积％、不超过70体积％、不超过60体积％或不超过50体 积％。在一些实施例中，所述溶液的第一溶剂的浓度在约20至约95体积％的范围内、在约 25至约70体积％的范围内、在约30至约60体积％的范围内或在约35至约50体积％的范 围内。在一些实施例中，以水和第一溶剂的总体积计，所述溶液的水的浓度为至少5体 积％、至少10体积％、至少15体积％或至少20体积％。在其它实施例中，所述溶液的水的 浓度为不超过80体积％、不超过75体积％、不超过70体积％或不超过65体积％。在一些 实施例中，所述溶液的水的浓度在约5至约80体积％的范围内、在约10至约75体积％的 范围内、在约15至约70体积％的范围内或在约20至约65体积％的范围内。可配制所述溶液的乙烯-乙烯醇共聚物的浓度使得所述溶液具有适当的粘度以 充分涂覆多孔基材。当在单个步骤中或在多个步骤中施加溶液时，可考虑基材和多孔基材 的孔维度。在一些实施例中，乙烯-乙烯醇共聚物在包含第一溶剂和水的溶液中的浓度在 约0. 5至约30重量％的范围内。在一些实施例中，乙烯-乙烯醇共聚物的浓度可在约1至 约20重量％的范围内、在约1. 5至约25重量％的范围内或在约2至约10重量％的范围内。可选择溶液的乙烯-乙烯醇共聚物的浓度使得所施加的乙烯-乙烯醇共聚物不显 著降低孔的孔径或降低亲水性膜的性能。在一些实施例中，可将一些或基本上大多数的所述第一溶剂从多孔基材除去。随 着将所述第一溶剂从多孔膜除去，所述乙烯-乙烯醇共聚物可涂覆多孔基材的表面和孔的 至少一部分。术语“除去…的至少一部分”指从多孔基材除去第一溶剂的至少一部分或第 一溶剂的基本上大部分。在一些实施例中，可除去至少50重量％的所述第一溶剂。在另一 个实施例中，可从多孔基材除去至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％或至少90 重量％的第一溶剂。在一些实施例中，在不高于50°C的温度下从所述多孔基材除去一部分 水。在一些实施例中，在不高于50°C的温度下从所述多孔基材除去第一溶剂的至少一 部分。在另一实施例中，在不高于40°C的温度下从所述多孔基材除去第一溶剂的至少一部 分。在另一实施例中，在不高于30°C的温度下从所述多孔基材除去第一溶剂的至少一部分。可通过不同的技术除去施加至所述多孔基材的所述溶液的第一溶剂。一些适用于 除去第一溶剂的移除技术包括例如对流、减压、高压、加热等或其他已知技术。在本发明的方法中，提供了一种亲水性膜。所述亲水性膜可由如上所述的方法形 成。所述亲水性膜包含涂覆在所述多孔基材的表面上和孔内的耐用性乙烯-乙烯醇共聚 物。所述乙烯-乙烯醇共聚物涂层一般不溶于水，而是水可溶胀性的并可用于水溶液过滤。 当在不高于50°C的温度下除去第一溶剂时，所述亲水性膜具有增加的表面能。在高于50°C 的温度下，所述亲水性膜的表面能可降低。所形成的亲水性膜可具有增加的表面能和可湿性。在一个实施例中，所述亲水性 膜具有大于阳达因/平方的表面能。在另一个实施例中，所述亲水性膜具有大于60达因/平方、大于65达因/平方或大于70达因/平方的表面能。本发明的亲水性膜可用于多种应用中的任一种，包括例如用于液-液提取和水调 节。亲水性膜也可用于医药、生物技术、食品、电子和医学应用。本公开将通过以下实例进行进一步地阐述，这些实例为示例性的且并非旨在限定 本公开的范围。^M本发明在以下实例中进行更加具体地描述，这些实例仅旨在举例说明，因为对于 本领域的技术人员，本发明范围内的众多修改和变型将是显而易见的。除非另外指明，否则 以下实例中提及的所有份数、百分比和比率均是以重量计，并且实例中所用的所有试剂均 获自或可得自如下所述的化学品供应商，或者可用常规技术合成。测试方法表面能测量达因测试溶液(30-70达因 / 厘米)可得自 Jemmco，LLC (Mequon, Wisconsin)，并 制备73-79达因/厘米的测试溶液(根据Handbook of Chemistry and Physics(CRC)(第 71版，CRC出版社)配制)。所述达因测试溶液可用于表面能测量。将所述达因溶液滴在 膜的一侧上，所述膜设置在发光器的顶部。所述发光器用于增加检测透过膜的达因溶液渗 透的容易度。所述达因溶液的液滴体积为约0.5毫升(ml)。用秒表记录所述达因溶液渗透 所述膜所需的时间。在达因溶液在少于1秒的时间内渗透膜的位点处记录所述膜的最大表 面张力。将能够在少于1秒内渗透膜的所述达因溶液记录为所述膜的表面能。描述于美国专利No. 4，539，256 (Shipman)和美国专利 No. 4，726，989 (Mrozinski) 中的热致相分离聚丙烯膜通过上述步骤测量的表面能为37达因/厘米。水流量测量使用真空泵在Gelman磁性架(East Hills, New York)中测试的膜上进行水流测 量，所述磁性架具有34mm的直径和23英寸汞柱(Hg)的跨膜压。水流量(L/m2 *psi)由 100ml蒸馏水通过膜所需的时长来确定。泡点孔径测量泡点孔径测量根据ASTM-F316-70进行。将膜(安装在测试架上)用异丙醇预湿。 将氮气(g)以递增的压力施加于膜上直至达到100%的气流通过所述膜。记录实现100% 的气流通过所述膜所需的压力。泡点孔径由压力测量值进行计算。实例1制备涂覆溶液。在容器中将乙烯含量为27摩尔％的乙烯-乙烯醇(EVAL)共 聚物(EVAL 27 ；Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri)溶解于乙醇(AAPER Alcohol and Chemical Company ;Shelbyville，Kentucky)/ 水(60 40 体积体积百分比)混合物中。 搅拌容器中的内容物。将所述容器置于约80°C -100°C的温度的水浴中以形成澄清溶液。 EVAL在溶液中的浓度为2. 5重量％。使用通过美国专利No. 4，539，256 (Shipman)和美国专利 No. 4, 726, 989 (Mrozinski)中所述的热致相分离(TIPS)方法形成的微孔聚丙烯(PP)膜。 将所述微孔聚丙烯膜置于聚乙烯(PE)袋中。所述PE袋的一端是密封的，而袋的另一端是 开口的。将涂覆溶液加至PE袋的开口端从而涂覆微孔聚丙烯膜，将PE袋的另一端密封。在所述微孔聚丙烯膜为涂覆溶液所饱和(例如浸湿)后，用纸巾在轻压下擦拭所述PE袋的 表面以挤出存在于膜上的过量涂覆溶液。在从所述微孔聚丙烯膜上除去过量的涂覆溶液之 后，打开密封的PE袋。将所述微孔聚丙烯膜从PE袋中移出。将饱和的微孔聚丙烯膜暴露 于约23°C的空气中约12小时以蒸发乙醇和水，从而得到在水中立即可湿的亲水性膜。达因 溶液渗透测试表明，对于77达因溶液为1-2秒，对于76达因溶液为少于1秒。因此，所述 EVAL涂覆的亲水性膜的表面能为约76达因/厘米。实例2制备涂覆溶液。在容器中将乙烯含量为27摩尔％的乙烯-乙烯醇(EVAL)共聚物 (EVAL 27 ；Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri)溶解于异丙醇(Alfa-Aesar ；Ward Hill, Massachusetts)/水(70 30体积体积百分比)混合物中。搅拌容器中的内容物。将所 述容器置于约80°C -100°C的温度的水浴中以形成澄清溶液。EVAL在溶液中的浓度为2. 5
重量％。对于本实例，将实例1中所用的微孔聚丙烯(PP)膜如上所述用涂覆溶液进行饱 和。如实例1中所述处理所述微孔聚丙烯膜。EVAL涂覆的亲水性膜的表面能为约46达因 /厘米。所述膜在水中不可湿。实例3-5制备涂覆溶液。在容器中将乙烯含量为27摩尔％的乙烯-乙烯醇(EVAL)共 聚物(EVAL 27 ；Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri)溶解于乙醇(AAPER Alcohol and Chemical Company ;Shelbyville，Kentucky)/ 水(70 30 体积体积百分比)混合物中。 搅拌容器中的内容物。将所述容器置于约80°C -100°C的温度的水浴中以形成澄清溶液。 EVAL在溶液中的浓度为0. 5重量％。在涂覆所述微孔聚丙烯膜之前，将涂覆溶液的温度维 持在50 0C ο对于本实例，将实例1中所用的微孔聚丙烯(PP)膜如上所述用涂覆溶液进行 饱和。如实例1中所述类似地处理所述微孔聚丙烯膜，不同的是将所述膜在快速干燥机 (Emerson Speed Dryer model 130 ；Emerson Company ;Gorham，Maine)中在 50oC下进行干 燥。所述亲水性膜(即3、4和幻的干燥时间分别为1分钟、5分钟和30分钟。实例3、4和 5的亲水性膜是不可湿的。实例3的表面能为36达因/厘米，实例4的表面能为36达因/ 厘米，而实例5的表面能为37达因/厘米。实例6-9制备涂覆溶液。在容器中将乙烯含量为38摩尔％的乙烯-乙烯醇(EVAL)共 聚物(EVAL 38 ；Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri)溶解于乙醇(AAPER Alcohol and Chemical Company ;Shelbyville，Kentucky)/ 水(70 30 体积体积百分比)混合物中。 搅拌容器中的内容物。将所述容器置于约80°C -100°C的温度的水浴中以形成澄清溶液。 EVAL38在溶液中的浓度为0. 5重量％。对于实例6_7，在涂覆所述微孔聚丙烯膜之前，将涂 覆溶液的温度维持在50°C。类似于实例1的步骤，在从PE袋取出之前，将如实例1所述制得的微孔聚丙烯 (PP)膜浸入(例如浸泡)在实例6-7和实例8-9制得的EVAL溶液中10分钟。通过在纸 巾之间挤压膜而除去施加至实例6-8的微孔聚丙烯膜的过量涂覆溶液。将实例6和8的 所述微孔亲水性膜在快速干燥机(Emerson Speed Dryer Model 130，Emerson Company ；Gorham,Maine)中于50°C干燥2小时。将实例7和9的微孔亲水性膜在环境条件下于室温 干燥48小时，其中纸巾置于所述微孔亲水性膜的顶部。实例6-8的亲水性膜的达因溶液渗 透时间和表面能示于表1中。
表 权利要求
1.一种形成亲水性膜的方法，该方法包括提供多孔基材；将溶液施加至所述多孔基材，所述溶液包含i)乙烯-乙烯醇共聚物；ii)水；和iii)第一溶剂，所述第一溶剂可与水混溶并具有低于水的沸点的沸点；以及在不高于50°C的温度下从所述多孔基材除去所述第一溶剂的至少一部分从而得到所 述亲水性膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔基材包括多微孔的热致相分离膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔基材包括膜、非织造幅材、织造幅材、中 空纤维或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔基材为疏水的或亲水的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔基材包含聚烯烃、聚酰胺、氟化聚合物、 聚(醚)砜、纤维素、聚(醚)酰亚胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯、陶瓷或它们的组合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多孔基材包含聚烯烃。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚烯烃包含聚乙烯或聚丙烯。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述多孔基材包含聚酰胺。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述聚酰胺包含尼龙6，6。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加包括模涂、辊涂、浸涂、喷涂、帘式涂布、 坡流涂布或它们的组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙烯-乙烯醇共聚物在所述溶液中具有1至 20重量％的浓度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙烯-乙烯醇共聚物在所述溶液中具有2至 10重量％的浓度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙烯-乙烯醇共聚物包含在10至50摩尔％ 范围内的乙烯含量。
14.根据权利要求1所述的方法，其中以所述第一溶剂和水的总体积计，所述溶液的水 的体积百分比在5至80体积％的范围内。
15.根据权利要求1所述的方法，其中以所述第一溶剂和水的总体积计，所述溶液的第 一溶剂的体积百分比在20至95体积％的范围内。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂选自醇、酯、醚、酮或它们的组合。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一溶剂包含醇。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述醇包含甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇或它们 的组合。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述除去包括对流、减压、加热或它们的组合。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述亲水性膜具有大于60达因/平方的表面能。
21.一种通过根据权利要求1所述的方法形成的亲水性膜。
全文摘要
本发明提供了形成亲水性膜的方法。更具体地讲，提供了由包含乙烯-乙烯醇共聚物、水和第一溶剂的溶液获得亲水性膜的方法。将所述第一溶剂的至少一部分在不高于50℃的温度下从所述多孔基材除去以形成亲水性膜。
文档编号B01D67/00GK102131567SQ200980132656
公开日2011年7月20日 申请日期2009年5月19日 优先权日2008年6月30日
发明者周晋生 申请人:3M创新有限公司