[发明专利]具有高孔隙体积的多孔聚合物薄膜

说明书

发明背景

聚合物薄膜用于过滤多种流体。然而，存在着对于提供高通量性能的薄膜的需求。

本发明提供了对至少一些现有技术缺陷的改善。从下面列出的说明书来看，本发明的这些和其它优点将会是显而易见的。

发明简介

本发明的一个实施方式提供了微孔薄膜，包含单一完整层，其具有(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；以及(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，其中本体包含至少第一区域和第二区域；(a)第一区域包含通过移除引入的溶解性二氧化硅纳米颗粒制备的具有外边缘的第一组孔，第一组孔具有第一控制孔径，以及连接第一组孔的外边缘的第二组孔，第二组孔具有第二控制孔径，以及支撑第一组孔的聚合物基质，其中第一控制孔径大于第二控制孔径；(b)第二区域包含通过相转化制备的第三组孔，第三组孔具有第三控制孔径，其中第三控制孔径比第一控制孔径至少小大约10％，或者至少大大约10％。

在一些实施方式中，本体包含至少一个设置在第一区域和第二区域之间的附加区域，所述附加区域具有至少具有第四控制孔径的第四组孔。

在一些实施方式中，在一个区域中的具有外边缘的孔的控制孔径大于在另一区域中通过相转化制备的孔的控制孔径，例如，其中包含通过相转化制备的孔的区域包含薄膜的截留部分。在一些其它实施方式中，在一个区域的具有外边缘的孔的控制孔径小于在另一区域中通过相转化制备的孔的控制孔径，例如，其中包含具有外边缘的孔的区域包含薄膜的截留部分。

根据本发明的其它实施方式，提供了包含薄膜的过滤器和过滤装置，以及制备和使用薄膜的方法。

视图说明

图1是示出根据本发明的薄膜的实施方式的第一区域的表面视图的扫描电子显微镜图片(SEM)，显示出具有连接的外边缘的第一组孔(一个孔用短划线标注)，以及位于第一组孔的连接的外边缘之内的第二组孔(一个孔用实线标注)。

图2阐释了在根据本发明的实施方式的第一区域薄膜中的第一组孔(通过溶解颗粒形成)的六方堆，其中六方堆是74体积百分数。图2还阐释出支撑第一组孔的基质(“聚合物形成的间质”)，以及连接第一组孔外边缘的第二组孔。

图3图形化地阐释了根据本发明的实施方式的薄膜的横截面视图，还显示出第一区域和第二区域。

图4A和4B是示出根据本发明的一个实施方式的薄膜的横截面视图(图4A)和放大的部分横截面视图(图4B)的SEM，还显示出第一区域和第二区域，其中第二区域具有不对称的孔结构。

图5是示出根据本发明的另一个实施方式的薄膜的横截面视图的SEM，还显示出第一区域和第二区域，其中第二区域具有对称的孔结构。

图6A、6B和6C是示出根据本发明的另一个实施方式的薄膜的横截面视图(图6A)和放大的部分横截面视图(图6B和6C)的SEM，还显示出第一区域和第二区域，以及介于第一区域和第二区域之间的附加区域，其中第二区域具有不对称的孔结构。图6B显示了附加区域和第二区域的放大的部分横截面视图，以及图6C显示了附加区域和第一区域的放大的部分横截面视图。

图7A和7B是示出根据本发明的另一个实施方式的薄膜的横截面视图(图7A)和放大的部分横截面视图(图7B)的SEM，还显示出第一区域和第二区域，其中第二区域具有不对称的孔结构。

图8是示出根据本发明的另一个实施方式的薄膜的横截面视图的SEM，还显示出第一区域和第二区域，其中第二区域具有对称的孔结构。

发明详述

本发明的一个实施方式提供了微孔薄膜，包含单一完整层，其具有(i)第一微孔表面；(ii)第二微孔表面；以及(iii)介于第一微孔表面和第二微孔表面之间的多孔本体，其中本体包含至少第一区域和第二区域；(a)第一区域包含通过移除引入的溶解性二氧化硅纳米颗粒制备的具有外边缘的第一组孔，第一组孔具有第一控制孔径，以及连接第一组孔的外边缘的第二组孔，第二组孔具有第二控制孔径，以及支撑第一组孔的聚合物基质，其中第一控制孔径大于第二控制孔径；(b)第二区域包含通过相转化制备的第三组孔，第三组孔具有第三控制孔径，其中第三控制孔径比第一控制孔径至少小大约10％，或者至少大大约10％。