[发明专利]包含五嵌段共聚物的多孔膜及其制备方法

说明书

本公开提供了一种由五嵌段共聚物制备的多孔膜。所述多孔膜包含ABCBA嵌段共聚物并且具有大量的孔。A嵌段与B嵌段和C嵌段中的每个不混溶，B嵌段具有90摄氏度或更高的玻璃化转变温度(T_g)，并且C嵌段具有25摄氏度或更低的T_g。A嵌段包含聚(氧化烯)、取代的环氧化物、聚内酰胺或取代的碳酸酯；B嵌段包含乙烯基芳族单体或聚甲基丙烯酸烷基酯，并且C嵌段包含聚丙烯酸酯、聚硅氧烷或聚异戊二烯。也提供了一种制备多孔膜的方法。所述方法包括由溶液形成膜或中空纤维，所述溶液包括溶剂和含有ABCBA嵌段共聚物的固体。所述方法还包括从膜或中空纤维中移除溶剂的至少一部分，并使膜或中空纤维与非溶剂接触。

技术领域

本公开涉及多孔聚合物膜的领域。

背景技术

多孔材料为具有能使流体容易地穿过其中的多孔结构的材料。多孔膜适合用于多种发散应用范围中，包括在移除固体微粒的流体过滤中使用、在从流体中移除胶态物质的超滤中使用、作为电化学电池中的扩散阻隔件或分隔体使用、以及在气体分离和全蒸发中使用。多孔膜也已被用于过滤抗生素、啤酒、油、细菌发酵液，以及用于分析空气、微生物样品、静脉内流体和疫苗。

基于嵌段共聚物的多孔膜是受关注的。最近，溶剂诱导的相分离(SIPS)与嵌段共聚物材料的组合已显示获得具有独特的均孔形态和高通量的膜。先前所述的均孔膜已由二嵌段聚(苯乙烯-嵌段-乙烯基吡啶)(SV)和三嵌段聚(异戊二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶)(ISV)共聚物形成。由于(1)它们形成直径为数十纳米的胶束的能力，(2)它们在少数水混溶性溶剂中的溶解度特性，和(3)通过阴离子聚合以直接方式合成它们的能力，这些材料已获得成功。然而，由于多种因素，在过滤膜的商业生产中使用SV和ISV是极不可能的。浇铸膜的易碎性质限制了它们对弯曲和处理的耐受性。此外，它们的合成需要使用低于-70℃的温度，使得放大异常具有挑战性。

发明内容

本公开提供了一种多孔膜以及制备多孔膜的方法。

在第一方面，提供了一种多孔膜。所述多孔膜包括ABCBA嵌段共聚物，并且所述膜含有大量的孔；其中A嵌段与B嵌段和C嵌段中的每个不混溶；其中B嵌段具有90摄氏度或更高的玻璃化转变温度(T_g)，并且以总嵌段共聚物的30重量％至80重量％范围内的量存在，包括端值在内；并且其中C嵌段具有25摄氏度或更低的T_g，并且以总嵌段共聚物的10重量％至40重量％范围内的量存在，包括端值在内。

在第二方面，提供了一种制备多孔膜的方法。所述方法包括由溶液形成膜或中空纤维，所述溶液包括溶剂和包含ABCBA嵌段共聚物的固体；从膜或中空纤维中移除溶剂的至少一部分；以及使膜或中空纤维与非溶剂接触，从而形成含有大量孔的多孔膜。

具体地讲，该多孔膜相对于包括具有类似组成和总分子量的三嵌段共聚物材料的多孔膜显示出韧性和拉伸强度的显著改善。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1A为根据本公开的示例性实施方案制备的膜的表面的原子力显微镜(AFM)形貌图像。

图1B为根据本公开的示例性实施方案制备的另一膜的表面的AFM形貌图像。

图2A为图1A的膜的表面的扫描电镜(SEM)图像。

图2B为图1B的膜的表面的SEM图像。

图3为图1B和图2B的膜横截面的SEM图像。

图4为根据本公开的示例性实施方案制备的另一膜的表面的SEM图像。

图5为根据本公开的示例性实施方案制备的又一膜的表面的SEM图像。

图6为图1B、图2B和图3的膜以及比较膜的代表性真实应力-真实应变曲线图。