CN113396007A - 多孔ptfe膜 - Google Patents

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Abstract

一种多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜，其包含非织造网，所述非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。

Description

多孔PTFE膜
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月17日提交的美国临时申请号62/780,776的权益，将该美国临时申请的披露内容通过援引以其全文并入本文。
背景技术
已知多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜具有不对称强度(即在X-Y平面内或机器方向和横向方向上)和相关特性。对于某些应用，如在燃料电池中，通常希望具有对称强度的膜。
发明内容
本披露提供了一种多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力(峰值力/截面积)和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的峰值拉伸应力的10％以内。
在一个实施例中，本披露提供了一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内)；并且进一步其中对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有至少3且典型地最高达30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
在一个实施例中，本披露提供了一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内)；并且进一步其中所述膜具有：1微米至30微米的厚度；0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及对于1微米或更小的孔隙尺寸，3至30(即3:1至30:1)的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
在一个实施例中，本披露提供了一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内、或5％以内、或1％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内、或5％以内、或1％以内)；并且进一步其中所述膜具有：1微米至30微米的厚度；0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及最高达0.05(fpm/psi)(0.0037m/sec/MPa)的透气度与起泡点的比率。
此类多孔聚四氟乙烯膜可用于燃料电池和过滤应用，例如在对于给定的孔隙尺寸较高的空气和液体渗透性通常是希望的特性的情况下。
在说明书和权利要求书中出现术语“包含”及其变体的情况下，这些术语不具有限制性意义。此类术语应理解为暗示包括陈述的步骤或要素或者一组步骤或要素，但不排除任何其他步骤或要素或者任何其他组的步骤或要素。“由……组成”意指包括并且限于在短语“由……组成”中包含的任何内容。因此，短语“由……组成”指示所列出的要素是必需的或强制性的，并且可能不存在其他要素。“基本上由……组成”意指包括在该短语中列出的任何要素，并且限于不妨碍或有助于本披露中对于所列出的要素而指定的功能或作用的其他要素。因此，短语“基本上由……组成”指示所列出的要素是必需的或强制性的，但其他要素是任选的并且可以存在或可以不存在，取决于它们是否实质性地影响所列出的要素的功能或作用。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本披露的实施例。然而，在相同的或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的列举不暗示其他实施例是不可用的并且不旨在将其他实施例排除在本披露的范围之外。
如本文所用，术语“室温”是指20℃至25℃或22℃至25℃的温度。
在本申请中，诸如“一个/种(a/an)”和“所述(the)”的术语不旨在仅指单数实体，而是包括可用于说明的特定实例的一般类别。术语“一个/种”和“所述”与术语“至少一个/种”可互换使用。
在列表之后的短语“……中的至少一个/种”和“包括……中的至少一个/种”是指该列表中的项目中的任何一个/种以及该列表中的两个/种或更多个/种项目的任何组合。
如本文所用，术语“或”通常以其包括“和/或”的通常意义使用，除非上下文另外明确指出。术语“和/或”意指所列出的要素中的一个或全部或者所列出的要素中的任何两个或更多个的组合。
另外在本文中，假定所有数字都被术语“约”修饰并且优选地被术语“精确地”修饰。如在本文中与所测量的量结合使用的，术语“约”是指测量的量的变化，如由进行测量并且以与测量目的和所使用的测量设备的精度相称的谨慎水平进行操作的技术人员所预期的。
另外在本文中，通过端点叙述数值范围包括归入该范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)和任何子范围(例如，1至5包括1至4、1至3、2至4等)。
在本文中，“最高达”某个数字(例如，最高达50)包括该数字(例如，50)。
贯穿本说明书提及的“一个实施例”、“实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”等，意指结合实施例描述的特定特征、构型、组成或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书中的不同地方出现此类短语不一定是指本发明的同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、构型、组成或特性可以按任何合适的方式组合。
本披露的以上发明内容不旨在描述本发明的每个披露的实施例或每种实现方式。以下描述更具体地举例说明了说明性实施例。在贯穿本申请中的几处，通过实例的列表提供指导，这些实例可以按各种组合来使用。在每种情况下，所列举的列表仅用作代表性组并且不应被解释为排他性列表。因此，本披露的范围不应限于本文描述的具体说明性结构，而是至少扩展到权利要求的语言所描述的结构以及那些结构的等效物。在本说明书中作为可选择项积极列举的任何要素可以按任何希望的组合明确地包含在权利要求书中或排除在权利要求书之外。尽管本文可能已经讨论了各种理论和可能的机制，但是在任何情况下此类讨论不应用来限制所要求的主题。
附图说明
图1是实例1的膜的SEM。
图2是实例2的膜的SEM。
具体实施方式
本披露提供了一种独特的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜，其具有基本上只有微纤维(即基本上没有节点)的微结构和基本上对称的拉伸峰值应力(即机器方向上的拉伸峰值应力与横向方向上的拉伸峰值应力基本上相同)。在此上下文中，“基本上只有微纤维(即基本上没有节点)”意指小于100节点/100微米2并且，“基本上对称的”拉伸峰值应力意指膜的在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内。如果不能分辨机器方向和横向方向，基本上对称的拉伸峰值应力意指所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。
更具体地，本披露提供了一种多孔PTFE膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。这意味着，对于具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力的膜，在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的峰值拉伸应力的10％以内。
在某些实施例中，PTFE膜具有在5％以内或1％以内的正交维度的百分比平衡。也就是说，膜的在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的5％以内或1％以内。
峰值应力被定义为测试样品的峰值力除以截面积。确定正交维度平衡(机器方向(“MD”)相对于横向方向(“CD”或“CMD”))的百分比被计算为正交维度之间的峰值应力的差值除以机器方向的比率。可替代地，正交维度平衡(机器方向相对于横向方向)可以被计算为正交维度之间的峰值应力的差值除以两个正交维度中具有更高强度的维度中的一者(机器方向或横向方向)的比率。
以下用等式形式描述百分比平衡。
Figure BDA0003109825340000051
Figure BDA0003109825340000052
如果机器方向上的强度高于横向方向，强度的％平衡可以可替代地计算为：
Figure BDA0003109825340000053
在应用如燃料电池、过滤器(例如，用于排气和微滤)和半导体中在增强膜的性能方面，基本上没有节点的基本上对称的坚固膜的特性通常是希望的。例如，对称的坚固膜可以通过减少流体离子流动的阻力改善跨膜通量。类似地，对于可能将膜裁成较小尺寸的应用，平衡的强度提供了在热应力和机械应力下的尺寸稳定性。
在某些实施例中，膜在室温下具有至少5MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。在某些实施例中，膜在室温下具有最高达130MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。可以根据ASTM D882-18使用EJA系列拉伸试验机(从新泽西州西柏林的Thwing-Albert公司(Thwing-Albert,West Berlin,NJ)可获得)测定拉伸峰值应力(在测试开始时，夹具间距为60毫米(mm)；将样品裁成15mm宽度，并且以0.24英寸/分钟(6.09mm/min)测试断裂强度)。
在某些实施例中，PTFE膜具有至少1微米的厚度。在某些实施例中，膜具有最高达30微米、或最高达20微米、或最高达10微米的厚度。
典型地，当膜变得越来越薄(例如，通过拉伸)时，其会损失强度。在本文所述的膜的某些实施例中，如果膜变得越来越薄(例如，通过拉伸)，其强度增大直至强度达到最大并且然后减小。
在某些实施例中，PTFE膜具有至少0.05微米(micron)(即微米(micrometer))的孔隙尺寸值。在某些实施例中，膜具有最高达2微米的孔隙尺寸值。孔隙尺寸值是膜的多个样品的平均孔隙尺寸的平均值，其中平均孔隙尺寸是一个膜样品的平均孔隙尺寸。可以使用来自纽约州伊萨卡的多孔材料公司(Porous Materials Inc.,Ithaca,NY)的PMI AdvancedPerm孔隙度仪测量孔隙尺寸值，使用具有以下设置的PMI Advanced Perm孔隙度仪中预编程的毛细管流动程序：100,000cm3/min的最大流量；27.9cm3/min的气泡流量；以及50的原气泡时间(old bubble time)F/PT。
在某些实施例中，PTFE膜具有至少0.5立方英尺每平方英尺每分钟(fpm)(0.00254m/sec)的空气流量。在某些实施例中，膜具有最高达10fpm(0.0508m/sec)或最高达5fpm(0.0254m/sec)的空气流量。这可以使用ASTM D737-18中所述的空气流量测试进行测定。
通过施加压差，可以将表面自由能小于拉伸的多孔PTFE的表面自由能的液体挤出结构。这种清除将首先从最大的通道进行。然后产生了通道，通过其可以出现大量空气流。空气流表现为穿过样品顶部的液体层的稳定的小气泡流。出现第一次大量空气流的压力被称为起泡点，并且该压力取决于测试流体的表面张力和最大开口的尺寸。起泡点可以用作膜结构的相对量度并且通常与一些其他类型的性能标准(如过滤效率)相关。
起泡点可以根据ASTM F316-03(2011)中的程序进行测量。异丙醇(IPA)被典型地用作湿流体以填充测试样品的孔。起泡点是将IPA从测试样品的最大孔排出并且产生第一次连续气泡流(由它们穿过覆盖多孔介质的IPA层上升可察觉)所需的气压。这种测量方法提供了对最大孔隙尺寸的估计。
在某些实施例中，PTFE膜具有至少10psi(68.9KPa)的起泡点。在某些实施例中，PTFE膜具有至少20psi(137.9KPa)的起泡点。在某些实施例中，PTFE膜具有最高达60psi(413.7KPa)的起泡点。
在某些实施例中，对于1微米或更小的孔隙尺寸值，PTFE膜具有至少3:1的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。在某些实施例中，对于1微米或更小的孔隙尺寸，PTFE膜具有最高达30:1的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。IPA通量可以使用100％IPA在10psi(68.9kPa)下穿过42mm样品的体积流量来测定。可以在量筒中收集IPA的体积并且可以计算固定体积的IPA的时间。例如，当膜经受10psi(68.9kPa)的上游压力时，可以测量膜样品上流过100mL的IPA所需的时间。可以使用如上所述的来自纽约州伊萨卡的多孔材料公司的PMI Advanced Perm孔隙度仪测量孔隙尺寸值。
在某些实施例中，PTFE膜的微纤维具有至少5纳米(nm)、或至少10nm的平均纤维直径。在某些实施例中，微纤维具有最高达200nm、或最高达150nm的平均纤维直径。这可以用SEM进行测定。
因此，在某些实施例中，PTFE膜具有至少190MPa/微米的拉伸峰值应力比微纤维直径。尽管对此没有上限，但在一些实施例中，PTFE膜具有最高达900MPa/微米的拉伸峰值应力比微纤维直径。
因此，在某些实施例中，PTFE膜具有至少0.008(fpm/psi)(0.0059m/sec/MPa)的空气流量(即透气度)与起泡点的比率。在一些实施例中，PTFE膜具有最高达0.05(fpm/psi)(0.0037m/sec/MPa)的空气流量与起泡点的比率。
膜结构的对称性可以通过控制纤维直径、节点间距离以及前体材料的节点大小来产生。
为了制造PTFE膜，典型地具有低无定形物含量并且结晶度为至少98％的PTFE原材料用作原材料。所使用的聚四氟乙烯可以呈凝结分散体或精细粉末的形式。合适的可商购的树脂包括从科慕公司(Chemours)(特拉华州威明顿(Wilmington,DE))以商品名601x以及从大金公司(Daikin)(纽约州奥兰治堡(Orangeburg,NY))以商品名F131可获得的那些。
然后典型地通过将此种PTFE原材料(即树脂)与烃挤出助剂(如矿物油精(例如，从埃克森美孚公司(Exxon Mobil)可获得的ISOPAR K)、石脑油或其他此类润滑剂)均匀混合而将其制成糊状物。在某些实施例中，挤出助剂的量典型地以基于糊状物的总重量至少15重量百分比(wt-％)的量。在某些实施例中，挤出助剂的量典型地以基于糊状物的总重量最高达20wt-％的量。由于例如蒸发，最终产品可以包含小于添加量(例如，18wt-％)的量的挤出助剂(例如，15.25wt-％)。
然后通过赋予剪切变形的模制方法(如挤出模制或压延模制)将糊状物模制成由成品的预期用途所决定的形状。可以用于此初始步骤的挤出模具和挤出模制方法的实例描述于美国专利号3,315,020(戈尔公司(Gore))和3,953,566(戈尔公司)中；然而，为了产生用于生产本文所述的膜的带，使用与这些专利中所用的拉伸差(例如，戈尔公司的拉伸差是1.4+/-0.3)不同的拉伸差，并且最初不使用平衡的原纤化带，但是成品是平衡的膜。
通常将糊状物压缩到圆筒中并且模制成带的形式(例如，通过柱塞挤出)，但是形状不一定限制于此，并且可以根据成品的预期用途将制品在75°F至115°F(23.9℃至46.1℃)的温度下模制成各种截面形状，如棒或管。
如果希望的话，可以将两个或更多个层的带叠在一起并在两个辊之间进行压延。此压延可以按湿法、干法、或湿法和干法相结合的形式进行多次，以达到希望的厚度。典型地，希望的厚度是20密耳(508微米)或更小。在某些实施例中，此中间压延产物的希望厚度是至少11密耳(279微米)。此中间压延产物(例如，带)的密度典型地是至少1.5克/立方厘米(g/cc)、或至少1.8g/cc。在某些实施例中，此中间压延产物的密度高达2.2g/cc。
在第一或第二压延步骤之后，典型地用热量(例如，在293°F(145℃)的温度下)驱除挤出助剂。此中间压延产物具有微纤维和节点的微结构。
典型地，与美国专利号5,476,589(Bacino)中所述的方法相比，湿的中间压延产物没有被拉伸。
为了形成延展的膜(ePTFE膜)，最初在单个步骤或多个步骤中将干的中间压延产物(例如，带)纵向拉伸到足够高的组合拉伸以产生至少1.5微米的节点间距离和1微米或更小的纤维直径。典型地，组合(即，多重的)纵向拉伸(即，纵向延展)是以40:1或更小、30:1或更小、或20:1或更小的比率。在示例实施例中，组合纵向拉伸比率为18:1。在一些实施例中，组合纵向拉伸是以至少6:1的比率。这些值是在大于400°F(204.4℃)并且典型地最高达665°F(351.7℃)的温度下获得的。
接着，在纵向延展后，将材料以足够高的比率横向延展以产生1微米或更小的纤维直径。典型地，在500°F(260℃)或更高的温度下横向拉伸(即横向延展)是以至少10:1的比率。例如，横向拉伸比率为21:1。在一些实施例中，在500°F(260℃)或更高直至PTFE的熔融温度的温度下横向拉伸是以最高达40:1的比率。
延展后，在某些实施例中，使膜在716°F(380℃)或更低的温度下凝固(即烧结，如在美国专利号3,953,566(戈尔公司)中所述的)。在某些实施例中，使膜在至少617°F(335℃)的温度下凝固。
所得的膜在72°F(22℃)的温度下具有至少19MPa的在两个方向上基本上相似的拉伸峰值应力。
通过此方法，提供了提供高透气性膜的开放或多孔但坚固的结构。尽管存在大量孔且尽管很薄，但是膜异常坚固。
本披露的ePTFE膜有很多用途，如在空气过滤器中作为小室隔膜、加湿器隔膜或渗透蒸发隔膜。也可以将它们用作在需要清洁环境的应用中使用的织物材料。
示例性实施例
实施例1是一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网(或基本上由非织造网组成、或由非织造网组成)，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的峰值拉伸应力的10％以内。
实施例2是如实施例1所述的膜，其具有在5％以内的正交维度的百分比平衡。优选地，所述膜的在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的5％以内。
实施例3是如实施例2所述的膜，其具有在1％以内的正交维度的百分比平衡。优选地，所述膜的在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的1％以内。
实施例4是如前述实施例中任一项所述的膜，其在室温下具有至少5MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
实施例5是如前述实施例中任一项所述的膜，其在室温下具有最高达130MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
实施例6是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少1微米的厚度。
实施例7是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有最高达30微米、最高达20微米、或最高达10微米的厚度。
实施例8是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少0.05微米的孔隙尺寸值。
实施例9是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有最高达2微米的孔隙尺寸值。
实施例10是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少0.5fpm(0.00254m/sec)的空气流量。
实施例11是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有最高达10fpm(0.0508m/sec)的空气流量。
实施例12是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少10psi(68.9KPa)或至少20psi(137.9KPa)的起泡点。
实施例13是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有最高达60psi(413.7KPa)的起泡点。
实施例14是如前述实施例中任一项所述的膜，对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有至少3的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
实施例15是如前述实施例中任一项所述的膜，对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有最高达30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
实施例16是如前述实施例中任一项所述的膜，其中所述微纤维具有至少5nm(或至少10nm)的平均纤维直径。
实施例17是如前述实施例中任一项所述的膜，其中所述微纤维具有最高达200nm(或最高达150nm)的平均纤维直径。
实施例18是一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内、或5％以内、或1％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内、或5％以内、或1％以内)；并且进一步其中对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有3至30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
实施例19是如实施例18所述的膜，其在室温下具有至少5MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
实施例20是如实施例18或19所述的膜，其在室温下具有最高达30MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
实施例21是一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内、或5％以内、或1％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内、或5％以内、或1％以内)；并且进一步其中所述膜具有：
1微米至30微米的厚度；
0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；
0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；
10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及
对于1微米或更小的孔隙尺寸，3至30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
实施例22是如实施例21所述的膜，其在室温下具有5MPa至130MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
实施例23是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少190MPa/微米的拉伸峰值应力比微纤维直径。
实施例24是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有至少0.008(fpm/psi)(0.0059m/sec/MPa)的空气流量与起泡点的比率。
实施例25是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有最高达0.05(fpm/psi)(0.0037m/sec/MPa)的空气流量与起泡点的比率。
实施例26是一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内、或5％以内、或1％以内的正交维度的百分比平衡(优选地，所述膜具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中在机器方向上的拉伸峰值应力是在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内、或5％以内、或1％以内)；并且进一步其中所述膜具有：
1微米至30微米的厚度；
0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；
0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；
10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及
最高达0.05(fpm/psi)(0.0037m/sec/MPa)的透气度与起泡点的比率。
实施例27是如前述实施例中任一项所述的膜，其具有1微米至30微米的厚度，并且随着膜变得越来越薄，其强度增大直至强度达到最大并且然后减小。
实施例28是一种燃料电池，其包含如实施例1至27中任一项所述的多孔聚四氟乙烯膜。
实施例29是一种过滤器，其包含如实施例1至27中任一项所述的多孔聚四氟乙烯膜。
实施例30是一种半导体，其包含如实施例1至27中任一项所述的多孔聚四氟乙烯膜。
实例
通过以下实例进一步说明本披露的目的和优点，但是在这些实例中列举的具体材料及其量以及其他条件和细节不应被解释为过度限制本披露。
实例1
将PTFE精细粉末(601X，特拉华州威明顿的科慕公司)与挤出助剂(埃克森美孚公司的D-80)以15.25wt-％混合，并且预成型并柱塞挤出成具有47密耳(1193.8微米)的厚度和8.75英寸(22.23cm)的宽度的带。将带在两个钢辊之间压延并且随后干燥以除去在混合步骤期间使用的润滑剂。所得的带具有大约2511lbf/in2(psi)(17312KPa)的机器方向上的拉伸应力和大约1506lbf/in2(10383KPa)的横向机器方向上的拉伸强度。然后将干燥的带在232℃的温度下以9:1的拉伸比率纵向拉伸并且在260℃至380℃的温度下以21.6的拉伸比率在相反方向上进行延展。所产生的最终膜具有4429lbf/in2(30.53MPa)的机器方向上的拉伸应力(“MD峰值应力”)和4702lbf/in2(32.42MPa)的横向机器方向上的拉伸应力(“CMD峰值应力”)。图1示出了膜的SEM。表1列出了特性，如透气度、起泡点、孔隙尺寸和IPA通量。
表2证实了随着实例1的膜变得越来越薄，其强度增大直至强度达到最大并且然后减小。样品1＝实例1。相比于样品1，将样品2(按照以上描述制备的)在MD上以12.75的拉伸比率并且在CMD上以30.2的拉伸比率进行拉伸。两个样品之间的其他一切保持相同。相比于样品1，将样品3在MD上以18的拉伸比率并且在CMD上以38.8的拉伸比率进行拉伸。
实例2
将PTFE精细粉末(科慕公司的601X)与挤出助剂(埃克森美孚公司的D-80)以20wt-％混合，并且预成型并柱塞挤出成具有47密耳(1193.8微米)的厚度和8.5英寸(21.6cm)的宽度的带。将带在两个钢辊之间压延并且随后干燥以除去在混合步骤期间使用的润滑剂。所得的带具有大约536lbf/in2(3.7MPa)的机器方向上的拉伸应力和大约420lbf/in2(2.9MPa)的横向机器方向上的拉伸强度。然后将干燥的带在260℃的温度下以10.4:1的拉伸比率纵向拉伸并且在260℃的温度下以10.4的拉伸比率在相反方向上进行延展。所产生的最终膜具有2450lbf/in2(16.9MPa)的机器方向上的拉伸应力和2234lbf/in2(15.4MPa)的横向机器方向上的拉伸应力。图2示出了膜的SEM。表1列出了膜的特性。
表1：
Figure BDA0003109825340000141
表2：
厚度 机器方向上的峰值应力 横向方向上的峰值应力
样品1 7.8微米 30.53MPa 32.42MPa
样品2 3.8微米 78.06MPa 79.46MPa
样品3 3.04微米 52.20MPa 56.29MPa
将在本文中引用的专利、专利文献和出版物的完整披露内容通过援引以其全文并入本文，如同将每个单独地并入。如果所撰写的本说明书与通过援引并入本文的任何文献中的披露内容之间存在任何冲突或差异，以所撰写的本说明书为准。在不背离本披露的范围和精神的情况下，对本披露的各种修改和改变对于本领域技术人员而言将变得显而易见。应当理解，本披露不旨在被本文所阐述的说明性实施例和实例过度限制，并且此类实例和实施例仅通过举例的方式呈现，并且本披露的范围旨在仅由本文如下阐述的权利要求限制。

Claims (15)

1.一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，所述非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡。
2.如权利要求1所述的膜，其具有在机器方向上的拉伸峰值应力和在横向方向上的拉伸峰值应力，其中所述在机器方向上的拉伸峰值应力是在所述在横向方向上的拉伸峰值应力的10％以内。
3.如前述权利要求中任一项所述的膜，其具有至少5MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
4.如前述权利要求中任一项所述的膜，其具有1微米至30微米的厚度。
5.如前述权利要求中任一项所述的膜，其具有0.05微米至2微米的孔隙尺寸值。
6.如前述权利要求中任一项所述的膜，其具有0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量。
7.如前述权利要求中任一项所述的膜，其具有10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点。
8.如前述权利要求中任一项所述的膜，对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有3至30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
9.如前述权利要求中任一项所述的膜，其中，所述微纤维具有5nm至200nm的平均纤维直径。
10.一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，所述非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡；并且进一步其中对于1微米或更小的孔隙尺寸，所述膜具有3至30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
11.如权利要求10所述的膜，其在室温下具有至少5MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
12.如权利要求10或11所述的膜，其在室温下具有最高达130MPa的在机器方向和横向方向中的每一者上的拉伸峰值应力。
13.一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，所述非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡；并且进一步其中所述膜具有：
1微米至30微米的厚度；
0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；
0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；
10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及
对于1微米或更小的孔隙尺寸，3至30的IPA通量与孔隙尺寸值的比率。
14.一种多孔聚四氟乙烯膜，其包含非织造网，所述非织造网具有基本上只有微纤维在交叉点处熔合的微结构，所述膜具有在10％以内的正交维度的百分比平衡；并且进一步其中所述膜具有：
1微米至30微米的厚度；
0.5fpm(0.00254m/sec)至10fpm(0.0508m/sec)的空气流量；
0.05微米至2微米的孔隙尺寸值；
10psi(68.9KPa)至60psi(413.7KPa)的起泡点；以及
最高达0.05(fpm/psi)(0.0037m/sec/MPa)的透气度与起泡点的比率。
15.一种燃料电池，其包括如前述权利要求中任一项所述的多孔聚四氟乙烯膜。
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