CN117202981A - 热稳定膜 - Google Patents

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大卫·安济尼
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Abstract

一种干法工艺多孔膜，具有大于3分钟、大于5分钟、大于10分钟、大于15分钟、大于20分钟或者大于25分钟的氧诱导时间(OIT)，其中，OIT是在215℃和100％的O2下测量的。该干法工艺多孔膜可以是微孔聚烯烃膜。

Description

热稳定膜
发明领域
本申请致力于表现出优异热稳定性的多孔膜或带涂层的多孔膜。本文公开的多孔膜或带涂层的多孔膜可以是微孔的。所述多孔膜或带涂层的多孔膜可被用作电池隔板、纺织品或用于需要热稳定性的其他应用中。
发明背景
抗氧化性是可能暴露于热的膜的一个重要特性。这包括用作电池隔板、纺织品或需要热稳定性的其他应用中的膜。例如，用在纺织品中的膜可能暴露于热干燥器、高压釜或之类的。在这种环境中，氧化发生得更快。随着氧化的进行，热量在衣服上积聚的速度快于消散的速度，最终，这样的膜可能会被点燃并燃烧。
一种用于改善用在纺织应用中的膜的抗氧化性的已知方法是，用抗氧化剂涂层涂覆膜。然而，如果涂层堵塞了膜的孔，则这种解决方案可能会降低膜的透气性。
因此，需要一种提高抗氧化性并保持透气性的解决方案。
概述
在一个方面，公开的是一种干法工艺多孔膜，其具有大于3分钟、大于5分钟、大于10分钟、大于15分钟、大于20分钟或者大于25分钟的氧诱导时间(氧引入时间，oxygeninduction time,OIT)，其中OIT是在215℃和100％的O2下测量的。
在一些实施方式中，膜可以包含聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、聚烯烃三元聚合物或其组合。
在一些实施方式中，膜可以是单轴拉伸的或双轴拉伸的。
在一些实施方式中，膜可以包含一种或多种辅助抗氧化剂。
在一些实施方式中，膜可以进一步包含在其至少一面上的含抗氧化剂的涂层。
在另一个方面，描述的是一种复合材料。该复合材料包括：(1)本文所描述的干法工艺多孔膜；以及(2)选自纤维、织造物、非织造物、网状物或其组合中的至少一种。该复合材料可以具有2个层、2.5个层或3个层的结构。
在另一个方面，描述一种服装。该服装包含本文所描述的干法工艺多孔膜。
附图说明
图1A和图1B是本文所描述的膜的SEMS。
图2是本文所描述的膜的SEM。
图3是显示根据本文所描述的一些实施方式的氧诱导时间的图。
说明
多孔膜
本文描述具有热稳定性和抗氧化性中的至少一种的多孔膜。这可以意味着多孔膜表现出大于3分钟或优选大于5分钟、大于10分钟、大于15分钟、大于20分钟或大于25分钟的氧诱导时间(OIT)。
在一些优选实施方式中，多孔膜是纳米孔的、介孔的、大孔的或微孔的。在一些特别优选的实施方式中，其是微孔的。多孔膜可具有0.01微米至1微米、0.01微米至0.9微米、0.01微米至0.8微米、0.01微米至0.7微米、0.01微米至0.6微米、0.01微米至0.5微米、0.01微米至0.4微米、0.01微米至0.3微米、0.01微米至0.2微米或者0.01微米至0.1微米的平均孔径。膜可具有5微米至50微米、5微米至40微米、5微米至30微米、5微米至25微米、5微米至20微米、5微米至15微米或者5微米至10微米的厚度。
在一些优选实施方式中，多孔膜是通过干法工艺制造的，如本领域技术人员所理解的，干法工艺意味着用于形成膜的工艺中不使用溶剂或油来形成孔。与湿法工艺形成的膜相比，干法工艺形成的薄膜具有独特的结构。例如，图1A显示干法工艺膜(采用干法拉伸工艺制成)，而图1B显示湿法工艺膜。
如本领域的技术人员所理解的，在干法工艺中，可以通过拉伸来形成孔。干法工艺也可以使用颗粒(包括无机颗粒)来促进孔的形成，但这不是必需的。事实上，在优选实施方式中，采用干法工艺--比如干法拉伸工艺形成膜，其通常不使用颗粒。使用和不使用颗粒制成的膜将具有不同的结构。当膜是采用干法工艺--比如/>干法拉伸工艺制造的时，膜是单轴的(例如，在加工方向或MD)或双轴的[例如，在MD和横向(TD)]。单轴拉伸膜和双轴拉伸膜将具有不同的结构。例如，单轴拉伸膜可能看起来像图1A中的膜，而双轴拉伸膜可能看起来像图2中的膜。
对用于形成本文所描述的多孔膜的聚合物没有太多限制。可以使用能够采用干法工艺形成多孔膜的任何聚合物。在一些优选实施方式中，聚合物可以是聚烯烃、两种或更多种聚烯烃的共混物或者聚烯烃和非聚烯烃的共混物。例如，聚合物可以是聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、聚烯烃共混物或其组合。例如，聚合物可包括下列、由或基本上由下列组成：聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、聚烯烃三元聚合物、聚烯烃均聚物和聚烯烃共聚物的共混物、聚烯烃均聚物和聚烯烃三元聚合物的共混物、聚烯烃共聚物和聚烯烃三元聚合物的共混物或者聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物和聚烯烃三元聚合物的共混物。例如，在一些实施方式中，用于形成膜的聚合物可以包括聚丙烯均聚物和聚乙烯-聚丙烯共聚物的共混物。在一些实施方式中，聚合物可以仅包括聚乙烯-聚丙烯共聚物。
在优选实施方式中，用于形成多孔膜的聚合物还包括加入的抗氧化剂，比如主抗氧化剂或辅助抗氧化剂。在特别优选的实施方式中，加入的抗氧化剂包含下列、由或基本上由下列组成：辅助抗氧化剂或同时充当主(抗)氧化剂和辅助(抗)氧化剂的抗氧化剂。如本领域的技术人员所理解的，辅助抗氧化剂与主抗氧化剂是不同的，主抗氧化剂可以由聚合物制造商加入，以便聚合物可以被有效地挤出，这涉及施加热来软化或熔融聚合物。示例性的辅助抗氧化剂可以包括酚抗氧化剂、含硫抗氧化剂、受阻酚、硫醚等等。辅助抗氧化剂(或者既是主抗氧化剂又是辅助抗氧化剂的抗氧化剂)的加入量可以在500ppm至5,000ppm、600ppm至5,000ppm、700ppm至5,000ppm、800ppm至5,000ppm、900ppm至5,000ppm、1000ppm至5,000ppm、1100ppm至5,000ppm、1200ppm至5,000ppm、1300至5,000ppm、1400ppm至5,000ppm、1500至5,000ppm、2,000ppm至5,000ppm、2,250ppm至5,000ppm、2,500ppm至5,000ppm、2750ppm至5,000ppm、3,000ppm至5,000ppm、3250ppm至5,000ppm、3,500ppm至5,000ppm、3750ppm至5,000ppm、4,000ppm至5,000ppm、4250ppm至5,000ppm、4500ppm至5,000ppm或者4750ppm至5,000ppm的范围内。
多孔膜可以是单独的或者与其他膜、层、涂层、处理等相组合。
在一些实施方式中，多孔膜可以用作下列或作为下列的一部分：电池隔板、过滤器、纺织品、电容器等等。
复合材料
本文所描述的多孔膜可以单独使用或者可以是复合材料的一部分。在一些实施方式中，公开一种复合材料，其包含膜和至少一个额外的层。额外的层可以是，例如，网、织造物、非织造物、织物或之类的。在一些实施方式中，复合材料可具有2个层、2.5个层、3个层、3.5个层、4个层、4.5个层或5个层的构造。在一些实施方式中，复合材料可以具有多于5个的层。如本领域技术人员所理解的，具有半个层的构造包括所施加的部分保护层，其可以通过例如印刷、喷涂或类似技术来施加。
服装或装备
服装或装备可以包含本文所描述的膜或复合材料。
对服装没有太多限制，可以包括衬衫、帽子、裤子、袜子、内衣(包括尿布和女性用品)、鞋子、外套、手套、围巾、裙子、短裤等等。
对装备没有太多限制，但在优选实施方式中可以包括个人防护装备(PPE)。对PPE没有太多限制，可以是可重复使用的、一次性的和可回收的中的至少一种。
可以使用本文所公开的膜或复合材料形成的个人装备的实例包括但不限于面罩、帽子、手术帽、手套、医院长袍、手术服、夹克、手术鞋套、危险品套装、毯子、手术单、实验室外套、工作服、隐私窗帘、背心、围裙、化学防护服和全身服。可替代的个人防护装备的例子包括下列：浴帘；汽车座椅；加高座椅；汽车织物；汽车座套；室内装潢或家具织物；户外家具面料；户外家具罩材料；枕头；婴儿用品，包括婴儿床(pack-and-plays)、摇篮、便携式婴儿床或同睡床；汽车、车辆或自行车罩；雨伞；遮阳篷；帐篷；防水布；装饰墙布；装饰隔间织物；墙面覆盖物；地板覆盖物；窗帘；地毯；暖通空调过滤器；和空气过滤器。
实施例
发明实施例1(1125ppm)--采用干法拉伸工艺，由聚合物混合物形成微孔膜，聚合物混合物含约99％的聚丙烯-聚乙烯共聚物、约1％的聚丙烯均聚物、量为1125ppm的辅助抗氧化剂。均聚物充当抗氧化剂的载体。可以使用更多的均聚物，但这里没有。
发明实施例2(2250ppm)--采用干法拉伸工艺，由聚合物混合物形成微孔膜，聚合物混合物含约99％的聚丙烯-聚乙烯共聚物(与发明实施例1中使用的相同)、约1％的聚丙烯均聚物(与发明实施例1相同)、量为2250ppm的辅助抗氧化剂。均聚物充当抗氧化剂的载体。可以使用更多的均聚物，但这里没有。
比较例(0ppm)--采用干法拉伸工艺，由聚合物混合物形成微孔膜，聚合物混合物含约100％的聚丙烯-聚乙烯共聚物(与本发明实施例中使用的相同)。加入0ppm的辅助抗氧化剂。
对于以上各实施例，在挤出之后(当挤出物是无孔时)、在加工方向(MDO)拉伸之后以及在加工方向(MDO)和横向(TDO)拉伸之后测量氧诱导时间(OIT)。
根据如下方法，使用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)测量各多孔膜样品的氧诱导时间(OIT)：(1)在腔室中将多孔膜样品在氮气(N2)下以10℃/分钟的速率加热至215℃的测试温度；(2)将样品在215℃的测试温度下在氮气(N2)下保持2分钟；将气氛改变为100％的氧气(O2)，并保持在215℃的测试温度，然后开始测量时间。OIT是流向腔室的热流从开始到改变气氛后第一放热峰变为负值所需的平均时间。各个样品在各阶段的OIT示于图3。“挤出”表示每个实施例的无孔挤出物的OIT，“MDO”表示在加工方向拉伸各实施例而形成孔之后各实施例的OIT，“TDO”表示各样品在加工方向和横向拉伸后的OIT。结果示于图3。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，提供或考虑可能优选的干法工艺多孔膜，其具有大于3分钟、大于5分钟、大于10分钟、大于15分钟、大于20分钟或者大于25分钟的氧诱导时间(OIT)，其中OIT是在215℃和100％的O2下测量的。干法工艺多孔膜可以是微孔聚烯烃膜。
根据至少特定的可能优选的实施方式、方面或目的，提供或考虑多孔膜或带涂层的多孔膜，其表现出优异的热稳定性，这种多孔膜或带涂层的多孔膜可以是微孔的，并且这种可能的微孔膜、多孔膜或带涂层的微孔或多孔膜可被用作电池隔板、纺织品或用于需要热稳定性的其他应用中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种干法工艺多孔膜，具有大于5分钟的氧诱导时间(OIT)，其中OIT是在215℃和100％的O2下测量的。
2.如权利要求1所述的干法工艺多孔膜，其中，OIT大于10分钟。
3.如权利要求1所述的干法工艺多孔膜，其中，OIT大于15分钟。
4.如权利要求1所述的干法工艺多孔膜，其中，OIT大于20分钟。
5.如权利要求1所述的干法工艺多孔膜，其中，OIT大于25分钟。
6.如权利要求1-5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、聚烯烃三元聚合物或其组合。
7.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物。
8.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃共聚物。
9.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物和聚烯烃共聚物。
10.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃三元聚合物。
11.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物和聚烯烃三元聚合物。
12.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物、聚烯烃三元聚合物和聚烯烃共聚物。
13.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃三元聚合物和聚烯烃共聚物。
14.如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜是单轴拉伸的。
15.如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜是双轴拉伸的。
16.如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含一种或多种辅助抗氧化剂。
17.如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜，进一步包含在其至少一面上的含抗氧化剂的涂层。
18.如权利要求16所述的干法工艺多孔膜，进一步包含在其至少一面上的含抗氧化剂的涂层。
19.一种复合材料，包含：
如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜；和
选自纤维、织造物、非织造物、网状物或其组合中的至少一种。
20.如权利要求19所述的复合材料，具有2个层、2.5个层或3个层的构造。
21.一种服装，包含如权利要求19所述的复合材料。
22.一种服装，包含如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜。
23.一种个人防护装备，包含如权利要求19所述的复合材料。
24.一种个人防护装备，包含如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜。
25.如权利要求1至5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜的宽度为40英寸或更大、50英寸或更大、或者60英寸或更大。

Claims (25)

1.一种干法工艺多孔膜，具有大于5分钟的氧诱导时间(OIT)，其中OIT是在215℃和100％的O2下测量的。
2.该干法工艺多孔膜，其中，OIT大于10分钟。
3.该干法工艺多孔膜，其中，OIT大于15分钟。
4.该干法工艺多孔膜，其中，OIT大于20分钟。
5.该干法工艺多孔膜，其中，OIT大于25分钟。
6.如权利要求1-5中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物、聚烯烃共聚物、聚烯烃三元聚合物或其组合。
7.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物。
8.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃共聚物。
9.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物和聚烯烃共聚物。
10.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃三元聚合物。
11.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物和聚烯烃三元聚合物。
12.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃均聚物、聚烯烃三元聚合物和聚烯烃共聚物。
13.如权利要求6所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含聚烯烃三元聚合物和聚烯烃共聚物。
14.如权利要求1至13中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜是单轴拉伸的。
15.如权利要求1至13中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜是双轴拉伸的。
16.如权利要求1至15中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜包含一种或多种辅助抗氧化剂。
17.如权利要求1至16中任一项所述的干法工艺多孔膜，进一步包含在其至少一面上的含抗氧化剂的涂层。
18.如权利要求16所述的干法工艺多孔膜，进一步包含在其至少一面上的含抗氧化剂的涂层。
19.一种复合材料，包含：
如权利要求1至18中任一项所述的干法工艺多孔膜；和
选自纤维、织造物、非织造物、网状物或其组合中的至少一种。
20.如权利要求19所述的复合材料，具有2个层、2.5个层或3个层的构造。
21.一种服装，包含如权利要求19或20所述的复合材料。
22.一种服装，包含如权利要求1至18中任一项所述的干法工艺多孔膜。
23.一种个人防护装备，包含如权利要求19或20所述的复合材料。
24.一种个人防护装备，包含如权利要求1至18中任一项所述的干法工艺多孔膜。
25.如权利要求1至18中任一项所述的干法工艺多孔膜，其中，膜的宽度为40英寸或更大、50英寸或更大、或者60英寸或更大。
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