專利名稱：具有有限可提取成分的高強度、抗化學腐蝕層狀薄膜的制作方法
發明
背景技術：
領域本發明總體上涉及高強度、抗化學腐蝕層狀薄膜，更具體地說，涉及用于泵和閥隔膜中的薄膜。
背景技術：
隔膜泵被用于泵送各種各樣的材料，尤其用于泵送腐蝕性、高粘度、由一些會損壞其它泵結構的漿液組成、具有高純度要求或不濃的材料。這些泵通常由空氣驅動，這在泵送可燃性液體時或者在使用電驅動設備很危險的環境下使用時是有利的。然而，電驅動或者其它機械驅動設計也被廣泛使用。其它一些泵由不可壓縮的流體進行驅動。
由于這些泵被用于泵送各種各樣的材料，因此，利用相應的各種各樣的材料來制造泵。這些材料包括塑料、金屬和合成物或復合材料。基于同樣的原因，這些泵的關鍵性的驅動元件即隔膜通常必須由各種各樣的材料來制造。
在工業中，抗化學腐蝕層，例如由聚四氟乙烯(PTFE)制成的層，被廣泛地用于保護機器或設備的敏感部分免受酸性物質或者其它化學品的腐蝕。其中，在通常用于空氣驅動或電驅動的隔膜泵中的泵隔膜中便采用了這種抗化學腐蝕層。在這種隔膜中，通常利用一外部聚四氟乙烯(PTFE)覆蓋膜來保護內部橡膠膜使之不致遭受到那些會造成該橡膠部分快速失效的物質的影響。在其它情況下，聚四氟乙烯(PTFE)是制造隔膜的專用材料。
由于其機械強度、電特性和化學屬性的緣故，聚酰亞胺對于機器和部件的工業應用來說是非常有用的材料。然而，對于聚酰亞胺薄膜來說，其抗拉強度和對循環彎曲的耐疲勞性能在某些情況下(例如，在強酸性或者強堿性介質的情況下)易于被降低。因此，對于用于微電子化學品例如感光耐蝕膜和TARC的進料泵中的隔膜來說，不能單獨地使用聚酰亞胺薄膜。另一方面，包含聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)或者全氟烷基醚(PFA)的氟化樹脂具有極高的抵抗一些化學品的抵抗性。然而，在使用中令人不滿意的是材料對應的機械強度低。
最近，有一些專利申請涉及聚酰亞胺和氟化樹脂層壓復合薄膜。其中一個專利申請是公開號為WO 93/1493的PCT專利申請，它公開了一層壓膜結構，這種層狀薄膜結構由聚酰亞胺和含氟聚合物組成。這種現有技術公開了這種層狀件的用途，例如用作環形帶、電動機線圈和電纜。在這種現有技術中公開的其中一種方法包括將氟化樹脂分散在有機溶劑中，然后，將該有機溶液涂敷在聚酰亞胺薄膜的兩側。第二種方法是利用聚酰亞胺和氟化樹脂粉末進行熱壓粘合的方法。就任一方法而言，在用于泵隔膜的兩層之間，所獲得的層狀薄膜沒有足夠的剝離強度。所公開的其它方法包括通過將鈦合成物添加到氟化層中來增大兩層之間的剝離強度。由于鈦添加劑會造成金屬污染，因此這種方法也不適合于微電子應用。
上述層狀薄膜的制作備法不能滿足微電子化學進料泵的使用要求，因為微電子化學進料泵的使用要求高精度、高的循環彎曲耐疲勞性能，并且不能產生任何污染，例如來自薄膜原纖維的顆粒或金屬的污染。
在一些例子中，含氟聚合物和不同層的混合物本身被用作中間層，從而有助于將使兩層粘接在一起。歐洲專利申請EP 0523644(Kawashima等人)公開了具有聚酰胺樹脂表面層和氟樹脂表面層的塑料薄片制品。該參考文獻意識到，當制作具有聚酰胺樹脂層和氟樹脂層的薄片制品時會遇到一些困難，因為這兩種材料不能相容。該參考文獻中的層狀制品通過使用一中間層來制作，該中間層由脂族聚酰胺樹脂與含氟接枝共聚物的混合物組成。
美國專利US 6,197,393公開了一種粘合方法，該方法利利用一粘合成分將非氟化聚合材料牢固地粘合到含氟聚合物上，所述粘合成分包含一次或者二次二元或多元胺以及一可熔融處理的非氟化成分。
因此，希望提供一種用于閥和泵隔膜中的兼有足夠機械強度和抗化學腐蝕性能的層狀薄膜。
發明內容
本發明提供一種層狀薄膜，該層狀薄膜可抗化學腐蝕、具有很強的機械性能，并且不含可提取成分。
圖1表示本發明的隔膜。
優選實施例的描述本發明提供一種層狀薄膜，它包括m-PTFE層1、PFA層2和聚酰亞胺層3。在一優選的實施例中，該層狀薄膜呈“夾層結構”(sandwich)，其中，聚酰亞胺層3位于中間。圖1中示出了本發明的一個具體實施例。該圖中示出的層狀薄膜包括m-PTFE層1、PFA層2、聚酰亞胺層3以及附加的PFA層4和m-PTFE層5。
該層狀薄膜通過將五層薄膜材料熱粘合在一起的方式制成。這些材料被加熱到這樣的程度，即，使這些單個層變成單一的復合材料。
所述m-PTFE為改性聚四氟乙烯，它在主要的聚合物鏈上含有特定量的全氟烷基殘基。該層可以有用地作為一阻擋層，以阻擋化學物質穿透薄膜。所述PFA(全氟烷基醚)層2、4被用作粘合劑，以便將m-PTFE層粘結到聚酰亞胺層3上。該聚酰亞胺層3為層狀薄膜提供機械強度。
與現有技術相比，本發明具有很多的優點。例如，對于氟化樹脂層而言，通過使用m-PTFE(改性聚四氟乙烯)而不是使用標準的PTFE，從而提高了氟化樹脂層的循環彎曲抗疲勞性。m-PTFE降低了PTFE的結晶度，從而在幾千次循環彎曲之后，該降低了的結晶度可降低樹脂原纖維化的可能性。
本發明的另一優點是提高了阻擋層和機械層之間的粘合力。利用PFA層2將聚酰亞胺層3粘合到m-PTFE層上大大增強了抗剝離性能。
本發明的另一優點是，通過使用一m-PTFE層而不是標準的PTFE層，從而減小了由PTFE原纖維化作用所造成的化學品微粒污染的危險性。
本發明的另一優點是，該層狀薄膜具有優異的機械強度(包括抗拉強度、循環彎曲抗疲勞特性)和聚酰亞胺層3的尺度穩定性。
本發明的層狀薄膜也得益于一個或多個m-PTFE層的優良的抗化學腐蝕性。
權利要求
1.一種抗化學腐蝕、不含可提取成分的層狀薄膜，它包括一聚酰亞胺層，該聚酰亞胺層被固定到一全氟烷基醚(PFA)層上，該全氟烷基醚層又被固定到一改性聚四氟乙烯(m-PTFE)層上，所述改性聚四氟乙烯層被構造為可暴露于一流體中。
2.根據權利要求1所述的層狀薄膜，其特征在于，還包括一全氟烷基醚(PFA)附加層，該全氟烷基醚附加層被固定到與第一層相反的聚酰亞胺層的一側上，所述第一層又被固定到一改性聚四氟乙烯(m-PTFE)附加層上。
3.一種用于制造抗化學腐蝕、不含可提取成分并具有優異機械強度的層狀薄膜的方法，該方法包括按照下列順序布置多層夾層材料改性聚四氟乙烯(m-PTFE)，全氟烷基醚(PFA)和聚酰亞胺；以及將這些材料熱粘合在一起。
全文摘要
一種抗化學腐蝕的、不含提取成分的復合層狀薄膜，它包括有聚酰亞胺層、全氟烷基醚(PFA)層和改性聚四氟乙烯(m－PTFE)層。
文檔編號B32B27/28GK1555312SQ02818235
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月18日 優先權日2001年9月18日
發明者川本修, 橋本幸雄, 雄 申請人:邁克里斯公司