包含用于醛的聚合物吸附剂的空气过滤器制造技术

本发明专利技术公开了一种空气过滤器，其包括支撑聚合物吸附剂粒子的过滤器载体。所述聚合物吸附剂是二乙烯基苯/马来酸酐前体聚合物材料与含氮化合物的反应产物。

Air filters containing polymeric adsorbents for aldehydes

The invention discloses an air filter, which comprises a filter carrier supporting polymer adsorbent particles. The polymer adsorbent is a reaction product of a divinylbenzene/maleic anhydride precursor polymer material and a nitrogen-containing compound.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含用于醛的聚合物吸附剂的空气过滤器
技术介绍
通常期望从空气中去除诸如甲醛的气态物质。
技术实现思路
概括地说，本文公开了包括包含聚合物吸附剂粒子的过滤载体的空气过滤器。所述聚合物吸附剂是二乙烯基苯/马来酸酐前体聚合物材料与含氮化合物的反应产物。在以下具体实施方式中，这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的
技术实现思路
理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中呈现还是在修订的专利申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。附图说明图1描绘了包括包含如本文公开的吸附剂粒子的过滤器载体的示例性空气过滤器的一部分；图2描绘了另一示例性空气过滤器的一部分；图3描绘了另一示例性空气过滤器的一部分；图4描绘了另一示例性空气过滤器的一部分；图5描绘了另一示例性空气过滤器的一部分；图6描绘了包括包含如本文公开的吸附剂粒子的过滤器载体的示例性呼吸器；图7公开了另一示例性呼吸器；图8公开了包括包含如本文公开的吸附剂粒子的过滤器载体的框架式褶皱式空气过滤器；图9呈现了工作实施例和比较例的甲醛捕获效率数据；图10呈现了图9的工作实施例的甲醛捕获效率数据，其中x轴由吸附剂的每单位面积的质量归一化；图11呈现了另一工作实施例和比较例的甲醛捕获效率数据，其中x轴由吸附剂的每单位面积的质量归一化；图12呈现了另一工作实施例和比较例的甲醛捕获效率数据，其中x轴由吸附剂的每单位面积的质量归一化。具体实施方式术语表术语“空气过滤器”指示如下任何设备或装置，其中将由过滤器载体支撑的本文所述的聚合物吸附剂提供给例如移动空气流的空气，从而可以从空气中除去气态物质。术语“过滤器载体”指示如下的任何结构，其可以保持吸附剂粒子并将它们提供给例如移动空气流，但是不一定执行从移动空气中对微观粒子的任何过滤。术语“过滤介质”指示过滤器载体，该过滤器载体本身能够过滤微观粒子。“微观”粒子是平均直径(或等效直径，在非球形粒子的情况下)小于100微米的粒子。“精细”粒子是平均直径或等效直径小于10微米的粒子。术语“聚合物吸附剂”和“多孔聚合物吸附剂”可互换使用，是指多孔并且可吸附诸如醛的气态物质的聚合物材料。诸如聚合物吸附剂的多孔材料可基于例如其孔的尺寸来表征。术语“微孔”是指直径小于2纳米的孔。术语“中孔”是指直径在2至50纳米范围内的孔。术语“大孔”是指直径大于50纳米的孔。术语“上游”适用于过滤器暴露于移动空气的环境，并且是指移动空气遇到过滤器的方向；“下游”是指过滤的空气离开过滤器的方向。术语“结网”是指过滤器载体，该过滤器载体由相对较少的层(五层或更少，通常一层)的固体材料如细丝构成。术语“纤维网”是指由多层(例如，多于五层)纤维构成的过滤器载体。术语“熔喷”是指纤维(和所得纤维网)，这些纤维通过将熔融聚合物流挤出成通过非常接近于挤出孔定位的吹气孔引入的会聚高速空气流而形成。本领域技术人员将理解，熔喷纤维和纤维网将特征性地表现出特征和标记(例如，构成纤维的材料的分子的取向的差异，如例如通过诸如双折射、熔融行为等光学特性所揭示)，由此可以识别这样的纤维和纤维网并将其与其它类型的纤维网加以区别。本文公开了一种空气过滤器1，如图1中的一般表示所示。空气过滤器1可以是如下的任何设备或装置，其将本文公开的聚合物吸附剂粒子100暴露于例如移动空气流的空气(在图1中和在其它图中气流的一般方向在示例性实施方案中由方框箭头指示)，使得可以从空气中除去气态物质，例如醛，诸如甲醛。空气过滤器1包括至少一个过滤器载体10。过滤器载体10可以是如下的任何结构，其支撑吸附剂粒子100，以此方式将它们暴露于空气，同时保持吸附剂粒子，使得如果空气在移动，则吸附剂粒子不会被移动的空气移去。如果空气在移动，则其可能在层流中或在湍流中遇到单独的吸附剂粒子，或者可以在例如经过吸附剂粒子的集合时在流动状态之间转变。在一种通用类型的实施方案中，过滤器载体10可以采用在其上提供吸附剂粒子100(例如，附接到其主表面)并且例如移动空气流可以横穿的基材的形式，如图1中的一般表示所示。在这种类型的一些实施方案中，过滤器载体10可以例如通过将吸附剂粒子附接(例如，粘合性粘结)到过滤器载体而保持吸附剂粒子100。在另一通用类型的实施方案中，过滤器载体10可以例如通过将吸附剂粒子机械地保持在过滤器载体内而保持吸附剂粒子100，如图2中的一般表示所示。(换句话说，在这样的实施方案中，吸附剂粒子可能不一定附接到过滤器载体，但是过滤器载体可以物理地阻止吸附剂粒子从过滤器载体上移出并去除。)在一些实施方案中，可以采用机械保持和附接(例如，粘结)吸附剂粒子到过滤器载体的组合。在一些实施方案中，空气过滤器1可以是(例如，可以基本上由)过滤器载体10组成，该过滤器载体包含吸附剂粒子100(例如，这种过滤器载体的独立件可以安装到例如室内空气净化器中)。在其它实施方案中，空气过滤器1可以包括(除了至少一个过滤器载体10之外)根据需要用于任何目的的其它层，和/或可以另外包括任何其它辅助部件，诸如例如周边框架、一个或多个加强或稳定构件、一个或多个壳体件等。稍后在本文中详细讨论各种具体的示例性实施方案和布置。如参考图1所提到的，在一些实施方案中，过滤器载体可以采用在其主表面上设置例如附接吸附剂粒子100的基材(该基材可以是空气可透过的或空气不可透过的)的形式。这种类型的空气过滤器可以包括例如承载附接到其主表面的吸附剂粒子的平面基材；具有附接到其内表面的吸附剂粒子的中空管；或者，由堆叠或嵌套的微结构化基材(例如，授予Insley的美国专利7955570中描述的一般类型)提供的流通通道阵列，其中吸附剂粒子附接到流通通道的内表面；等。在一些实施方案中，吸附剂粒子100可以至少基本上作为单层提供在基材的表面上(例如，如图1所示)，除了可能在统计上发生的这种偶然堆叠，例如，在任何工业规模的沉积过程中。参考图2，术语过滤器载体广泛地涵盖任何容器，其被设计成将吸附剂粒子100保持在其中并且包括允许空气进入容器内部13的至少一个空气入口11和允许处理过的空气离开容器的至少一个空气出口12。这种通用类型的这样的载体可以包括众所周知的过滤器滤筒，其中吸附剂粒子100被保持在由例如一个或多个注塑壳体部件制成的滤筒壳体内。在这样的过滤器滤筒中，可以提供单个空气入口和/或出口；或者，可以在过滤器滤筒壳体中提供多个通孔，以共同提供空气入口或出口。这样的通孔可具有防止吸附剂粒子经过其的合适尺寸；和/或，在一些实施方案中，可以提供空气可透过的保护层(例如，筛网或网片)以确保吸附剂粒子被保持在滤筒壳体内。在一些实施方案中，过滤器载体可以在载体的邻近(例如，支撑和保持)吸附剂粒子的位置中对空气是不可透过的(例如，可能不含通孔)，如在图1的设计中。在其它实施方案中，过滤器载体可以在载体的邻近吸附剂粒子的位置中对空气是可透过的(例如，可以包括一个或多个通孔)，如在图2的设计中。在一些实施方案中，呈容器形式的过滤器载体(例如，过滤器滤筒)可以由例如一个或多个注塑壳体部件构成，这些注塑壳体部件被组装在一起并且除了空气入口和出口之外可以是空气不可透过的。这样的壳体部件可以方便地由例如选自例如聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气过滤器，其包括支撑聚合物吸附剂粒子的过滤器载体，其中所述聚合物吸附剂包含以下项的反应产物：(a)前体聚合物材料，所述前体聚合物材料包含可聚合组合物的聚合产物，所述可聚合组合物包含(1)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的8重量％至65重量％的马来酸酐；(2)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的30重量％至85重量％的二乙烯基苯；以及(3)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的0重量％至40重量％的苯乙烯型单体，其中所述苯乙烯型单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯或它们的组合；以及(b)含氮化合物，所述含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(‑NH2)的化合物或具有至少两个式‑NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基，并且其中所述聚合物吸附剂以多孔粒子的形式存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 US 62/307,831;2017.03.01 US 62/465,2211.一种空气过滤器，其包括支撑聚合物吸附剂粒子的过滤器载体，其中所述聚合物吸附剂包含以下项的反应产物：(a)前体聚合物材料，所述前体聚合物材料包含可聚合组合物的聚合产物，所述可聚合组合物包含(1)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的8重量％至65重量％的马来酸酐；(2)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的30重量％至85重量％的二乙烯基苯；以及(3)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计的0重量％至40重量％的苯乙烯型单体，其中所述苯乙烯型单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯或它们的组合；以及(b)含氮化合物，所述含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(-NH2)的化合物或具有至少两个式-NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基，并且其中所述聚合物吸附剂以多孔粒子的形式存在。2.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体包括具有至少一个主表面的基材，其中至少一些聚合物吸附剂粒子设置于所述主表面上。3.根据权利要求2所述的空气过滤器，其中所述聚合物吸附剂粒子基本上作为单层存在于所述基材的主表面上。4.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体包含多孔空气可透过的材料，其中聚合物吸附剂粒子设置在其主表面上和/或其中聚合物吸附剂粒子设置在所述材料的内部内且至少在接近所述材料的主表面的位置中。5.根据权利要求4所述的空气过滤器，其中聚合物吸附剂粒子设置在所述多孔空气可透过的材料的整个所述内部。6.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述空气过滤器基本上由所述过滤器载体组成。7.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体包含片状材料，所述片状材料表现出主平面并表现出小于约3mm的厚度并且被构造成允许气流至少在至少大致垂直于所述片状材料的主平面的方向上穿过所述过滤器载体。8.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体包括具有主表面的结网，其中至少一些聚合物吸附剂粒子粘合性附接到所述主表面。9.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体包括表现出内部的纤维网，并且其中所述聚合物吸附剂粒子设置在所述纤维网的内部的至少部分内。10.根据权利要求9所述的空气过滤器，其中所述聚合物吸附剂粒子设置在所述纤维网的整个内部。11.根据权利要求9所述的空气过滤器，其中所述纤维网为非织造纤维网。12.根据权利要求11所述的空气过滤器，其中所述非织造纤维网为熔喷纤维网。13.根据权利要求9所述的空气过滤器，其中所述纤维网的至少一些纤维各自粘结到至少一个聚合物吸附剂粒子。14.根据权利要求1所述的空气过滤器，其中所述过滤器载体为多层空气可透过的组件的一个层。15.根据权利要求14所述的空气过滤器，其中所述多层空气可透过的组件包括至少一个层，所述层与所述过滤器载体不是同一个层并且是表现出小于50的渗透百分比的粒子过滤层。16.根据权利要求15所述的空气过滤器，其中所述粒子过滤层包含驻极体部分。17.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·文德兰德，M·W·科贝，H·贾苏加，A·R·福克斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US