空气过滤器制造技术

本发明专利技术提供了一种空气过滤器，其包含聚合物泡沫体和吸附剂材料，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空气过滤器
本专利技术涉及空气过滤器、其制造方法和用途。特别地，本专利技术涉及一种空气过滤器，其包括抗微生物或抗菌材料以及用于通过吸附去除挥发性有机化合物的材料。本专利技术还涉及适用于所述空气过滤器并且至少提供抗菌和/或抗病毒性质的聚合物泡沫体及该聚合物泡沫体的制备方法。本专利技术还涉及用于所述空气过滤器的具有抗微生物或抗菌性质和吸附性质的复合材料，以及所述复合材料的制备方法。本专利技术还涉及可从所述方法获得的聚合物泡沫体和复合材料。本专利技术的空气过滤器可在用于多种环境，并且在航空业、包括飞机机舱中特别有用。
技术介绍
空气过滤器用于各种环境。对用于各种环境中如卫生业和航空业中(如飞机机舱中)的空气过滤器施加了特别严格的要求。期望的是，这样的过滤器能够去除挥发性有机化合物(VOC)、气味并捕获(优选地杀死)细菌和/或病毒和/或真菌。提供一种能够提供所有这些功能的空气过滤器提出了持续的挑战，并且持续迫切需要提供一种用于多种环境的过滤器。当前，在适用于飞机机舱的空气过滤器中，通常，空气从机舱的底部通过再循环过滤器进入混合室，在混合室中，空气与外部空气混合。通常，空气与外部空气混合(按体积计约为50/50)，然后传回至机舱。标准航线机舱空气交换速率为15到20次换气/小时。通风能力随飞机型号的不同而有很大差异，但通常平均为4.7L/s(10ft3/min)。用于商用飞机的一些过滤器每3至5分钟循环一次空气。当前使用的许多过滤器仅仅捕获细菌而不杀死细菌。所谓的高效微粒捕集(HEPA)过滤器是当前在医疗设施、汽车、飞机和家庭中使用的空气过滤器类型之一。为了符合美国政府标准的HEPA的规格，空气过滤器必须从流经其的空气中去除99.97％的尺寸为0.3pm的颗粒。但是，有许多与HEPA过滤器相关的缺点。HEPA过滤器无法清洗以去除微粒、微生物制剂和灰尘负载，因此必须作为一个完整的组件进行更换，通常需要付出高昂的成本。随着颗粒负载的增加，对空气流动的阻力增大，因此在过滤器两侧产生压降。在某些应用中，不均匀的过滤器负载会导致通过过滤器的气流不均匀并降低效率。聚合物泡沫体可用于各种应用，例如包装和绝缘。聚合物泡沫体由混合在一起形成泡沫体的固相和气相构成。所得泡沫体具有其中掺入有气泡和/或气道的聚合物基质，其可被称为闭孔或开孔结构。泡沫体中使用的气体称为发泡剂，特性可以是化学的或物理的。物理发泡剂是在发泡过程中不发生化学反应的气体，因此对形成基质的聚合物呈惰性。化学发泡剂是参与反应或在过程中分解释放化学物质的化学物。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种空气过滤器，其包含聚合物泡沫体和吸附剂材料，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒。金属颗粒可以作为金属和/或金属化合物和/或金属合金存在。吸附剂材料可以包含在聚合物泡沫体中。该特征在本文中可以称为吸附剂聚合物泡沫体或聚合物吸附剂泡沫体。包含金属颗粒的聚合物泡沫体和吸附剂材料的组合在本文中可以称为活性部分或活性元件。除了包含金属颗粒的聚合物泡沫体之外，还存在吸附剂材料。金属颗粒具有抗微生物、例如抗菌特性。基于填充的聚合物泡沫体的总重量，聚合物泡沫体中的金属颗粒的存在量可以为至少约20重量％或大于约30重量％至约80重量％，例如约40重量％至80重量％，例如约50重量％至80重量％或约60重量％至80重量％。在吸附剂聚合物泡沫体中，基于吸附剂聚合物泡沫体的总重量，吸附剂材料的存在量可以为至少约55重量％，或至少约60重量％，例如约55重量％或约60重量％至约80重量％或至约90重量％或至约95重量％或至约100重量％。空气过滤器可以进一步包含用于容纳吸附剂材料和聚合物泡沫体以及金属颗粒的组合的结构。壳体结构通常可以包括进气口和出气口，并且还可以包含空气分配器，例如空气分配器板。聚合物泡沫体(包含金属颗粒)和吸附剂材料的组合在本文中可以称为空气过滤器的活性部分或活性元件。空气过滤器的活性部分可以以包含金属颗粒和吸附剂材料的复合材料或聚合物泡沫体的形式存在，例如吸附剂聚合物泡沫体可以是可接触或不接触的独立特征物。活性元件构成本专利技术的另一方面。在本专利技术的第二方面，还提供了一种活性元件，其包含(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料，其中该聚合物泡沫体包含金属颗粒，并且其中该聚合物泡沫体、吸附剂材料和金属颗粒为以适合用于本专利技术第一方面的空气过滤器的复合材料的形式存在，并且其中，基于填充的聚合物泡沫体的总重量，金属颗粒的存在量为大于约30重量％，或为约50重量％或约60重量％至约80重量％，并且其中，金属颗粒是选自铜、锌、银、钾、硒、钛、金、钯、铂中的一种或任何组合，其作为金属、金属化合物或金属合金或其任何组合存在。在本专利技术的第三方面，提供了一种适用于本专利技术的第一方面的空气过滤器的聚合物泡沫体，其中，该聚合物泡沫体包含金属颗粒，并且其中，基于填充的聚合物泡沫体的总重量，金属颗粒的存在量为大于约30重量％，或约50重量％或约60重量％至约80重量％。金属颗粒可以是选自铜、锌、银、钾、硒、钛、金、钯、铂中的一种或任何组合。金属颗粒可以作为金属和/或金属化合物和/或金属合金存在。在本专利技术的第四方面，提供了一种适用于本专利技术第一方面的空气过滤器的聚合物泡沫体，其中，该聚合物泡沫体包括金属颗粒，并且该聚合物包含聚酰亚胺或由聚酰亚胺组成。基于填充的聚合物泡沫体的总重量，金属颗粒的存在量可以是大于约30重量％，或约50重量％或约60重量％至约80重量％。在第五方面，提供了一种本专利技术第三或第四方面的聚合物泡沫体的制备方法，该方法包括将聚合物组合物或聚合物形成用组合物与金属颗粒组合，并使用气体使聚合物组合物或聚合物形成用组合物发泡以形成聚合物泡沫体，其中，该金属颗粒可选地是选自铜、锌、银、钾、硒、钛、金、钯、铂中的一种或任何组合。金属颗粒可以作为金属和/或金属化合物和/或金属合金存在。在第六方面，提供了一种(A)聚合物泡沫体或(B)复合材料的制造方法：(A)聚合物泡沫体包含金属颗粒；或(B)复合材料包含(c)聚合物泡沫体和吸附剂、或包含(d)聚合物泡沫体、金属颗粒和吸附剂，所述方法包括通过以下过程形成混合物：(i)将单体、聚合物前体或聚合物溶解在溶剂中以形成溶液；(ii)将(i)中的溶液与水混合以形成发泡剂；并进一步将其与以下材料组合：(iii)异氰酸酯；(iv)催化剂；(v)成孔剂；(vi)金属颗粒和/或吸附剂；(vii)将混合物均质化。通常，均质化可以在约20℃或至少约20℃和/或至少或约5000rpm或约10,000rpm、例如约5000rpm至约10,000rpm下进行。均质化可进行至少或等于约30秒。因此，在第六方面中形成的聚合物泡沫体可以包含金属颗粒，或者可以是包含吸附剂和金属颗粒的吸附剂聚合物泡沫体或复合聚合物泡沫体。从本专利技术的第五或第六方面可获得的产品也构成了本专利技术的另一方面。在第七方面，提供了一种空气过滤器的制造方法，该方法包括将包含金属颗粒和吸附剂材料的聚合物泡沫体与用于容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气过滤器，其包含活性元件和用于所述活性元件的壳体结构，所述壳体结构包括进气口和出气口，所述活性元件包含(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料，或者由(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料组成，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170418 GB 1706126.81.一种空气过滤器，其包含活性元件和用于所述活性元件的壳体结构，所述壳体结构包括进气口和出气口，所述活性元件包含(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料，或者由(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料组成，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒。


2.如权利要求1所述的空气过滤器，其中，所述金属颗粒可以选自金属、金属化合物或金属合金中的一种或任何组合。


3.如权利要求1或2所述的空气过滤器，其中，包含金属颗粒的所述聚合物泡沫体包含在第一层中，并且所述吸附剂材料包含在第二层中，其中，所述第二层包含聚合物泡沫体和所述吸附剂材料的复合物，并且其中，所述第一层和第二层直接物理接触或间隔开。


4.如权利要求3所述的空气过滤器，其中，所述第一层和第二层直接物理接触，并且第一基材沉积在第二基材上，其中，所述第二基材包括聚合物泡沫体和吸附剂材料的复合材料，并且所述第一基材包括包含金属颗粒的所述聚合物泡沫体。


5.如权利要求1或2所述的空气过滤器，其中，所述聚合物泡沫体、吸附剂材料和金属颗粒包含在复合材料中。


6.如权利要求1至5中任一项所述的空气过滤器，其中，基于填充的聚合物泡沫体的重量，所述金属颗粒的存在量为大于约30重量％至约80重量％，例如约50重量％或约60重量％至约80重量％。


7.如权利要求1至6中任一项所述的空气过滤器，其中，所述聚合物泡沫体包括聚氨酯、聚酰亚胺、聚(乙烯基吡咯烷酮)中的一种或多种。


8.如权利要求1至7中任一项所述的空气过滤器，其中，所述吸附剂包括沸石和/或碳和/或MOF，或者由其组成。


9.如权利要求8所述的空气过滤器，其中，所述沸石由以下通式I表示：
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O式I
其中，x和y是整数，且y/x等于或大于1，n是阳离子M的化合价，z是所述沸石结构的每个晶胞中水分子的数量，并且其中，在所述式I中，n可以选自1或2，并且z可以选自1至27。


10.如权利要求1至9中任一项所述的空气过滤器，其中，所述金属颗粒选自铜、锌、银、钾、硒、钛、金、钯、铂中的一种或任何组合，其可以以金属、金属化合物或金属合金或其任何组合存在。


11.如权利要求1至10中任一项所述的空气过滤器，其中，所述空气过滤器还包括用于在空气与所述活性元件接触之前分配空气的装置，例如空气分配器板。


12.如权利要求1至11中任一项所述的空气过滤器，其中，所述金属颗粒具有抗微生物性质。


13.一种聚合物泡沫体，其适用于前述权利要求中任一项所述的空气过滤器，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒，并且所述金属颗粒选自铜、锌、银、钾、硒、钛、金、钯、铂中的一种或任何组合，其以金属、金属化合物或金属合金或其任何组合的形式存在，并且基于填充的聚合物泡沫体的总重量，所述金属颗粒的存在量为大于约30重量％，例如约50重量％或约60重量％至约80重量％。


14.如权利要求13所述的聚合物泡沫体，其中，所述金属颗粒选自铜、锌和银中的一种或任何组合，例如锌和铜的组合。


15.如权利要求13或14所述的聚合物泡沫体，其中，所述聚合物包括以下聚合物的一种或多种，或者由其组成：聚氨酯、聚酰亚胺、固有微孔聚合物(PIM)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、纤维素或可生物降解性聚合物，例如聚乳酸(PLA)和乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚(乙烯基吡咯烷酮)。


16.一种聚合物泡沫体，其适用于权利要求1所述的空气过滤器，其中，所述聚合物泡沫体包含聚酰亚胺或由聚酰亚胺组成，并且所述聚酰亚胺包含金属颗粒。


17.一种活性元件，其适用于权利要求1至4中任一项所述的空气过滤器，其中，所述聚合物泡沫体如权利要求13至16中任一项所述。


18.一种活性元件，其包含(i)聚合物泡沫体和(ii)吸附剂材料，其中，所述聚合物泡沫体包含金属颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·佩雷拉，B·D·克里滕登，O·卡慕斯，周阳明，R·吉，
申请(专利权)人：巴斯大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB