干燥物质、制备及其用途制造技术

本文提供了一种干燥剂聚合物物质，其包括含有两种或更多种聚合物的多相聚合物组合物，其中两种或更多种聚合物中的至少一种包括磺基，其中该物质适于使流体渗透蒸发。流体可以包括水、水蒸气或两者。本文还提供了一种用于制备适于使流体（诸如水、水蒸气或两者）渗透蒸发的干燥剂聚合物物质的工艺，该工艺包括混合两种或更多种聚合物以产生多相聚合物组合物，其中两种或更多种聚合物中的至少一种可以包括适于被磺化的基团；以及将聚合物共混物处理成期望的形式。

【技术实现步骤摘要】
干燥物质、制备及其用途相关申请对同此同一日期提交的共同拥有的、在审的()进行交叉引用。领域本专利技术涉及呈现水渗透蒸发特性的膜和其他物质的领域。背景从诸如有机气体的气体中分离或去除诸如水的液体是化学、石化、医疗和能源工 业中重要的工艺。在各种各样的有机溶剂的初级生产(primaryproduction)，在回收和循环 用过的溶剂以及在从化学平衡反应中除水以将反应驱动向优选的产物中，除水是重要的。要求不含或基本上不含诸如水的液体的气体的另一种应用是医学呼吸分析，施行 该分析以提供与患者的病情有关的信息。通常施行的气体分析的示例是二氧化碳浓度监测 仪(capnography)，其监测呼吸的二氧化碳(CO2)浓度，该浓度通常是随时间变化的。随时 间变化的呼吸的CO2浓度可以用于直接监测呼入的和呼出的CO2的浓度，并间接监测患者血 液中的CO2浓度。还可以单独或组合测量诸如氧气(O2)、一氧化碳(CO)、氮气或类似气体的 其他气体。在呼吸分析系统中，例如二氧化碳浓度监测仪，可以对呼吸气体进行取样，诸如通 过主流分析仪或侧流分析仪进行取样。在主流分析仪中，样品室被设置在患者的气流中，通 常在患者的呼吸系统的末端附近。此装置通常比侧流系统更重和更麻烦。在侧流分析仪中，通常通过管从呼吸系统中提取气体。管(其可以被连接至管接 头)将气体驱动至取样位置(诸如取样室)。优选的是，在流体样品的情形中随时清除取样 线的液体如冷凝出来的液体，以便进行连续的、无干扰的监测。冷凝出来的液体通常指的是在取样管中从湿气(呼吸中的水蒸气)冷凝出来的 水。冷凝出来的液体是通常妨碍呼吸分析，尤其是妨碍侧流二氧化碳浓度监测仪的主要问 题。由于呼出的和吸入的呼吸气体是潮湿的且相对温暖的，所以管内的内部湿度水平是高 的，尤其在呼吸连接区域附近是高的。根据气道湿化系统和患者的需要，在通常用在通常高 于环境温度(如，约34°c)的温度下具有高达100%湿度的气体(如，空气)进行人工通气 的被插管的患者时，也是这种情形。湿气(水蒸气)通常在管的内部冷凝，当管延伸得离呼 吸连接区域更远而因温度降低时尤其如此。已经用于使流体脱水的各种工艺包括较新的基于膜的技术，诸如渗透蒸发和蒸气 渗透。渗透蒸发是一种涉及膜与进料侧或上游侧上的流体(其可以包括气体和/或液体) 和与渗透侧或下游侧上的蒸气进行接触的工艺。通常，将真空或惰性气体施加到膜的蒸气 侧以提供此工艺的驱动力。通常，下游压力低于渗透物的饱和压力。除了在膜的进料侧上 接触蒸气而不是接触液体之外，蒸气渗透非常类似于渗透蒸发。因为适于渗透蒸发分离的 膜通常也适于蒸气渗透分离，所以本文中使用的术语“渗透蒸发”包括“渗透蒸发”和“蒸气 渗透”两者。已经描述了使用在渗透蒸发脱水工艺中的多种不同类型的膜。用于制备膜的材料 包括亲水性有机聚合物，诸如聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺和聚电解质。此外，已经使用了具有微孔结构的诸如分子筛和矿物(如，沸石，其是铝硅酸盐矿物)的无机材料。起先，基于聚合物的渗透蒸发膜包括密实的、均勻的膜。这种膜的典型示例由Yamasaki等人进行描述，该文献在此以引用方式全 文并入。当这些膜相当厚时，它们存在通量(每单位时间流过单位膜面积的流体的量)低 的缺陷。虽然通过减小膜的厚度可以增大膜的通量，但是这导致机械强度和坚固性的降低。两种途径通常已经用于克服上述膜(其中一些膜可以被认为是均勻的膜)所 遇到的问题。第一种途径涉及使用不对称膜，其中密实的表面层被支撑在由相同的聚 合物制成的更多孔的材料上。这种不对称膜的典型示例由Huang等人公开，该文献在此以引用方式全文并入。第二种途径涉及在合适的支撑膜的表面上形成密实的薄膜，其中密实的表面层和 支撑膜的化学组成通常是不同的。通常，支撑膜是超滤膜，该超滤膜可以包含结合入的织 物以提供额外的强度。这些薄膜复合膜的示例描述在美国专利第4，755，299号、美国专利 第5，334，314号、美国专利第4，802，988号和ΕΡ0, 381，477中。然而，这些薄膜复合膜的一 个主要的缺陷是它们的脆性。例如，通常使用的支撑在聚丙烯腈超滤膜载体上的交联的聚 (乙烯醇)膜通过在膜内形成裂纹且通过膜的下落离开载体的部分而易于受到破坏。因此， 当安装和使用这些膜时，必须相当地小心。用使这些膜不含缺陷的方式制备这种膜也是困 难的。特殊形式的薄膜复合膜被称为“Simplex”膜。这些膜由使用相反电荷的聚电解 质的交替层的薄膜形成。这些膜是通过连续地浸渍在两种不同的聚电解质的溶液中制 成的，使得形成多层复合体(参见，如Krasemann等人； Krasemann 等人禾口 Haack 等人)，这些文献在此以引用方式全文并入。虽然借助Simplex膜可以获 得高选择性和合理的通量，但是这些膜制备复杂，因为它们需要多次涂覆步骤。为了得到理 想的性能，有时候需要高达60次浸渍操作。另一个明显的缺陷在于以下事实这些膜不能 允许高于25%的给水含量而不损失多层中的一些。Nafion 膜用于通过渗透蒸发使气体脱水的通常使用的方式是利用质子传导膜，诸如使用在 质子交换膜燃料电池中的膜。作为DuPont的以商品名Nafion 销售的示例的这些膜由全 氟化的磺酸聚合物制成，Nafion 膜是充分氟化的聚合物，它们具有高的化学稳定性和热 稳定性且在高达约ioo°C的温度下的强碱、强氧化酸和强还原酸、H2O2、CI、H2和O2的化学侵 蚀中是稳定的。Nafion 由含氟聚合物主链组成，该主链上被化学键合了磺酸基。然而，虽 然通常提供足够的性能，但是Nafion 是昂贵的材料，这使其在大多数应用中在经济上没 有吸引力。Nafion 管已经用于呼吸分析应用(诸如二氧化碳浓度监测仪)，如上所述，此 应用要求基本上不含液体的被取样气体。Nafion 管包括共轴安装在外管的腔内的内管。 由全氟化聚合物制造的内管具有与呼吸-呼吸响应时间一致的预定的小内径。所采用的 Nafion 塑料呈现出对湿气(水蒸气)高的渗透性，但不易通过其他呼吸气体，诸如氧气和二氧化碳。当Nafion 使用在呼吸分析中时，其是患者的气道和呼吸取样系统的一部分，且因而，不能从一位患者转移到另一位患者，以及甚至不能重复用于同一位患者。Nafion 的 此一次性性质增大了成本因素。在要求相对长的Nafion 管的应用中，成本变得甚至更显 著。例如，当以150ml (毫升)/分钟(如，其是二氧化碳浓度监测仪中常用的流量)进行取 样时，需要6英寸的Nafion 。此Nafion 的长度可能比整个管件系统(tubingsystem)(诸 如呼吸气体取样系统)多花费至少一个数量级。由于Nafion 管在许多应用中具有非常薄的壁(通常是0. 002英寸-0. 003英 寸)，所以水非常快地渗透过该管。然而，此薄壁还要求使用次级结构支撑体以防止壁坍塌。 这些结构支撑体使产品的制造变得复杂且还减少了水渗透。 Nafion 管是通过被称为吹膜挤出的工艺制造的。此工艺涉及下面的步骤，所述 步骤类似于制造垃圾袋，垃圾袋是具有壁的材料，壁也是太薄了以致不能支撑它们自身的 重量。典型的垃圾袋具有0.002英寸或0.003英寸的壁厚(特别大的垃圾袋可以稍微厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干燥剂聚合物物质，所述干燥剂聚合物物质包括：多相聚合物组合物，其包括两种或更多种聚合物，其中所述两种或更多种聚合物中的至少一种包括磺基，其中所述物质适于使流体渗透蒸发。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿莫斯奥菲，埃亚科恩，大卫迪肖恩，约书亚刘易斯科尔曼，
申请(专利权)人：奥莱登医学一九八七有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]