具有吸收能力的材料如薄膜、纤维、纺织物和无纺织物制造技术

本发明专利技术公开了一种可以用于从动态液流或从封闭静态蒸汽相吸收低浓度不必要的或目标物质的组合物。可以利用热塑性材料，以本体聚合物、薄膜、纤维、网、纺织物、无纺织物、薄片、包装材料的形式或包含或围绕封闭体积的其它此类结构来获得该种吸附性。应将浓度减低至不会令人不快的感觉限度或不产生生物反应的限度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有吸收能力的材料如薄膜、纤维、纺织物和无纺织物本申请于2011年7月27日作为PCT国际专利申请提交，除美国外所有指定国家的申请人是塞尔瑞星科技，美国国家公司，仅指定美国的申请人是威拉德·E·伍德，美国公民，且要求2011年6月23日提交的加拿大专利申请序列号——的优先权，通过引用将其内容合并入本文。组合物可以用于包括纤维、薄膜和织物在内的某种制品或结构，此类制品或结构可以在静态和动态条件下从气体或蒸汽吸附或去除低浓度的不必要的或目标物质。在静态和动态条件下从气体体积或蒸汽相吸附低浓度的各种不必要的或目标物质时存在根本问题。静态条件的特征在于气体或蒸汽流动很低或无气体或蒸汽流动。动态条件的特征在于穿过层或孔的流量至少为1升每分钟(16.6立方厘米每秒)。在百万分比的极低浓度下，吸附大量的各种不必要的或目标物质成为重大问题。当固体表面暴露于并接受或结合在流体(气体或液滴)中一个或多个不必要的或目标物质(不想要的分子)时，在流体和固体间的界面区域内到发生吸附。不必要的或目标物质的低分压降低吸收倾向。术语吸附涉及不必要的或目标物质(不想要的分子)积聚在流体和表面间的界面层内的过程。吸附(表面过程)过程伴随着吸收，即气体或液体渗透进入固相。固体材料对气体或液体的总摄取和去除(吸附和吸收)是吸附作用。封闭体积或封闭环境气相内低浓度时，对于待吸附的不想要的分子，在能量基础上，仅有非常少的物理原因。吸附理论主要基于Langmuir(单层吸附概念，在能量均匀固体表面形成)和BET(Brunauer、Emmett和Teller提出的多层等温方程)方程、毛细管凝结理论、Polanyi吸附势理论(吸附势和特性吸附曲线，在吸附温度都是独立的)和与后者相关的DR方程(基于考虑吸附能量的吸附)。Langmuir和BET方程明显偏离试验值，特别是在低和高相对压力的范围。在理论和试验分歧中出现问题。这表明存在影响吸附过程的其他物理因素；由界面区域内的相互作用导致的效果。该差异与大部分真实固体(多晶和无定形)吸附剂的能量不均匀性相关。不期望被任何理论束缚，确信已经试验表明表面不均匀性(除了固体表面上的缺陷）的概念可以是结构中的干扰。结构缺陷的存在能够严重影响吸附剂的表面性能。当目标物质在非常低的压力范围时，吸附发生在表面上或非常狭窄的孔隙内的大多数活性位点。纤维、薄膜或织物等功能形式的合成聚合物材料，如聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯和其他这类材料的吸附性能是该实质问题的一实例。我们还发现，当不想要的分子或物质的沸点或分压降低时，以恒定浓度吸附气态物质变得愈发困难，因为没有能量因素促进吸附且气态物质实质上保留在流动流体或封闭体积的蒸汽相内。低分压不会导致吸附。气态物质和界面层的分子相互作用依赖于特定的表面组成和/或孔隙结构。当蒸汽相内的分子靠近固体表面，在分子间的吸引力和排斥力之间建立一种平衡。此外，许多吸附材料，作为散装材料或在涂料内，在表面可存在小的残余电荷或表现出电荷，即偶极的分离效应。任何此类存在的电荷或偶极可以抑制目标物质靠近表面且抑制表面上实质吸附。例如，在很多容器内低浓度、但令人反感的不必要的或目标物质可以积聚并保持在容器内含物中。对克服这些能量和表面效应和提高恶臭气味的吸附性有实质性需求。可以在静态条件下吸附和在动态条件获得意外吸附作用的组合物包括铁(Fe(III)铁)化合物和聚乙烯亚胺(PEI)来源。PEI可以在该分子的氮或碳原子上不含取代基。吸附剂组合物可以包括Fe(III)化合物和PEI化合物或在至少单层涂层内的Fe(III)化合物和PEI化合物。该组合物可以成功克服该类材料阻止或防止吸附的天然倾向。吸附材料可以从静态或动态气相或蒸汽相去除不必要的或目标物质，优选地，例如，在浓度低于15ppm下。在动态和静态模式提高的吸附性是来自包含能吸附低浓度的不必要或目标物质的材料组合的吸附剂。具有降低的电荷效应和高表面积的去除化合物或结构(吸附剂)对于低物质浓度可以获得功能吸附性。结构材料可以包含作为组分的吸附剂组合物或可以从基材上的涂层获得吸附性。基材可以由能够以下列本体聚合物的形式应用的天然或由热塑性材料制成的合成材料制成：包含或围绕封闭体积的薄膜、纤维、网、纺织物、无纺织物、硬薄板、纤维素包装和其他此类结构。第一方面包括包含Fe(III)化合物和PEI化合物的吸附剂、吸附层或涂层。第二方面包括聚合物，该聚合物包括主要比例的聚合物本体和包含Fe(III)化合物和PEI化合物的有效量的吸附剂、吸附层或涂层。在第三方面，结构可包括吸附剂的薄膜或纤维和涂层，该吸附剂包含分散在粘附促进性PEI化合物的Fe(III)化合物。在第四方面，这种吸附剂层或涂层可以由主要比例的溶剂或液体介质和包含Fe(III)化合物及PEI化合物的吸附剂的溶液或悬浮液制成。溶液或悬浮液可以包括液体水性介质，还可以包括混合的液体水性/非水性介质。最后，在第五方面，无纺制品或塑形的物品或其他常规聚合物形式的产品可以具有包含Fe(III)化合物和PEI化合物的有效量的吸附剂、吸附层或涂层。这些包括容器、纺织物或无纺织物制品，小袋或其他产品形式。吸附性可以用在纺织或无纺织或容器结构从而降低不必要的或目标物质的浓度。吸附剂组合物可以是化合物结构或至少是单层涂料。本专利技术的吸附剂通常用于动态环境或流动的流体或静态封闭体积内，也称为包含本专利技术的吸附剂和不想要浓度的不必要或目标物质的封闭环境蒸汽相。该浓度应该降低到低于可检测的或人类感知的限度。通常期望尽可能低的浓度。因为在动态模式接触时间较短，在动态条件下获得吸附比在静态条件下的更困难。热塑性材料包含活性吸附组合物或其具有特定的最小表面积的涂层。最小涂覆的热塑性表面积是0.1平方米每克，使用约2到50微米纤维直径的纤维。与Fe(OH)3相关的最小表面积是约0.5平方米。纤维表面积和纤维直径之间的关系参见图2。简要观察图2表明当无纺织物的纤维直径降低至小于4μ，特别是小于2μ，无纺织物的表面积快速增加。当表面积增加时，纤维涂层过程和涂层溶液固体变化从而获得均匀的表面涂层。因此，虽然2到20μ范围内的纤维可以有效涂覆，较小直径的纤维也可以涂覆，但1到50μ，2到20μ范围内的纤维更容易涂覆用于加工制造。材料中的吸附剂可以掺混或分散入本体聚合物，延伸到一个或多个涂覆层的表面或在表面涂层内。聚合物的表面必须暴露最小量的Fe(III)和PEI化合物以有效吸附。取决于环境，实质上任何，气体或蒸汽相，化学物质或它们的混合物可以是存在于动态流体或在封闭体积或封闭环境蒸汽相内的“不必要的或目标物质”。这类物质的存在浓度可以是至少5ppb、约15到0.01ppm、5到0.01ppm、1到0.01ppm或小于0.5到0.01ppm(基于总体积的浓度)，且可以是本专利技术吸附特性的主旨以将浓度降低到检测不到的限度，对人类无害的限度或到不会产生生物反应的限度。随着蒸汽中这些材料的浓度降低且动态接触时间降低至小于1秒，吸附难度增加。术语“动态流”是通过层或孔流动的流体(气态或蒸汽)流，流速至少为1升每分钟(16.6立方厘米每秒)。“气体”意味着气态组分的均一相或混合物。“蒸汽”意味着气相中小颗粒(通常液滴、固体颗粒和这些的组合物)材料的分散体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够从气体或蒸汽相吸附浓度小于百万分之15的不必要的或目标物质的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括：a.铁(III)化合物源；和b.聚乙烯亚胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.23 CA 2,744,7801.一种能够从气体或蒸汽相吸附浓度小于百万分之15的不必要的或目标物质的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括：a.铁(III)化合物；和b.聚乙烯亚胺；其中所述的铁(III)化合物为氢氧化铁；且基于固体含量，有1到85重量％的铁(III)化合物，且所述的不必要的或目标物质为H2S。2.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述铁(III)化合物源是硫酸铁、FeCl3、Fe(NO3)3，或其组合。3.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的分子量为800到1000000。4.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺是无取代基的。5.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂还包括表面面积为200到1000平方米每克的二氧化硅。6.如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，基于固体含量，有0.1到80重量％的聚乙烯亚胺。7.一种能够从气体或蒸汽相吸附浓度小于百万分之15的不必要的或目标物质的吸附剂制品，其特征在于，所述吸附剂制品包括表面积至少为0.1平方米每克的基材，且所述基材包括位于所述基材上或位于所述基材上作为涂层的如权利要求1、2、3或5所述的吸附剂。8.如权利要求7所述的制品，其特征在于，所述基材包括无纺织物...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·E·伍德，
申请(专利权)人：塞尔瑞星技术有限公司，
类型：
国别省市：