[发明专利]使用聚乙烯醇助剂施涂在疏水聚合物纤维上的阳离子带电涂层

说明书

发明背景

本发明涉及过滤材料。更具体地说，本发明涉及电荷改性的滤材。

电荷改性滤材在技术上是已知的。它们通常由微孔膜组成或者涉及玻璃纤维与纤维素纤维的共混物或者纤维素纤维与硅质颗粒的共混物之类材料的使用。电荷改性通常是在该膜或者至少部分纤维上涂布电荷改性剂以及一种保证涂层耐久性的单独交联剂实现的。

虽然微孔膜通常能有效地过滤，但通过膜的流率通常要低于通过纤维滤材的流率。加之，微孔膜在过滤期间的反压通常也比纤维滤材高。因此，目前存在着对能有效过滤带电颗粒的纤维滤材的需要。另外，还需要由玻璃纤维构成但不需要纤维素纤维或硅质颗粒的纤维滤材。

带孔薄膜、机织物以及非织造布材料已被当作过滤片材应用于从液体中清除或分离颗粒。此种过滤片材通常依靠某种形式的机械过滤或物理截留来工作。此种过滤片材在要移出的颗粒尺寸比该过滤片材平均孔径小时存在一定限制。就非织造布材料而言，要去除尺寸小于1μm的颗粒时情况尤其如此。

已开发出表面电荷特性改性的改良滤材，它利用滤材表面与含水液体中所含颗粒之间的电动相互作用来俘获和吸附颗粒。此种电荷改性的滤材一般由微孔膜组成，或者涉及玻璃纤维与纤维素纤维的共混物或者纤维素纤维与硅质颗粒的共混物之类材料的使用。电荷改性通常是在膜或者至少部分纤维上涂布电荷改性剂以及一种保证涂层耐久性的单独交联剂实现的。

虽然微孔膜通常能有效地过滤，但通过膜的流率通常要低于通过纤维滤材的。加之，微孔膜在过滤期间的反压通常也比纤维滤材高。

采用由合成聚合物制备的纤维是希望的，因为此种纤维成本低并且它们可成形为具有适合从流体物流中过滤颗粒的孔隙率的非织造纤网。然而，许多此种合成聚合物却是疏水的，此种特性使得很难在由此种聚合物制备的纤维上牢固地涂布上电荷改性材料。因此，存在着改良以疏水聚合物纤维为基础的电荷改性滤材的可能。

换句话说，倘若可用某种廉价材料生产具有适合从含水液体中过滤非常细的颗粒的表面电荷特性改性的滤材，那将是希望的。例如，聚烯烃被广泛用于制造带孔薄膜、机织物和非织造布材料等片材。许多类型聚烯烃片材具有疏水倾向并且相对惰性。就是说，聚烯烃(例如，聚丙烯)的低表面自由能及其相对而言的化学惰性使得许多未经改性的聚烯烃不能很好地适用于要求有能从含水液体中移出颗粒的具有改性的表面电荷特性的过滤片材应用领域。例如，许多化学电荷改性剂(例如，阳离子树脂、带电颗粒等)对传统未改性疏水聚烯烃片材即便有粘附力的话，其粘附也很差。

过去，一直在廉价材料制造的过滤片材上施加化学涂层和/或内添加剂，来赋予所要求的性能。这类涂层和/或添加剂中的许多，在有关成本、效力、耐久性和/或环境方面存在这样那样的问题。

曾建议，可以溶液形式在不同基材(即，材料片材)上沉积生物功能材料(例如，蛋白质)以改良该基材的表面性质和/或作为具有化学活性的功能化表面。然而，许多经济上希望的基材(例如，由诸如聚烯烃之类聚合物构成的基材)，其表面不适合快速和低成本地沉积生物功能材料，尤其是当要求涂层具有满意粘附力、耐久和粘合紧密时。

即便在经济上希望的基材上能够粘附廉价、耐久、坚韧的涂层，但仅仅由生物功能材料(例如蛋白质)构成的涂层也可能具有局限性，尤其是当涂层缺乏要求的诸如改性表面电荷特性之类化学特性时。

因此，目前仍然需要一种实用和廉价的化学带电改性滤材，用以从含水液体中移出微米～亚微米尺寸带电颗粒。目前，需要由未改性、相对惰性的疏水基材，例如未改性、相对惰性的聚烯烃基材来成形这样一种滤材。还需要一种从含水液体去除带电、微米～亚微米尺寸颗粒的方法，其中利用一种实用和廉价的、化学电荷改性滤材，例如由未改性、相对惰性的聚烯烃基材成形的化学电荷改性滤材。

除了上述需要之外，还需要一种简单、实用而低廉的化学电荷改性的滤材，用来从含水液体中移出水中病原体。该需要还延伸至一种从含水液体中移出水中病原体的简单方法，其中利用一种实用而低廉、化学电荷改性滤材。