[发明专利]在其上具有一个或多个高分子电解质层的纤维制品以及制备该纤维制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括一个或多个高分子电解质层的纤维制品。本发明 还涉及制备和使用本发明所公开的纤维制品的方法。

发明内容

本发明的示例性方面以具有增强官能度的纤维制品和用于制备该 具有增强官能度的纤维制品的方法为特征。本发明的示例性方面还以 该具有增强官能度的纤维制品在多种应用中的使用方法为特征。

可以通过在沿着纤维基底的第一主表面、第二主表面、或既沿着 第一主表面又沿着第二主表面的纤维上提供一个或多个高分子电解质 层来定制本发明所公开的纤维制品的表面官能度。例如，本发明的所 得纤维制品可以在一个或两个主外表面上具有总正表面电荷，在一个 或两个主外表面上具有总负表面电荷，或在纤维制品的主外表面上具 有正和负表面电荷的组合。如本文所讨论的，该电荷可以为pH因变量。 在其它示例性实施例中，本发明的纤维制品可以在一个主外表面上具 有总正或负表面电荷，以及中性表面电荷或从用于形成纤维基底的材 料中所得的表面电荷。

在一个示例性实施例中，纤维制品包括：纤维基底(如，非织造 基底)，该纤维基底包括沿着纤维基底的第一主表面和第二主表面的 纤维；沿着第一主表面的纤维的至少一部分的纤维表面处理体，该纤 维表面处理体包括：(i)氧等离子处理体，(ii)第一类金刚石玻璃膜涂层， 或既包括氧等离子处理体又包括类金刚石玻璃膜涂层；以及粘合到纤 维表面处理体的阴离子高分子电解质层。阴离子高分子电解质层可以 通过粘合层(例如包含硅烷偶联剂的粘合层)粘合到纤维表面处理体 (如，在纤维表面上的氧等离子处理体或在纤维表面上的第一类金刚 石玻璃膜涂层)。纤维制品还可以包括一个或多个附加的高分子电解 质层，以向纤维制品提供所需的官能度。

在另一个示例性实施例中，纤维制品包括纤维基底(如，非织造 基底)，该纤维基底包括沿着纤维基底的第一主表面和第二主表面的 纤维；涂布沿着第一主表面、第二主表面、或两者的纤维的至少一部 分的类金刚石玻璃膜涂层；在类金刚石玻璃膜上的硅烷偶联层；以及 在硅烷偶联层上的阴离子高分子电解质层。当纤维制品包括在第一主 表面上的类金刚石玻璃膜涂层时，纤维制品还可以包括在纤维制品的 第二主表面上的一个或多个类似或不同的涂层化学性质组成。例如， 纤维基底可以包括在第一主表面上的第一类金刚石玻璃膜涂层，以及 在纤维基底的第二主表面上的第二类金刚石玻璃膜涂层。在其它实施 例中，纤维基底可以包括在第一主表面上的类金刚石玻璃膜涂层，以 及在纤维基底的第二主表面上的一个或多个附加层，例如粘合层。

本发明的示例性方面还以具有增强的官能度的纤维制品的制备方 法为特征。在一个示例性实施例中，制备纤维制品的方法包括使具有 第一主表面和第二主表面的纤维基底(如，非织造基底)经受表面处 理过程从而在沿着第一主表面的纤维的至少一部分上得到纤维表面处 理体，其中纤维表面处理体包括：(i)氧等离子处理体，(ii)类金刚石玻 璃膜涂层，或既包括氧等离子处理体又包括类金刚石玻璃膜涂层；以 及将至少一个高分子电解质层粘合到纤维表面处理体。制备纤维制品 的方法还可以包括提供一个或多个附加层到纤维基底的第二主表面、 纤维表面处理体的外表面、和/或高分子电解质层的外表面上。

在另外的示例性实施例中，制备纤维制品的方法包括使纤维基底 (如，非织造基底)经受等离子沉积过程，以提供类金刚石玻璃膜到 纤维基底的纤维上；将硅烷偶联剂偶合至类金刚石玻璃膜；并且将至 少一个高分子电解质层粘合到硅烷偶联剂。在一些实施例中，硅烷偶 联剂包括可以被质子化的氨基，以提高在硅烷偶联剂和沉积在其上的 阴离子高分子电解质层之间的粘合性。此外，在一些实施例中，在将 硅烷偶联剂偶合至表面处理过的纤维之前，可以将类金刚石玻璃膜用 氧等离子处理体法进行处理。