[发明专利]用于空气净化的聚氨酯过滤器

说明书

技术领域与背景技术

本发明涉及具有吸收能力的过滤材料的制造。这种过滤器除了可以将固体颗粒从流体中机械过滤外，由于吸收材料的存在可以除去不想要的化合物，还有另外的特性。标准的过滤器没有此特性，因为过滤流体中构成有机蒸汽或气味的大多数分子太小，以至于不能在过滤器结构中被滤除，甚至在高效过滤器也是如此。过滤系统中吸收材料的引入，通过物理吸收，可以除去大多数化合物。

虽然在上个世纪，吸收材料已经广泛地应用于工业处理，从净化到催化，但是吸收材料自从古代便为人所知。吸收材料的特点是具有多孔结构，通常的孔在0.5～100nm之间，用于将分子保留在其内部。它们可以发生在自然界中，如矿物材料，但是对于多数应用，它们用于不同的处理以具有适当的特性，以满足特定应用。

这些材料的一个重要应用领域是在通风和空调系统中的空气过滤，以改善建筑物内的空气质量。现今已经知道，建筑物内部中挥发性有机化合物的存在会导致某些疾病。吸收材料用于从气流中去除挥发性有机化合物已经存在几十年，这些材料在室内空气净化可以提高空气的质量。

背景技术

在空气净化中，采用吸附剂通常是高效的。但是，大多数吸附剂是粉末或颗粒状的，这阻碍和限制了其应用。这方面对于在气体净化中使用吸附材料是很重要的，从而使含有吸附剂的过滤器的改进尤为重要。解决这个问题的一种途径是直接作为过滤器的吸收材料的制造，事实上，由活性炭纤维和一些聚合物碳化材料制成的过滤器是如此的。这些材料通常由制造有机或复合基体，并稍后碳化，来获得这些材料，这村子一些技术上和经济上的缺点。另一种方法是，利用适当的多孔基体来承载吸附剂材料。这可以用于支撑具有流体净化所需特性的吸附剂，使制造更接近所需特性的过滤器更为简单。

为了支撑吸附剂的目的，已经存在各种方法。这些吸附剂可以通过利用粘合剂被支撑在纤维或纺织的多孔基体中。不同的方法利用这个途径来制造具有吸附能力的过滤器，这些公开在以下的专利中：美国专利4,510,193，美国专利4,517,308，美国专利4,981,501，美国专利5,662,728，美国专利5,972,427，美国专利6,177,069，美国专利6,227,383，美国专利6,550,622，美国专利6,746,760，美国专利6,762,139，美国专利6,890,373。在这些专利中，吸附剂层(通常为粉末形式)利用粘合剂被固定在预先存在的支撑体上。与这些方法类似的是，利用粘合剂或热塑性塑料(美国专利5,820,927和美国专利5,871,569)，将吸附剂材料层应用在预先存在的聚氨酯基体。制造吸附剂过滤器的其他方法是将吸附剂颗粒与粘合剂或热塑性塑料粘结，以形成多孔结构，该多孔结构由吸附剂颗粒本身构成(美国专利5,332,426，美国专利5,665,148，美国专利5,767,060)。

在聚氨酯泡沫中包含吸附剂材料的可行性，以获得具有吸附能力的复合材料，这已被公开(例如，美国专利3,865,758或美国专利3,813,347)。但是，在美国专利3,865,758中，吸附剂(活性炭)的表面总是需要利用高分子或高分子溶液进行化学处理。这些在表面的化学处理总是意味着在生产过程中需要额外的步骤，来清除吸附剂颗粒表面的高分子层。这些步骤需要利用化学溶剂。此外，溶剂的使用使被支撑的吸附剂饱和，从而使其散失了吸附能力，需要通过在真空下对最后的材料加热几个小时，使其恢复吸附能力。类似地，在美国专利3,813,347中，吸附剂颗粒的预先涂覆必须通过化学方式形成。这种预先涂覆通过利用含有有害和危险溶剂的防护液体完成，这种液体必须之后从最终复合材料中去除。因此，由于包括额外的制造步骤，且为了去除吸附剂颗粒的保护层，需要利用有害溶剂、加热和真空，这些支撑吸附剂的方法在工业规模上不是非常有效。

此外，需要快速和简单的方法，包含最少步骤，以及避免利用危险和昂贵材料，以提供具有吸附特性的用于过滤器的复合材料，这种方法具有较大的经济上和工业上优势。

本发明解决了上述问题，提供一种制造用于过滤器的复合材料的方法，该复合材料含有吸附剂，其特点在于具有吸附特性的过滤器材料通过一次成型获得，并可以直接使用，而无须进一步处理以从吸附剂去除高分子覆盖层。

因此，本发明避免了现有方法中带有聚合物和/或溶剂的吸附剂的化学处理。这样，本发明无需处理本身的额外步骤，以及在处理中散失的吸附特性的恢复步骤。同样，利用此一次成型，吸附剂材料依附在过滤介质的网状和迂回的结构中，而无须使用粘合剂。

发明内容