[发明专利]向冷性水凝胶及其作为过滤器的用途

说明书

技术领域

本发明涉及向冷性水凝胶(cryotropic hydrogel)及其作为过滤器的用途领域。本发明进一步涉及使用交联多孔材料的包括香烟烟雾过滤器的烟雾过滤器的设计。本发明进一步涉及一种过滤烟雾的方法。

背景技术

因为有害以及致癌化合物，香烟一直是健康组织和香烟公司之间冲突的主题。20世纪50年代，在快速增长的科学证据—香烟导致肺癌的唤醒下，香烟公司努力开发可以从吸入的烟雾中捕捉焦油和其它成分的特殊过滤器。多年来在过滤器设计方面已经取得多个进步。一般情况下，所述过滤器的设计是使用热塑性聚合材料制成的纤维。例如，美国专利4,059,121描述了一种由随机方式定向的固体纤维制成的过滤器元件。这些纤维的直径高至5μm。然而，该专利讨论的是单一的过滤器元件。美国专利4,149,550描述了一种由随机定向的纤维制成的过滤器核心和密集地充满纤维的外壳。由此，所述过滤器的多孔结构的强度也连同过滤效率一起有针对性的通过该过程而提高。由于这些纤维由单一的聚合材料制成，因此美国专利4,579,130建议使用两种不同类型的结晶聚合材料混合并挤出形成所述纤维。所述专利进一步建议通过提高纤维之间的粘附(其为此目的而进行热和机械处理)来提高所述过滤器的机械强度。美国专利4,869,275描述了微米尺寸直径的塑料纤维制成的非常低的堆密度的缠结网。在该过滤器中实现了高达80％的过滤效率。美国专利4,961,415描述了非编织的热塑性聚丙烯纤维的用途，此外，在该专利中，所述过滤器由融合的柱状结构制成的区域组成，该融合的柱状结构不增加压力降而且赋予该过滤器机械强度。同样，美国专利5,538,019设想形成在环形弹簧中的随机定向的细丝，使用它实现了预期程度的硬度和压力降。美国专利5,586,987中提出了一种不同类型的过滤器，其描述了形成在具有开放、闭合和内部表面的袋式过滤器中的基于热塑性弹性体的纤维性非编织网的设计。美国专利5,633,082和6,026,819设想双组分的鞘芯过滤器，其描述了使用如聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的热塑性材料。这些聚合物在不同组合物中用于形成所述芯和鞘以及这两个区域间的无缝连续性。虽然上述专利基本上预期实现了高过滤效率，同时保持了所述过滤器的机械完整性，但是有几个其它专利建议通过向所述过滤器的基质中添加缓慢扩散到该烟雾中或捕捉有毒物质的不同组分和分子改善吸入烟雾的质量。例如，美国专利5,115,823建议通过新颖的包括过滤区和含有调味剂的味道增强区的设计赋予烟雾味道。同样，美国专利5,746,231和6,164,288建议向过滤材料中分散例如焦谷氨酸钠、叶绿酸、植物油等的可以捕获烟雾中水分的保湿剂(humactant)。然后这些水分帮助潮湿过滤所述烟雾。美国专利6,530,377建议将这些分子掺和到通过所述过滤器基质分散的微囊中。除了这些保湿剂之外，还提出了其它类型的易于移除有毒化学物质的分子。例如，美国专利6,792,953描述了使用浸渍有含有如铜和铁的金属离子的卟啉的纤维素纤维。同样，美国专利7,104,265建议将铜和铁酞菁染料添加到所述过滤器材料中。除了烟雾的质量，所述过滤器材料的处理也已成为针对性的问题。例如，有些专利建议设计可生物降解的香烟过滤器；美国专利5,817,159建议设计一种由两种水溶性聚合物制成的互穿网状物。重要地是，这些过滤器的纤维不使用任何有机溶剂制备。同样，美国专利5,911,224使用聚乙烯醇作为纤维材料，其同样是可生物降解的。由于聚乙烯醇是吸湿性的，因此所述专利还描述了谨慎控制所述纤维的水分的特殊处理过程。虽然上述专利描述了所述过滤器的纤维性设计，但是美国专利5,360,023设想引入含碳材料的纸的网制成的过滤器。以一种方式排列的纸提供纵向延伸的通道。

美国专利申请10/492404和10/552034中描述了制备晶胶(cryogel)的细节。以前晶胶已经用于多种应用，例如用于色谱分离方法以及作为生物材料。美国专利5,288,503和5,460,715给出了其它应用，其分别描述了用于治疗药物释放的晶胶扩散屏障以及作为从血浆中分离血细胞的过滤介质。

虽然现有的过滤器已经提供了一些更安全的吸香烟的希望，但是常规香烟(Capstan，ITC品牌)吸入的烟雾中的微粒计数仍然非常的高：10⁹个微粒/每立方厘米烟雾或者更高。因此，关于香烟过滤器仍有改进的余地。

发明概述

本发明的目的是消除至少一些现有技术的缺点，并且提供一种改善的粒子过滤器以及烟雾的过滤方法。