[发明专利]多孔分离物品

说明书

发明领域

本发明涉及多孔分离物品，该多孔分离物品具有将一种或多种类型的相互作用粉末状材料或者纤维进行互连的氟聚合物或者聚酰胺粘合剂。这种相互连结性是使得该粘合剂以多个离散点而非按完整的涂层来连结这些粉末状材料或纤维，从而允许这些材料或者纤维直接接触流体、并且与其相互作用。所得的物品是成形的多组分的、相互连结的、具有孔隙率的网状物。这种分离物品在许多工业使用中在水净化方面、以及在水系统或非水系统两者中分离出溶解的或者悬浮的材料是有用的。这种分离物品可以在环境温度下、以及在高温下起作用。

发明的背景

氟聚合物过滤隔膜是众所周知的，如在美国专利诸如US 6,013,688和US6,110,309中所描述的。氟聚合物，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)是非常化学和生物惰性的并且具有出色的机械特性。它们是耐氧化环境的，例如，广泛用于水的杀菌中的氯和臭氧。PVDF隔膜还高度地耐大多数无机和有机酸类、脂肪族和芳香族烃类、醇类、以及卤化的溶剂引起的侵蚀。氟聚合物总体而言，并且尤其是PVDF，是对于例如蒸汽、化学品、紫外辐射、辐射和臭氧的灭菌是有抵抗力的。

US 3,864,124描述了聚四氟乙烯(PTFE)用于固定非纤维化材料的用途。

US 5,019,311，5,147,722和US 5,331,037描述了用于生产多孔结构的挤出工艺，该多孔结构含有由聚合物粘合剂粘结在一起的相互作用颗粒。这种多孔结构被描述为“连续的网状物基质”或者“强制的点粘合”。这种固体复合物品作为高性能的水过滤器，诸如在炭精块过滤器中是有用的。用于在该方法中使用而列出的热塑性粘合剂包括聚氟乙烯来作为唯一的氟聚合物，氟聚合物的实例为聚乙烯和聚酰胺11。聚氟乙烯难以加工，因为它不是热塑性材料。

US 2010-0304270描述了含高分子量的水性氟聚合物粘合剂和粉末状材料(诸如碳)用于生产多孔固体材料的用途，在该多孔固体材料中，这些颗粒仅在多个特定的离散点处粘结在一起以便产生相互连结性。这些颗粒粘结在一起成为连续的网状物，而使得每个颗粒的大部分暴露于经过它们的流体中。粘合剂的使用水平为0.5％到25％、优选0.5％-15％、并且最优选从1％-10％。

现在已经出人意料地发现，高分子量的氟聚合物和聚酰胺粘合剂可以用于将相互作用颗粒和/或纤维粘合在一起，其方式为产生些颗粒和/或纤维的相互连结性。这些粘结的颗粒或纤维可以形成为用于分离出已经溶解或悬浮在流体中的材料的物品。这些多孔固体分离物品对于以下各项是尤其有用的：从饮用水中去除污染物；从液体或气态工业流中分离出污染物；从液体流中捕获和回收小分子，诸如生物和药物活性部分(moiety)，以及贵金属；以及，诸如通过催化作用来进行特定化学反应。根据这些相互作用颗粒的活性类型，这些颗粒可以通过化学反应、物理捕集、电(电荷或者离子)吸引、或者类似的手段来分离出这些溶解的或者悬浮的材料。

发明概述

本发明涉及用于分离出流体组合物中成分的复合固体物品，该复合固体物品包括：

a)0.2到150份的高分子量氟聚合物或者聚酰胺粘合剂，和

b)10到500份的相互作用颗粒，这些颗粒具有的平均粒径是从0.1到3000微米，

其中所述相互作用颗粒展示出相互连结性。

发明的详细描述

如在此使用的，共聚物是指任何具有两种或更多种不同单体单元的聚合物，并且往往包括三聚物以及具有多于三种不同单体单元的那些聚合物。

将在本申请中引用的这些参考文件通过引用结合在此。

如在此使用的“相互连结性”意味着这些相互作用颗粒或纤维是通过氟聚合物或聚酰胺粘合剂而永久地粘结在一起的，而未完全涂覆这些相互作用颗粒或纤维。该粘合剂在多个特定的离散点处将这些相互作用颗粒粘附在一起以生产有组织的多孔结构。该多孔结构允许流体穿过这些相互连结的颗粒或纤维，并且该流体组合物直接暴露给这些相互作用颗粒或纤维的这个或这些表面，帮助这些颗粒与该流体组合物成分的相互作用，从而导致了这些成分的分离。因为该聚合物粘合剂只是在多个离散点上粘附到这些相互作用颗粒上，于是在涂层中使用了较少的粘合剂用于完全连结。

除非另外指出，如在此使用的百分比是重量百分比；并且除非另外说明，分子量是重量平均分子量。

聚酰胺

术语聚酰胺是指以下各项的缩合产物：