CN101262894B - 用于气味去除和控制的金属离子改性材料 - Google Patents

用于气味去除和控制的金属离子改性材料 Download PDF

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    • Y10T442/699—Including particulate material other than strand or fiber material

Abstract

本发明涉及用金属离子涂布的改性高表面积材料，例如纳米粒子，和用该改性高表面积材料处理的制品。改性纳米粒子具有结合各种气体和/或有气味的化合物的活性位点，由此从介质，例如空气或水中去除这些化合物。金属离子被吸附到纳米粒子表面上并牢固结合到该表面上。通过金属离子的选择，可以以特定气态化合物和/或有气味的化合物为目标并从水相和从空气中有效和高效去除。将改性纳米粒子施加到非织造网上以提供在冰箱和垃圾箱中用于工业和消费用途的去除气味的制品。

Description

用于气味去除和控制的金属离子改性材料
                      发明领域
本发明涉及可用于中和或去除气体和/或有气味的化合物的改性高表面积材料。该高表面积材料，例如纳米粒子，被可以与气体分子和/或有气味的化合物结合的金属离子涂布。该改性高表面积材料可以掺入各种工业和消费产品中，包括吸收性制品、空气和水过滤器、家用清洁器、织物和纸巾。
                      发明背景
为了配制有效的气味去除体系，已经作出许多尝试，并可以获得各种对抗有气味的化合物的消费产品。一些产品被设计成通过发出更强更占优势的气味，例子包括香味空气清新喷雾剂和气筒(candle)，来掩盖气味。另一对抗有气味的化合物，包括氨、甲基硫醇、三甲胺和其它各种硫化物和胺的方式是通过吸收这些化合物的气味去除剂从介质中去除这些化合物。
活性炭和小苏打是常用于吸收气味的两种化合物。但是，活性炭通常具有低气味去除能力，尤其是对于氨气味，并且在水分存在下，活性炭的黑色缺乏吸收性制品，例如尿布中所需的美观特性。小苏打和其它白色气味吸收剂，例如硅胶和沸石，通常具有比活性炭低的吸收性并因此较不那么有效。
如授予Maruo等人的美国专利5,480,636中教导的二氧化钛粒子也可用于去除一些气味，例如氨。美国专利5,480,636教导了在二氧化钛中加入锌氧或硅氧化合物以增宽二氧化钛气味去除能力。但是，这种途径仍然受到二氧化钛的光催化性质的限制，其需要光将有气味的化合物转化成无气味的化合物。此外，如美国专利5,480,636中所公开的二氧化钛化合物不能用在水溶液中。
除了恶臭化合物外，需要能够去除不一定有气味但仍然造成负面影响的气体的产品。这类气态化合物的一个实例是乙烯。水果释放出乙烯——一种天然激素——作为催熟剂。通过去除乙烯气体，可以延缓并控制水果成熟以便长时间储存和运输。
需要在干燥时和在溶液中均有效的气体和/或气味去除/中和化合物。需要可用在各种工业和消费产品中的有效的气味去除/中和化合物。需要容易施用到各种表面和材料上的气体和/或气味去除/中和化合物。
                      发明概述
本发明涉及用金属离子涂布的高表面积材料。这些改性的高表面积材料具有结合至少一种气态化合物和/或有气味的化合物的活性位点，由此从介质，例如空气或水中去除这些化合物。纳米粒子是本发明中可用于去除至少一种气态化合物和有气味的化合物的高表面积材料类型。至少一种金属离子被吸附到纳米粒子表面上并牢固结合到该表面上。通过金属离子的选择，可以以某些气态化合物和/或有气味的化合物为目标并从水相和从空气中有效和高效去除。本发明使用高表面积纳米粒子作为模板以吸附以至少一种气态化合物和有气味的化合物为目标并与它们形成络合物和将它们从介质中去除的特定官能团(金属离子)。例如，铜离子(或银离子)改性的二氧化硅纳米粒子经证实有效去除胺和硫基的有气味的化合物类型。
本发明的一个目的是创造一种有效的气态化合物去除体系。本发明可用于各种工业和消费产品。本发明的另一目的是创造一种抑制植物材料成熟的气态化合物去除体系。
本发明的另一目的是创造一种可用在水相和空气中的有效的气味去除化合物。本发明的另一目的是创造一种可有效用在各种工业和消费产品中的有效的去除气味的化合物。本发明可以与各种去除气味的产品结合使用。
可以至少部分通过气味吸收制品实现本发明的一般目的。该制品包括用高表面积材料处理过的基底。高表面积材料包括至少一种吸附到高表面积材料上的金属离子。
本发明进一步提供了包括非织造网和位于非织造网上的许多改性纳米粒子的气味吸收制品。这许多改性的纳米粒子各自包括吸附到纳米粒子上的许多金属离子。至少一个纳米粒子和金属离子能够结合至少一种选自气态化合物、有气味的化合物及其组合的化合物。
本发明进一步提供了包括非织造网和位于非织造网上的许多改性二氧化硅纳米粒子的气味吸收制品。这许多改性二氧化硅纳米粒子各自包括吸附到二氧化硅纳米粒子上的许多过渡金属离子。这许多过渡金属离子包含选自铜离子、银离子、金离子、铁离子、锰离子、钴离子、镍离子及其组合的离子。
本发明的改性高表面积材料也可用在吸收性制品，例如尿布和女性用品中以去除气味。本发明的改性高表面积材料可用在过滤器中并涂布到墙壁、壁纸和玻璃上以去除气味。本发明的改性高表面积材料可用在口腔护理产品，例如漱口水和口香糖中以去除口腔中引起令人不悦气味的化合物。
根据结合附图理解的本发明优选实施方案的下列详述，前述和其它特征和优点变得更明显。
                      附图简述
图1是根据本发明的一个实施方案的改性纳米粒子的图。
图2A是高效液相色谱图。
图2B是高效液相色谱图。
图3A是高效液相色谱图。
图3B是高效液相色谱图。
图4是根据本发明的一个实施方案的气味吸收制品的侧视图。
图5是使用对实施例5获得的数据产生的朗缪尔等温线图。
图6是概括对实施例6获得的数据的条形图。
               目前优选的实施方案的详述
本发明涉及用至少一种金属离子改性的高表面积材料，例如纳米粒子。本发明的改性高表面积材料可用于去除气态化合物和/或有气味的化合物。“气态化合物”或“气体”包括可以作为气体或蒸气存在的任何分子或化合物。“有气味的化合物”或“气味”是指可被嗅觉系统察觉的任何分子或化合物。有气味的化合物可以作为气态化合物存在，也可以存在于其它介质，例如液体中。
本发明的高表面积材料具有至少一种存在于高表面积材料表面上的金属离子，该金属离子产生与至少一种气态化合物和/或有气味的化合物结合的活性位点，由此从周围环境中去除该化合物。高表面积材料也可以通过直接吸附到高表面积材料的表面积上来从周围环境中吸收某些气态化合物和/或有气味的化合物。
本发明的气体和/或气味去除粒子是改性高表面积材料。本发明中可用的高表面积材料由于高表面积材料的各个粒子的小尺寸而具有大表面积。本发明中可用的高表面积材料具有至少大约200平米/克，更合适大约500平米/克，更合适大约800平米/克的表面积。
纳米粒子是本发明中可用的高表面积材料的实例。“纳米粒子”是指粒径小于大约500纳米的高表面积材料。尽管下文特别参照纳米粒子描述本发明，但要理解的是，本发明可用于各种高表面积材料。图1显示了可用作气体和/或气味去除粒子的根据本发明的一个实施方案的改性纳米粒子10。改性纳米粒子10包括纳米粒子15和金属离子20。图1显示了许多金属离子20；但是改性纳米粒子10可以具有各种量的金属离子20和具有至少一种金属离子20。改性纳米粒子10可用于去除各种气态化合物和/或有气味的化合物。要去除的特定化合物通常取决于所用特定金属离子20和纳米粒子15的类型。
本发明中可用的纳米粒子包括，但不限于，二氧化硅、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化铁、金、氧化锌、氧化铜、有机纳米粒子，如聚苯乙烯，及其组合。纳米粒子通常不是离子型的，而是具有整体ζ电势。“ζ电势”是指在所有固体和液体界面上存在的电势或电动电势。具有正或负ζ电势的纳米粒子是已知的。在纳米粒子表面上天然发生的化学反应造成该纳米粒子的ζ电势。例如，二氧化硅纳米粒子是二氧化硅分子的四面体络合物。在二氧化硅粒子表面上，二氧化硅分子可以发生形成硅烷醇基团(SiOH)的化学反应，该硅烷醇基团与其它硅烷醇基团反应形成硅氧烷键(Si-O-Si键)。硅烷醇基团形成硅烷醇键的脱水反应和逆反应造成负ζ电势并能够使带正电荷的金属离子吸附到二氧化硅上。
本发明中可用的纳米粒子通常具有第一ζ电势和在金属离子吸附到纳米粒子上后由于带相反电荷的金属离子的添加而具有第二ζ电势。纳米粒子的ζ电势变化与吸附到纳米粒子上的金属离子的量相关联。这种关系提供了用于测定吸附的金属离子的量的测量手段和控制吸附量的方法。例如，氯化铜稀溶液逐滴添加到二氧化硅纳米粒子溶液中直至二氧化硅悬浮液的ζ电势从-25毫伏特变成较高ζ电势，例如大约-5毫伏特至-15毫伏特，这据发现使得吸附到纳米粒子上的金属离子浓度足以去除特定的有气味的化合物。在本发明的一个实施方案中，纳米粒子在第一和第二ζ电势之间具有至少大约1.0毫伏特和合适地至少大约5.0毫伏特的差值。
本发明的纳米粒子用与气体和有气味的化合物之类的化合物以离子方式结合的金属离子改性。“金属离子”是指在周期表中被标作IB至VIIIB的过渡金属元素的盐离子和/或离子络合物。在本发明中也可以使用其它离子。由于电势差，金属离子被吸附到高表面积材料上。带正电荷的金属离子被吸附到带负电的纳米粒子表面上，反之亦然。本发明中可用的金属离子的实例包括，但不限于，铜离子(Cu+2)、银离子(Ag+1)、金离子(Au+1和Au+3)、铁(II)离子(Fe+2)、铁(III)离子(Fe+3)、高锰酸根离子(MnO4 -1)，及其组合。在本发明的一个实施方案中，改性纳米粒子包括每纳米粒子大约20-200个金属离子，通常和更合意每纳米粒子大约40-75个金属离子。
在本发明的一个实施方案中，本发明中可用的纳米粒子具有负ζ电势，并吸附带正电荷的金属离子。一种合适的纳米粒子具有大约-1至-50毫伏特且合适地大约-1至-20毫伏特的负ζ电势。在本发明的一个实施方案中，具有负ζ电势的纳米粒子是二氧化硅纳米粒子。本发明中可用的二氧化硅纳米粒子可以以SNOWTEX为名获自Nissan ChemicalIndustries，Ltd.，Houston，Texas，具有1-100纳米的粒度范围。二氧化硅纳米粒子可以用带正电荷的金属离子，例如铜离子、银离子、金离子、铁离子及其组合改性。
在本发明的另一实施方案中，本发明中可用的纳米粒子具有正ζ电势并吸收带负电荷的金属离子络合物。一种合适的纳米粒子具有大约1至70毫伏特且合适地大约10至40毫伏特的正第一ζ电势。在本发明的一个实施方案中，具有正ζ电势的纳米粒子是氧化铝纳米粒子。氧化铝纳米粒子也可以以ALUMINASOL
Figure 2006800337998_1
为名获自Nissan Chemical Industries，Ltd.，Houston，Texas，并具有大约1-300纳米的粒度范围。氧化铝纳米粒子可以吸附带负电荷的金属离子和金属离子络合物，例如高锰酸根离子。
目前的气味控制材料，例如活性炭或小苏打依靠表面积吸收某些气味。在去除气味的方面使用这些材料不像本发明的改性高表面积材料那样有效。如本发明中那样，吸附到纳米粒子表面上的金属离子的添加提供了用于捕获和中和气体和有气味的化合物，例如含硫、氮和/或氧的化合物的活性位点。此外，本发明的改性纳米粒子仍然具有可用于吸收其它有气味的化合物的大表面积。改性纳米粒子的金属离子活性位点在去除有气味的化合物，例如硫醇、氨、胺和单-和二-硫化物方面特别有用。其它有气味的化合物，例如脂族酮、羧酸、脂族醛、和脂族萜类可以通过吸附到改性纳米粒子的大表面积上来去除。改性纳米粒子可用于去除由硫化物、二硫化物、三硫化物、巯基化合物(thiols)、硫醇(mercaptans)、氨、胺、异戊酸、乙酸、丙酸、己醛、庚醛、2-丁酮、2-戊酮、4-庚酮及其组合引起的气味。改性纳米粒子也可以去除气体，例如乙烯气体、香芹酮、二烯醛(dienals)和萜类。
可以在纳米粒子上涂布超过一种类型的金属离子。这样做的优点在于某些金属离子可能比其它金属离子更好地去除特定气体和/或有气味的化合物。在本发明的一个实施方案中，超过一种类型的金属离子被吸附到纳米粒子上以便更有效地从介质中去除超过一种类型的气态化合物或有气味的化合物。在本发明的一个实施方案中，超过一种类型的金属离子被吸附到纳米粒子上以便从介质中去除至少一种气态化合物和至少一种有气味的化合物。
本发明的改性纳米粒子可以与有效去除各种气体和气味的其它改性纳米粒子结合使用。在本发明的一个实施方案中，铜离子改性二氧化硅纳米粒子与高锰酸根离子改性氧化镁纳米粒子结合使用。通过结合使用两种不同的改性纳米粒子，可以去除许多有气味的化合物。例如，改性二氧化硅纳米粒子可用于去除硫和胺气味，改性氧化镁纳米粒子可用于去除羧酸气味。结合本发明的改性纳米粒子能够去除更宽范围的气味。
改性纳米粒子通过将纳米粒子与含金属离子的溶液混合来制造。这类溶液通常通过将金属化合物溶解到溶剂中来制造，以便在溶液中产生游离金属离子。由于电势差，金属离子被吸引和吸附到纳米粒子上。在根据本发明吸附金属离子后，纳米粒子的ζ电势改变。因此，可以使用ζ电势监测金属离子吸附到纳米粒子上。
本发明的改性高表面积材料是多用途的，并可以单独使用或与有效去除和控制气味的其它制品结合使用。与活性炭气味去除剂不同，本发明的改性纳米粒子在溶液中保持其气味中和作用。本发明的改性纳米粒子在干燥时和在气溶胶形式下也保持气味中和性质。这种多用途性允许用在各种商品中。改性纳米粒子的其它优点在于，它们在溶液中无色和在粉末形式下是白色(活性炭通常是黑色)。本发明的改性高表面积材料也可以与其它市售气味去除材料结合使用。
本发明的改性纳米粒子可以施加到各种基底材料上。在本发明的一个实施方案中，改性纳米粒子通过改性纳米粒子(ζ电势)与材料表面(流动电势)之间的电势差将改性纳米粒子保持在材料表面上。本发明的改性纳米粒子可以作为溶液施加到材料表面上并干燥，这产生吸收气体和/或气味的表面。
在本发明的一个实施方案中，用改性高表面积材料处理基底以提供或制造气味吸收制品。改性高表面积材料，例如纳米粒子，包括至少一种吸附到高表面积材料上的金属离子。在一个实施方案中，基底合意地为透气材料，例如由各种和备选聚合物和/或天然纤维制成的非织造网、机织织物、或透气薄膜。可以获得各种和备选非织造网或织物作为本发明中的基底，例如气流纤网、熔喷纤网、纺粘纤网、粘合粗梳纤网和/或共成型纤网，包括由热塑性材料，例如聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯均聚物和共聚物)制成的那些，聚酯、聚胺、和类似物，或天然纤维，例如木浆纤维、棉纤维或其它纤维素纤维。
图4显示了根据本发明的一个特别优选的实施方案的气味吸收制品的侧视图。该制品是粘结物50，其可以粘贴到物体上并用于从该粘结物(sticker)50和/或该物体周围的环境中吸收气味。粘结物50包括用本发明的改性高表面积材料，例如其上吸附有铜和/或铁离子的许多二氧化硅纳米粒子处理的基底52。在本发明的一个实施方案中，基底52是透气材料，例如非织造网或微孔膜。
粘结物50在基底52的一侧上包括粘合材料54。在需要粘结物50的气味吸收性质的时候和地方，粘合材料54合意地使粘结物50粘贴到表面上。气味吸收粘结物50可以合意地容易放置在预期表面上和从其上移除。可以获得各种和备选粘合材料以用作粘合材料54，并合意地，如本领域技术人员已知和可得的那样，粘合材料54是可移除的可粘附粘合剂。粘合剂材料54可以直接或间接施加到基底52上。例如，如本领域技术人员已知的那样，粘合材料可以是双面胶带，例如双面泡沫胶带，或可以是挤出到基底52上的粘合剂。在另一实施方案中，粘合材料可以通过钩型和环型扣件间接施加到基底上。可以在粘合材料54上放置如本领域技术人员已知和可得的任选可移除层56以保护和保持粘合材料54的粘合性直至使用粘结物50。
在本发明的一个实施方案中，适当确定粘结物50的尺寸以施加到冰箱内的表面上。移除可移除层56并将粘结物50粘贴到例如冰箱内侧壁上。如本领域技术人员根据本文提供的教导认识到的那样，粘结物50合意地放在空气流通高的地方，其通常沿着冰箱的内壁。
冰箱中产生的气味通常来自熟化蔬菜、水果和肉类中特定化学品的氧化或酶促转化。这类反应的实例包括，但不限于，氨基酸脱氨基产生氨、含硫的氨基酸分解产生硫醇和硫化物，糖和氨基酸分解产生有气味的脂族酸。如下文在实施例中证实的那样，粘贴到冰箱内壁的本发明的气味吸附粘结物有效减少或消除冰箱内的这些和其它气味和气体。
在本发明的一个实施方案中，基底52包括非织造网。合意地，非织造网用改性高表面积材料浸渍，使改性高表面积材料位于非织造网中各个纤维的纤维表面上。如本领域技术人员根据本文提供的教导认识到的那样，非织造网内的许多单纤维合意地提高了可以用改性高表面积材料处理的表面积。当一部分流通空气通过非织造网的各个处理过的纤维之间的孔隙和它们的处理过的表面时，改性高表面积材料从这部分流通空气中去除气态化合物和/或有气味的化合物。此外，流通空气可能导致从纤维表面上去除一定量的改性高表面积材料，由此使气味去除粒子循环通过空气流，例如在整个冰箱中循环。粘结物50通过靠着冰箱内壁平放而具有离散(discrete)的另一合意益处。
本发明的一个实施方案的粘结物放在空气流动通道上，由此使空气流通过非织造网。例如，参照冰箱，本发明的处理过的非织造网粘结物可以放置在通风道，例如空气入口和/或出口上，以使流通空气通过处理过的非织造网。在本发明的这样的实施方案中合意地，粘合材料仅位于处理过的非织造网一侧的一部分上，例如围绕、沿着或接近外缘，由此降低或消除通过粘结物基底的空气流的干扰或限制。如本领域技术人员根据本文提供的教导认识到的那样，非织造网的尺寸、形状和构造，和粘合材料的量和位置，可以根据需要和要放置该粘结物的开口的大小和形状而变。
在另一实施方案中，本发明的气味吸收制品是至少部分由用改性高表面积材料处理过的基底，合意地为刚性基底，例如硬纸板或其它纤维素或纸浆材料形成的容器。在一个特别优选的实施方案中，该容器包括经过处理的最外层以产生可以在各种环境，包括但不限于冰箱环境中用于消除气味的气味吸收三维功能容器。作为这类容器的一个实例，将含有小苏打(baking soda)的盒子用本发明的改性高表面积材料涂布，放在冰箱中并经证实比在类似气味生成条件下测试的未处理的盒子更有效地去除气味。如本领域技术人员根据本文提供的教导认识到的那样，对于本发明的容器，可以获得各种和备选形状、尺寸、材料和构造。此外，本发明的任何改性高表面积材料可以单独或以各种结合方式使用。
在本发明的另一实施方案中，用改性高表面积材料处理基底以提供或制造用于改善垃圾气味的气味吸收制品。基底和改性高表面积材料可以是本文公开的任何基底和改性高表面积材料。在本发明的一个示例性实施方案中，基底是透气材料，例如非织造网，改性高表面材料是许多铜离子和/或铁离子改性的二氧化硅纳米粒子。将处理过的基底切割成许多小的碎屑状(confetti-like)材料碎片，可以将它们放入或撒入垃圾容器，例如垃圾袋或垃圾桶，或需要气味去除的其它容器。材料碎片是“碎屑状的”，因为它们是处理过的透气材料的小块或碎片，它们可以由最终用户拿在手中并扔下、投掷或以其它方式放入垃圾容器或其它容器中。
如本领域技术人员认识到的那样，对于材料碎片，可以使用各种和备选尺寸、形状、颜色和构造。在本发明的一个实施方案中，将基底切割、弄碎，或研磨成许多具有大约2平方厘米或更小，更合适大约1平方厘米或更小，合意地大约0.5平方厘米或更小，更合意大约0.25平方厘米或更小的平均材料碎片外表面积的材料碎片。本文所用的“碎片外表面积”是指材料碎片的外表面或外缘的面积，而不是例如非织造网的各个纤维提供的总表面积。材料碎片可以提供扁平或平坦构造，或具有三维构造。材料碎片可以例如成型成圆、球形、正方形、立方形、三角形、矩形及其组合。材料碎片也可以包括不规则的扁平或三维构造。
典型生活垃圾中产生的气味通常来自与上文对冰箱气味所述相同的化学反应。因此，本发明的处理过的基底也适合去除垃圾中共有的气味。以许多材料碎片形式提供处理过的基底能使消费者将这些碎片按需要撒到垃圾中，由此使消费者能够控制施加时机和量。在本发明的一个优选实施方案中，碎屑状材料碎片是许多用金属离子改性二氧化硅纳米粒子处理过的非织造网碎片。
本发明的改性纳米粒子也可用于空气过滤器，例如房屋过滤器、排气过滤器、一次性面罩和面罩过滤器。在另一实施方案中，改性纳米粒子可以施加到墙壁、壁纸、玻璃、厕所和/或工作台上。例如，改性纳米粒子可用在洗手间装置中。其它用途包括但不限于冰箱垫和织物软化剂板。
在本发明的一个实施方案中，将改性纳米粒子涂布到纤维布上。在本发明中可以使用各种类型的纤维布，包括但不限于，由天然纤维，例如木浆纤维、棉纤维和其它植物纤维制成的布，和由热塑性材料，例如聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯均聚物和共聚物)、聚酯、聚胺和类似物制成的非织造网，包括纺粘纤网、熔喷纤网、粗梳纤网、气流纤网和类似物。改性纳米粒子可以涂布在各种类型的织物、薄膜或纤维上。改性纳米粒子可以根据需要以各种量涂布。合适地，改性纳米粒子以大约0.001至10.0克/平米和更合适大约0.1克/平米的量涂布在非织造网、织物、薄膜或纤维上。
改性纳米粒子也可用于吸收植物产生的使果实成熟的气体。植物产生乙烯气体作为有助于果实成熟的激素。通过在其产生时去除乙烯气体，可以延缓和控制果实成熟。高锰酸根离子改性的氧化铝纳米粒子可用于去除乙烯气体。在一个实施方案中，高锰酸根离子改性的氧化铝纳米粒子可以吸附到纺粘聚丙烯织物上。该织物具有负的流动电势并将带正电荷的纳米粒子牢固保持在纤维表面上。然后将该织物用于包装和储存水果，例如香蕉，从而通过去除乙烯气体来抑制成熟。该织物可作为容纳水果的袋子用于包裹水果，或可以在目前的包装中包含布样(swatch)。改性纳米粒子也可以喷到水果运输和储存中所用的盒子或其它包装材料上。在一个实施方案中，布由于高锰酸根离子而具有紫色，并且在织物被乙烯浸透时，织物变成棕色。这种颜色变化充当织物需要更换的指示。
本发明的改性纳米粒子可用于从溶液，例如水和尿中去除有气味的化合物。改性纳米粒子可以施加到水处理体系中以用于从井水中去除含硫化合物，或用在厕所水箱中以减轻尿产生的气味。本发明的改性纳米粒子对于去除尿中的讨厌组分如此有效以致中和了尿中通常存在的黄色，留下清澈液体。本发明的改性纳米粒子也可用在液体洗涤剂和家用清洁剂中以去除气味。
在本发明的一个实施方案中，将改性纳米粒子施加到吸收性制品上。术语“吸收性制品”包括但不限于，尿布、训练裤(training pants)、游泳衣、吸收性内裤、婴儿纸巾、成人失禁产品、女性卫生产品、吸收性纸巾、医疗服装、卫生护理垫(underpad)、绷带、吸收性帷帘、和医疗抹布，以及工业工作服。在一个实施方案中，改性纳米粒子可以添加到这些产品的吸收性材料中。在另一实施方案中，改性纳米粒子可以作为涂料涂施在任何织物或薄膜层，例如尿布的内衬或外覆层上。在一个实施方案中，改性纳米粒子可以作为涂料施加在吸收性制品，例如尿布或失禁产品的外覆层的透气薄膜上以吸收气味。改性纳米粒子也可以施加到纸巾和湿抹布上以用于清洁有气味的液体。吸收性制品吸收有气味的液体且改性纳米粒子结合来自液体的有气味的化合物，从而中和气味。
在本发明的另一实施方案中，使用纳米粒子作为气溶胶气味中和剂/气味去除剂。将改性纳米粒子与推进剂一起包装以便将改性纳米粒子喷到空气中，从而去除气体和有气味的化合物。该改性纳米粒子可用在家用空气清新剂中或与气化器或加湿器发出的雾气结合使用。
该改性纳米粒子可用在口腔护理中。硫和胺化合物通常是口臭的原因。改性纳米粒子可以添加到口腔护理产品，例如漱口水、口腔护理口香糖、牙膏和/或牙刷纤维中。使用用铜离子改性的二氧化硅纳米粒子是口腔护理中可用的一种这类改性纳米粒子。二氧化硅作为磨料广泛用在牙膏中，该改性纳米粒子通常含有少量铜离子，远低于多种维生素片剂的含量。因此，改性纳米粒子的这种应用应该没有健康问题。
该改性纳米粒子也可用作口气指示剂(breath indicator)。改性纳米粒子可用作有气味的化合物存在的颜色指示剂。在本发明的一个实施方案中，将涂有铜离子改性的二氧化硅纳米粒子的纤维素抹布放在塑料管，例如吸管中。当使用者向吸管吹气时，纤维素抹布从绿色变成蓝色，表明存在氨蒸气或硫化合物之类的气味。即使少量有气味的化合物也会引起变色。
                        实施例1
通过将1毫升可获自Nissan Chemical Industries，Ltd.，Houston，Texas的SNOWTEX C添加到9毫升去离子水中，制造改性二氧化硅纳米粒子的稀悬浮液。将该悬浮液等分吸移到四个试管中。制备均获自Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin的氯化铜(CuCl2)、硝酸银(AgNO3)和氯化锌(ZnCl2)的各0.01重量％溶液，并各加一滴到单独的试管中。然后通过可获自Brookhaven Instruments Corp.，Holtsville，New York.的Zetapals Unit测量四种悬浮液各自的ζ电势。测量SNOWTEX C对照悬浮液的ζ电势为-25毫伏特。SNOWTEX C/氯化铜悬浮液和SNOWTEX C/硝酸银悬浮液的ζ电势均测得为-11毫伏特。SNOWTEX C/氯化锌悬浮液的ζ电势测得为-8毫伏特。溶液之间的ζ电势差表明金属离子已经被吸收到二氧化硅纳米粒子上。
制备糠基硫醇溶液以测试改性二氧化硅纳米粒子的气味去除性质。在蒸馏水中制造可获自Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin的0.001重量％糠基硫醇溶液的储液。该溶液具有强烈气味。使用高效液相色谱法(HPLC)测量浓度变化。与100％乙腈洗脱剂一起使用ZorbaxEclipse XDB-C18，4.6×150毫米，5微米柱。以0.25毫升/分钟的流速在HPLC柱中注入1微升糠基硫醇溶液。图2A，生成的HPLC色谱图，表明糠基硫醇峰具有16918毫吸收(milliabsorption)单位.秒(maus)的面积。
然后在10毫升糠基硫醇溶液中加入1滴SNOWTEX C/铜离子悬浮液。糠基硫醇气味迅速消失并以0.25毫升/分钟的流速在HPLC柱中注入1微升的该糠基硫醇溶液。图2B，生成的HPLC色谱图，表明糠基硫醇峰具有188毫吸收.单位秒(maus)的面积。在添加改性纳米粒子的情况下，糠基硫醇的浓度以及可检出的气味极大降低。
                     实施例2
在人尿上测试SNOWTEX C/铜离子悬浮液以测定在气味减轻中的效力。使用如实施例1中所述的HPLC测量尿的组分(由本发明人获得)。对照可获自Purolite Company，Philadelphia，Pennsylvania的0.1克PuriteMicronet MN-150胶乳粒子和可获自Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin.的0.1克活性炭，测试来自实施例1的1高SNOWTEX C/铜离子悬浮液。将它们各自添加到单独的3克尿中。具有SNOWTEX C/铜离子悬浮液的样品的尿气味在3-5秒后几乎完全消失，相比之下，对于活性炭，在大约10分钟后消失。胶乳粒子完全没有去除气味。图3A显示了尿样品的HPLC色谱图，图3B显示了加入改性二氧化硅纳米粒子后尿样品的色谱图。表1概括了对于4种样品，HPLC峰的比较。改性二氧化硅纳米粒子在去除尿组分方面表现得明显好于目前的商业材料。
表1-尿组分HPLC峰(峰保持时间(分钟))
  样品   3.87分钟时的峰面积   4.04分钟时的峰面积   4.77分钟时的峰面积   5.64分钟时的峰面积   5.88分钟时的峰面积   6.23分钟时的峰面积
  尿   924maus   345maus   50maus   17maus   829maus   228maus
  尿+改性二氧化硅纳米粒子   0   0   12maus   0   701maus   2maus
  尿+Purite胶乳粒子   773maus   300maus   0   17maus   820maus   156maus
  尿+活性炭   900maus   0   50maus   17maus   820maus   10maus
                       实施例3
二氧化硅纳米粒子以商品名Snowtex OXS(Nissan Chemicals，Houston，TX)作为水悬浮液(10％wt/wt)获得。将储液(50毫升)用小苏打水溶液(350毫升，0.05M，Aldrich Chemical Company，St.Louis，MO)稀释以产生最终pH值为8.7的溶液。将氯化铜(II)水溶液(0.799克，在100毫升中，Aldrich Chemical Company，St.Louis，MO)经由加料漏斗在剧烈搅拌下添加到Snowtex溶液中。在搅拌数小时后，在真空中从所得浅蓝色溶液中去除溶剂，将分离的固体用数份蒸馏水洗涤并使其在室温下风干。将浅蓝色固体粉化以获得细粉，其经由分析法表征以进一步探测二氧化硅和金属之间的基本关系。上述程序也适用于制备含有其它金属，包括铁或锰的官能粒子，其也可以使用分析法评测以探测二氧化硅粒子与金属之间的关系。
                      实施例4
二氧化硅纳米粒子以商品名Snowtex OXS(Nissan Chemicals，Houston，TX)作为水悬浮液(10％wt/wt)获得。将储液(50毫升)用小苏打溶液(350毫升，0.05M，Aldrich Chemical Company，St.Louis，MO)稀释以产生最终pH值为8.7的溶液。将六水合氯化铁(III)水溶液(0.799克，在100毫升中，Aldrich Chemical Company，St.Louis，MO)经由加料漏斗在剧烈搅拌下添加到Snowtex溶液中。在搅拌数小时后，在真空中从所得金黄色溶液中去除溶剂，将分离的固体用数份蒸馏水洗涤并使其在室温下风干。将浅黄色固体粉碎以获得细粉，其经由分析法表征以进一步探测二氧化硅和金属之间的基本关系。上述程序也适用于制备含有其它金属，包括铜或锰的官能粒子，其随后也可以使用分析法评测以探测二氧化硅粒子与金属之间的关系。
                        实施例5
进行滴定试验以探测实施例3和4的改性二氧化硅粒子的二氧化硅/金属离子关系。结果表明，该体系中存在的金属量与加入的金属盐相对于存在的二氧化硅摩尔量的摩尔比率充分相关，但可能配位的金属的量最终平稳并归因于金属离子之间的位阻。配位到粒子上的金属数也取决于金属的性质。元素分析结果证实滴定实验的发现。图5是对于实施例3的改性二氧化硅粒子使用获自滴定实验的数据产生的朗缪尔等温线图以显示二氧化硅粒子表面被金属离子占据的分数。该图表明每个二氧化硅粒子Snowtex C大约56个铜离子的饱和点。
                           实施例6
使用气相色谱法探测金属离子浓度的影响和气味去除能力。将已知量的实施例3的金属涂布的二氧化硅粒子粉末装在玻璃小瓶中，在小瓶中加入模型气味剂(乙基硫醇、三乙胺或异戊醛)并通过在小瓶上挤压(crimp)盖来分离内容物。然后将这些小瓶放入配有顶空分析器的气相色谱仪中并对照不含粉末样品的对照样品，仅纯的模型加臭剂，评测粉末吸收模型气味剂的能力。结果表明，适中量的金属(即50-100个金属离子/二氧化硅粒子)在气味去除方面比更小或更大量的金属更有效。这些结果分别归因于金属离子降低的容量和由于提高的位阻而降低的向气味剂分子供应金属离子的可得性。图6是显示在各种铜离子/二氧化硅粒子比率(0至200)下对于铜改性二氧化硅粒子的粉末样品和它们的去除乙基硫醇的能力所获得的数据的条形图。
                       实施例7
在分析评测后，通过制造处理过的基底并产生更现实的测试环境，进一步评估该气味去除体系的能力。实施例3和4中所述的分析评测能够使用不进一步提纯的实施例3中所述的溶液作为基底制备的处理溶液。
制备下列处理溶液：
CU/OXS/PEI：1wt％二氧化硅在NaHCO3(水溶液)中，50∶1铜离子/二氧化硅粒子比率，相对于二氧化硅重量0.1重量％PEI；其中“OXS”是可获自Nissan Chemicals，Houston，Texas的SNOWTEX OXS二氧化硅纳米粒子水悬浮液；且“PEI”是可以以商品名LUPASOL(无水，MW25,000)获自BASF Corporation的聚(亚乙基亚胺)粘合剂。加入PEI以提高涂料组合物的耐久性。
在下列测试中使用下列基底：1)IRONMAN气流纤维素和粘合剂非织造网；2)聚丙烯/聚乙烯混合粘合粗梳纤网材料(BCW)；3)纤维素和聚丙烯层压件和WYPALL hydroknit材料的结构化共成型体；4)金属线结构共成型层压件(WTCL)；所有这些均可获自Kimberly-ClarkCorporation，Neenah，WI。
通过采用配有5磅重量的可获自Atlas Electric Devices Co.，Chicago，Illinois的Atlas Laboratory Wringer type LW-1，通过“浸渍-挤压”技术制造处理过的样品。将每一样品用相应的处理溶液饱和；然后通过挤压辊。使样品风干，然后用去离子水洗涤两次并再风干。在处理前和处理后记录每种样品质量，其用于计算处理增加量百分比。
制造模型气味生成组合物以验证本发明的用改性高表面积材料处理过的基底用于减轻冰箱和垃圾气味的用途和效力。气味组合物的母料用下列材料制造：20克洋葱；20克土豆皮；60克卷心菜(cabbage)；40克Red Delicious苹果皮；40克橘子皮；和20克沙丁鱼(在水中)。将每一这些材料切成2厘米×2厘米碎片，用手混合并装入塑料垃圾袋中。将垃圾袋密封并在20℃下储存2天。
将处理过的材料的效力与市售产品比较。对比产品选择中的关键参数是气味去除或减轻的需要，且不仅是产生香味或含有用于遮蔽气味的香味的产品。使用下列产品作为比较：
对照1：ARM & HAMMER Fridge-N-Freezer气味吸收剂，设计用在冰箱中的1lb容器，可获自Church & Dwight Company，Inc.，Princeton，New Jersey。
对照2：Natural Fridge气味吸收剂，设计用在冰箱中的200克凝胶，可获自IBA USA LLC，Santa Barbara，California。
对于测试，将一定量的气味混合物装入蒸发盘中。对于制冷试验，使用三个2.7立方英尺小型冰箱(型号HSP03WMAWW)，可获自HaierAmerica，New York，New York。冰箱各自包括用于使空气在冰箱内流通的风扇。
使用被要求评估各个冰箱的气味强度的4至6人志愿评审小组进行几个研究。在数小时内以常规间隔评估气味。气味等级为，最少气味为1至最大气味的样品数(例如对于冰箱为3，对于垃圾为5(如下))。数字的简单算术相加产生气味等级。这些研究的结果列在表2-10中。
对于冰箱试验，使用可获自3M的双面泡沫SCOTCH安装胶带将板材粘贴到冰箱内部的顶部搁架的左侧上。当在该试验中使用时，在顶部搁架左侧上放置小苏打(baking soda)和Natural Fridge气味吸收剂盒。
表2表明处理过的4×6板(大约10×15厘米)IRONMAN板、未处理的4×6板IRONMAN板和小苏打之间的冰箱试验比较。在三个冰箱中各放入含有200克气味组合物的蒸发盘。在7小时，20小时和120小时，打开冰箱并要求评审小组各自将气味分级。如表2中所示，改性二氧化硅纳米粒子处理过的板粘结物显著减轻冰箱内部的气味。重要的是表明，小苏打与对照物相比没有减轻气味。
                                      表2
  样品/时间   7小时(5人分级)  20小时(6人分级)   120小时(4人分级)
  冰箱1-对照物   13   15   9
  冰箱2-小苏打   12   13   9
  冰箱3-处理过的板   5   8   6(最少气味)
为了进一步验证处理过的板如何有效吸收冰箱气味，将冰箱3的处理过的板粘结物转移到对照冰箱1中并继续研究。如表3中所示，在23小时后，处理过的板减轻冰箱1中的气味至最低恶臭强度等级。如今不含处理过的板粘结物的冰箱3产生强烈的恶臭。
表3
  样品/时间   6小时(5人分级)  23小时(5人分级)
  冰箱1-现在含有处理过的板   10   6(最少气味)
  冰箱2-小苏打   11   12
  冰箱3-现在含有对照板   9   12
表3中的结果清楚证实处理过的非织造网粘结物在吸收冰箱中的恶臭中的效力。处理过的非织造网粘结物显著减轻恶臭以使冰箱1为最低等级。同时，冰箱3(之前含有处理过的网状物(web))在移除处理过的网状物后与小苏打相比立即重新获得气味强度。
进行表4中概括的气味评估以探索和确定基底材料对涂料的气味减轻性能的影响。在三个蒸发盘中各放入150克气味组合物。将一个蒸发盘放入三个冰箱之一中。如上所述处理IRONMAN气流纤网和BCW的4×6英寸板，并使用SCOTCH双面胶带装在单独的冰箱内。在第三个冰箱中放入1lb小苏打盒。在28小时，将处理过的BCW换成处理过的WTCL并继续研究。
                                        表4
 样品   5小时(9人)   20小时(5人)   28小时   48小时(5人)   56小时(6人)
 处理过的IRONMAN板   14   5   11   26
 处理过的BCW板   40   28   换成处理过的WTCL   20   16
 小苏打(1lb盒)   38   43   50   42
处理过的IRONMAN和BCW板表现好于小苏打盒。在三种类型的板中，IRONMAN和WTCL看起来比BCW更有效。
制备IRONMAN板和WTCL板的新样品以证实表4的结果。用新样品重复表4的试验，结果概括在表5中。
                                      表5
 样品   6小时(5人)   20小时(4人)   44小时(3人)   68小时(3人)
 处理过的WTCL板   22   15   16   10
 处理过的IRONMAN板   13   13   3   3
 小苏打(1lb盒)   36   37   30   30
处理过的IRONMAN板表现出优于处理过的WTCL板的显著气味减轻。小苏打与所有处理过的板粘结物相比通常表现很差。
表6概括了处理过的IRONMAN板和Natural Fridge气味吸收剂之间的比较结果。对于表6的试验，在两个蒸发盘中各放入250克气味组合物。将一个蒸发盘放入两个冰箱之一中。将如上所述处理过的4×6英寸IRONMAN板使用SCOTCH双面胶带装在一个冰箱内。在另一个冰箱中放入Natural Fridge气味吸收剂。
                        表6
 样品   87小时(4人)   16小时(4人)   40小时(4人)
 Natural Fridge   24   24   19
 处理过的IRONMAN板   19   14   4
处理过的IRONMAN板与Natural Fridge气味吸收剂产品相比在显著减轻气味方面表现出优异的性能。
                        实施例8
下面验证本发明的处理过的基底减轻垃圾气味的用途和效力。垃圾试验使用42夸脱(40升)沿街垃圾桶，可获自Sterilite Corporation，Townsend，Massachusetts。
根据上述实施例7处理4×6英寸IRONMAN板。将处理过的IRONMAN板和未处理过的IRONMAN板各自粘贴到垃圾桶盖的内侧上。在两个垃圾桶中各放入带有250克气味组合物的蒸发盘，以没有任何板的第三垃圾桶作为对照物。表7概括了在第3和7小时，评审小组的气味分级。
                      表7
  样品   3小时(6人)   7小时(5小时)
  对照物(未处理的板)   9   12
  对照物(无板)   14   9
  处理过的IRONMAN板   13   7(最少气味)
处理过的板表现得不像冰箱研究中那么好。这可能是由于该板没有最佳地放置在垃圾桶中。由于气味组分通常比空气重，主要浓度的气味预计留在垃圾桶底部。
进行另一研究以检查板尺寸和板位置对减轻气味的影响。较大的6×9英寸(大约15×23厘米)IRONMAN板和两个较小的4×6英寸IRONMAN板均用相同的铜/OXS化学处理。在5个垃圾桶中各装入350克在蒸发盘中的产生气味的组合物。在该实验中也尝试在非织造布小袋中含有1克铜离子改性二氧化硅粒子(Cu/OXS)粉末的小袋(3厘米×3厘米)。如下获得Cu/OXS的粉末样品(50∶1铜离子/二氧化硅粒子比率)。对于1升总体积溶液，将CuCl2·2H2O(0.9克)在水(200毫升)中的溶液添加到SNOWTEX OXS(92.5毫升SNOWTEX OXS+707.5毫升0.05M NaHCO3(水溶液))溶液中。将该溶液在环境条件下搅拌数小时，然后在真空中去除溶剂。将灰蓝色沉淀物用数份去离子水洗涤，并使其风干。
表8概括了结果。
                      表8
  样品  68小时(5人)  76小时(5人)
  大IRONMAN板-投入  15  19
  小袋-投入  15  12
  对照物(没有气味控制剂)  14  23
  小IRONMAN板-投入  10  16
  小IRONMAN板-粘在盖子上  6(最少气味)  9(最少气味)
表8中的结果表明粘贴到垃圾桶盖子上的处理过的IRONMAN板表现得最好，在两个时间研究中均表现出最低气味强度。
对于表9中的结果，在5个垃圾桶中各放入250克气味组合物(在蒸发盘中)。如实施例3中那样处理一个4×6英寸BCW板、两个6×9英寸BCW板、和一个6×9英寸IRONMAN板。将4×6英寸BCW板切成许多0.5×0.5厘米碎片并撒到含有气味混合物的一个垃圾桶中。将其它板如表9中所述放入其它垃圾桶中。
                         表9
 样品   6小时(7人)  20小时(6人)
 处理过的BCW碎屑   11   11
 对照物(无气味控制剂)   31   25
 处理过的BCW板(放在中间位置下)   26   14
 处理过的IRONMAN板(粘在盖子上)   15   14
 处理过的BCW板(粘在盖子上)   22   24
IRONMAN板与BCW板相比具有优异的气味吸收性质。但是，通过将BCW切成碎屑，性能改进，可能是由于提高的表面积和气味吸收材料与气味源接近。
上述试验继续并扩展到WTCL基底。在四个垃圾桶中各放入350克气味组合物(在蒸发盘中)。如实施例3中那样处理一个4×6英寸WTCL板、两个6×9英寸BCW板、和两个4×6英寸IRONMAN板。将板如表10中所述放入其它垃圾桶中。
                         表10
 样品   16小时(5人)  24小时(6人)
 对照物   21   18
 处理过的WTCL(在盖子上)   16   15
 处理过的IRONMAN板(中间位置下)   16   14
 处理过的IRONMAN板(在盖子上)   16   18
放在中间位置下的IRONMAN板具有最少气味，紧跟着是在盖子上的WTCL板。
为了比较切成碎屑状碎片的基底，在5个垃圾桶中各放入250克气味组合物(在蒸发盘中)。如实施例3中那样处理一个WTCL板、一个BCW板、和两个IRONMAN板(所有都是4×6英寸)，并将除了一个IRONMAN板外的所有板切成0.5厘米×0.5厘米碎屑状正方形。将碎屑状碎片撒到各个垃圾桶中的气味组合物上。将没有切成碎片的IRONMAN气流纤网用SCOTCH双面泡沫安装胶带粘贴到第5个垃圾桶的内盖上。要求4个人在6小时和20小时后将5个垃圾桶的气味强度分级。表11概括了等级。
                 表11
 样品/时间   6小时   20小时
 对照物(无处理)   10   13
 处理过的WTCL碎片   8   11
 处理过的BCW碎片   16   11
 处理过的IRONMAN碎片   12   11
 处理过的IRONMAN板   14   15
改性二氧化硅纳米粒子的气味减轻效力看上去没有受到基底材料的类型，例如热塑性材料vs.纤维素基材料(WTCL)的影响。但是，材料的物理性质，例如疏水性vs.亲水性，可能影响在特定环境中的气味去除能力。
                       实施例9
下面验证本发明的改性纳米粒子在涂布到独立式容器上时减轻冰箱气味的用途和效力。
使用铜涂布的二氧化硅粒子溶液涂布可获自Church & DwightCompany，Inc.，Princeton，New Jersey的Arm and HammerFridge-N-Freezer Odor Absorber，1lb容器的外表面。首先，将该盒子的侧面用金属丝刷摩擦以去除光泽涂层。接着，用漆刷涂施实施例7的铜/Snowtex-OXS悬浮液以润湿外部(大约0.1克改性纳米粒子作为添加的干涂料)。然后使该盒子在环境温度下在通风柜中干燥。如上所述使用冰箱气味筛选评审小组。在一个冰箱中放入涂有气味吸收涂料的未打开的盒子。第二冰箱放入小苏打的开口盒子(对照)。各个冰箱具有350克发出气味的混合物并将冰箱保持关闭，在12、24和36小时后评估气味。表12概括了结果。结果清楚表明该涂料与1磅小苏打相比的效力。
                     表12
处理过的盒子vs打开的对照小苏打的气味评估
  样品   气味评估12小时(4位评审)   气味评估24小时(4位评审)   气味评估36小时(4位评审)
  对照盒   40   40   40
  涂布盒   4   4   4
最初，蜡质表面证实不是理想的涂布表面，但在将该表面粗糙化以允许渗入基底的更多纸浆基部分时，涂料容易被吸收。测试环境和评审小组评测如实施例7中所述。
评审小组一致认为，冰箱内处理过的盒子的存在与含有原始购得形式的盒子的对照冰箱相比显著减轻了讨厌的气味的存在量。结果表明，处理三维容器表面也可以产生功能气味去除物体，增加了可以提供这种气味控制技术的方式的多样性。
                        实施例10
通过用进一步稀释50％的实施例1的SNOWTEX C/铜离子悬浮液涂布10.16平方厘米可获自Kimberly-Clark Corporation，Neenah，Wisconsin的一叠HI-COUNT
Figure 2006800337998_3
纸巾，测试改性纳米粒子在干燥和涂布在表面上时的气味去除性质。通过将纸巾样品浸入悬浮液，涂布纸巾。将湿纸巾在玻璃板上风干。将干燥的纸巾放在100毫升烧杯的口上并用橡皮圈固定。烧杯含有20毫升0.001重量％糠基硫醇溶液。在相同烧杯上放置第二未处理的对照HI-COUNT
Figure 2006800337998_4
纸巾作为对照物。来自糠基硫醇的气味渗透未处理过的纸巾。但是，没有气味渗透用改性纳米粒子处理大约3小时的纸巾。3小时后，改性纳米粒子被饱和并且可检测到气味。处理过的纸巾在测试过程中在烧杯上产生由糠基硫醇的粘合引起的深色区域。
                       实施例11
通过用样品1的铜改性二氧化硅纳米粒子处理来自Home Depot的标准浴室瓷砖(15厘米×15厘米)来测试作为浴室瓷砖上的不可见涂层的改性纳米粒子的气味去除性质。将铜改性二氧化硅纳米粒子的悬浮液施加到KIM-WIPE
Figure 2006800337998_5
上。使用湿KIM-WIPE
Figure 2006800337998_6
擦拭浴室瓷砖表面并使用第二干燥KIM-WIPE
Figure 2006800337998_7
擦掉任何过量液体。将可获自Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin的3.6微升氨，28％氨水经由注射器引入实验室干燥器并在10分钟后取样和分析空气/气味等分试样以测定干燥器中氨的浓度。实验重复三次；一次干燥器中没有瓷砖，一次干燥器中有未处理的对照瓷砖，一次干燥器中有改性纳米粒子处理过的瓷砖。使用可获自SKC，Inc.，Pennsylvania的Drager管测量氨气，其可测量百万分之2至30份的空气中氨浓度。通过注射器从干燥器中取出60毫升体积的空气/气味。将Drager管通过Tygon管连接在干燥器和注射器之间。在没有瓷砖和具有未处理的瓷砖的干燥器中，氨浓度测得为百万分之20份。具有改性纳米粒子处理过的瓷砖的干燥器中的氨浓度测得为少于百万分之2份。标准浴室瓷砖上的改性纳米粒子有效地充分减轻氨气和气味。
                       实施例12
下面进一步验证本发明的改性纳米粒子在涂布到基底上并用作抹布时减轻气味的用途和效力。
剥开蒜瓣，切成两半以暴露出蒜瓣的有效部分，在浴室瓷砖上摩擦以便将气味转移到其上。使用根据实施例7的处理过的IRONMAN材料擦除大蒜以看看是否能够不仅从瓷砖上去除气味还能捕获气味。在将大蒜摩擦到其上后，使用处理过的基底擦拭瓷砖三个来回，然后将抹布和瓷砖各自放在分开的密封罐中。要求评审小组评测含有瓷砖和含有抹布的罐子在室温下放置2-3小时后的蒜味存在情况。
评审小组一致认为，在任一含瓷砖(即用未处理的基底擦拭的瓷砖或用处理过的基底擦拭的瓷砖)的罐子中几乎不可察觉蒜味。这表明大蒜没有非常迅速地渗入非多孔瓷砖中。相反，评审小组注意到，含抹布的罐子中蒜味的存在显著不同。含有处理过的抹布的罐子无异议地被选为与含有未处理的抹布的罐子相比具有最少量的蒜味。处理过的抹布不仅从瓷砖上去除气味，还防止处置后的气味散发。
                      实施例13
下列实验验证本发明的改性纳米粒子在延长水果贮存寿命中的用途。将高锰酸盐改性的氧化铝纳米粒子以0.01％改性纳米粒子重量/织物重量的水平吸附到5.0厘米×5.0厘米2盎司纺粘聚丙烯织物块上。高锰酸根离子的量为大约0.0001％离子重量/纳米粒子重量，通过测量纳米粒子ζ电势变化来监测。将来自同一串的没有棕点的三根黄色香蕉各放入气密袋中。在第一气密袋中，放入改性纳米粒子处理过的织物。在第二气密袋中，含有未处理的5.0平方厘米纺粘聚丙烯织物作为对照物。第三袋子不含织物，也作为对照物。将三个气密袋在环境温度下储存4周。在4周最后，两个对照袋子中的香蕉完全变黑，触感软，并渗出液体。含有改性纳米粒子处理过的织物的袋子中的香蕉摸起来紧致并只有少量棕点。这表明改性纳米粒子延缓了成熟过程。
                      实施例14
为了验证本发明的改性有机纳米粒子的气味去除性质，使铜离子吸附到聚苯乙烯纳米粒子上。通过将可获自Polysciences，Inc.，Warrington，Pennsylvania的1.0毫升聚苯乙烯纳米粒子悬浮液(纳米粒子具有64纳米粒径)加入9.0毫升去离子水中，制造改性聚苯乙烯纳米粒子的稀悬浮液。该聚苯乙烯纳米粒子悬浮液具有如实施例1中那样通过ZetapalsUnit测得的-49毫伏特的ζ电势。在聚苯乙烯纳米粒子悬浮液中加入两滴0.01重量％氯化铜(CuCl2)溶液。在加入两滴氯化铜溶液后，聚苯乙烯溶液的ζ电势测得为-16毫伏特，由此证实铜离子吸附到聚苯乙烯纳米粒子上。将一滴改性纳米粒子溶液加入2.0毫升0.001重量％糠基硫醇溶液中。在添加改性纳米粒子之前和之后使用如实施例1中所述的高效液相色谱法测量糠基硫醇的存在。在添加改性纳米粒子之前糠基硫醇峰的面积为193毫吸收单位，在添加改性纳米粒子后，其为14毫吸收单位。铜改性聚苯乙烯纳米粒子可用于去除含硫化合物。
                      实施例15
通过将1毫升可获自Nissan Chemical Industries，Ltd.，Houston，Texas的SNOWTEX C
Figure 2006800337998_8
添加到9毫升去离子水中，制造改性二氧化硅纳米粒子的稀悬浮液。将该悬浮液等分吸移到三个不同试管中。制备均获自Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin的氯化铜(CuCl2)、氯化铁(II)(FeCl2)和氯化铁(III)(FeCl3)的各0.01重量％溶液，并各加一滴到单独的试管中。然后通过Zetapals Unit测量所有三种悬浮液的ζ电势。测量SNOWTEX C
Figure 2006800337998_9
对照悬浮液的ζ电势为-22毫伏特。SNOWTEX C/氯化铜悬浮液的ζ电势测得为-10毫伏特，SNOWTEX C/氯化铁(II)悬浮液为-13毫伏特，SNOWTEX C/氯化铁(III)悬浮液为+13毫伏特。将每种改性纳米粒子溶液各一滴加入单独的2.0毫升0.001重量％糠基硫醇溶液中。在添加不同改性纳米粒子之前和之后使用如实施例1中所述的高效液相色谱法测量糠基硫醇的存在。结果概括在表12中。每种改性纳米粒子均成功地从溶液中去除糠基硫醇。另外，铁(III)离子改性的二氧化硅纳米粒子具有正ζ电势，由此能够施用到由聚丙烯、聚乙烯、尼龙和棉之类的材料制成的具有负值流动电势的织物上。
                           表13
  样品   ζ电势   糠基硫醇峰的面积   气味去除百分比
  SNOWTEX C/Cu+2   -10   3.2maus   97％
  SNOWTEX C/Fe+2   -13   38maus   67％
  SNOWTEX C/Fe+3   +13   3.4maus   97％
尽管本文描述的本发明的实施方案目前是优选的，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和改进。本发明的范围由所附权利要求书决定，其中包含落在对等物的含义和范围内的所有变动。

Claims (20)

1.一种气味吸收制品，包括：
用纳米粒子处理过的基底，所述纳米粒子选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化铁、金、氧化锌、氧化铜、和聚苯乙烯，并且其中各个纳米粒子包括50-100个吸附到纳米粒子上的金属离子，其中所述吸附的金属离子包括选自铜离子、铁离子、锰离子、钴离子、镍离子及其组合的离子。
2.权利要求1的制品，其中，所述金属离子是所述纳米粒子的表面上的活性位点，用于结合选自气态化合物、有气味的化合物及其组合的化合物到所述纳米粒子的表面。
3.权利要求2的制品，其中，所述有气味的化合物包括选自含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物及其组合的化合物。
4.权利要求1的制品，其中，所述基底包括透气材料。
5.权利要求1的制品，其中，所述基底包括非织造网或纸浆材料。
6.权利要求1的制品，还包括在基底一侧上的粘合材料。
7.权利要求1的制品，还包括在与基底相对的一侧上布置在粘合材料上方的可移除层。
8.权利要求1的制品，还包括平均碎片表面积为1平方厘米或更小的许多基底碎片。
9.权利要求1的制品，还包括平均碎片外表面积为0.5平方厘米或更小的许多基底碎片。
10.权利要求1的制品，其中，所述纳米粒子包括至少200平方米/克的表面积。
11.权利要求1的制品，其中，所述制品包括抹布。
12.一种气味吸收制品，包括：
非织造网；和
布置在所述非织造网上的许多改性纳米粒子，所述许多改性纳米粒子各个包括50-100个吸附到每个纳米粒子上的金属离子，其中各个被吸附的金属离子能够结合至少一种气态化合物或有气味的化合物到所述改性纳米粒子。
13.权利要求12的制品，其中，所述纳米粒子选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、金、氧化锌、氧化铁、聚苯乙烯及其组合。
14.权利要求12的制品，其中这许多金属离子包括选自铜离子、铁离子、锰离子、钴离子、镍离子及其组合的离子。
15.权利要求12的制品，还包括在非织造网一侧上的粘合材料。
16.气味吸收制品，包括：
非织造网；和
布置在所述非织造网上的许多改性二氧化硅纳米粒子，所述许多改性二氧化硅纳米粒子各个包括50-100个吸附到二氧化硅纳米粒子上的过渡金属离子，所述过渡金属离子包括选自铜离子、铁离子及其组合的离子，其中各个被吸附的过渡金属离子为二氧化硅纳米粒子表面上的活性位点，用于使气态的或有气味的化合物结合至二氧化硅纳米粒子表面以将化合物从周围环境中去除。
17.权利要求16的制品，还包括在非织造网一侧上的粘合材料。
18.权利要求12或16的制品，其中，所述非织造网包括平均碎片表面积为1平方厘米或更小的许多非织造网碎片。
19.权利要求12或16的制品，其中，所述非织造网包括平均碎片外表面积为0.5平方厘米或更小的许多非织造网碎片。
20.权利要求12或16的制品，其中，所述纳米粒子包括至少200平方米/克的表面积。
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