CN109689118B - 空气处理制品 - Google Patents
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Abstract
提供了一种空气处理制品，其包括：半渗透性阻挡件和多个多级非成膜聚合物减排颗粒，其具有核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒重量的1至25wt％；其中半渗透性阻挡层设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间；其中半渗透性阻挡件阻碍非成膜聚合物减排颗粒从中穿过；其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气从中穿过，使得所述用于处理的空气能够与非成膜聚合物减排颗粒接触；其中非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲合力。
Description
本发明涉及空气处理制品。具体地，本发明涉及一种空气处理制品，其包括：半渗透性阻挡件和多个多级非成膜聚合物减排颗粒，其具有核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒重量的1至25wt％；其中半渗透性阻挡层设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间；其中半渗透性阻挡件阻碍非成膜聚合物减排颗粒从中穿过；其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气从中穿过，使得所述用于处理的空气能够与非成膜聚合物减排颗粒接触；其中非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲合力。
室内空间中的空气污染可采取许多形式，包括例如微粒物质(如烟雾和烟灰)、生物制剂(如霉菌)和挥发性有机化合物(VOC)。在室内空间中发现的一些较常见的VOC包括苯、甲苯、乙醛和三氯乙烯。一些VOC源自微生物，并且被称为微生物挥发性有机化合物(mVOC)。常见的实例包括3-辛酮、2-辛烯-1-醇、1-丁醇和2-甲基-1-丙醇。
在室内环境中暴露于VOC和mVOC污染物与多种不良健康影响有关。因此，减少这些挥发物可改善公共健康和提高生活质量。处理室内空气以去除VOC/mVOC通常涉及如去除污染源、改善空气分布和处理室内空气本身的方法的组合。处理空气的方式中的一种涉及吸附，其中污染物被吸附到如活性炭和沸石的材料上。然而，尚不清楚这些材料是否有效地吸收VOC/mVOC。
Kennedy在美国专利第3,798,876号中公开了一种用于减少空气污染的方法。Kennedy公开了减少空气污染的方法，所述方法基本上排除了由工业设备放出的汽化的有机化合物消散到环境空气中，所述方法包含：(a)将来自这类设备的工业有机蒸气转移到大网状水不溶性交联聚合物的团块或床中，所述聚合物由10至100wt％的含有至少三个甲基丙烯酸酯基团的聚乙烯基甲基丙烯酸酯形成，其中构成100wt％的聚合物的其余部分是单烯属或二烯属不饱和共聚单体或所述聚合物的衍生物，所述衍生物含有选自由以下组成的类别的基团：磺酸、氧化胺、季铵胺、亚砜、酰胺和酮官能团；所述聚合物的表面积为至少10至1,000m2/g，孔隙率为至少25％，可高达85％，并且孔隙的平均直径为至少20埃，可高达20,000埃；(b)使负载的聚合物与试剂流体接触以释放基本上所有吸附的有机物；和(c)引导解吸的有机物以进行处置而不是排放到大气。
Hayes在美国专利第4,863,494号中公开了另一种包括高温再生吸附剂颗粒的空气净化装置。Hayes公开了从空气流中过滤挥发性有机化合物的方法，其中方法包含以下步骤：(a)形成基本上纯的二乙烯基苯的珠粒的流化床，其中珠粒的表面积为约700m2/g或更大，孔隙体积在约1.8至2.24cc/g的范围内，具有至少72％的孔隙，其中多于一半的孔隙在约30至约95埃的范围内；(b)引导流体流中的挥发性有机化合物通过所述床，同时将有机化合物吸附离开流体流；和(c)通过使吹扫的流体在升高到高于环境温度但被限制到不超过约290℃的温度下通过流化床来定期再生流化床。
尽管如此，仍然需要改进的空气处理制品，其设计用于促进有效去除空气污染物(特别是挥发性有气味的污染物)。具体地，仍然需要为了从受限空间(例如，居住地点；汽车、公共汽车、火车、飞机中的客舱等)中去除空气污染物而设计的改进的空气处理制品。
本发明提供一种空气处理制品，其包括：半渗透性阻挡件和多个非成膜聚合物减排颗粒，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒是多级颗粒，其包括：核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒的1至25wt％；其中核聚合物包含以核聚合物的重量计50至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元；其中至少一种壳聚合物包含以至少一种壳聚合物的重量计10至50wt％的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体；和以至少一种壳聚合物的重量计50至90wt％的至少一种类型的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中提供的非成膜聚合物减排颗粒各自含有中心空隙，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒的平均空隙率为1至70vol％；其中半渗透性阻挡层设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间；其中半渗透性阻挡件阻碍非成膜聚合物减排颗粒从中穿过；其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气从中穿过，使得所述用于处理的空气能够与非成膜聚合物减排颗粒接触；其中非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲合力，其中污染物包含以下中的至少一种：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物、吡啶、吡嗪、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯。
本发明还提供一种空气处理制品，其包括：半渗透性阻挡件和多个非成膜聚合物减排颗粒，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒是多级颗粒，其包括：核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒的1至25wt％；其中核聚合物包含以核聚合物的重量计50至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元；其中至少一种壳聚合物包含以至少一种壳聚合物的重量计10至50wt％的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体；和以至少一种壳聚合物的重量计50至90wt％的至少一种类型的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中提供的非成膜聚合物减排颗粒各自含有中心空隙，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒的平均空隙率为1至70vol％；其中半渗透性阻挡层设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间；其中半渗透性阻挡件阻碍非成膜聚合物减排颗粒从中穿过；其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气从中穿过，使得所述用于处理的空气能够与非成膜聚合物减排颗粒接触；其中非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲合力，其中污染物包含以下中的至少一种：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物、吡啶、吡嗪、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯。
具体实施方式
我们出乎意料地发现，中空核非成膜苯乙烯/丙烯酸聚合物减排颗粒具有从室内空气中提取空气污染物的出色的污染物清除能力，特别是提取有气味的挥发性污染物(VOC和mVOC)，例如与香烟烟雾相关联的有气味的挥发性污染物的能力。
如本文所用，除非另有指定，否则提及的所有百分比将均以按所涉及的聚合物或组合物的重量计的重量百分比(wt％)表示。
本文和所附权利要求中使用的术语“纤维”是指能够通过以各种方式(包括例如编织、编结、编制、毡合、加捻或织带)粘合或交织而纺成纱线或制成织物的物质单元；并且其是纺织产品的基本结构要素。
本文和所附权利要求中使用的术语“纱线”是指一股纺织纤维，其形式适于编织、编结、编制、毡合、加捻或织带或以其他方式制造成织物。
本文和所附权利要求中使用的术语“织物”是指由任何天然的或制造的纤维、纱线或其替代物或与其组合编织、编结、毡合或以其他方式生产的任何材料。
本文和所附权利要求中使用的术语“鞘/空心腔纤维构造”或“鞘/核纤维构造”包括多组分纤维同心鞘/腔构造和偏心鞘/腔构造。
本文和所附权利要求中使用的术语“并列构造”是指多组分纤维偏心鞘/腔构造的延伸，其中多组分纤维的两种组分聚合物占据多组分纤维表面的一部分。
如本文所用，术语“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和甲基丙烯酸中的任一种(或两者)。
如本文所用，术语“(甲基)丙烯酸烷基酯”是指对应的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯中的任一种(或两者)。
如本文所用，术语“共聚物”或“共聚物材料”是指含有至少两种不同类型单体的单体残余物的聚合物组合物。
如本文所用，术语“壳”是指由单阶段或多阶段聚合制备的颗粒壳聚合物组合物(不包括颗粒核聚合物)。
如本文和所附权利要求中所用的术语“聚合物”是指通过使相同或不同类型的单体聚合而制备的化合物。通用术语“聚合物”包括术语“均聚物”和“共聚物”。
优选地，本发明的空气处理制品包括：半渗透性阻挡件和多个非成膜聚合物减排颗粒，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒是多级颗粒，其包括：核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒的1至25wt％(更优选地1至12wt％)；其中核聚合物包含以核聚合物的重量计50至100wt％(优选地，75至100wt％；更优选地，90至100wt％；仍更优选地，95至100wt％；最优选地，99至100wt％)的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元；其中至少一种壳聚合物包含以至少一种壳聚合物的重量计10至50wt％(优选地，15至35wt％；更优选地，15至30wt％；最优选地，20至30wt％)的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体(优选地，其中至少一种类型的多烯属不饱和壳单体是二乙烯基苯)，和以至少一种壳聚合物的重量计50至90wt％(优选地，65至85wt％；更优选地，70至85wt％；最优选地，70至80wt％)的至少一种类型的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中非成膜聚合物减排颗粒各自含有中心空隙，其中非成膜聚合物减排颗粒的平均空隙率为1至70vol％(更优选地，5至50vol％，仍更优选地，10至40vol％；最优选地，20至35vol％)；其中半渗透性阻挡层设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间；其中半渗透性阻挡件阻碍非成膜聚合物减排颗粒从中穿过；其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气从中穿过，使得所述用于处理的空气能够与非成膜聚合物减排颗粒接触；其中非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲合力(优选地使得与用于处理的空气接触后，从用于处理的空气中提取污染物，从而产生污染物耗减的经处理空气)；其中污染物包含以下中的至少一种：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物(例如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三甲苯、丙基苯)、吡啶(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、乙烯基吡啶)、吡嗪(例如吡嗪、甲基吡嗪、二甲基吡嗪)、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯(优选地，其中污染物包含右旋柠檬烯、芳族物、3-辛酮和1-丁醇中的至少一种；更优选地，其中污染物包含右旋柠檬烯、乙苯和3-辛酮中的至少一种；最优选地，其中污染物包含3-辛酮)。
优选地，本发明的空气处理制品中使用的非成膜聚合物减排颗粒各自包括核聚合物和至少一种壳聚合物。更优选地，在本发明的空气处理制品中使用的非成膜聚合物减排颗粒各自包含多级颗粒，其包含核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占多个非成膜聚合物减排颗粒中的每个颗粒的平均1至25wt％(更优选地，2至12wt％)。
优选地，非成膜聚合物减排颗粒的核聚合物包括以核聚合物的重量计的50至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。更优选地，非成膜聚合物减排颗粒的核聚合物包括以核聚合物的重量计的75至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。还更优选地，非成膜聚合物减排颗粒的核聚合物包括以核聚合物的重量计的90至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。仍更优选地，非成膜聚合物减排颗粒的核聚合物包括以核聚合物的重量计的95至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。最优选地，非成膜聚合物减排颗粒的核聚合物包括以核聚合物的重量计的99至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。
优选地，通过含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体的乳液均聚合或通过至少两种不同类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体的共聚合来获得核聚合物。
优选地，含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体选自由以下组成的核单体的组：丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酰氧基丙酸、巴豆酸、马来酸单甲酯、富马酸单甲酯和衣康酸单甲酯。更优选地，含有单个羧酸的单烯属不饱和核单体选自由丙烯酸和甲基丙烯酸组成的核单体的组。最优选地，含有单个羧酸的单烯属不饱和核单体是丙烯酸单体和甲基丙烯酸单体的混合物。
优选地，核聚合物含有以核聚合物的重量计的<1wt％的多烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。更优选地，核聚合物含有以核聚合物的重量计的<0.1wt％的多烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。仍更优选地，核聚合物含有以核聚合物的重量计的<0.01wt％的多烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。最优选地，核聚合物含有<可检测极限的多烯属不饱和核单体作为聚合单体单元。
优选地，在乳液聚合中用于形成多个非成膜聚合物减排颗粒的壳聚合物的单体类型选自由非离子烯属不饱和单体组成的组。
优选地，在乳液聚合中用于形成多个非成膜聚合物减排颗粒的壳聚合物的单体类型包括以壳聚合物的重量计的10至50wt％(优选地，15至35wt％；更优选地，15至30wt％；最优选地，20至30wt％)的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体；和以壳聚合物的重量计的50至90wt％(优选地，65至85wt％；更优选地，70至85wt％；最优选地，70至80wt％)的至少一种类型的单烯属不饱和壳单体。
优选地，用于形成壳聚合物的至少一种多烯属不饱和壳单体包括由以下中至少一种组成的聚乙烯基单体：二乙二醇二乙烯基醚、二乙烯基苯、二乙烯基酮、二乙烯基吡啶、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯。更优选地，用于形成壳聚合物的至少一种多烯属不饱和壳单体包括二乙烯基苯。最优选地，用于形成壳聚合物的至少一种多烯属不饱和壳单体是二乙烯基苯。
优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至50wt％(优选地，15至35wt％；更优选地，15至30wt％；最优选地，20至30wt％)的选自由以下组成的组的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元：二乙二醇二乙烯基醚、二乙烯基苯、二乙烯基酮、二乙烯基吡啶、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜、二乙烯基甲苯和二乙烯基二甲苯。更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至50wt％(优选地，15至35wt％；更优选地，15至30wt％；最优选地，20至30wt％)的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元，所述至少一种类型的多烯属不饱和壳单体包括二乙烯基苯。最优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至50wt％(优选地，15至35wt％；更优选地，15至30wt％；最优选地，20至30wt％)的二乙烯基苯作为聚合单体单元。
优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的<10wt％的三或更高甲基丙烯酸酯单体作为聚合单体单元。更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的<1wt％的三或更高甲基丙烯酸酯单体作为聚合单体单元。仍更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的<0.1wt％的三或更高甲基丙烯酸酯单体作为聚合单体单元。最优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含小于可检测极限的三或更高甲基丙烯酸酯单体作为聚合单体单元。
优选地，用于形成壳聚合物的至少一种单烯属不饱和壳单体选自由以下组成的组：含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体；含有至少一个非羧酸基团的单烯属不饱和壳单体；和单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体。
优选的含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体包括例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、乌头酸、巴豆酸、马来酸(和衍生物，如对应的酸酐、酰胺和酯)、富马酸(和衍生物，如对应的酰胺和酯)、衣康酸和柠康酸(和衍生物，如对应的酸酐、酰胺和酯)。更优选的含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体是甲基丙烯酸和(甲基)丙烯酸C1-4烷基酯。最优选的含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体是甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。
优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的50至90wt％(更优选地，10至80wt％；仍更优选地，15至70wt％；最优选地，20至30wt％)的含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和壳单体选自由以下中的至少一种组成的组：甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的50至90wt％(更优选地，10至80wt％；仍更优选地，15至70wt％；最优选地，20至30wt％)的含有至少一个羧酸基团的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和壳单体选自由以下中的至少一种组成的组：甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。最优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包括以壳聚合物的重量计的50至90wt％(更优选地，10至80wt％；仍更优选地，15至70wt％；最优选地，20至30wt％)的甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯作为聚合单体单元。
优选的含有至少一个非羧酸基团的单烯属不饱和壳单体包括例如烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、烯丙氧基苯磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3(2-丙烯氧基)丙磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、3-甲基丙烯酰氨基-2-羟基-1-丙磺酸、异丙烯基膦酸、乙烯基膦酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸及其碱金属和铵盐。更优选的含有非羧酸的单烯属不饱和壳单体是2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其碱金属盐。最优选的含有非羧酸的单烯属不饱和壳单体是苯乙烯磺酸钠。
优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的0至10wt％(更优选地，0.1至5wt％；最优选地，0.5至3wt％)的含有至少一个非羧酸基团的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和壳单体选自由以下中的至少一种组成的组：烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、烯丙氧基苯磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、2-羟基-3-(2-丙烯氧基)丙磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、3-甲基丙烯酰氨基-2-羟基-1-丙磺酸、异丙烯基膦酸、乙烯基膦酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸及其碱金属和铵盐。更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的0至10wt％(更优选地，0.1至5wt％；最优选地，0.5至3wt％)的含有至少一个非羧酸基团的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和壳单体选自由以下中的至少一种组成的组：2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其碱金属盐。最优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的0至10wt％(更优选地，0.1至5wt％；最优选地，0.5至3wt％)的苯乙烯磺酸钠作为聚合单体单元。
优选的单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体包括例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、烷基取代的苯乙烯(例如，乙基乙烯基苯和叔丁基苯乙烯)和卤代苯乙烯。更优选的单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体选自由苯乙烯、乙基乙烯基苯和叔丁基苯乙烯组成的组。最优选的单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体是苯乙烯。
优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至80wt％(更优选地，25至70wt％；最优选地，30至60wt％)的单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体选自由以下组成的组：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、烷基取代的苯乙烯(例如，乙基乙烯基苯和叔丁基苯乙烯)和卤代苯乙烯。更优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至80wt％(更优选地，25至70wt％；最优选地，30至60wt％)的单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体作为聚合单体单元，所述单烯属不饱和乙烯基芳族壳单体选自由以下组成的组：苯乙烯、乙基乙烯基苯和叔丁基苯乙烯。
最优选地，多个非成膜乳胶颗粒的壳聚合物包含以壳聚合物的重量计的10至80wt％(更优选地，25至70wt％；最优选地，30至60wt％)的苯乙烯作为聚合单体单元。
优选地，选择构成多个非成膜聚合物减排颗粒的壳聚合物的单体，以在至少一个壳中提供足够高以支持乳胶颗粒内的空隙的玻璃转变温度(Tg)。优选地，如通过差示扫描量热法(DSC)所测量的，至少一个壳的Tg>50℃(更优选地，>60℃；最优选地，>70℃)。
优选地，如使用Brookhaven BI-90光子相关光谱仪所测量的，沉积以形成壳聚合物的聚合物的量足以提供平均粒度为50至1,000nm的多个非成膜聚合物减排颗粒。更优选地，如使用Brookhaven BI-90光子相关光谱仪所测量的，沉积以形成壳聚合物的聚合物的量足以提供平均粒度为100至600nm的多个非成膜聚合物减排颗粒。仍更优选地，如使用Brookhaven BI-90光子相关光谱仪所测量的，沉积以形成壳聚合物的聚合物的量足以提供平均粒度为200至500nm的多个非成膜聚合物减排颗粒。最优选地，如使用Brookhaven BI-90光子相关光谱仪所测量的，沉积以形成壳聚合物的聚合物的量足以提供平均粒度为300至400nm的多个非成膜聚合物减排颗粒。
优选地，多个非成膜聚合物减排颗粒中的每个颗粒含有空隙。优选地，多个非成膜聚合物减排颗粒中的每个颗粒所含有的空隙优选地通过用含水碱性溶胀剂使核溶胀来形成，所述溶胀剂渗透壳并且使核膨胀。此膨胀可涉及核的外周边部分融合到壳的内周边的孔隙中，并且还涉及壳的部分扩大或鼓胀和整个颗粒整体的扩大或鼓胀。当通过干燥去除溶胀剂时，核的收缩形成微空隙，其程度取决于壳对恢复到其先前尺寸的阻力。用于核的合适的溶胀试剂包括例如氨、氢氧化铵、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠)和挥发性低级脂族胺(如三甲胺和三乙胺)。溶胀步骤可在多阶段壳聚合步骤的任何步骤期间、在分阶段聚合步骤的任何步骤之间或在多阶段聚合过程结束时发生。
优选地，多个非成膜聚合物减排颗粒中的每个颗粒含有空隙，其中提供的多个非成膜聚合物减排颗粒的平均空隙率为1至70vol％；更优选地为5至50vol％，仍更优选地为10至40vol％；最优选地为20至35vol％。通过将由在离心机中从稀释分散体压实后的多个非成膜聚合物减排颗粒占据的体积与等效总量的具有相同组成的无空隙聚合物减排颗粒的体积比较来确定空隙率。
优选地，非成膜聚合物减排颗粒是中空核聚合物减排颗粒，其各自包含单个中心空隙。
优选地，非成膜聚合物减排颗粒含有<10wt％丙烯酸烷基酯单体作为聚合单体单元。更优选地，非成膜聚合物减排颗粒含有<1wt％丙烯酸烷基酯单体作为聚合单体单元。仍更优选地，非成膜聚合物减排颗粒含有<0.1wt％丙烯酸烷基酯单体作为聚合单体单元。最优选地，非成膜聚合物减排颗粒含有小于可检测极限的丙烯酸烷基酯单体的作为聚合单体单元。
优选地，在本发明的空气处理方法中提供的非成膜聚合物颗粒含有<5wt％的水。更优选地，在本发明的空气处理方法中提供的非成膜聚合物颗粒含有<3wt％的水。仍更优选地，在本发明的空气处理方法中提供的非成膜聚合物颗粒含有<2wt％的水。更优选地，在本发明的空气处理方法中提供的非成膜聚合物颗粒含有<1wt％的水。最优选地，在本发明的空气处理方法中提供的非成膜聚合物颗粒是无水的。
优选地，非成膜聚合物减排颗粒对污染物具有亲和力，其中污染物是挥发性有机化合物(VOC)和微生物挥发性有机化合物(mVOC)中的至少一种。更优选地，非成膜聚合物减排颗粒对污染物具有亲和力，其中该污染物是有气味的污染物。仍更优选地，非成膜聚合物减排颗粒对污染物具有亲和力，其中污染物包含以下中的至少一种：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物(例如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三甲苯、丙基苯)、吡啶(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、乙烯基吡啶)、吡嗪(例如吡嗪、甲基吡嗪、二甲基吡嗪)、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯。仍更优选地，非成膜聚合物减排颗粒对以下中的至少一种具有亲和力：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物(例如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三甲苯、丙基苯)、吡啶(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、乙烯基吡啶)、吡嗪(例如吡嗪、甲基吡嗪、二甲基吡嗪)、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯。还更优选地，非成膜聚合物减排颗粒对右旋柠檬烯、芳香物、3-辛酮和1-丁醇中的至少一种具有亲和性；更优选地，其中污染物包括右旋柠檬烯、乙苯和3-辛酮中的至少一种。最优选地，非成膜聚合物减排颗粒对3-辛酮具有亲和力。优选地，非成膜聚合物颗粒对污染物的亲和力使得在与含有污染物的用于处理的空气接触后，所述污染物将被从用于处理的空气中提取，从而产生所述污染物耗减的经处理空气。据信，香烟烟雾中存在的一些关键恶臭污染物包括乙醛、芳族物、吡啶和吡嗪。
优选地，本发明的空气处理制品中的半渗透性阻挡件阻止非成膜聚合物减排颗粒通过其中并允许用于处理的空气通过其中；并且设置在空气气氛和非成膜聚合物减排颗粒之间。优选地，半渗透性阻挡件选自由以下中的至少一种组成的组：筛网、网状物、织造或非织造基材、多孔金属网和膜。优选地，半渗透性阻挡件包括多根纤维；并且其中多根纤维形成薄的织造或非织造垫。
优选地，本发明的空气处理制品中的半渗透性阻挡件包括多组分纤维，其中所述多组分纤维的横截面选自鞘/空腔构造、并排构造、饼形楔形构造、中空饼楔形构造、分段带状构造、分段交叉构造、海岛型构造、尖端三叶形构造和共轭构造。更优选地，多组分纤维的横截面选自饼形楔形构造；中空饼楔形构造；海岛型构造和鞘/空腔构造。最优选地，多组分纤维具有鞘/空腔结构。优选地，多组分纤维的一种组分包括非成膜聚合物减排颗粒。优选地，将用于形成多组分纤维的组分之一的组分聚合物组合物和中空核非成膜聚合物减排颗粒在形成多组分纤维之前混合。更优选地，在多组分纤维的形成过程中混合组分聚合物组合物和中空非成膜聚合物减排颗粒。
优选地，多组分纤维包含至少两种组分聚合物组合物和多个中空核非成膜聚合物减排颗粒。更优选地，至少两种组分聚合物组合物具有不同的化学或物理性质。最优选地，将至少一种组分聚合物组合物和多个中空核非成膜聚合物减排颗粒混合。
优选地，本发明的空气处理制品中的半渗透性阻挡件包含多组分纤维，其中多组分纤维具有带鞘和空腔的鞘/空腔；其中半渗透性阻挡件形成鞘的至少一部分；并且其中所述非成膜聚合物减排颗粒设置(优选地，包埋)在空腔内。
优选地，本发明的空气处理制品中使用的多组分纤维用已知的纤维形成技术制备。一些最普遍的纤维形成技术包括例如挤出、熔喷、湿纺和干纺。在这些方法的每一种中，将纤维原料软化成可流动状态并被迫使通过模头和/或喷丝头以形成基础纤维，然后通常进行机械地操作以形成所需的产品纤维或多组分纤维。例如，可以拉伸基础纤维。在典型的挤出操作中，首先将组分聚合物组合物熔融，然后迫使其通过模头和/或喷丝头，形成基础纤维，然后在冷却之前机械操作该基础纤维，以形成所需的多组分纤维的产品纤维。在典型的熔喷操作中，首先将含有热塑性材料的组分聚合物组合物熔融，然后吹过模头和/或喷丝头以形成基础纤维，然后将其冷却以提供产品纤维。在典型的湿纺操作中，组分聚合物组合物和溶剂的溶液被迫使通过模头和/或喷丝头以形成基础纤维，然后可以使其通过凝固浴(例如硫酸钠水溶液)以提供产品纤维。在典型的干纺操作中，将组分聚合物组合物和溶剂的溶液迫使通过模头和/或喷丝头进入空气中以形成固体纤维。通过这些方法形成的纤维可以通常收集在诸如带的表面上以形成非织造网，或者以其他方式进行化学或机械操作以改变或增强其物理或化学性质。
优选地，多组分纤维还包括至少一种添加剂，其选自阻燃剂、着色剂、颜料、染料、染剂、抗静电剂、增白剂化合物、成核剂、抗氧化剂、UV稳定剂、填料、软化剂、润滑剂、固化促进剂、亲水材料、疏水材料、防污材料、防臭材料、抗菌剂、消毒剂。
优选地，本发明的空气处理制品还包含另外的纤维。更优选地，本发明的空气处理制品包括另外的纤维和多组分纤维，其具有带鞘和空腔的鞘/空腔纤维构造；其中半渗透性阻挡件形成鞘的至少一部分；并且其中非成膜聚合物减排颗粒设置(优选地包埋)在空腔中。
优选地，另外的纤维选自天然纤维、合成纤维、无机纤维、其组合和共混物。另外的纤维包括任何旦尼尔的纤维；多丝或单丝；假捻或扭曲；通过加捻和/或熔化将多旦尼尔丝制成单根纱线；具有任何类型横截面的多组分纤维，包括例如鞘/核构型、并排构型、饼楔形构型、分段带构造、分段交叉构型、尖端三叶形构造和共轭构造。
适用于本发明空气处理制品的天然纤维包括例如丝、棉、羊毛、胡麻、毛皮、毛发、纤维素、苎麻、大麻、亚麻、木浆及其组合。
适用于空气处理制品的合成纤维可以衍生自包括例如以下的材料：聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯；卤化聚合物，如聚氯乙烯；聚芳酰胺，例如聚对苯二甲酰胺(例如可从DuPont获得的
纤维)，聚间苯二甲酰胺(例如，可从DuPont获得的
纤维)；三聚氰胺和三聚氰胺衍生物(例如，可从Basofil Fibers，LLC获得的
纤维)；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酯/聚醚；聚酰胺，如尼龙6和尼龙6,6；聚氨酯，例如可从Noveon获得的
脂族热塑性聚氨酯；乙酸酯；人造丝丙烯酸树脂；及其组合。
适用于本发明空气处理制品的无机纤维包括例如玻璃纤维、硼纤维和岩棉。
优选地，本发明的空气处理制品是多组分纤维，其具有带鞘和空腔的鞘/空腔纤维构造；其中半渗透性阻挡件形成鞘的至少一部分；并且其中非成膜聚合物减排颗粒设置(优选地包埋)在空腔中。更优选地，本发明的空气处理制品是多组分纤维，其具有带鞘和空腔的鞘/空腔纤维构造；其中半渗透性阻挡件形成鞘的至少一部分；并且其中非成膜聚合物减排颗粒设置(优选地包埋)在空腔中；其中所述空气处理制品是掺入织物的织物产品，其中所述织物包含多组分纤维。优选地，所述织物包括100wt％(更优选，≤75wt％；还更优选地，≤50wt％；最优选≤25wt％)的本发明的多组分纤维。优选地，织物还包含选自棉、羊毛、聚酯、丙烯酸树脂、尼龙、丝及其组合和共混物的另外的纤维。最优选地，本发明的空气处理制品是多组分纤维，其具有带鞘和空腔的鞘/空腔纤维构造；其中半渗透性阻挡件形成鞘的至少一部分；并且其中非成膜聚合物减排颗粒设置(优选地包埋)在空腔中；其中所述空气处理制品是掺入织物的织物产品，其中所述织物包含多组分纤维；其中纺织产品选自服装、室内装潢品、地毯、墙壁覆盖物、床上用品、毛巾、手套、小地毯、地垫、帷幔、台布、酒吧垫(barrunners)、遮阳篷、汽车顶篷和过滤器。
优选地，在本发明的空气处理制品中的多个非成膜聚合物减排颗粒是自由流动的粉末。更优选地，所述多个非成膜聚合物减排颗粒是自由流动的粉末，其中所述非成膜聚合物减排颗粒在与用于处理的空气接触时可被流化。
优选地，在本发明的空气处理制品中的多个非成膜聚合物减排颗粒在填充床构造中。更优选地，在本发明的空气处理制品中的多个非成膜聚合物减排颗粒设置在多个半渗透性阻挡件之间。
优选地，将本发明的空气处理制品中的多个非成膜聚合物减排颗粒堆积在一起，使得非成膜聚合物减排颗粒在与用于处理的空气接触时保持彼此静止。更优选地，将本发明的空气处理制品中的多个非成膜聚合物减排颗粒堆积在一起，使得非成膜聚合物减排颗粒在与用于处理的空气接触时保持彼此静止；其中空气处理制品的半渗透性阻挡层自身折叠，形成一个口袋(或多个口袋)；其中非成膜聚合物减排颗粒设置在口袋(或多个袋)内。多个口袋可以通过例如堆叠至少两个半渗透性阻挡件或折叠半渗透性阻挡件而形成。优选地，空气处理制品包括至少两个半渗透性阻挡件，其中非成膜聚合物减排颗粒介于半渗透性阻挡件之间。
优选地，本发明的空气处理制品设计成结合在用于内部空间的HVAC系统中。更优选地，本发明的空气处理制品设计成与通气孔组件接合，以便连接到用于内部空间的HVAC系统的通气孔对准器。最优选地，本发明的空气处理制品设计成与通气孔组件接合，以便连接到用于内部空间的HVAC系统的通气孔对准器；其中内部空间选自住所(例如家庭、公寓、旅馆房间)；办公室；和客舱(例如汽车、公共汽车、火车、飞机、船)。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施例。
比较实施例C1-C9以及实例1-4、5a-5d和6-9：污染物减少
使用以下仪器参数，通过平衡顶空GC-MS VOC分析，用具有5973MS检测器和珀金埃尔默TurboMatrix 40捕集顶空采样器(Perkin Elmer TurboMatrix 40 Trap HeadspaceSampler)的安捷伦(Agilent)6890GC执行以下污染物分析物减少实验：
柱：型号J&W 122-7033DB-Wax柱(30m×0.25mm×0.5μm)；恒流模式；11.37psi的标称进口压力；25厘米/秒的平均速度；氦气。
进口条件：分流模式；200℃；11.36psi；0.2:1的分流比；0.2毫升/分钟的分流量；3.9毫升/分钟的总流量。
烘箱程序：保持40℃的初始温度5分钟；20℃/分钟的线性温度变化；保持250℃的最终温度9.0分钟；24.50分钟的总运行时间。
质量检测器：SCAN采集模式；1494.1的所得EM电压；28.0的低质量；200.0的高质量；150℃的四级温度；230℃的源温度。
顶空自动采样器参数：35℃(平衡)/150℃(整体)烘箱温度；60℃(平衡)/175℃(整体)针头温度；100℃(平衡)/200℃(整体)传输线温度；10分钟的小瓶平衡时间；2.0分钟的加压时间；0.1分钟的注射时间；35分钟的GC循环时间；25psi的载体压力；操作模式：恒定；注射模式：时间。
为在四氢呋喃(THF)中测试的污染物分析物中的每一种制备一组已知浓度的标准品。在高温顶空条件(150℃、10分钟)下运行标准品，以使污染物分析物完全释放到22mL顶空小瓶的顶空中。使用理想气体定律将重量浓度转换为ppm体积/体积(v/v)浓度。使用的校准范围涵盖10至1,000ppm(v/v)。
通过以下来制备比较例(对照组)：将含有约5克所指出的污染物分析物的22mL顶空小瓶的一定体积(5mL)的顶空分配到空的22mL顶空小瓶中并且用特氟隆衬里的隔板快速封盖。以0.5mL和5mL增量进行污染物1-丁醇分析。
通过将相同体积的所指出的污染物(其被添加到对照组)添加到空的22mL顶空小瓶来制备实例，所述顶空小瓶已经含有在表1中指出的质量的多个非成膜聚合物减排颗粒(“颗粒”)(苯乙烯/丙烯酸酯、挥发性碱溶胀交联中空球形聚合物粉末，可以SunSpheresTM粉末购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))。
通过顶空GC-MS接近室温(35℃、10分钟)下运行比较例(对照组)和实例，并且然后在以上指出的仪器设置的情况下将各自的顶空注射到GC-MS的热进口中(在将所指出的污染物分析物分配到小瓶中之后约2小时)。然后，使用来自针对受试对象污染物分析物的校准曲线(峰面积与v/v浓度)的线性最小二乘方程确定每个比较例(对照组)和实例的顶空中的所指出的污染物分析物的ppm体积/体积(v/v)浓度。将颗粒的减少性能以由实例小瓶与比较例(对照组)中的颗粒提取的污染物分析物的百分比形式计算。结果报告于表1中。
表1
Claims (10)
1.一种空气处理制品，其包括：
半渗透性阻挡件和
多个非成膜聚合物减排颗粒，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒是多级颗粒，其包括：核聚合物和至少一种壳聚合物；其中核聚合物占非成膜聚合物减排颗粒的1至25wt％；其中核聚合物包含以核聚合物的重量计50至100wt％的至少一种类型的含有单个羧酸基团的单烯属不饱和核单体作为聚合单体单元；其中至少一种壳聚合物包含以至少一种壳聚合物的重量计10至50wt％的至少一种类型的多烯属不饱和壳单体；和以至少一种壳聚合物的重量计50至90wt％的至少一种类型的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中提供的非成膜聚合物减排颗粒各自含有中心空隙，其中提供的非成膜聚合物减排颗粒的平均空隙率为1至70vol％；
其中所述半渗透性阻挡件设置在空气气氛和所述非成膜聚合物减排颗粒之间；
其中所述半渗透性阻挡件阻止所述非成膜聚合物减排颗粒通过其中；
其中所述半渗透性阻挡件允许含有污染物的用于处理的空气通过其中，使得所述用于处理的空气能够与所述非成膜聚合物减排颗粒接触；
其中所述非成膜聚合物减排颗粒对所述污染物具有亲和力，其中所述污染物包含以下中的至少一种：乙醛、右旋柠檬烯、芳族物、吡啶、吡嗪、1-辛烯-3-醇、3-甲基呋喃、2-戊醇、2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、反式-2-辛烯-1-醇、顺式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯、2-戊酮、2-壬酮、冰片、土腥素、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇和罗汉柏烯。
2.根据权利要求1所述的空气处理制品，其中所述半渗透性阻挡件选自由以下中的至少一种组成的组：网状物、织造或非织造基材和膜。
3.根据权利要求2所述的空气处理制品，其中所述非成膜聚合物减排颗粒是自由流动的粉末，其中所述非成膜聚合物减排颗粒在与用于处理的空气接触时可被流化。
4.根据权利要求2所述的空气处理制品，其中所述非成膜聚合物减排颗粒被堆积在一起，使得所述非成膜聚合物减排颗粒在与用于处理的空气接触时保持彼此静止。
5.根据权利要求4所述的空气处理制品，其中所述半渗透性阻挡件包括多根纤维；并且其中所述多根纤维形成薄的织造或非织造垫。
6.根据权利要求1所述的空气处理制品，其中所述空气处理制品是多组分纤维，其具有带鞘和空腔的鞘/空腔纤维构造；其中所述半渗透性阻挡件形成所述鞘的至少一部分；并且其中所述非成膜聚合物减排颗粒设置在所述空腔中。
7.根据权利要求6所述的空气处理制品，其中所述核聚合物包括基于核聚合物重量为90至100wt％的丙烯酸单体和甲基丙烯酸单体作为聚合单体单元；其中所述至少一个壳聚合物包含基于所述至少一个壳聚合物的重量为15至30wt％的所述至少一种类型的多烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中所述至少一种类型的多烯属不饱和壳单体包括二乙烯基苯；其中所述至少一种壳聚合物包含基于所述至少一种壳聚合物的重量为70至85wt％的所述至少一种类型的单烯属不饱和壳单体作为聚合单体单元；其中所述至少一种类型的单烯属不饱和壳单体包括甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯磺酸钠和苯乙烯。
8.根据权利要求6所述的空气处理制品，其中所述空气处理制品是包括多组分纤维的织物。
9.根据权利要求6所述的空气处理制品，其中所述空气处理制品是包含织物的纺织产品，其中所述织物包含多组分纤维。
10.根据权利要求9所述的空气处理制品，其中纺织产品选自服装、室内装潢品、地毯、墙壁覆盖物、床上用品、毛巾、手套、地垫、帷幔、台布、酒吧垫、遮阳篷、汽车顶篷和过滤器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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