CN1249137C - 改良的过滤效率 - Google Patents

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Abstract

一种聚合物涂料组合物，其化学接枝到纤维素或合成材料上，获得的产品作为过滤系统的过滤器，所述系统通过除去烟灰、固体、液体和其它污染物，而使经过滤的液体或气体保持清洁，因此最大地延长了设备和引擎的寿命。利用化学接枝开发所述涂料，其涉及使用单体、预聚物、催化剂、接枝反应引发剂体系和/或其它成分。制成的涂料用于处理棉、其它纤维素材料、合成材料和它们的组合，并提供接枝聚合反应，从而，形成被化学结合到所述棉纤维、其它纤维素纤维、合成材料或其组合上的具有出色粘着性的聚合物膜，由此给纤维赋予所有期望的性质，这些性质在于增加的过滤效率。

Description

改良的过滤效率
技术领域
本发明基于2000年4月28日递交的美国临时申请第60/200343号，而且要求保护所述申请的权益，因此其所有内容经引用并入本申请。
本发明一般涉及一种用于处理滤料的涂料组合物，及相应的方法。
背景技术
所处理的纤维和由其制造的非织造片材或类似材料特别适于在废油再生装置中使用，例如，象美国专利US 5630912，4943352，4289583，4227969和4189351(其公开内容经引用并入本发明)中提到的Florida州BoyntonBeach的Puradyn Filter Technologies有限公司制造的那些装置。本发明还适用于滤油器本身，以及其它组件(包括棉絮或其它纤维)，这些参见美国专利US 5591330和5718258(其公开内容经引用并入本发明)。本发明适用于初次或二次全流机油滤清器---例如，其中约1400加仑/小时的油流经(可用纸和非纸类材料制造的)过滤器的那些滤清器、初次和二次燃料油滤器---例如，其中约10加仑/小时的燃料流经(可用纸和非纸类材料制造的)过滤器的那些燃料油滤器、(可用纸和非纸类材料制造的)透射过滤器、(可用纸和非纸类材料制造的)冷却剂过滤器、(可用纸和非纸滤料制造的)空气过滤器以及其它类型的过滤器。
发明内容
本发明涉及用于处理棉(或单纤维形式或片材形式的其它过滤用纤维素纤维或合成材料)的涂料组合物，以及制造这些涂料组合物和受涂敷材料的方法。本发明获得的滤料具有耐化学-耐高温性，出色的非浸出性，并提高和机动车辆、引擎、液压设备、自动变速器或相关应用有关的，一般是从燃料、油、润滑剂、冷却剂或空气中滤除碳、烟灰、二氧化硅、金属颗粒和其它污染物的过滤效率。
本发明特别就棉纤维(包括压缩或未压缩棉的长股线)进行了描述，但是应当理解，本发明也明显适用于其它纤维素纤维(例如，木材或其它造纸纤维)，合成材料(例如，聚丙烯酸系材料或聚酯材料)，及其混合物或组合物。此涂料组合物可单独施加到纤维上或者施加到由这些纤维制造的非织造片材或网上。
因此，本发明主要包括以下要点：
1、一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，基于涂料组合物的总量，所述组合物包含：30-50重量％的水性丙烯酸树脂，3-11重量％的高分子量硅氧烷的水悬浮体，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，5-16重量％的选自水溶性丙烯酸树脂或脂肪族聚氨酯的一种粘合剂，少于1重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、 Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
2、根据第1项的组合物，其中所述水溶性丙烯酸树脂是丙烯酸共聚物。
3、根据第1项的组合物，其中所述粘合剂是一种脂肪族聚氨酯。
4、根据第1项的组合物，其中所述催化剂是过氧化脲。
5、根据第1项的组合物，其中所述接枝引发剂是硝酸银。
6、一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，基于涂料组合物的总量，所述组合物包含：20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，20-40重量％的异丙醇，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
7、根据第6项的组合物，其中还含有少于0.5重量％的一种预聚物。
8、根据第7项的组合物，其中所述预聚物是一种聚丙烯酰胺聚合物。
9、根据第6项的组合物，其中所述单体是50％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠盐的水溶液。
10、根据第6项的组合物，其中所述酯是一种单体甲基丙烯酸酯。
11、根据第6项的组合物，其中所述酯是甲基丙烯酸2-羟乙基酯。
12、根据权第7项的组合物，其中还含有少于0.5重量％的杀菌剂。
13、根据权第12项的组合物，其中所述杀菌剂是一种氨基甲酸酯。
14、一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其包括：一种滤料和一种组合物，所述组合物化学接枝到所述滤料上，其中所述滤料是选自棉、纸基材料、合成材料及它们的组合的至少一种，而且其中基于涂料组合物的总量，所述组合物含有：20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，20-40重量％的异丙醇，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
15、一种制造油、燃料、冷却剂或空气的过滤器的方法，所述方法包括步骤：
a.制造准备化学接枝到过滤器基材上的如第1、6和14项所述的一种涂料组合物，
b.将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上。
16、根据第15项的方法，其中所述制造步骤包括：
混合20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，
20-40重量％的异丙醇，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，
少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
17、根据第16项的方法，其中还包括在混合之前，将少于0.5重量％的一种预聚物添加到所述单体中。
18、根据第17项的方法，其中所述预聚物是一种聚丙烯酰胺聚合物，其与温度在60-100℃之间的水混合。
19、根据第17项的方法，其中在与任何其它成分混合之前，将所述聚丙烯酰胺聚合物与温度在60-100℃之间的水混合，然后与杀菌剂混合。
20、根据第15项的方法，其中所述化学接枝步骤包括：通过把所述过滤器基材浸没到所述组合物中，将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上。
21、根据第20项的方法，其中所述化学接枝步骤进一步包括：挤压所述过滤器基材以便除去过量的组合物。
22、根据第15项的方法，其中所述化学接枝步骤包括：通过把所述过滤器基材浸没到所述组合物中，将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上，并在93.3-148.9℃焙烘所述过滤器基材。
23、一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，所述组合物包含：
少于1重量％的聚丙烯酰胺预聚物，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐，50％水溶液，
20-40重量％基于醇的溶剂，
4-15重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
24、一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，所述组合物包含：
少于1重量％的聚丙烯酰胺预聚物，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐，50％水溶液，
20-40重量％的异丙醇，
4-15重量％的甲基丙烯酸2-羟乙基酯，
少于6重量％的一种催化剂，其中所述催化剂是选自过硫酸铵、偏亚硫酸氢钠、过氧化氢及它们的混合物中的至少一种，和
少于2重量％的硝酸银。
25、一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其包含化学接枝了一种聚合物或共聚物的一种滤料，据此所述化学接枝的聚合物或共聚物得自一种化学组合物对所述滤料的处理，而且其中所述化学组合物包含：
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，
20-40重量％的醇，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
26、根据第25项的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述滤料选自纤维素基材料、合成材料及它们的组合中的至少一种。
27、根据第26项的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述纤维素基材料是一种棉材料。
28、根据第26项的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述纤维素基材料是一种纸材料。
29、根据第26项的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述合成材料选自丙烯酸系、聚酯及它们的组合的至少一种。
30、一种过滤油、燃料、冷却剂或空气的方法，其包括：将需过滤的油、燃料或空气通过过滤器，所述过滤器包含一种滤料，所述滤料被化学接枝了一种聚合物或共聚物，据此所述化学接枝的聚合物或共聚物得自一种化学组合物对所述滤料的处理，而且其中所述化学组合物包含：
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，
20-40重量％的异丙醇，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的一种酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
在一个实施方案中，本发明涉及用于处理棉纤维的聚合物涂料组合物，所述棉纤维在一个油过滤系统中充当过滤器，所述油过滤系统通过去除烟灰、固体、液体和其它污染物保持油的清洁，维持需要的粘度，急剧地减少添加剂的消耗量，并使油提供最大的润滑、冷却能力和最高的密封质量，因此，最大地延长了引擎或设备的寿命。使用化学接枝技术开发所述涂料，所述技术涉及使用单体、预聚物、催化剂、接枝引发剂体系和其它成分。得到的涂料用于处理棉、其它纤维素材料、合成材料和其组合，并提供接枝聚合反应，由此形成与棉纤维、其它纤维素纤维、合成纤维或其组合具有出色粘着性的化学结合的聚合物膜，从而给所述纤维赋予所有希望的性能，这些希望性能在于增加的过滤效率，例如，在一个油过滤系统中。
润滑和冷却设备部件和引擎是油主要的几个功能。油减少摩擦、使设备和引擎光滑而且高效地运行。油越清洁，则设备和引擎寿命会越长。存在许多种类型不同的油，每种为某一特定目的和环境而配制，具有最佳的粘度和最有效的添加剂混合。
虽然没有两种油完全相仿，但所有的油具有一个共同点，它们对污染物敏感。在用于其所需目的时，油被暴露于高温、碳、烟灰；二氧化硅、金属颗粒、水、燃料和乙二醇中。随着油污染增加，油的使用寿命减少，直到不能再保护、冷却和润滑设备或引擎的活动部件为止。当允许污染达到这种地步时，必须更换所述油以便将设备或引擎的损坏降到最小。但是，即使最小心更换油，仍在设备或引擎中留下污染物。
为设备和引擎开发的最有效的预防性保养是改进/提高过滤元件的过滤效率，因此需要处理油过滤系统中用做过滤元件的基材。处理油过滤系统中过滤元件而可获得的最重要好处如下：延长引擎寿命、降低购油和处置油的成本、安全延长换油里程、除去有问题的水、燃料和乙二醇、除去和/或降低固体污染物，由于使用清洁或更清洁的油而增加引擎和设备的效率，而且全面提高引擎的效率。
用于处理棉纤维、其它纤维素纤维、合成材料和其组合的本发明接枝配制物提供：耐高温、耐化学品、非浸出性能，并且当在高效净化系统中用做从油、燃料、润滑剂或空气中除去碳、烟灰、二氧化硅、金属颗粒和其它污染物的过滤元件时，其增加过滤效率。本发明涉及用含化学接枝单体/预聚物的涂料组合物处理棉纤维、其它纤维素纤维、合成材料或其组合，从而获得牢固粘着到棉纤维、其它纤维素纤维、合成材料或其组合上的聚合物膜。所处理的材料不仅可以是棉，而且可以是纸和合成纸或这些材料的混合物或组合物。
选择单体和预聚物，使得接枝到棉纤维、其它纤维素纤维、合成材料或其组合上的聚合物膜导致过滤系统的过滤效率增加，同时增加耐温和耐化学品以及非浸出性能，非浸出性能即被化学接枝的组合物不会从处理过的棉或其它材料上被浸出到滤出的油、燃料、润滑剂或空气中的性能。使用如下述的接枝技术，其提供一种经形成自由基并随后将单体/预聚物固定到基材上的化学接枝，使得涂料组合物会永久地固定到棉、其它纤维素、合成材料或组合基材上，同时对棉、其它纤维素、合成材料或其组合的固有结构性质没有影响。
单体/预聚物化学接枝的机理
用以下机理针对棉作出解释，但这些机理可等同地应用于其它纤维素材料，合成材料(丙烯酸系材料或聚酯材料)或其组合。
棉是主要的纺织材料和重要的纤维素源，其由88-96％的纤维状材料组成。纤维素是天然的糖类高聚物(多糖)，其由脱水葡萄糖单元经氧桥接在一起形成基本上为线性的长分子链(图1)。
                   纤维素分子(图1)
可将纤维素化学接枝描述为如下的过程：纤维素分子活化、将单体固定到反应位置上，随后是链增长，由此形成结合到纤维素分子主链上的聚合物支链。
在纤维素分子情形下，通过从纤维素分子的羟基上抽除氢原子完成化学接枝。所述纤维素分子的基团(-CH2OH)中具有活泼不稳定的氢原子，在接枝引发剂(″G.i.″或″GI″)存在下能将它激活，产生自由基(“X”)。如此产生的这些自由基在此方法中引发接枝聚合反应。纤维素纤维接枝聚合反应中涉及的一系列反应步骤如下：
Figure C0180859300151
在乙烯类单体存在下，本过程中产生的纤维素自由基引发如下的接枝聚合反应：
其中X是-OR或
Figure C0180859300162
而且其中R是烯丙基、苯基或烷基，所述烷基一般是1到10个碳原子。
所述接枝引发离子启动反应，并且整个过程如同自催化反应那样进行。因此，非常少量的接枝引发剂离子(10-100ppm)就足以完成接枝聚合的过程。
以上所有反应在过氧化物存在下发生，所述过氧化物同时再生形成自由基的接枝引发剂，如下式所示反应：
        (4)
过氧化物
其中R是烯丙基、苯基或烷基，所述的烷基一般有1-10个碳原子。
以上步骤(3)显示的接枝链增长可由自由基化合终止，其可按照借助于步骤(5)或步骤(6)的两种方式之一出现：
步骤(5)显示当反应终止时的最终产物，所述反应终止是一个自由基与一个聚合过的基材自由基结合的结果。
步骤(6)显示当反应终止时的最终产物，所述反应终止是由于两个聚合过的基材自由基相结合。
步骤(5)和(6)两者的终产物均是被赋予所有需要性能的接枝的纤维素纤维。
接枝引发剂可由金属离子体系Fe+++、Fe++、Ag+、Co++或Cu++组成。应当从水溶性催化剂中选择过氧化物，例如从过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾和/或偏亚硫酸氢钠中选择。这些单体和预聚物具有侧官能团X，它们可与它们自己反应，以及与所述配制物所包括的另外的预聚物反应，形成接枝交联的有机涂料。这些单体和预聚物的官能团应当由羟基、羧基、仲和/或叔氨基组成。调节反应性组分中官能团的分子比，使得反应结束后没有剩余的自由基。配制物中包括的预聚物和单体的物理和化学性能是经过选择的，使得当在棉织物上接枝时，它们赋予棉织物耐高温、耐化学品、非浸出性能，并提高油过滤系统中从例如油中滤除碳、烟灰、二氧化硅、金属颗粒和其它污染物的过滤效率。
本发明的化学接枝包括预聚物、单体和/或共聚物。
仔细考察以下非限定的实施例能更好地理解本发明。
具体实施方式
实施例1
配方
成分                                        重量份
Freetex 695-聚丙烯酰胺聚合物                -1.5
热水(80℃)                                  -98.5  0.1
Troysan polyphase AF-1(杀菌剂)              -0.1
去离子水(DIW)                               34.5
单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐
50％水溶液(AMPS 2403)                       40.0
异丙醇(IPA)                                 37.5
单体HEMA-2-羟乙基的甲基丙烯酸酯             10.5
过硫酸铵(10％溶液)                          1.0
偏亚硫酸氢钠(10％溶液)                      1.0
过氧化氢(0.1％溶液)                         0.01
硝酸银(0.1％溶液)                           0.01
按规定的量和规定的顺序如下使用前述成分。首先，在环境条件下将预定量的Freetex 695用甲醇润湿约15到30分钟时间。然后，将此润湿的Freetex 695(甲醇没有丝毫过量)在连续搅拌下加到容器中已被预先加热的上述“热水”(80℃)中，直到其全部溶解。让得到的溶液冷却(用大约10分钟)到室温。接着把杀菌剂(Troysan polyphase AF-1)加入所述溶液。然后把生成的这种Freetex混合物与所述去离子水混合。然后在环境条件下按规定的量和规定的顺序将所有剩余成分在搅拌所述混合物的同时加入所述混合物中(例如，在一台混合器中柔和搅拌)。在所有成分得到很好混合(约5-10分钟)以后，获得的配制物已经可以用于处理棉纤维。
所制配制物在配制罐中容许放置的最长时间是约5-6小时。因此，应当在产生所制配制物起5-6小时内用它处理棉纤维。如果所述配制物开始胶凝，则不应当再使用它了。
将所制配制物施加到市售的100％长条未漂白、压缩棉上，即，通过将棉浸渍或浸泡在所述配制物中，轧除棉上过量的配制物(例如，把棉喂入有两个回转辊的轧车(ringer)中，挤压所述棉)，将配制物施加到棉上，并且在标准的市售烘箱中于约121℃(250°F)焙烘接枝涂覆棉约30分钟。然后把处理过的棉作为滤料使用。
实施例2
配方
成分                                               重量份
PKFE(30％在MEK/醋酸2-乙氧基乙醇酯＝1∶1的溶液中)    30.0
聚酮K-1717B(30％在醋酸2-乙氧基乙醇酯中)             7.5
Cymel 303                                           5.0
MEK                                                 35.0
醋酸2-乙氧基乙醇酯                                  35.0
丁基卡必醇                                          10.0
BYK 300                                             0.04
Cycat 4040                                          0.05
Silwet L77                                          0.25
Silane A-1100                                       0.016
PS 072-KG(二甲基硅氧烷，
环氧乙烷(Ethyl oxide)-环氧丙烷共聚物)               1.7
高氯酸银(0.1％在MEK中)                              0.01
使用以上的成分和量(以克为单位)，将原树脂(PKFE)溶解形成30％在MEK/醋酸2-乙氧基乙醇酯1∶1中的溶液，并将它和聚酮预聚物(30％聚酮K-1717B的醋酸2-乙氧基乙醇酯溶液)置于容器中。向所述容器中的此组合物中添加上述的单体、预聚物、催化剂、接枝引发剂和其它成分。按照浓度比使用这些成分，并且按照上述的顺序。在环境条件下，搅拌内容物以形成一种均一的溶液。然后将制成的配制物施加到市售的100％长条未漂白、压缩棉上，即，通过将棉浸渍或浸泡在所述配制物中，轧除棉上过量的配制物，并且在标准的市售烘箱中于约121℃(250°F)焙烘接枝涂覆棉约30分钟。然后把处理过的棉作为滤料使用。
实施例3
配方
成分                                    重量份
Helastic WU-8061                         52.0
Helastic WO-8079                         10.0
DIW                                      38.0
Ecco-Res u-78                            15.0
APS v-soft                               10.0
APG-9kn                                  10.0
14％过硫酸铵的水溶液(将pH调节到8.0-8.5)
1.0
硝酸银(0.1％在水中)                       0.1
过氧化脲(0.1％在水中)                     0.1
和前述实施例的过程类似，将事先计算量的水溶性丙烯酸树脂粘合剂放入容器中。将上述配方中的单体、预聚物、催化剂、接枝引发剂体系及其它成分添加到所述容器中。按照浓度比并且按照上述的顺序使用这些成分。在环境条件下，搅拌内容物以形成一种均一的溶液。然后用制成的配制物按和上述相同的方式处理棉，包括于约121℃(250°F)焙烘约30分钟。然后把处理过的棉作为滤料使用。
实施例4
配方
成分                            重量份
AMPS 2403单体(50％水溶液)        30.0
IPA                              25.0
DIW                              23.0
HEMA(97％溶液)                   7.0
10％过硫酸铵                     1.0
10％偏亚硫酸氢钠                 1.0
Freetex 695(用甲醇润湿)          -1.5
热水(80℃)                       -98.5
搅拌下溶解Freetex和热水，        0.1
使其变凉并添加：
Troysan Polyphase AF-1           -0.1
和前述实施例的过程类似，将事先计算量的单体AMPS 2403-(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠盐50％水溶液)，放入一容器中。然后将上述配制物的其它成分加入所述容器。按照浓度比使用这些成分，并且按照上述的顺序添加这些成分。在环境条件下，搅拌内容物以形成一种均一的溶液。然后用制成的配制物按和上述相同的方式处理棉，包括于约121℃(250°F)焙烘约30分钟。然后把处理过的棉作为滤料使用。
在以上实施例中，在环境条件下，把特定量棉纤维(5-10磅或更多，这根据需要)浸没在配制物中，并且在所述配制物制得后的6-8小时之内进行。然后，从所述浸渍液中取出所述棉，挤压除去过量的配制物，接着其接受约121℃(250°F)焙烘30-40分钟。焙烘后的棉纤维这时已经可用做过滤油、燃料、润滑剂、冷却剂空气和类似流体及气体用的过滤元件。优选在化学接枝配制物制成后马上用所述配制物处理棉(或其它纤维素材料、合成材料或其组合)。
在以上实施例中，以商品名提及的产品的类属描述和功能如下：
Cymel 303树脂-六甲醚化密胺，苯氧基树脂和聚酮的交联剂，因此赋予纤维强度。
Silane A-1100-伽马-氨丙基三乙氧基甲硅烷，粘合促进剂。BYK 300-润湿剂。
Silwet L77-表面活性剂和润湿剂，帮助保持配制物的流变性能。
Cycat 4040-对甲苯磺酸，用于低温反应的催化剂。
PS072-KG-亲水性硅氧烷，帮助提高纤维的亲水性。
Helastic WO-8061-水溶性丙烯酸树脂粘合剂(丙烯酸系共聚物)，起到粘合剂的作用。
Helastic WO-8079-高分子量硅氧烷的水基悬浮体，它是一种起到粘合剂作用的丙烯酸系共聚物。
Ecco-Res U-78-脂肪族聚氨酯，起到粘合剂的作用。
APS V-soft-硅氧烷柔软剂，给予纤维柔软度。
APG 9kn-含氟化合物，起到润滑剂的作用，以便增加油的流动。
Freetex 695-三聚氰胺预聚物，一种聚丙烯酰胺，平均分子量高，约1600万，堆积密度约为675-770kg/M3，在25℃时是pH值5.5-7.5的0.2％溶液，而且其作用是固体颗粒离开油的粘合剂和吸收剂。
AMPS 2403单体-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠盐(50％水溶液)，分子量229。其具有下式结构。它是控制流变性的单体，所述流变性是水解和热稳定性方面的流变性。
Figure C0180859300221
HEMA-甲基丙烯酸2-羟乙基酯，一种单体的甲基丙烯酸酯。其具有下式。
Figure C0180859300231
偏亚硫酸氢钠，97％-偏亚硫酸氢钠，还以焦二亚硫酸二钠和焦亚硫酸钠为人所知。它是一种催化剂。
过硫酸铵，98％-过二硫酸铵，或也称为过氧化二硫酸铵。它是一种催化剂。
Troysan polyphase AF-1，EPA登记号5383-18，是一种广谱、液体、非金属杀真菌剂、杀菌剂；它的活性成分是3-碘代-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯。Troysan polyphase是依据美国专利US 3923870和4276211制造的(其公开内容在此经引用并入本发明)。
PKFE-苯氧基树脂，分子量高，而且残留的挥发物少。它具有下式。
Figure C0180859300232
棉-100％长条未漂白、压缩棉。
利用上述方法，制造出过滤效率提高、耐高温、耐化学品而且非浸出性的纤维，这些方法经形成自由基而向棉、其它纤维素材料、合成材料(例如丙烯酸系或聚酯)或前述组合上化学接枝单体和预聚物。这些纤维可为压缩形式或松散形式的，而且可以以这些形式作为过滤介质使用(例如美国专利US 5591330中关于松散棉纤维的描述，其公开内容经引用并入本发明)，或者可将这些纤维制造成非织造的网或片材形式，并且在非织造物形成前或，适当场合，在非织造物形成后进行接枝。然后，这样制造的非织造片材可用做过滤介质，例如，不仅在油、燃料、润滑剂、冷却剂或空气的过滤器中，特别是供车辆使用的过滤器中，而且用于液压设备、自动变速(传输)设备、引擎中，不论是固定的还是可移动，或其它类似设备。
本发明还涉及通过实践上述方法而制造的过滤介质，所述过滤介质包括：压缩或非压缩的棉、其它纤维素纤维、合成材料(例如，丙烯酸系或聚酯纤维)、或前述材料的组合；基本上松散的棉、其它纤维素纤维、或丙烯酸系或聚酯纤维等等；或者使用常规技术以这类纤维形成的非织造网。这样制造的过滤介质可用于前述专利所描述的任何系统或装置中。本发明还涉及前述专利的系统或产品，其利用本发明的过滤介质。
聚合物、单体、接枝引发剂体系和催化剂的百分数取决于所处理的具体纤维、这些纤维用于过滤时所处的具体环境、过滤期间这些纤维是何种形态，以及其它一些变数。例如，对于一种具体的涂料体系，可能被采用的配制物包括：约30-50重量％(例如，约38％)的水性丙烯酸树脂粘合剂，约3-11％(例如，约7％)的高分子量硅氧烷的水悬浮体，约20-40％(例如，约28％)的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，约5-16％(例如，约11％)的粘合剂(例如脂肪族的聚氨酯)以及各约3-11％(例如，约7％)的用于赋予纤维柔软度的柔软剂(例如，硅氧烷柔软剂)和用于增加油的流速的润滑剂(例如，含氟化合物)，以及少量(各少于1％)的一种催化剂和一种接枝引发剂(例如过氧化脲和硝酸银)。优选地，调节pH值使得其呈碱性，具有优选pH值范围约7.5-9，例如约8.25。优选进行焙烘，温度一般在约100-130℃之间，但足够低，使得对所处理的纤维没有不利影响。
在组合物中可使用0.1-50％范围的单体。
在涂料系统的另一个实施例中，可采用的配制物包括：约少于1重量％(例如，约0.08％)的溶解在热水(60-100℃之间)中的聚丙烯酰胺预聚物，其中加有杀菌剂，约20-40％(例如，约28％)的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，约20-40％(例如，约32％)的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐50％水溶液，约20-40％(例如，约30％)的溶剂例如异丙醇，约4-15％(例如，约8％)的单体酯例如甲基丙烯酸2-羟乙基酯，约少于2％(例如，约0.8％)的一种催化剂例如过硫酸铵(10％溶液)，约少于2％(例如，约0.8％)的一种催化剂例如偏亚硫酸氢钠(10％溶液)，约少于2％(例如，约0.008％)的一种催化剂例如过氧化氢(0.1％溶液)和约少于2％(例如，约0.008％)的一种接枝引发剂例如硝酸银(0.1％溶液)。优选进行焙烘，温度一般在约100-130℃之间，但足够低，使得对所处理的纤维没有不利的影响。
在本说明书公开的内容当中，应当理解，所有范围和配方量都是近似的，而且所有处于大范围中的较小范围是被特别提供的。例如，介于约20-40％的去离子水的量包括21-36％、30-39％、25-28％和所述大范围内所有其它更窄的范围。对于本发明公开中使用的所有其它范围，这也适用。
尽管已经联系现在看来最具体和最优选的实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的实施方案，而且恰恰相反，本发明意欲覆盖所附权利要求书的精神和范围中包括的各种更改和等价安排。

Claims (30)

1.一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，基于涂料组合物的总量，所述组合物包含：30-50重量％的水性丙烯酸树脂，3-11重量％的高分子量硅氧烷的水悬浮体，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，5-16重量％的选自水溶性丙烯酸树脂或脂肪族聚氨酯的一种粘合剂，少于1重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂；和少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述水性丙烯酸树脂是丙烯酸共聚物。
3.根据权利要求1的组合物，其中所述粘合剂是一种脂肪族聚氨酯。
4.根据权利要求1的组合物，其中所述催化剂是过氧化脲。
5.根据权利要求1的组合物，其中所述接枝引发剂是硝酸银。
6.一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，基于涂料组合物的总量，所述组合物包含：20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，20-40重量％的异丙醇，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
7.根据权利要求6的组合物，其中还含有少于0.5重量％的一种预聚物。
8.根据权利要求7的组合物，其中所述预聚物是一种聚丙烯酰胺聚合物。
9.根据权利要求6的组合物，其中所述单体是50％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠盐的水溶液。
10.根据权利要求6的组合物，其中所述酯是一种单体甲基丙烯酸酯。
11.根据权利要求6的组合物，其中所述酯是甲基丙烯酸2-羟乙基酯。
12.根据权利要求7的组合物，其中还含有少于0.5重量％的杀菌剂。
13.根据权利要求12的组合物，其中所述杀菌剂是一种氨基甲酸酯。
14.一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其包括：一种滤料和一种组合物，所述组合物化学接枝到所述滤料上，其中所述滤料是选自棉、纸基材料、合成材料及它们的组合的至少一种，而且其中基于涂料组合物的总量，所述组合物含有：20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，20-40重量％的异丙醇，20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
15.一种制造油、燃料、冷却剂或空气的过滤器的方法，所述方法包括步骤：
a.制造准备化学接枝到过滤器基材上的如权利要求1、6和14所述的涂料组合物，
b.将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上。
16.根据权利要求15的方法，其中所述制造步骤包括：
混合20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，
20-40重量％的异丙醇，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，
少于4重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于1重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
17.根据权利要求16的方法，其中还包括在混合之前，将少于0.5重量％的一种预聚物添加到所述单体中。
18.根据权利要求17的方法，其中所述预聚物是一种聚丙烯酰胺聚合物，其与温度在60-100℃之间的水混合。
19.根据权利要求17的方法，其中在与任何其它成分混合之前，将所述聚丙烯酰胺聚合物与温度在60-100℃之间的水混合，然后与杀菌剂混合。
20.根据权利要求15的方法，其中所述化学接枝步骤包括：通过把所述过滤器基材浸没到所述组合物中，将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上。
21.根据权利要求20的方法，其中所述化学接枝步骤进一步包括：挤压所述过滤器基材以便除去过量的组合物。
22.根据权利要求15的方法，其中所述化学接枝步骤包括：通过把所述过滤器基材浸没到所述组合物中，将所述组合物化学接枝到所述过滤器基材上，并在93.3-148.9℃焙烘所述过滤器基材。
23.一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，所述组合物包含：
少于1重量％的聚丙烯酰胺预聚物，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐，50％水溶液，
20-40重量％基于醇的溶剂，
4-15重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
24.一种涂料组合物，用于油、燃料、冷却剂或空气滤料的化学接枝，所述组合物包含：
少于1重量％的聚丙烯酰胺预聚物，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
20-40重量％的单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐，50％水溶液，
20-40重量％的异丙醇，
4-15重量％的甲基丙烯酸2-羟乙基酯，
少于6重量％的一种催化剂，其中所述催化剂是选自过硫酸铵、偏亚硫酸氢钠、过氧化氢及它们的混合物中的至少一种，和
少于2重量％的硝酸银。
25.一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其包含化学接枝了一种聚合物或共聚物的一种滤料，据此所述化学接枝的聚合物或共聚物得自一种化学组合物对所述滤料的处理，而且其中所述化学组合物包含：
20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的一种单体，
20-40重量％的异丙醇，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
26.根据权利要求25的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述滤料选自纤维素基材料、合成材料及它们的组合中的至少一种。
27.根据权利要求26的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述纤维素基材料是一种棉材料。
28.根据权利要求26的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述纤维素基材料是一种纸材料。
29.根据权利要求26的一种油、燃料、冷却剂或空气的过滤器，其中所述合成材料选自丙烯酸系、聚酯及它们的组合的至少一种。
30.一种过滤油、燃料、冷却剂或空气的方法，其包括：将需过滤的油、燃料或空气通过过滤器，所述过滤器包含一种滤料，所述滤料被化学接枝了一种聚合物或共聚物，据此所述化学接枝的聚合物或共聚物得自一种化学组合物对所述滤料的处理，而且其中所述化学组合物包含：
20-40重量％的选自单2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐或甲基丙烯酸2-羟乙基酯的-种单体，
20-40重量％的异丙醇，
20-40重量％的去离子水、蒸馏水或其它形式的纯水，
4-15重量％的选自甲基丙烯酸酯或醋酸2-乙氧基乙醇酯的一种酯，
少于6重量％的选自过氧化氢、过氧化脲、过硫酸铵、过硫酸钾、偏亚硫酸氢钠及它们的混合物中的至少一种催化剂，和
少于2重量％的选自含Fe+++、Fe++、Ag+、Co++、Cu++及其混合物的金属离子体系的至少一种接枝引发剂。
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