本說明書大致涉及開孔聚合物片材、支撐構(gòu)件和摻有納米顆粒的其他材料，以及由此類材料形成的過濾器。

背景技術(shù)：

1、開孔聚合物片材或膜是輕質(zhì)非織造材料，其包括孔、孔隙或穿孔?？卓梢詨河〕蓤D案(例如圓形、菱形、六邊形、長方形、三角形、矩形等)，然后拉伸直至在壓印產(chǎn)生的變薄區(qū)域中形成孔。這種開孔基材可以由多種聚合物(例如聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯(“hdpe”)等)形成。聚合物層例如可以包含擠出膜。

2、開孔膜用于許多應(yīng)用，包括手指繃帶、手術(shù)服、手術(shù)單、口罩、牙齒美白貼、水凝膠稀松布、鼻部支撐材料、電極支撐產(chǎn)品、過濾器、食品加工、包裝和紡織應(yīng)用、農(nóng)產(chǎn)品、食品包裝(例如奶酪生產(chǎn)網(wǎng))等。開孔膜可以商購獲得，并以商標(biāo)銷售。

3、開孔膜的一個(gè)特別有用的應(yīng)用是作為空氣和液體過濾裝置的支撐產(chǎn)品。過濾器中通常使用支撐片材或膜層來為過濾層提供結(jié)構(gòu)支撐。這些片材通常開孔，以允許濾液穿過片材至下面的過濾介質(zhì)。通常，在以給定速率過濾時(shí)，可以觀察到跨支撐膜的橫流壓降，表明將流體推過過濾器所需的力增加。使跨給定支撐膜的橫流壓降最小化可以降低過濾的運(yùn)行成本。

4、因此，需要改進(jìn)的支撐膜層和包含此類膜層的過濾器。期望降低跨支撐膜層的總壓降以提高此類過濾器的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下呈現(xiàn)了所要求保護(hù)的主題的簡要概述，以提供對所要求保護(hù)的主題的一些方面的基本理解。本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
不是對所要求保護(hù)的主題的全面概述。它既不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或重要要素，也不旨在描述所要求保護(hù)的主題的范圍。其唯一目的是以簡化形式呈現(xiàn)所要求保護(hù)的主題的一些概念，作為后面呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的序言。

2、提供了開孔聚合物層、片層、網(wǎng)或膜，其包括一個(gè)或多個(gè)孔、孔隙或穿孔，并在聚合物層內(nèi)摻有納米顆粒。在某些實(shí)施方案中，開孔片材包含在氣體或液體過濾器中的支撐膜層。開孔聚合物片材可以為過濾介質(zhì)提供支撐，例如，或者可以附接單獨(dú)的層以提供所需的結(jié)構(gòu)支撐。納米顆粒捕獲污染物并降低跨支撐膜層的總壓降，以提高此類過濾器的效率。

3、在一個(gè)方面，聚合物片材包含至少一個(gè)聚合物層，其具有一個(gè)或多個(gè)孔，用于氣體或液體經(jīng)其流過，以及布置在聚合物層內(nèi)的多個(gè)納米顆粒，使得納米顆粒被布置在聚合物層的第一表面和與第一表面相對的第二表面之間。納米顆粒過濾穿過聚合物片材的污染物。

4、在某些實(shí)施方案中，聚合物片材是擠出膜?？卓梢园紫痘虼┛住？卓梢跃哂腥魏魏线m的形狀，例如菱形、圓形、六邊形、正方形或其組合。在某些實(shí)施方案中，片材具跨聚合物層的表面延伸的多個(gè)褶皺?？梢越M合多種類型的片材，并且可以使用一個(gè)或多個(gè)層。可以組合不同材料的片材。

5、聚合物層可以選自由聚丙烯膜、高密度聚乙烯膜和聚乳酸膜組成的組。聚合物片材還可以包含網(wǎng)、網(wǎng)狀物、織物、針織物或編織物。

6、在某些實(shí)施方案中，聚合物層是基本上剛性的支撐層，用于氣體過濾器。在其他實(shí)施方案中，聚合物層是柔性表面層，用于面罩。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，聚合物層是柔性表面層，用于手指繃帶墊。

7、聚合物層可以被共擠出以形成膠粘的粘合層。聚合物層可以具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，并且納米顆粒可以在聚合物層內(nèi)形成梯度，使得納米顆粒的密度從第一表面到第二表面減小。在實(shí)施方案中，納米顆?；旧暇鶆虻胤稚⒈榧熬酆衔飳印?/p>

8、在一些實(shí)施方案中，納米顆粒可以從第一和第二表面添加到基材中。在這些實(shí)施方案中，第一表面處和第二表面處的面密度或“添加量”可以基本上彼此相等，或者它們可以根據(jù)應(yīng)用而不同。在這些實(shí)施方案中，存在于基材中間的面密度或“添加量”低于外表面處的面密度或“添加量”。例如，基材中間的面密度可以是外表面處的面密度的約75％，或者可以是約50％、40％或25％。

9、在某些實(shí)施方案中，納米顆?？梢园s0.1克/m2至約20克/m2，優(yōu)選至少約2.0克/m2的添加量。具體的添加量或面密度可能取決于應(yīng)用。例如，申請人已發(fā)現(xiàn)，更高的面密度或添加量將提高非織造材料過濾污染物的效率。

10、在某些實(shí)施方案中，納米顆粒已通過第一表面沉積到基材中。納米顆粒通過第一表面滲透到第一和第二表面之間基材的一定“深度”中。如本文所用，術(shù)語“以一定深度”意指納米顆粒分散越過聚合物片材的第一表面，使得至少一些納米顆粒被布置在聚合物片材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的第一和第二相對表面之間。在其他實(shí)施方案中，納米顆粒從第一表面到第二表面基本上滲透遍及基材。在其他實(shí)施方案中，納米顆粒分散在從第一表面到第一和第二表面之間的位置的聚合物片材的一部分中。在一些實(shí)施方案中，納米顆粒從第一表面滲透第一和第二表面之間的寬度或厚度的至少25％，或更優(yōu)選地滲透厚度的至少約50％。

11、在一些實(shí)施方案中，納米顆粒相對于支撐纖維在空間中呈三維分布，這可以增加聚合物片材內(nèi)的纖維表面積和微體積。三維分布還可以防止抗聚合物片材特定部分的完全堵塞，這在過濾介質(zhì)中特別有用，因?yàn)樗试S流體(例如，空氣和其他氣體)穿過過濾器，從而降低過濾器上的總壓降。

12、在某些實(shí)施方案中，聚合物片材具有從第一表面到第二表面的厚度，其中納米顆粒以從第一表面到第二表面寬度的至少70％布置在聚合物片材內(nèi)。在實(shí)例中，納米顆粒以從第一表面到第二表面厚度的至少90％布置在聚合物片材內(nèi)。

13、在某些實(shí)施方案中，在流體內(nèi)隔離納米顆粒并通過聚合物片材的第一表面使其分散。例如，流體可以是氣態(tài)介質(zhì)，例如空氣、氦、氮、氧、二氧化碳等。納米顆?？梢杂蛇@種氣態(tài)介質(zhì)通過氣流、氣溶膠、蒸發(fā)器、噴霧或其他合適的輸送機(jī)制進(jìn)行分散。

14、納米顆?？梢园ㄈ魏魏线m的材料，例如玻璃、生物可溶性玻璃、陶瓷材料、丙烯酸、碳、金屬(例如氧化鋁)、聚合物(例如尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯等)、聚氯乙烯(pvc)、聚烯烴、聚縮醛、聚酯、纖維素醚、聚亞烷基硫醚、聚(亞芳基氧化物)、聚砜、改性聚砜聚合物和聚乙烯醇、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯及其任何組合。

15、基材的纖維可以通過任何方法生產(chǎn)，包括但不限于氣流成網(wǎng)法、噴絲頭、凝膠紡絲、熔融紡絲、濕法紡絲、干法紡絲、海島型短纖維或紡粘、分段式餅狀短纖維或紡粘等。設(shè)想的纖維的橫截面可以具有多種形狀，包括但不限于圓形、蕓豆形、狗骨形、三葉形、杠鈴形、領(lǐng)結(jié)形、星形、y形等。

16、纖維可以是人造纖維或天然纖維。適合用于纖維的材料包括但不限于聚丙烯、聚酯(pet)、pen聚酯、pct聚酯、聚丙烯、pbt聚酯、共聚酰胺、聚乙烯、高密度聚乙烯(“hdpe”)、lldpe、交聯(lián)聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚富馬腈、聚苯乙烯、苯乙烯馬來酸酐、聚甲基戊烯、環(huán)烯烴共聚物或氟化聚合物、聚四氟乙烯、全氟乙烯和六氟丙烯或與pvdf的共聚物(如p(vdf-trfe))或三元共聚物(如p(vdf-trfe-cfe))、丙烯、聚酰亞胺、聚醚酮、纖維素酯、尼龍和聚酰胺、聚甲基丙烯酸、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲醛、聚磺酸酯、丙烯酸、苯乙烯化丙烯酸、預(yù)氧化丙烯酸、氟化丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯基丙烯酸、乙烯乙酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯、乙烯/氯乙烯、乙酸乙烯酯共聚物、乳膠、聚酯共聚物、羧化苯乙烯丙烯酸或乙酸乙烯酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸共聚物、酚醛樹脂、聚氨酯、纖維素、苯乙烯或其任何組合。設(shè)想了其他常規(guī)纖維材料。

17、纖維可以包括不同尺寸的纖維，纖維的直徑通常在約1至1000微米的范圍內(nèi)，長度在約半英寸至三英寸的范圍內(nèi)。

18、在某些實(shí)施方案中，纖維是具有芯和鞘的生物組分纖維。在實(shí)施方案中，芯與鞘不同心。在其他實(shí)施方案中，芯與鞘同心。

19、在某些實(shí)施方案中，在流體內(nèi)隔離納米顆粒并通過聚合物層的第一表面使其分散。聚合物層可以包含具有靜電荷的纖維。納米顆粒選自由碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維、尼龍纖維、聚乳酸纖維及其組合組成的組。

20、在某些實(shí)施方案中，聚合物片材(即纖維和/或納米顆粒)可以帶靜電，使得例如可以通過機(jī)械和靜電過濾捕獲污染物。纖維和納米顆粒之間的粘合還可以通過對納米顆粒、纖維或兩者進(jìn)行靜電充電來增強(qiáng)。例如，在某些實(shí)施方案中，纖維帶靜電，使得機(jī)械過濾可以通過納米顆粒實(shí)現(xiàn)，而靜電過濾可以通過駐極體基材實(shí)現(xiàn)。靜電或駐極體基材可以是通過梳理和針刺制成的高蓬松度摩擦電過濾介質(zhì)。在其中一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選地納米顆粒在針刺之前沉積到基材中，然后將靜電纖維和納米顆粒針刺在一起。

21、在某些實(shí)施方案中，聚合物片材還包含在聚合物層內(nèi)的粘合劑，將納米顆粒粘合至聚合物層。粘合劑可以包含選自由淀粉、糊精、瓜爾膠、pvoh和合成樹脂組成的組的材料。

22、在另一個(gè)方面，氣體過濾器包含過濾介質(zhì)和粘合至過濾介質(zhì)的基本上剛性的支撐層。支撐層包括纖維和布置在支撐層內(nèi)的多個(gè)納米顆粒。納米顆粒可以被配置成過濾穿過支撐層的污染物。支撐層可以包含至少一個(gè)擠出聚合物膜，該擠出聚合物膜具有一個(gè)或多個(gè)孔，用于氣體或液體經(jīng)其流過。

23、在某些實(shí)施方案中，聚合物膜具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，并且至少一部分納米顆粒被布置在第一表面和第二表面之間。聚合物膜可以包含至少一個(gè)折痕以在片材內(nèi)形成褶皺?？卓梢园紫痘虼┛??？卓梢跃哂辛呅?、圓形、正方形或菱形等形狀。

24、在一個(gè)實(shí)施方案中，支撐層基本上是多孔的。在示例性實(shí)施方案中，支撐層的孔隙率值為至少0.5或50％，優(yōu)選至少0.8或80％，并且更優(yōu)選約0.86或86％。

25、在某些實(shí)施方案中，氣體過濾器還包括跨聚合物層的表面延伸的多個(gè)褶皺。聚合物膜可以選自由聚丙烯膜、高密度聚乙烯膜和聚乳酸膜組成的組。氣體過濾器還可以包括網(wǎng)、網(wǎng)狀物、織物、針織物或編織物。

26、在某些實(shí)施方案中，在流體內(nèi)隔離納米顆粒并通過聚合物層的第一表面使其分散。支撐層可以包含具有靜電荷的纖維。納米顆粒選自由碳纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維、尼龍纖維、聚乳酸纖維及其組合組成的組。

27、在某些實(shí)施方案中，氣體過濾器還包含在聚合物層內(nèi)的粘合劑，將納米顆粒粘合至聚合物層。粘合劑可以包含選自由淀粉、糊精、瓜爾膠、pvoh和合成樹脂組成的組的材料。

28、在另一個(gè)方面，復(fù)合材料包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)具有孔隙的基材和在基材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個(gè)納米顆粒。納米顆粒在基材內(nèi)形成梯度，使得納米顆粒的密度從基材的第一表面到相對的第二表面減小。

29、基材可以包含纖維材料。纖維材料可以是多根微纖維，該微纖維的尺寸為1微米或更大。

30、在某些實(shí)施方案中，微纖維在選自由紡粘工藝、熔噴工藝和靜電紡絲工藝組成的組的工藝中形成。納米顆?？梢栽谕獗砻嫦路窖由旒s1毫米至約3毫米的距離。

31、本文中對本說明書的各種實(shí)施方案所滿足的期望目的的敘述并不旨在暗示或表示這些目的中的任何一個(gè)或全部作為基本特征(單獨(dú)或共同地)存在于本說明書的最一般的實(shí)施方案或其任何更具體的實(shí)施方案中。