包括酸性多糖薄膜的层压体.pdf

本发明涉及部分地由连续酸性多糖薄膜制备的层压体。在多个实施方案中，所述层压体可用于制造防护制品，因为其通常很大程度上不渗透危险的化学和生物试剂，但是可充分渗透水蒸汽。如果作为防护服穿着，则穿起来既具有保护性又具有舒适性。

1.  通过在层压体内包括连续酸性多糖薄膜来抑制化学上或生物上有害的试剂穿过层压体或结构体或由其制成的衣物渗透的方法。

2.  可选择性渗透的防护结构体，所述结构体包括连续薄膜和至少一层织物，所述连续薄膜包含按重量计至少50％的量的至少一个酸性多糖成分。

3.  权利要求2的可选择性渗透的结构体，其中所述至少一个酸性多糖成分包括一个或多个下列成员：果胶、藻酸、丙二醇藻酸酯、羧甲基纤维素、黄原胶、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶、车前子、木聚糖、阿拉伯酸、黄蓍胶酸、khava树胶、亚麻籽酸、纤维素糖醛酸、地衣淀粉糖醛酸、结冷胶、鼠李聚糖胶、文莱胶、角叉菜胶、糖胺聚糖；以及这些物质的碱、碱土和(烷基)铵盐。

4.  权利要求3的可选择性渗透的结构体，其中所述至少一个酸性多糖成分包括一种或多种选自下列的糖胺聚糖：透明质酸、4-硫酸软骨素、6-硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素；以及这些物质的碱、碱土和(烷基)铵盐。

5.  权利要求2的可选择性渗透的结构体，其中所述结构体是包括连续酸性多糖薄膜和至少一层织物的层压体。

6.  权利要求2的可选择性渗透的结构体，其中所述酸性多糖薄膜还包括一个或多个选自下列的成员：天然聚合物、合成聚合物、交联剂、填充剂、阻燃剂、增塑剂、增韧剂和稳定剂，并且其中所述薄膜包含按重量计至少50％的酸性多糖。

7.  权利要求2的可选择性渗透的结构体，所述结构体还包括基底，所述酸性多糖薄膜由溶液浇注到该基底上，其中所述基底在基底平面上基本没有高于将被转变成所述薄膜的酸性多糖涂层的期望厚度的突出。

8.  权利要求7的可选择性渗透的结构体，其中所述基底选自：薄膜、薄片和微孔膜。

9.  权利要求7的可选择性渗透的结构体，其中所述基底是薄膜、薄片或微孔膜，并且包括至少一种选自下列的聚合物：弹性体、玻璃状聚合物和半结晶材料。

10.  权利要求9的可选择性渗透的结构体，其中所述至少一种聚合物选自：离聚物、聚烯烃和含氟聚合物。

11.  权利要求10的可选择性渗透的结构体，其中所述离聚物选自下列物质的离聚物：乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物；全氟化磺酸盐或羧酸盐聚合物；磺化聚苯乙烯；磺化乙烯-丙烯三元共聚物；磺化苯乙烯-聚烯烃二嵌段和三嵌段共聚物；磺化聚酯；和磺化聚酰胺。

12.  权利要求11的可选择性渗透的结构体，其中所述全氟化磺酸盐聚合物是全氟代磺酸四氟乙烯共聚物。

13.  权利要求10的可选择性渗透的结构体，其中所述聚烯烃选自：聚丙烯；高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属催化的聚乙烯、超低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、高性能聚乙烯；乙烯和丙烯的共聚物；
衍生自乙烯或丙烯和至少一种单体的共聚物，所述单体选自丙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、异丁烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和一氧化碳；以及烯烃与至少一种二烯的共聚物。

14.  权利要求13的可选择性渗透的结构体，其中所述与二烯的共聚物选自：乙烯或丙烯或乙烯和其它烯烃与下列其它二烯的共聚物：含有至少六个碳原子的直链脂族非共轭双烯和其它共轭或非共轭双烯，如降冰片二烯、二环戊二烯、亚乙基降冰片烯和丁二烯。

15.  权利要求10的可选择性渗透的结构体，其中所述含氟聚合物选自：三氟乙烯、六氟丙烯、一氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯和乙烯基氟化物的聚合物和共聚物。

16.  权利要求15的可选择性渗透的结构体，其中所述含氟聚合物选自：氟化乙烯/丙烯共聚物、乙烯和氯三氟乙烯的共聚物、乙烯和四氟乙烯的共聚物、全氟乙烯醚/四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)二聚物以及与四氟乙烯的三元共聚物、聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯与丙烯酸类聚合物的共混物、以及聚乙烯基氟化物均聚物。

17.  权利要求9的可选择性渗透的结构体，其中所述基底是疏水性微孔膜。

18.  权利要求18的可选择性渗透的结构体，其中所述织造或非织造织物包括一个或多个选自下列的成员：芳族聚酰胺、聚苯并咪唑、尼龙和棉。

19.  权利要求2的可选择性渗透的结构体，其中所述湿气透过率为至少2kg/m²/24h，并且至少一种对人体健康有害的化学或生物试剂的透过率足够低以防止由所述化学或生物试剂所引起的伤害、疾病或死亡的发生。

20.  权利要求19的可选择性渗透的结构体，其中所述化学或生物试剂选自：神经毒剂、糜烂性毒剂、刘易士毒气、氮芥子气、催泪瓦斯和防暴试剂、有毒工业化学药品和有毒工业原料、杀虫剂、光气、氯、对硫磷、丙烯腈、病毒、细菌和毒素。

21.  权利要求5的可选择性渗透的结构体，所述结构体还包括至少一个附加层。

22.  结合了权利要求2的可选择性渗透的结构体的成品。

23.  权利要求22的成品，所述成品还结合了外壳和任选的内衬，所述外壳和内衬分别独立地包括至少一个下列成员：织造物、非织造织物、薄膜和微孔膜。

24.  权利要求22的成品，其中所述成品选自：衣物、遮蔽物和保护性覆盖物。

25.  权利要求24的衣物，其中所述衣物选自：连衣工作服、防护套装、外套、夹克、有限使用的防护服、雨具、滑雪裤、手套、短袜、靴子、鞋或靴套、长裤、头巾、帽子、面罩、衬衣和医用衣服。

26.  权利要求25的医用衣服，其中所述医用衣服选自：医用或外科手术长袍、手套、拖鞋、鞋或靴套、以及头套。

27.  权利要求1的方法，其中所述方法提供对军事人员的保护，以防止皮肤暴露于战斗人员环境中可能遇到的化学和生物试剂；对第一响应人员的保护，以防紧急事件响应情形下的化学或生物试剂；或对清理人员的保护，以防有害物质响应情形下的化学或生物试剂。

28.  权利要求6的可选择性渗透的结构体，其中所述酸性多糖薄膜还包括选自下列的天然聚合物：脱乙酰壳多糖本身、脱乙酰壳多糖盐和脱乙酰壳多糖衍生物。

29.  用于制造可选择性渗透的层压体的方法，所述方法包括：
(a)形成酸性多糖的溶液，
(b)沉积足以在基底上形成薄膜的量的所述酸性多糖溶液，其中所述基底在基底平面上基本没有高于将被转变成薄膜的酸性多糖涂层的期望厚度的突出；
(c)干燥所述基底上沉积的酸性多糖溶液，从而形成酸性多糖薄膜；
(d)任选地，将附加层沉积到所述酸性多糖薄膜上；和
(e)形成包括所述基底和所述酸性多糖薄膜以及至少一层织物的层压体。

30.  用于制造可选择性渗透的层压体的方法，所述方法包括：
(a)形成酸性多糖的溶液，
(b)在工作装置上沉积足以形成薄膜的量的这种溶液；
(c)干燥所述工作装置上酸性多糖溶液的沉积，从而形成酸性多糖薄膜；
(d)任选地，将附加层沉积到所述酸性多糖薄膜上；
(e)从所述工作装置上移除所述薄膜；以及
(f)形成包括所述薄膜和至少一层织物的层压体。

31.  权利要求29或30的方法，其中所述基底选自：薄膜、薄片和微孔膜。

32.  权利要求29或30的方法，所述方法还包括通过一种或多种选自下列的方法使所述连续薄膜不溶解：加热；借助于将所述薄膜浸入到至少一种二价或三价盐的溶液中进行离子交联；共价交联；和接触酸，所述酸具有比待不溶解化的酸性多糖的pKa低的pKa。

33.  权利要求32的方法，所述方法包括借助于将所述薄膜浸入到二价或三价盐的溶液中通过离子交联使所述连续薄膜不溶解，所述二价或三价盐选自：CaCl₂、SrCl₂、BaCl₂、ZrOCl₂和FeCl₃。

34.  权利要求29或30的方法，其中所述酸性多糖溶液(a)中的酸性多糖的浓度为约0.5％至约15重量％。

35.  权利要求29或30的方法，其中使用涂刀涂布、喷涂、浸涂或旋转涂布将所述酸性多糖溶液沉积到所述工作装置上；或使用下列方法将所述酸性多糖溶液施用到移动网幅或基底上：逆辊、绕线或Mayer杆、直接和偏移凹版印刷、狭槽冲模、刀片、热熔融、帘、涂刀涂布辊、挤出、气刀、喷雾、旋转筛、多层滑板、共挤出、弯月面、逗号或微凹版涂布方法。

36.  权利要求29或30的方法，其中所述酸性多糖溶液还包括选自下列的任何一个或多个成员：天然聚合物、合成聚合物、交联剂、填充剂、阻燃剂、增塑剂、增韧剂和稳定剂，并且其中按重量计所述所得薄膜的至少50％是酸性多糖。

包括酸性多糖薄膜的层压体
发明领域
本发明涉及部分地由包含酸性多糖的连续薄膜制备的层压体。在多个实施方案中，所述层压体可用于制造防护制品，并且优选基本上不渗透危险的化学和生物试剂，但是可充分渗透水汽。如果作为防护服穿着，则穿起来既具有保护性又具有舒适性。
发明背景
对于提供个人保护以防有毒性的化学和生物试剂的结构体的需要一直在增长。设计不可渗透有毒化学气体和液体的结构是已知的，但是当作为衣服使用时，穿着此类结构体通常也会感觉闷热、笨重和不舒服。
由作为防护套装穿着的衣服所提供的舒适度受到可渗透入组成衣服的织物的水汽量的显著影响。人体不断排汗作为控制体温的方法。当防护织物阻碍水汽从人体流失时，发汗冷却过程被阻碍，这导致个人不适。当防护套装容许极少或没有水汽流失时，会在很短的一段时间内产生极大的热应激或热射病。因此，希望除了提供最高级别的对有毒化学药品和液体的防护之外，实用的化学和生物防护套装还应当具有较高的水汽传输速率。也希望合适的防护结构体重量较轻，并且提供同样高级别的长期保护。
在共同未决的美国专利申请序列号11/593,598中提供了可选择性渗透的包括连续脱乙酰壳多糖薄膜的层压体。所述层压体容许水蒸气透过，同时对危害人体健康的化学和生物物质的渗透提供屏障。
本发明提供了可选择性渗透的层压体，所述层压体包含酸性多糖的连续薄膜并且可用在用于个人防护的制品中。与不可渗透的制品相比，其提供改善的穿着舒适性。
发明概述
本发明的一个方面是通过在层压体内包含连续酸性多糖薄膜来抑制化学上或生物上有害的试剂穿过层压体或结构体或由其制成的衣物而渗透的方法。
本发明的另一个方面是包括连续酸性多糖薄膜的防护结构体。在一些实施方案中，所述结构体是还包括至少一层织物的层压体。
本发明的另一个方面是包含层压体的成品，所述层压体包括连续酸性多糖薄膜和至少一层织物。成品包括衣物、遮蔽物和保护性覆盖物。
本发明的另一个方面是用于制造可选择性渗透的层压体的方法，所述方法包括：
(a)形成酸性多糖的溶液；
(b)沉积足以在基底上形成薄膜量的酸性多糖溶液，其中所述基底在基底平面上基本没有高于将被转变成薄膜的脱乙酰壳多糖涂层期望厚度的突出；
(c)干燥基底上沉积的酸性多糖溶液，从而形成连续的酸性多糖薄膜；
(d)任选地，将附加层沉积到酸性多糖薄膜上；以及
(e)形成包括基底和酸性多糖薄膜和至少一层织物的层压体。
本发明的另一个方面是用于制造可选择性渗透的层压体的方法，所述方法包括：
(a)形成酸性多糖的溶液；
(b)在工作装置上沉积足以形成薄膜量的这种溶液；
(c)干燥工作装置上的酸性多糖溶液沉积，从而形成连续的酸性多糖薄膜；
(d)任选地，将附加层沉积到酸性多糖薄膜上；
(e)从工作装置上移除薄膜；以及
(f)形成包括薄膜和至少一层织物的层压体。
对本领域的技术人员来说，根据以下说明书和附加的权利要求书，本发明的这些和其它方面将显而易见。

附图简述
图1是显示依照本发明的一个实施方案的一种类型的可选择性渗透的层压体的结构体的示意图。
发明详述
在本公开的上下文中将用到许多术语。
如本文所用，术语“薄膜”是指薄而松散的结构体，所述结构体能够调节与其接触的物质如气体、蒸汽、气溶胶、液体和/或微粒的传输。薄膜可以为化学上或物理上均匀的或非均质的。薄膜一般被理解为小于约0.25mm厚。
如本文所用，术语“薄片”或“成片”是指至少0.25mm厚的薄膜。
如本文所用，术语“酸性多糖”既指(1)包含可离子化的酸性官能团的多糖，也指(2)这种多糖的盐。
如本文所用，术语“酸性多糖薄膜”是指包含按重量计至少50％的至少一种酸性多糖成分的薄膜。
如本文所用，术语“无孔的”表示材料或表面只容许空气经分子扩散通过。
如本文所用，术语“连续的官能化多糖薄膜”是指具有至少一个无孔表面的多糖薄膜。
如本文所用，术语“可渗透的”是指容许液体或气体通过。
如本文所用，术语“可选择性渗透的”是指容许某些种类物质通过但是对其它种类物质起屏障作用。
如本文所用，术语“层压体”是指包括两个或更多个至少部分地相互粘结的平行材料层的材料。
如本文所用，术语“基底”是指在其上由溶液形成薄膜的材料。
如本文所用，术语“工作装置”表示仅用于形成薄膜而不随后成为层压体的一部分的基底。
如本文所用，术语“可溶解的”表示在与指定溶剂混合时形成视觉上透明溶液的材料。例如，水溶性材料在与水混合时形成透明溶液，而水不溶性材料不会。
如本文所用，术语“酸性多糖溶液”表示至少一种酸性多糖成分溶解在指示溶剂中。然而，不溶于指示溶剂的材料也可以存在。
如本文所用，术语“使(不)溶解”是指致使材料(不)溶于指定溶剂。
如本文所用，术语“交联”是指在聚合物链之间生成键，即交联。交联可以为离子键、共价键或氢键。
如本文所用，术语“脱乙酰壳多糖”包括基于脱乙酰壳多糖的成分，包括脱乙酰壳多糖本身、脱乙酰壳多糖盐和脱乙酰壳多糖衍生物。
如本文所用，术语“对人体健康有害”是指通过皮肤接触、摄取或呼吸作为急性或慢性暴露的结果而引起对人的伤害。
在优选的实施方案中，酸性多糖薄膜和由其制成的层压体基本上不渗透某些生物和/或化学试剂。通常希望薄膜和层压体对某些试剂至少99％不可渗透，甚至最多100％不可渗透。
在一个实施方案中，本发明提供了防护结构体，所述防护结构体由连续酸性多糖薄膜或包含连续酸性多糖薄膜的可选择性渗透的层压体制成。如本文对于由连续酸性多糖薄膜制造的结构体所用，“结构体”包括单层和多层连续酸性多糖薄膜。酸性多糖薄膜可用于制造层压体。所述结构体可用在抵抗危害人体健康的化学和生物试剂暴露的制品和衣物中。具体的实施方案包括由连续酸性多糖薄膜或包含连续酸性多糖薄膜的可选择性渗透的层压体制成的成品，包括衣服制品。
在其它实施方案中，本发明提供了通过在可选择性渗透的层压体内包含连续酸性多糖薄膜来抑制化学上或生物上有害的试剂穿过可选择性渗透的层压体或穿过由其制成的制品或衣物渗透的方法。
在另外的实施方案中，本发明提供了通过向结构体或衣物中结合了包含酸性多糖薄膜的可选择性渗透的层压体来制造防止对人体健康有害的化学和生物试剂暴露的结构体的方法，和制造衣物的方法。
由于所述层压体是可选择性渗透的，因此我们发现，当该层压体被用于制造衣物时，由其制成的结构体提供保护性屏障，所述屏障可抑制可能对人体有害的化学和生物试剂穿过层压体从而穿过结构体渗透，同时保持足够的水汽渗透率以保持个人舒适。
本文所述的可选择性渗透的层压体包含连续酸性多糖薄膜。在一个实施方案中，层压体是由溶液沉积到基底上的酸性多糖薄膜。在另一个实施方案中，层压体是通过热粘结粘附到层上例如聚氨酯薄膜上的酸性多糖薄膜。在另一个实施方案中，浇注到基底上的连续酸性多糖薄膜或酸性多糖薄膜，或热粘结到另一层上的酸性多糖薄膜，通过粘合剂粘结到一层或多层织物上。粘合剂可以采用条或优选点的形式来提供不连续的粘合剂层，以便不阻塞气体和/或液体穿过可选择性渗透的层压体通过。图1示出了可用于例如衣服制品的可选择性渗透的层压体的一个实施方案。在所示的实施方案中，所述层压体包含以下组成部分：连续酸性多糖薄膜(1)；供连续酸性多糖薄膜粘附到其上的基底(2)；附加层(3，3’)；内衬(4)；外壳(5)和粘合剂。然而，并非所有可选择性渗透的层压体的实施方案包含图1所示全部组成部分。
连续酸性多糖薄膜
用在薄膜中的酸性多糖与纤维素和糊精(淀粉)之类的简单多糖是有区别的，因为除了具有传统上与多糖有关的羟基和乙缩醛基团之外，酸性多糖还具有可在水中离子化的酸性官能团(例如-COOH和-SO₃H)。非限制性实例包括：果胶、藻酸、丙二醇藻酸酯、羧甲基纤维素、黄原胶、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶、车前子、木聚糖、阿拉伯酸、黄蓍胶酸、khava树胶、亚麻籽酸、纤维素糖醛酸、地衣淀粉糖醛酸、结冷胶、鼠李聚糖胶、文莱胶、角叉菜胶、糖胺聚糖(例如透明质酸、4-硫酸软骨素、6-硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素和肝素)；以及这些物质的碱、碱土和烷基(铵)盐。通常，酸性多糖具有至少约3,000的分子量并且分子量可高达约10,000,000或更高。
当酸性多糖的酸形式不溶于水(如在藻酸和羧甲基纤维素的情况下)时，可由酸性多糖的可溶盐形式例如碱盐(例如藻酸钠)或(烷基)铵盐形式来浇注薄膜。
酸性多糖在浇注溶液中的合适浓度将取决于溶液将如何应用而变化，并且也取决于酸性多糖的分子量，因为对于较高分子量的酸性多糖可能需要较低的浓度。不同的应用方法对不同粘度的溶液起到最好的作用，但是通常地，溶液将包含约0.5％至约15％重量的酸性多糖。
除了酸性多糖之外，由其制备薄膜的溶液还可包括无机填充剂，其非限制性实例包括玻璃球、玻璃泡、粘土(例如海泡石、绿坡缕石和蒙脱石)等。少量的此类填充剂，优选少于10％重量，在需要时可用于增强酸性多糖薄膜的热稳定性和模数。
由其制备薄膜的酸性多糖溶液可包括诸如天然聚合物、合成聚合物、交联剂、填充剂、阻燃剂、增塑剂、增韧剂和稳定剂等添加剂，以增强酸性多糖薄膜的多种特性，如强度、柔韧性、干燥时的收缩性、耐火性和稳定性。天然聚合物的典型添加剂是脱乙酰壳多糖。脱乙酰壳多糖是聚[1-4]-β-D-葡糖胺的常用名。其为可商购获得的，并且以化学方法衍生自甲壳质，其为聚[1-4]-β-N-乙酰基-D-葡糖胺。甲壳质继而衍生自真菌的细胞壁、昆虫(尤其是甲壳类)的外壳。适用作本发明中添加剂的基于脱乙酰壳多糖的成分包括脱乙酰壳多糖本身、脱乙酰壳多糖盐和脱乙酰壳多糖衍生物。可用于本发明的脱乙酰壳多糖衍生物的代表性实例包括N-和O-羧基烷基脱乙酰壳多糖。
添加剂存在的量基于酸性多糖加上添加剂的总重量计小于50％重量。
此类添加剂可溶于溶液，或者它们可作为分散的不溶材料存在。溶液可包括一种或多种水溶性聚合物作为添加剂以增强期望的特性，如包括聚乙烯醇以增强柔韧性。可加入具有碱性官能团的聚合物如脱乙酰壳多糖或聚乙烯亚胺来与酸性多糖的酸形式反应以形成不溶解的盐。
可通过将酸性多糖溶液直接浇注到基底上来制备酸性多糖薄膜，所述基底将与薄膜一起被结合到层压体中。作为另外一种选择，可将酸性多糖溶液浇注到工作装置如光滑表面例如玻璃或聚合物薄膜(例如聚酯薄膜)上。如果将薄膜浇注到工作装置上，那么随后使薄膜干燥，揭下，然后在单独的步骤中结合到层压体中。
可通过本领域已知多种方法中的任意一种来将溶液施用到基底上。对于小规模生产法，如实验室试验样本，通常使用涂刀处理溶液。可用来涂布具有不规则表面的平表面的方法的非限制性包括喷涂、浸涂和旋转涂。在大规模生产法中，可以使用包括但不限于下列实例的方法将溶液施用到例如可移动的网幅上：逆辊、绕线或Mayer杆、直接和偏移凹版印刷、狭槽冲模、刀片、热熔融、帘、涂刀涂布辊、挤出、气刀、喷雾、旋转筛、多层滑板、共挤出、弯月面、逗号和微凹版涂布。这些和其它适宜方法描述于theKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology上Cohen和Gutoff的“Coating Processes”[John Wiley & Sons，第5版(2004年)，第7卷，第1至35页。]所选的方法将取决于几个因素，如待应用溶液的流变学、期望的湿薄膜厚度、移动基底的速度、以及要求的作为总厚度百分比的涂层精确性。
然后通过本领域已知的任何适宜方式使所应用的溶液干燥，如暴露于热气烘箱、空气穿透干燥、或辐射(例如红外或微波)干燥(一般来讲，参见Cohen and Gutoff，op.cit.)。此阶段干燥的结果是连续薄膜。在干燥后，此类薄膜仍可为水溶性的。水溶性薄膜提供良好的水蒸汽传送，但对于许多最终用途(如由其制造防护服的层压体)来讲不如它的另一种形式适合。可借助于将薄膜浸入到至少一种二价或三价盐的溶液中通过离子交联来使水溶性浇注薄膜不溶解。适宜二价和三价盐的实例包括但不限于CaCl₂、SrCl₂、BaCl₂、ZrOCl₂、FeCl₃等。盐溶液通常为水中的约1％重量至约40％重量的盐。为使薄膜不溶解所需的浸没时间将取决于具体的酸性多糖种类、盐溶液的浓度、以及盐溶液的温度，并且可由本领域的普通技术人员在不撤销实验的情况下容易地确定。典型的浸没时间在约1分钟至约2小时的范围内。
也可通过共价交联，例如通过使用碳二亚胺介导的二胺与酸性多糖上的COOH基团的偶合；或通过用活性剂(例如2-氯-1-甲基吡啶鎓碘化物)处理薄膜并且使所得中间体活化的多糖衍生物经受热或照射(如美国专利5,676,964中所公开)，来将薄膜制成不溶解的。
对于不溶于水的酸性多糖，由酸性多糖的水溶性盐形式制备薄膜然后可通过用酸接触薄膜然后洗涤来制成水不溶性的，这将薄膜从盐形式转化为酸形式。如果待用酸处理的薄膜连接在基底上，那么酸的组成和浓度将受到基底性质(例如其对酸的反应性)和处理条件(例如温度和接触时间、连续还是批量方法)的影响。与待不溶化处理的酸性多糖的pKa相比，适宜的酸具有低的pKa。通常，酸为按重量计1％至10％的盐酸或甲酸水溶液。典型的接触时间是环境温度下30秒至3小时。
基底材料
尽管可将自立式酸性多糖薄膜结合到防护制品中，但是如果需要，可将其粘附到基底上。取决于基底和预期用途，可以使用或不使用粘合剂。因此，术语“粘附”包括通过诸如胶粘、抽吸或熔融等方法的应用。参见图1，可以通过将酸性多糖溶液直接浇注到基底2上来制备酸性多糖薄膜1，所述基底将与薄膜一起被结合到层压体中。也可以将其浇注到如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜的工作表面上并且在移除并丢弃工作表面之前或之后用附加层涂敷。在某些情况下，其上可制备酸性多糖薄膜的基底本身可为连续片或薄膜，前提条件是在使用条件下基底对水汽的渗透性足够用于特定的最终用途。例如，衣服将比帐篷或防水油布需要更高的水汽渗透率。
适宜的基底将具有至少一个光滑的表面，即在基底平面上基本没有高于将被转变成薄膜的酸性多糖涂层期望厚度的突出。因此，当酸性多糖涂层的期望厚度为25微米时比当其为100微米时需要更光滑的基底表面。
适宜的基底可以为例如在使用条件下对水汽的渗透性足够用于特定最终用途的薄膜、薄片、微孔膜(即其中典型的孔径为直径约0.1至10微米的那种)、或由前述任一种制备的制品。优选将接触酸性多糖薄膜的基底表面既光滑又无孔。
适宜的基底材料包括聚合物薄膜，包括弹性体、玻璃状聚合物和半结晶材料。期望的基底特性是柔韧性、耐久性、良好的水分传送和在水中的收缩或溶胀最小或没有。适宜基底材料的实例包括但不限于离聚物、聚烯烃和氟聚合物。
如本文所用，术语“聚烯烃”是指衍生自其中至少一种为烯烃的单体的聚合物。适宜聚烯烃的实例非限制性包括聚丙烯；聚乙烯，例如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金属催化的聚乙烯、超低密度聚乙烯(VLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高性能聚乙烯(HPPE)；乙烯和丙烯的共聚物；衍生自乙烯或丙烯和至少一种单体的共聚物，所述单体选自丙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、异丁烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和一氧化碳；以及烯烃与二烯的共聚物，如乙烯、或丙烯或乙烯和其它烯烃与下列其它二烯的共聚物：含有至少六个碳原子的直链脂族非共轭双烯(如1，4-己二烯)和其它共轭或非共轭双烯，如降冰片二烯、二环戊二烯、亚乙基降冰片烯、丁二烯等。
适宜作为基底材料的其它聚合物是离聚物。如本文所用，术语“离聚物”是指其中无机盐基团连接到聚合物链上的聚合物(Encyclopedia ofPolymer Science and Technology，第2版，H.F.Mark和J.I.Kroschwitz编辑，第8卷，第393至396页)。两种典型的离聚物结构体示于下面：

其中m与n的比率通常大约为10至100；即通常仅约1％至9％的重复单元包含离子基团。离子M通常为诸如锂、钠、锂或锌的金属离子，但是也可为其它阳离子，例如铵。通常，首先制成聚合物的酸形式，然后用包含期望金属离子的碱中和至期望的程度。部分中和的聚(乙烯共甲基丙烯酸)和部分中和的聚(乙烯共丙烯酸)是离聚物的实例，同样还有磺化聚苯乙烯和磺化苯乙烯-聚烯烃二嵌段和三嵌段共聚物。已经商业化的离聚物的一些实例是热塑性树脂，得自E.I.du Pont de Nemours & Co.，Inc.(Wilmington，Delaware)；全氟磺酸四氟乙烯共聚物，也得自DuPont；全氟羧酸盐离聚物，由Asahi Glass Company在日本开发；和磺化乙烯-丙烯三元共聚物，得自Exxon。已经与低含量的磺化共聚单体聚合以增强纺织物可染性的聚酯和聚酰胺(参见例如美国专利5,559,205、5,607,765和3,389,549)和磺化芳族聚酰胺(参见例如美国专利3,567,632和4,595,708)，如用在反渗透膜和其它选择分离膜中的那些也是用于本发明的适宜基底。
适宜用作基底材料的氟聚合物非限制性包括由三氟乙烯、六氟丙烯、一氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯、乙烯基氟化物等等的聚合物和共聚物制备的那些。例如，含氟聚合物可以为氟化的乙烯/丙烯共聚物(一般称为FEP树脂)；乙烯和氯三氟乙烯的共聚物、乙烯和四氟乙烯的共聚物、全氟乙烯醚/四氟乙烯共聚物(“PFA”)、偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯/全氟代(烷基乙烯基醚)的二聚物和与四氟乙烯的三元共聚物；聚偏氟乙烯均聚物(PVDF)或聚偏氟乙烯与丙烯酸类聚合物的共混物；或聚乙烯基氟化物均聚物(PVF)，等等。
如果期望浇注到微孔的疏水表面上，那么可能需要或不需要表面活性剂(例如含氟表面活性剂)来增强可湿性。适宜的微孔的疏水基底的实例非限制性包括微孔聚丙烯膜(例如2500和3400薄膜，得自Celgard LLC，Charlotte，North Carolina，USA)、微孔聚乙烯膜(例如PorexLateral Flow Membrane，得自Porex Corporation，Fairburn，Georgia，USA)和微孔或膨胀PTFE膜(例如微孔的Mupor^TM PM9P膜，得自Porex Corporation，Fairburn，Georgia，USA；膨胀聚四氟乙烯(PTFE)多孔薄膜，得自Yeu Ming Tai Chemical Industrial Co.，LTD，Taiwan，Republic of China)。
附加层
本文所述的防护层压体包括连续酸性多糖薄膜和至少一层织物。在适当时，附加层(例如第二织物层或微孔膜)可为了以下目的用在层压体中：(a)产生保护酸性多糖薄膜免受可降低其性能的环境的复合结构体，和/或(b)产生层压体，并且可能因此产生其复合结构体，所述结构体具有除了由酸性多糖薄膜和所述至少一个织物层提供的那些特征之外还具有其它特征，和/或(c)改善最终结构体的性能。例如，可通过涂敷、热层压和本领域已知的其它方式将附加薄膜或微孔膜施用到酸性多糖薄膜和基底(当存在时)的外表面上，如图1所示(3，3’)，以保护酸性多糖和基底薄膜免受灰尘和液体或物理损害。可使用一层或多层冲击织物来吸收发射体的冲击并且保护穿着者免遭伤害。
在许多最终用途尤其是衣服中，将连续酸性多糖薄膜(及其相关基底，当存在时)结合到包括暴露于环境的材料外层(图1中的“外壳”5)和/或内衬4的结构体中。
可以根据诸如粗度、抗冲击性和耐磨或撕裂、以及向衣服赋予舒适感和流行外观等功能原因来分别选择外部和内部材料。着色和图案化的材料也可用作外层以在军事应用中引入伪装特征。外壳和内衬材料通常是织物或微孔膜。
织物可以为机织材料或非织造材料(例如通过旋转粘结/熔喷工艺或通过静电纺纱产生的非织造片结构体，如描述于例如Z.-M.Huang等人的Composites Science and Technology(2003年)，第63期，第2223至2253页)。可由适用于考虑到的具体最终用途的任何合成或天然纤维来制备织物。优选的织物可由芳族聚酰胺、尼龙、聚酯、棉、以及包括这些中的任一种的共混物，例如但不限于尼龙和棉纤维(“NYCO”)的共混物来制备。如本文所用，术语“尼龙”是指除了芳族聚酰胺之外的聚酰胺。芳族聚酰胺是其中至少85％的酰氨基(-CONH-)键直接连接到两个芳环上的芳族聚酰胺。包括芳族聚酰胺(优选最多40％)的阻燃纤维可与芳族聚酰胺共混以对织物的热性能和舒适度产生影响。适宜的芳族聚酰胺可以采取共聚物的形式，所述共聚物可含有多达百分之十的取代芳族聚酰胺的二胺的其它二胺或多达百分之十的取代芳族聚酰胺的二元酸氯化物的其它二元酸氯化物。在如本发明所用的织物中对芳族聚酰胺是将为优选的，并且聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPD-T)是优选的对芳族聚酰胺。间芳族聚酰胺也可以在本发明中应用，并且聚(间亚苯基异酞酰胺)(MPD-I)是优选的间芳族聚酰胺。尤其适用于本发明的对芳族聚酰胺和间芳族聚酰胺纤维和纱是分别以商标和(E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington Delaware，USA)和和(Teijin Ltd.，Osaka，Japan)出售的那些，以及由其它公司提供的等同产品。通常，尽管间芳族聚酰胺可用作内衬的部分以及用于改善耐火性，但是芳族聚酰胺织物将用在外壳中，并且内衬将更有可能包含织物，如聚酯、尼龙、棉、或它们的共混物。
薄膜和微孔膜可由适用于其具体最终用途的任何合成或天然材料来制备。可用作内衬或外壳的组成部分的薄膜和微孔膜的实例非限制性包括膨胀聚(四氟乙烯)膜，如以商标GORE-(W.L.Gore & Associates，Inc.，Newark，Delaware，USA)出售的那些；疏水性聚氨酯微孔膜(参见例如S.等人，Fibres & Textiles in Eastern Europe，2005年1月/12月，第13(6)期，第53至58页)；微孔(聚)丙烯，得自例如3M(St.Paul，Minnesota，USA)或Celgard LLC(Charlotte，NC，USA)；热塑性聚氨酯薄膜，如以商标Brand Film由Omniflex(Greenfield，Massachusetts，USA)出售的那些；聚醚嵌段酰胺，由Arkema(Paris，France)出售；和DuPont^TMActive Layer，得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，Delaware，USA)的聚酯薄膜。
制造
本文所述的可选择性渗透的层压体可使用本领域已知的下列操作中的任一种来组装：缝纫、滚压、网装固定或粘结操作，如热压。
参见图1，待组装的层包括酸性多糖薄膜1和至少一个其它层。例如，如果将酸性多糖薄膜浇注到工作装置上，那么随后就使薄膜干燥并且作为自立式薄膜揭下。可以在从工作装置上揭下之前或之后来添加其它层。然后可使用粘合剂如聚氨酯基粘合剂将其连接到另一层(例如基底、加盖薄膜、外壳、内衬)上。粘合剂可作为下列形式存在：连续层，前提条件是其水分渗透性足够用于层压体的预期最终用途；一阵列的粘合剂点；或采取许多可供选择的形式，如直线或曲线。可以多种方式来施用粘合剂，包括喷雾或凹版辊。
为了由本发明的层压体来制造结构体或其它制品如衣物，可将层压体夹在(附加)织造物之间。可以例如用粘合点或薄膜使薄膜结构和织物之间的粘结为连续的或半连续的。作为另外一种选择，可以通过例如将边缘缝合在一起使粘结为不连续的，这是通常称为“悬衬”的安排。其它不连续粘结方式可包括使用带或拉锁。
用途
层压体以及连续酸性多糖薄膜本身是可选择性渗透的，具有至少2kg/m²/24h的湿气透过率(“MVTR”)，而对人体健康有害物质的透过率足够低以防止伤害、疾病或死亡的发生。必需的具体透过率将必要地取决于具体的有害物质；例如，NFPA 1994，2006修订本要求：对于芥子气＜4.0μg/cm²和对于索曼＜1.25μg/cm²的一小时累积渗透，两个要求均被所述层压体和它们包含的连续酸性多糖薄膜所满足。因此，所述层压体以及连续酸性多糖薄膜本身可用于制造多种制品或作为多种制品中的一个组成部分。这些制品包括防护服着制品，尤其是用于衣服、外衣或旨在保护穿着者或使用者免受伤害的其它物品。所述伤害是通过暴露于有毒化学和/或生物试剂而引起的。所述试剂非限制性包括可能用在战斗人员环境中的那些试剂和被标为“有毒工业化学药品(TIC)”或“有毒工业原料(TIM)”的物质；参见例如Guide for the Selection of Chemical and BiologicalDecontamination Equipment for Emergency First Responders，NIJGuide 103-00，第I卷，由National Institute of Justice，U.S.Department of Justice(2001年十月)出版，以引用方式并入本文。TIC的几个实例是光气、氯、氨、对硫磷和丙烯腈。层压体或层压体中的层对具体物质的渗透性可由多种方法来确定，这些方法的非限制性实例包括ASTMF739-91，“Standard Test Method for Resistance of ProtectiveClothing Materials to Permeation by Liquids or Gases UnderConditions of Continuous Contact.”中描述的那些。
在一个实施方案中，衣物可用来保护军事人员以防皮肤暴露于战斗人员环境中可能遇到的化学和生物试剂。此类试剂的实例非限制性包括神经毒剂，如沙林(“GB，”甲氟膦酸异丙酯)、索曼(“GD，”甲氟膦酸叔己酯)、塔崩(“GA，”二甲氨基氰膦酸乙酯)和VX(O-乙基-S-[2-(二异丙氨基)乙基]甲基硫代磷酸酯)；糜烂性毒剂，如硫芥子气(例如二(2-氯乙基)硫化物和二(2-氯乙基硫代)甲烷)；刘易士毒气，如2-氯乙烯基二氯胂；氮芥子气，如二(2-氯乙基)乙胺(“HN1”)；催泪瓦斯和暴乱控制试剂，如溴苄基氰(“CA”)和苯基酰基氯(“CN”)；人类致病菌，如病毒(例如脑炎病毒、埃博拉病毒)、细菌(例如立氏立克次体、炭疽杆菌、肉毒杆菌)和毒素(例如蓖麻毒素、霍乱毒素)。人类致病菌是引起人类疾病的微生物。
在另一个实施方案中，衣物可用来保护第一响应人员以防在紧急事件响应情况下可能遇到的已知或未知的化学或生物试剂。在另一个实施方案中，物品旨在保护清理人员在有害物质响应情形期间免遭化学或生物试剂伤害。除了上文所列的那些之外，危险物质的实例还包括某些杀虫剂，尤其是有机磷酸酯杀虫剂。
此类衣服、外衣或其它物品非限制性包括连衣工作服、防护套装、外套、夹克、有限使用的防护服、雨具、滑雪裤、手套、短袜、靴子、鞋和靴套、长裤、头巾、帽子、面具和衬衣。
在另一个实施方案中，所述层压体可用来制造保护性覆盖物，如防水油布、或集体掩蔽处，如帐篷，以保护免遭化学和/或生物战争试剂的伤害。
此外，所述层压体可用在多种医疗应用中作为防备有毒化学和/或生物试剂的保护。在一个实施方案中，所述层压体可用来制作用于保健工人的衣物，如医用或外科手术长袍、手套、拖鞋、鞋或靴套、和头套。
实施例
本发明的具体实施方案在以下实施例中示出。这些实施例所基于的本发明的实施方案仅是例证性的，并且不限制所附权利要求的范围。
用在实施例中的缩写的含义如下：“mi n”是指分钟，“h”是指小时，“kg”是指公斤，“g”是指克，“mg”是指毫克，“μg”是指微克，“oz”是指盎司，“yd”是指码，“mol”是指摩尔，“mmol”是指毫摩尔，“m”是指米，“cm”是指厘米，“mm”是指毫米，“μm”是指微米，“mL”是指毫升，“μL”是指微升，“％重量”是指重量百分比，“M_w”是指重均分子量，“Pa”是指Pascal，“mPa”是指毫帕，“cP”是指厘泊，并且“ePTFE”是指膨胀聚四氟乙烯。除非另外指明，所用的水是蒸馏水或去离子水。
原料
所有原料均如收到时那样使用。藻酸钠盐(“藻酸钠”)、来自褐色藻类的藻酸和羧甲基纤维素钠(平均分子量＝700,000；0.9mol羧甲基每摩尔纤维素)得自Aldrich Chemical Company(Milwaukee，Wisconsin，USA)。丙二醇藻酸酯(PGA)以商标得自FMC BioPolymer(Philadelphia，Pennsylvania，USA)。依照制造商说明，GP7530由通过与丙二醇反应而已80％酯化的藻酸生物高聚物组成。其在1％水溶液中具有3.8的pH和135mPa.s的粘度。角叉菜胶以商标也得自FMC BioPolymer。依照制造商说明，GP 359和GP 379均为ι-角叉菜胶，但GP 379比GP 359更有弹性；GP 812是κ-角叉菜胶。脱乙酰壳多糖以商标得自Primex Ingredients ASA(Norway)。依照制造商说明，PrimexTM-656具有26cP(0.026Pa.s，1％脱乙酰壳多糖在1％乙酸水溶液中)的Brookfield粘度。
聚酯非织造基底8004得自E.I.du Pont de Nemours &Company(Wilmington，Delaware，USA)，其为实验用的(非商业的)0.75mil(19微米)厚的采取酸形式的全氟磺酸/聚四氟乙烯共聚物薄膜。2500，25微米厚的微孔聚丙烯膜(55％孔隙率，孔径0.209x 0.054微米)，和3400，涂有润湿剂的25微米厚的微孔聚丙烯膜(37％孔隙率，孔径0.117x 0.042微米)，得自Celgard LLC(Charlotte，North Carolina，USA)。Mupor^TM PM9P，2mil(51微米)厚的微孔PTFE膜(30％孔隙率，1微米孔径)，和PorexLateral Flow膜，10mil(0.25mm)厚的微孔聚乙烯膜(6至10微米孔径)，得自PorexCorporation(Fairburn，Georgia，USA)。0.7mil(18微米)厚的膨胀PTFE多孔薄膜，2101型，得自Yeu Ming Tai Chemical Industrial Co.，LTD(Taiwan，Republic of China)。
方法
标准玻璃板制备
将所有薄膜浇注到玻璃板上，所述玻璃板的表面在使用之前用水和洗涤剂、醇、强碱和强酸严格清洗。以下清洗程序可用于实施例，但是其它彻底清洗方案也可适用。用Micro-90实验室玻璃器具清洁剂的水溶液洗涤玻璃板，用水冲洗，然后用纸巾擦干。然后用异丙醇清洗该板开擦干。接着，将10％重量的NaOH水溶液涂到板上，使其停留五分钟，用蒸馏水冲洗，然后将板擦干。最后，将浓硝酸涂到板上，使其停留一分钟，然后用蒸馏水冲掉。在用蒸馏水最后冲洗并用软纸巾擦干之后认为板准备好浇注。
湿气透过率(MVTR)
通过衍生自MVTR测量的反向皮碗方法[ASTM E 96 Procedure BW，Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Fabrics(ASTM 1999)]的方法来测定MVTR。对于每次测试，给顶部开口的容器装上水，然后先用湿气可透过的(液体不可透过的)膨胀PTFE薄膜(“ePTFE”)层，然后用待测定MVTR的样本，并且最后用机织的织物覆盖层[5.6oz/yd²(0.19kg/m²)，用耐用防水末道漆处理]覆盖开口。将三层密封在适当的位置，倒转30分钟以调节这些层，称重至最接近的0.001g量级，然后在倒转的同时接触干燥氮气流。在规定的时间之后，重新称重样本并通过以下公式计算MVTR(kg/m²/24h)：
MVTR＝1/[(1/MVTR_obs.)(1/MVTR_mb)]
其中MVTR_obs是实验的观测MVTR，并且MVTR_mb是ePTFE水分屏障的MVTR(分别测定)。所报告的值是来自四个重复样本的结果的平均值。
甲基膦酸二甲酯(“DMMP”)渗透。
DMMP用作化学战G-类神经毒剂的相对无毒模拟。用于下文所述实施例的DMMP渗透如下进行：对于每次测量，给顶部开口的容器装上实测数量的包含0.100％丙二醇作为内部GC标准的水。用样本薄膜和织造覆盖层[5.6oz/yd²(0.19kg/m²)，用耐用防水末道漆处理过]覆盖开口。将各层密封在适当的位置并且用一滴2μL的DMMP(2.3mg)处理织物表面。将容器放入氮吹扫过的盒子中17h然后通过GC分析测定水中的DMMP浓度。以17h之后在水中测定的μg的DMMP报告结果，并且结果为五个重复样本的平均值。DMMP得自Aldrich Chemical Company并如收到时那样使用。
实施例1
该实施例示出了防护性藻酸钠薄膜的制备、不溶解化和离子交联。
在沸腾的水浴中预热食品搅拌机杯，将其放在搅拌机的马达上，并且装入95g已经预热至80℃的蒸馏水。加入5g藻酸钠粉末，然后以高速搅拌混合物直到固体溶解(2至5min)。然后将粘稠的浅金黄褐色溶液加压过滤穿过Whatman 514滤纸(20至25微米孔径)。在浇注薄膜之前，使溶液在室温下静置过夜以消除气泡。该浇注溶液含有5％重量的藻酸钠并且具有6.85的pH。
通过使用50mil(1.27mm)4平方英寸(10平方厘米)涂刀将溶液浇注到玻璃板上并且在室温下过夜干燥来制备两块4″x 8″(10cm x20cm)的薄膜。通过用锋利的剃刀刀片抬高边缘将薄膜从玻璃板上提起。然后将每块薄膜剪成三个同样大小的块，以给出六块标为1A至1F的4″x2.6″(10cm x 6.6cm)薄膜。
薄膜1A没有进一步处理并且保持水溶性。通过在10％盐酸(1B)或甲酸(1C)水溶液中浸渍1.5h来使薄膜1B和1C不溶解。酸处理至估计使藻酸的水溶性钠盐转变为水不溶性藻酸聚合物。通过在10％重量的以下二价金属盐的水溶液中浸渍1.5h来使薄膜1D至1F不溶解和离子交联：氯化钙(CaCl₂，1D)、氯化钡(BaCl₂，1E)或氯化氧锆(ZrOCl₂，1F)。在处理浴中浸渍之后，将薄膜1B至1F平放在玻璃板上，将各角压低以防在干燥期间卷缩和收缩，然后在室温下过夜干燥。处理过的薄膜1B至1F不再溶于水。
使用覆盖层来测定穿过薄膜1A至1F的MVTR和DMMP渗透。结果给出在表1中。
表1：藻酸钠薄膜数据