包括过滤器的消耗品容器 【发明领域】
本发明涉及具有过滤元件的容器，更具体地讲，其中所述容器包含可消耗组合物。
【发明背景】
常规的过滤装置和方法典型地使用需要定期更换的过滤元件。例如，汽车的机油过滤器典型地需要在每次汽车换机油时更换。汽车更换机油程序是一个至少两步骤和/或两产物的程序，即，将机油加入到发动机中，和更换机油过滤器。所购买的机油盛装在容器中，所述容器与机油过滤器是独立分开的。因此，多步骤/多产物的过滤法既复杂又繁重。由此，需要一种不太繁重的单步骤/单产物的过滤法。
发明概述
通过提供包括过滤元件的容器，本发明满足上述需要。
本发明的容器适合用于一个被改进用来接受该容器的装置。
在本发明的一个方面，容器包括：
a)外壳；
b)可释放地盛装于外壳内的消耗品；和
c)提供了装于外壳内的过滤元件。
发明详述
外壳
外壳可由任意适合的材料，如非金属和/或金属材料，如塑料、金属和玻璃制成。
希望改进外壳以使其被使用该容器的装置所接受。改进外壳使得容器能被可释放地接合在这种装置中。另外，希望改进外壳以使其能以“锁和钥匙”的方式接合装置。
过滤元件
过滤元件典型地包括吸附材料和/或吸收材料。
吸附材料
可用于本发明方法中的吸附材料包括极性试剂和非极性试剂。典型地，极性试剂和非极性试剂在吸附材料中的比率为约1∶10至约10∶1、或约1∶5至约5∶1、或约1∶2至约3∶1。
在一个实施方案中，吸附材料的表面积为约10m2/克至约1000m2/克、或约100m2/克至约1000m2/克、或约250m2/克至约1000m2/克、或甚至约500m2/克至约1000m2/克。
在一个实施方案中，吸附材料的平均粒径为约0.1μm至约250μm。
在另一个实施方案中，吸附材料的平均粒径为约0.1μm至约500μm。
在另一个实施方案中，吸附材料包括极性和非极性试剂以及另一种试剂，所述另一种试剂选自极性试剂、非极性试剂和可任选的带电试剂，其中两种或多种试剂为物理上一体的混合试剂形式。
在又一个实施方案中，吸附材料包括极性和非极性试剂以及另一种试剂，所述另一种试剂选自极性试剂、非极性试剂和可任选地带电试剂，其中有两种或多种试剂为层状试剂形式。
在又一个实施方案中，吸附材料包括独立的、离散的极性和非极性试剂，以及分离的、离散的带电试剂，使得含有污染物的亲脂流体接触这两种分离的、离散的试剂。
在又一个实施方案中，吸附材料包括离散微粒。
甚至还有另一个实施方案，吸附材料为离散微粒形式。
可供选择地，吸附材料为纤维结构形式。典型地，纤维结构为无纺纤维结构。然而，它也可以是织成的纤维结构。
在另一个实施方案中，吸附材料为离散微粒形式，所述微粒嵌入和/或涂布、和/或浸渍于、和/或粘合于纤维结构。
吸附材料可包括：(1)带电试剂，和(2)混合在一起的极性和非极性试剂。极性试剂典型地为离散微粒形式，非极性试剂典型地为纤维结构形式，其中离散微粒极性试剂嵌入和/或涂布、和/或浸渍于、和/或粘合于纤维结构，所述纤维结构典型地为无纺纤维结构。
a.极性试剂
在一个实施方案中，可用于本发明的吸附材料中的极性试剂具有下式：
Ya-ObX
其中Y为Si、Al、Ti、P；a是约1至约5；b是约1至约10；X是金属。
在另一个实施方案中，适用于本发明的吸附材料中的极性试剂选自：二氧化硅、硅藻土、硅铝酸盐、聚酰胺树脂、矾土、水凝胶、沸石以及它们的混合物。优选地，极性试剂为二氧化硅，更具体地讲为硅胶。
包括本发明水凝胶的单体的非限制性实施例包括羟基烷基丙烯酸酯、羟基烷基异丁烯酸酯、N-取代的丙烯酰胺、N-取代的异丁烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-丙烯酰基吡咯烷酮、丙烯酸类、异丁烯酸类、乙酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、异丁烯酸、巴豆酸、苯乙烯磺酸钠、2-硫氧基(sulfoxy)乙基异丁烯酸钠、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙基磺酸、乙烯吡啶、氨乙基异丁烯酸酯、2-异丁烯酰氧基三甲基氯化铵、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、聚(乙二醇)二异丁烯酸酯、2，2′-(对亚苯基二氧基二乙基二异丁烯酸酯、二乙烯基苯和三烯丙基胺。
在又一个实施方案中，适用于本发明的吸附材料中的极性试剂的平均粒径为约0.5μm至约500μm。
b.非极性试剂
适用于本发明的吸附材料中的非极性试剂包括下列一种或多种物质：活性炭、聚苯乙烯、聚乙烯和/或二乙烯基苯。活性炭可以是粉末形式，和/或其表面积为约50m2/克至约200m2/克，典型地其表面积为约75m2/克至约125m2/克。
c.带电试剂
在一个实施方案中，带电试剂选自阴离子物质、阳离子物质、两性离子物质以及它们的混合物。
在另一个实施方案中，带电试剂具有下式：
[W-Z] T
其中W为Si、Al、Ti、P，或聚合物主链；Z为带电取代基；T为反离子，其选自碱金属、碱土金属以及它们的混合物。例如，T可以是：钠、钾、铵、烷基铵衍生物、氢离子；氯化物、氢氧化物、氟化物、碘化物、羧化物等。
聚合物主链典型地包括选自下列组分的物质：聚苯乙烯、聚乙烯、聚二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、多糖、聚乙烯醇、这些物质的共聚物以及它们的混合物。
带电取代基典型地包括磺酸盐、磷酸盐、季铵盐以及它们的混合物。带电取代基可包括醇；二醇；羧化物的盐；伯胺和仲胺的盐；以及它们的混合物。
W按其重量计典型地包括约1％至约15％的带电试剂。
在另一个实施方案中，带电试剂能够再生，使得带电试剂能释放任意的污染物，所述污染物是所述带电试剂在包含污染物的亲脂流体暴露于环境条件后从其中暂时除去的。本文所用的“环境条件”是指任何能使带电试剂释放污染物的物理或化学条件。环境条件的非限制性实施例包括将带电试剂暴露于酸、碱和/或盐。能够再生的带电试剂的pKa或pKb值典型地为约2至约8。能够再生的带电试剂可重新使用，多次从亲脂流体中除去污染物。
吸收材料
本发明的吸收材料可包括一种或多种吸水剂。适合的吸水剂和/或包括本发明吸水剂的吸收材料描述于下文。
吸收材料，尤其是超吸收材料，可吸收的物质的重量为其干重的至少约1倍；更典型地为其干重的至少约10倍；甚至为其干重的至少约50倍；甚至为其干重的至少约100倍；或甚至为其干重的至少约150倍。
水凝胶形成吸收聚合物
本发明的吸收聚合物优选地包括至少一种水凝胶形成吸收聚合物(也称为水凝胶形成聚合物)。可用于本发明的水凝胶形成聚合物包括多种水不溶性的但水膨胀的聚合物，其能吸收含水液体。这些水凝胶形成聚合物在本领域中是熟知的，这些聚合物中的任意一种可用于本发明。
水凝胶形成吸收聚合物通常也称为“水胶体”、或“吸收”材料，可包括多糖如羧甲基淀粉、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素；非离子型，如聚乙烯醇和聚乙烯醚；阳离子型如聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吗啉(morpholinione)和N，N-二甲基氨乙基或N，N-二乙基氨基丙基丙烯酸酯和异丁烯酸酯和其各自的季盐。典型地，可用于本发明的水凝胶形成吸收聚合物具有阴离子或阳离子官能团的多重性，如磺酸或酰胺或氨基，和更典型的羧基。适用于本发明的聚合物实施例包括那些从可聚合的、不饱和的含酸单体制得的物质。具有阳离子基团的阳离子聚合物实施例由含碱单体制得。因此，这些单体包括烯烃化不饱和酸和酸酐，其包含至少一个碳碳烯属双键。更具体地讲，这些单体可选自烯烃化不饱和羧酸和酸酐、烯烃化不饱和磺酸以及它们的混合物。如上所述，水凝胶形成吸收聚合物的性质对于本发明并不重要；但是，选择最佳聚合材料可增强本发明的性能。下文描述了可用于本发明的吸收聚合物的优选性质。这些性质不应理解为限制；相反，它们仅仅说明了在过去几年内在吸收聚合物领域内所取得的进步。
在制备本发明的水凝胶形成吸收聚合物时，也可包括通常少量的一些非酸单体。这些非酸单体可包括例如含酸单体和完全不含羧酸或磺酸基团的水溶性或水可分散的酯。因此，任选的非酸单体可包括含有下列类型的官能团的单体：羧酸或磺酸酯、羟基、酰胺基、氨基、腈基、季铵盐基团、芳基(例如，苯基如那些衍生自苯乙烯单体的基团)。这些非酸单体是已知物质，更详细地描述于例如公布于1978年2月28日的美国专利4,076,663(Masuda等人)，公布于1977年12月13日的美国专利4,062,817(Westerman)，这两篇文献都引入本文以供参考。
烯烃化不饱和羧酸和羧酸酸酐单体包括丙烯酸类，典型地有丙烯酸本身、异丁烯酸、乙基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、α-氰基丙烯酸、β-异丁烯酸(巴豆酸)、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、α-氯代山梨酸、当归酸、肉桂酸、p-氯代肉桂酸、β-甾族基丙烯酸、衣康酸、枸橼毒芹酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧酸乙烯和马来酸酐。
烯烃化不饱和磺酸单体包括脂族或芳族乙烯基磺酸如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和异丁烯酸磺酸如丙烯酸磺乙酯、异丁烯酸磺乙酯、丙烯酸磺基丙酯、异丁烯酸磺基丙酯、2-羟基-3-甲基丙烯氧基丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸。
可用于本发明的优选水凝胶形成吸收聚合物包含羧基。这些聚合物包括水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、部分中和的水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、部分中和的淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈或丙烯酰胺共聚物、任意的上述共聚物的些微网状交联的聚合物、部分中和的聚丙烯酸和部分中和的聚丙烯酸的些微网状交联的聚合物。这些聚合物可单独使用，或以两种或多种不同聚合物的混合物的形式使用。这些聚合材料的实施例公开于美国专利3,661,875、美国专利4,076,663、美国专利4,093,776、美国专利4,666,983和美国专利4,734,478。
可用于制备水凝胶形成吸收聚合物的最优选的聚合物材料是部分中和的聚丙烯酸及其淀粉衍生物的些微网状交联的聚合物。最优选地，水凝胶形成吸收聚合物包括约50％至约95％、优选约75％的中和的、些微网状交联的聚丙烯酸(即聚(丙烯酸钠/丙烯酸))。网状交联使聚合物为基本上水不溶性的，部分地决定了形成水凝胶吸收聚合物的吸收容量和可萃取的聚合物物质的性质。网状交联这些聚合物的方法和典型的网状交联剂更详细地描述于美国专利4,076,663。
尽管水凝胶形成吸收聚合物优选属于一个类型(即，均匀的)，本发明也可以使用聚合物混合物。例如，淀粉-丙烯酸接枝共聚物和部分中和的聚丙烯酸的些微网状交联的聚合物的混合物可用于本发明。
形成水凝胶的聚合物组分也可以是包括阳离子交换的水凝胶形成吸收聚合物和阴离子交换的水凝胶形成吸收聚合物的混合床离子交换组合物形式。这些混合床离子交换组合物描述于例如由Ashraf等人在1998年1月7日提交的美国专利申请09/130,321(P&G案号6976R-发明名称
“ABSORBENT POLYMER COMPOSITIONS WITH HIGH SORPTION CAPACITY ANDHIGH FLUID PERMEABILITY UNDER AN APPLIED PRESSURE”)；和美国专利6,121,509；上述公开文献均引入本文以供参考。
可用于本发明的水凝胶形成吸收聚合物可具有各种尺寸、形状和/或形态。这些聚合物可以是颗粒，其最大尺寸与最小尺寸的比率不是很大(例如，颗粒、粉剂、粒间聚集体、粒间交联聚集体等)，可以为纤维、薄板、薄膜、泡沫、薄板等形式。水凝胶形成吸收聚合物也可包括少量的一种或多种添加剂的混合物，如粉状二氧化硅、沸石、活性炭、分子筛、表面活性剂、胶剂、粘合剂等。在该混合物中的组分可为以物理上和/或化学上相联的形式，使得水凝胶形成聚合物组分和非水凝胶形成聚合物添加剂不会轻易地在物理上分开。
水凝胶形成吸收聚合物基本上是无孔的(即，没有内部多孔性)，或具有基本的内部多孔性。
对于上述颗粒，粒径是指由筛子尺寸分析所确定的尺寸。因此，例如，在710微米孔的美国标准测试筛子(例如，美国系列间隔筛子命名第25号)上所保留的颗粒被认为其尺寸大于710微米；能通过具有710微米孔的筛子并保留在具有500微米孔的筛子上的颗粒(例如，美国系列间隔筛子命名第35号)被认为其粒径在500和710μm之间；能通过具有500微米孔的筛子的颗粒被认为其粒径小于500μm。水凝胶形成吸收聚合物颗粒的给定样品的质量平均粒径是指能在质量基础上将样品分成两半的粒径，即按重量计一半样品的粒径小于质量平均尺寸，一半样品的粒径大于质量平均尺寸。当50％质量值与美国标准测试筛子的尺寸孔不对应时，标准粒径绘图方法(其中在坐标纸上以保留下来的或通过给定晒子尺寸孔的颗粒样品的累计重量百分比相对于晒子尺寸孔绘制)典型地用于测定质量平均粒径。这些测量水凝胶形成吸收聚合物颗粒的粒径的方法进一步描述于1991年10月29日公布的美国专利5,061,259(Goldman等人)，该文献被引入本文以供参考。
对于可用于本发明的水凝胶形成吸收聚合物的颗粒，颗粒的粒径通常为约1至约2000μm、更优选为约20至约1000μm。质量平均粒径通常为约20至约1500μm、更优选为约50μm至约1000μm、甚至更优选为约100至约800μm。对于包含被涂布在基质如无纺布上的薄膜、膜、泡沫、纤维或聚合物的实施方案，大于上述粒径的粒径也是适用的，或者甚至是优选的。
在具体的实施方案中，吸收聚合物的其它性质也是相关的。在这些实施方案中，材料可具有一种或多种性质，所述性质描述于1996年10月8日授予Goldman等人的美国专利5,562,646和在1997年2月4日授予Goldman等人的美国专利5,599,335，上述各篇公开文献均引入本文以供参考。
能够以任意的传统方式制备碱性的水凝胶形成吸收聚合物。制备这些聚合物的典型的优选方法描述于1988年4月19日公布的美国的重新公布专利32,649(Brandt等人)、1987年5月19日公布的美国专利4,666,983(Tsubakimoto等人)、1986年11月25日公布的美国专利4,625,001(Tsubakimoto等人)，所有这些文献均引入本文以供参考。
形成碱性的水凝胶形成吸收聚合物的优选方法是那些涉及水溶液或其它溶液聚合的方法。如在上述引用的美国重新公布专利32,649中所述，水溶液聚合涉及使用含水反应混合物来进行聚合反应。然后将含水反应混合物处于聚合作用条件，所述条件足以在混合物中产生基本上水不溶性的些微网状交联的聚合物。然后可将所形成的聚合物块研磨或切碎以形成单个颗粒。
更具体地讲，制备水凝胶形成吸收聚合物的水溶液聚合方法包括制备含水反应混合物，在其中进行聚合反应。这样的反应混合物的一个成分是含有酸性基团的单体，所述单体可形成待制备的水凝胶形成吸收聚合物的“主链”。反应混合物通常按重量计包括约100份单体。含水反应混合物的另一个组分包括网状交联剂。可用于形成本发明的水凝胶形成吸收聚合物的网状交联剂更详细地描述于上述参考的美国重新公布专利32,649、美国专利4,666,983和美国专利4,625,001。网状交联剂在含水反应混合物中的含量按含水混合物中所存在的单体总摩尔数计通常为约0.001摩尔百分比至约5摩尔百分比(按100份单体重量计为约0.01至约20份)。含水反应混合物的任选组分包括自由基引发剂，所述引发剂包括例如过氧化合物如过硫酸钠、过硫酸和过硫酸铵、过氧化辛酰、过氧化苯甲酰、过氧化氢、异丙基苯过氧化氢、二过邻苯二甲酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过乙酸钠、过碳酸钠等。含水反应混合物的其它任选组分包括不同的非酸性共聚单体，包括基本不饱和的含有酸性官能团的单体或其它不含羧酸或磺酸官能度的共聚单体。
将含水反应混合物处于聚合反应条件下，所述条件足以在混合物中产生基本上水不溶性的但水可膨胀的形成水凝胶的、吸收性的、些微网状交联的聚合物。该聚合反应条件也在上述的三个专利文件中有更详细的讨论。这些聚合反应条件通常包括加热(热活化技术)至约0℃至约100℃、更优选为约5℃至约40℃的聚合温度。保持含水反应混合物的聚合反应条件还包括例如将反应混合物或其中的部分进行任何传统形式的聚合活化辐射。放射性、电子、紫外和电磁辐射也是可选择的常规聚合技术。
在含水反应混合物中的水凝胶形成吸收聚合物的酸性官能团也优选被中和。也能以任何常规的方式进行中和，使得至少约25摩尔百分比、更优选至少约50摩尔百分比的用于形成聚合物的总单体为含有酸性基团的单体，所述单体被成盐阳离子中和。这些成盐阳离子包括例如碱金属、铵、取代的铵和胺，这些物质在上述参考的美国重新公布专利32,649中有更详细的讨论。
尽管优选使用水溶液聚合方法制备颗粒状的水凝胶形成吸收聚合物，但是也可以实施使用聚合方法，所述聚合方法使用了多相聚合处理技术如逆乳液聚合或逆悬浮液聚合方法。在逆乳液聚合物或逆悬浮液聚合方法中，将前述的含水反应混合物以微小液滴的形式悬浮在水不混溶的、惰性有机有机溶剂如环己烷的基质中。所得的水凝胶形成吸收聚合物的颗粒通常为球形。逆悬浮液聚合方法更详细地描述于1982年7月20日公布的美国专利4,340,706(Obaysashi等人)、1985年3月19日公布的美国专利4,506,052(Flesher等人)、和1988年4月5日公布的美国专利4,735,987(Morita等人)，所有这些文献均引入本文以供参考。
初始形成的聚合物的表面交联是得到具有如下性质的水凝胶形成吸收聚合物的优选方法，所述性质包括相对高的多孔性水凝胶层(“PHL”)、在压力下的性能(“PUP”)、容量和盐水流动传导性(“SFC”)的值，这在本发明的环境下是有利的。对本发明的水凝胶形成吸收聚合物实施表面交联的通常适合的方法公开于1985年9月17日公布的美国专利4,541,871(Obayashi)；1992年10月1日公布的PCT申请WO92/16565(Stanley)、1990年8月9日公布的PCT申请WO90/08789(Tai)；1993年3月18日公布的PCT申请WO93/05080(Stanley)；1989年4月25日公布的美国专利4,824,901(Alexander)；1989年1月17日公布的美国专利4,789,861(Johnson)；1986年5月6日公布的美国专利4,587,308(Makita)；1988年3月29日公布的美国专利4,734,478(Tsubakimoto)；1992年11月17日公布的美国专利5,164,459(Kimura等人)；1991年8月29日公布的德国专利申请4,020,780(Dahmen)；1992年10月21日公布的欧洲专利申请509,708(Gartner)；所有这些文献均引入本文以供参考。也可参见于1996年10月8日公布的美国专利5,562,646(Goldman等人)和于1997年2月4日公布的美国专利5,599,335(Goldman等人)，这两篇文献引入本文以供参考。
对于本发明的一些实施方案，如果按照本发明制备的水凝胶形成吸收聚合物颗粒典型地是基本上干燥的，那么这是有利的。本文使用的术语“基本上干燥的”是指颗粒的液体含量，典型的是水或其它溶液的含量按颗粒重量计小于约50％、优选小于约20％、更优选小于约10％。通常，水凝胶形成吸收聚合物的颗粒的液体含量范围按颗粒重量计为约0.01％至约5％。可通过任意常规的方法如加热来干燥单个颗粒。可供选择地，当使用含水反应混合物来制备颗粒时，可通过共沸蒸馏从反应混合物中除去水。含有聚合物的含水反应混合物也可用脱水溶剂如甲醇来处理。也可以使用这些干燥方法的组合。然后可以切碎或研磨脱水的聚合物块，形成基本上干燥的水凝胶形成吸收聚合物的颗粒。
其它胶凝聚合物
基于丙烯酰氨的凝胶也适用于本发明。具体合适的为丙烯酰氨、2-(丙烯酰氧基)乙基酸磷酸盐、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、2-二甲基氨乙基丙烯酸盐、2，2’-双(丙烯酰氨基)乙酸、3-(甲基丙烯酰氨基)丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氨基甲基丙烷二甲基氯化铵、丙烯酸盐、丙烯腈、丙烯酸、二烯丙基二甲基铵氯化铵、二烯丙基氯化铵、二甲基氨乙基丙烯酸盐、二甲基氨乙基甲基丙烯酸盐、乙二醇、二甲基丙烯酸盐、乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氨、甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵、N，N-二甲基丙烯酰氨、N-[2[[5-(二甲氨基)1-萘基]磺基]氨基[乙基]-2-丙烯酰氨、N-[3-二甲氨基)丙基]丙烯酰氨盐酸盐、N-[3-(二甲氨基)丙基)甲基丙烯酰氨盐酸盐、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、2-(2-羧基苯甲酰氧基)乙基甲基丙烯酸钠、丙烯酸钠、烯丙基乙酸钠、甲基丙烯酸钠、苯乙烯磺酸钠、乙烯基乙酸钠、三烯丙基胺、三甲基(N-丙烯酰基-3-氨基丙基)氯化铵、三苯甲烷-无色母体衍生物、乙烯基封端的聚甲基硅氧烷、N-(2-乙氧乙基)丙烯酰氨、N-3-(甲氧丙基)丙烯酰氨、N-(3-乙氧丙基)丙烯酰氨、N-环丙基丙烯酰氨、N-正丙基丙烯酰氨和N-(四氢呋喃基)丙烯酰氨。
也合适的是基于N-异丙基丙烯酰氨的凝胶。这些可包括N-异丙基丙烯酰氨、2-(二乙氨基)乙基甲基丙烯酸盐、2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸盐、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺基丙烯酸盐、丙烯酸、丙烯酰氨、
烷基甲基丙烯酸盐、双(4-二甲氨基)苯基)(4-乙烯基苯基)甲基无色氰化物、伴刀豆球蛋白A(卵磷脂)、己基甲基丙烯酸盐、月桂基甲基丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵、异丁烯酸正丁酯、聚(四氟乙烯)、聚四亚甲基醚乙二醇、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、乙烯基磺酸钠和乙烯封端的聚甲基硅氧烷。
也合适的是基于N，N’-二乙基丙烯酰氨的凝胶。这些可包括N，N’-二乙基丙烯酰氨、甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵、N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺酯、N-叔丁基丙烯酰氨和甲基丙烯酸钠。
基于丙烯酸盐的凝胶也是合适的。这些可包括2-二甲氨基乙基丙烯酸盐、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰氨、三烯丙基胺、丙烯酸盐、丙烯酰氨、甲基异丁烯酸甲酯、二乙烯基苯、N，N-二甲氨基乙基异丁烯酸酯、聚(氧四亚甲基二异丁烯酸盐)、聚(2-羟乙基异丁烯酸盐)、聚(2-羟丙基异丁烯酸盐)和聚乙二醇异丁烯酸盐。
也合适的是基于各种单体的凝胶。这些可包括丙烯酸、异丁烯酰氨基丙基三甲基氯化铵、胶原、二棕榈基磷脂酰乙醇胺、聚[4-6-癸二烯-1，10-二醇双(正丁氧羰基甲基尿烷)]、聚[双[氨基乙氧基)乙氧基]膦嗪(phosphazene)]、聚[双[(丁氧基乙氧基)乙氧基]膦嗪(phosphazene)]、聚[双[乙氧基乙氧基)乙氧基]膦嗪(phosphazene)]、聚[双[甲氧基乙氧基)乙氧基]膦嗪]、聚[双[甲氧基乙氧基)膦嗪]、聚二甲基硅氧烷、聚环氧乙烷、聚(乙烯-二甲基硅氧烷-环氧乙烷)、聚(N-丙烯酰基吡咯烷)、聚[n，n-二甲基-N-[(异丁烯酰氧乙基]-N-(3-磺基丙基)铵甜菜碱]、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酰基二肽、聚乙烯醇、聚乙烯醇-乙酸乙烯酯、聚乙烯基甲基醚、呋喃改性的聚(n-乙酰基乙烯亚胺)和马来亚胺改性的聚(n-乙酰基乙烯亚胺)。
也适合作为水凝胶的是包括选自如下单体的水凝胶：包括羟基烷基丙烯酸盐、羟基烷基异丁烯酸盐、N-取代的丙烯酰氨、N-取代的异丙烯酰氨、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-丙烯酰基吡咯烷酮、丙烯酸类、异丁烯酸类、乙酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、苯乙烯磺酸钠、2-磺酰氧乙基甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基吡啶、氨基乙基甲基丙烯酸盐、2-甲基丙烯酰基氧三甲基氯化铵、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚(乙烯醇)二甲基丙烯酸盐、2，2’-(邻亚苯基二氧二乙基二甲基丙烯酸盐、二乙烯基苯和三烯丙基胺。
也合适的凝胶是公开于美国专利4,555,344、美国专利4,828,710，和欧洲专利申请648,521 A2(这两个专利均引入本发明以供参考)。
高表面积物质
除了渗透性吸收剂(例如，水凝胶形成吸收聚合物)之外，本发明还可以包括高表面积物质。就是这种高表面积物质单独或与水凝胶形成吸收聚合物一起给分离仪器或容器提供了高毛细管吸附的吸收容量。如本文所讨论的，根据高表面积物质的毛细管吸附的吸收容量(在没有包含水凝胶形成聚合物或任意其它任选物质的分离仪器或容器中测量)，在一个方面描述高表面积物质。已认识到，具有高表面积的物质可具有非常高的吸入高度(例如，100cm或更高)的摄取容量。这使得高表面积物质可提供下列作用之一或全部：i)渗透性吸收剂的液体毛细管途径；和/或ii)附加的吸收容量。因此，尽管高表面积物质可根据它们每重量或体积的表面积来描述，但是本发明申请人另外使用毛细管吸附的吸收容量来描述高表面积物质，因为毛细管吸附的吸收容量是性能参数，其通常给本发明所使用的分离仪器或容器提供所需的吸入容量，从而得到改善的吸收制品。将会认识到，某些高表面积物质如玻璃微纤维本身在所有高度，尤其是非常高的高度(例如100cm或更高)没有特别高的毛细管吸附的吸收容量。但是，这些物质可以给水凝胶形成吸收聚合物或其它渗透性吸收剂提供所需的液体毛细管途径，从而提供所需的毛细管吸附的吸收容量，当它们与水凝胶形成聚合物或其它渗透性吸收剂结合时，甚至在非常高的高度也可以实现。
当任何具有足够的毛细管吸附的吸收容量的物质与水凝胶形成吸收聚合物或其它渗透性吸收剂一起使用时，它们可用于本发明的分离仪器或容器中。在这方面，术语“高表面积物质”是指任何本身具有下列一种或多种毛细管吸附的吸收容量的物质(即，在分离仪器或容器中没有渗透性吸收剂或任何其它任选物质时所测的值)：(I)在100cm的吸入高度，毛细管吸附的吸收容量为至少约2g/g、优选至少约3g/g、还更优选至少约4g/g、仍更优选至少约6g/g；(II)在35cm的高度，毛细管吸附的吸收容量为至少约5g/g、优选至少约8g/g、更优选至少约12g/g；(III)在50cm的高度，毛细管吸附的吸收容量为至少约4g/g、优选至少约7g/g、更优选至少约9g/g；(IV)在140cm的高度，毛细管吸附的吸收容量为至少约1g/g、优选至少约2g/g、更优选至少约3g/g、还更优选至少约5g/g；或(V)在200cm的高度，毛细管吸附的吸收容量为至少约1g/g、优选至少约2g/g、更优选至少约3g/g、还更优选至少约5g/g。
在一个实施方案中，高表面积物质具有纤维性质(下文称为“高表面积纤维”)，以在与水凝胶形成吸收聚合物或其它渗透性吸收剂结合时提供纤维网或纤维基质。可供选择地，高表面积物质为开孔的、亲水的聚合泡沫(下文称为“高表面积聚合泡沫”或更一般地称为“聚合泡沫”)。这些物质在下文详述。
可用于本发明的高表面积纤维包括那些天然的(改性或未改性的)以及合成的纤维。高表面积纤维的表面积远大于典型地在吸收性制品如木浆纤维中所使用的纤维的表面积。本发明所使用的高表面积纤维理想地是亲水的。如本文所使用的，术语“亲水的”是指纤维或纤维表面可被沉积在这些纤维上的含水液体(例如，含水体液)浸湿。亲水性和润湿性典型地按照所涉及的液体和固体的接触角和表面张力来定义。这在American Chemical Society出版的“Contact Angle，Wettability and Adhesion”，Robert F.Gould编辑，(Copyright 1964)中有详细讨论。据说，当液体与纤维或它的表面之间的接触角小于90度，或当液体倾向于自发地沿纤维表面伸展，这两个条件通常同时存在，那么纤维或纤维的表面会被液体所润湿(即，亲水的)。反之，如果接触角大于90度，且液体不会自发地沿纤维表面伸展，那么纤维或其表面被认为是疏水的。可用于本发明的纤维的亲水性可以是纤维内在固有的，或者该纤维可以是经处理而具有亲水性的天然疏水纤维。给天然疏水纤维提供亲水性的物质和方法是已知的。
可用于本发明的高表面积纤维的毛细管抽吸比表面积的范围与下述的聚合泡沫的相同。但是，典型地，高表面积纤维的特征在于BET表面积。
可用于本发明的高表面积纤维包括玻璃微纤维如购自Evanite FiberCorp.(Corvallis，OR)的玻璃微纤维。可用于本发明的玻璃微纤维的典型纤维直径为不大于约0.8μm、更典型地为约0.1μm至约0.7μm。这些微纤维的表面积为至少约2m2/g、优选至少约3m2/g。典型地，玻璃微纤维的表面积为约2m2/g至约15m2/g。可用于本发明的代表性玻璃微纤维为那些购自Evanite Fiber Corp.的型号104玻璃纤维，其标称纤维直径为约0.5μm。这些玻璃微纤维的计算表面积为约3.1m2/g
另一类可用于本发明的高表面积纤维是有原纤维组织的纤维素醋酸纤维。这些纤维(本文称为“fibret”)具有相对于衍生自纤维素的纤维的高表面积，所述衍生自纤维素的纤维通常应用于吸收制品领域。这些纤维具有非常小的直径区域，使得它们的粒径宽度典型地为约0.5至约5μm。这些纤维的表面积典型地为约20m2/g。通常用作本发明的高表面积物质的代表性纤维可购自Hoechst Celanese Corp.(Charlotte，NC)，商品名celluloseacetate Fibrets。对于纤维的详细讨论，包括它们的物理性质和制备方法，可参见“Cellulose Acetate Fibrets：A Fibrillated Pulp WithHigh Surface Area”，Smith，J.E.，Tappi Journal，Dec.1988，p.237；和公布于1996年1月23日的美国专利5,486,410(Groeger等人)；上述各篇公开文献均引入本文以供参考。
除了这些纤维之外，本领域的技术人员还可认识到，在吸收领域中熟知的其它纤维可被改性，以提供用于本发明的高表面积纤维。可改性达到本发明所要求的高表面积的代表性纤维公开于上述的美国专利5,599,335(具体参见列21-24)，该文献引入本文以供参考。
不管所使用的高表面积纤维的性质如何，纤维和渗透性吸收剂在混合前为分散的物质。如本文所使用的，术语“分散的”是指高表面积纤维和渗透性吸收剂在混合形成分离仪器或容器的核心之前分别制得。换句话讲，高表面积纤维不是在与渗透性吸收剂(例如，水凝胶形成吸收聚合物)混合之后制得的，渗透性吸收剂也不是在与高表面积纤维混合之后制得的。各个分散组分的混合确保了高表面积纤维将具有所需的形态，更重要的是其具有所需的表面积。
隔离物
隔离材料可用于本发明的吸收材料。适用于本发明的隔离材料包括任何纤维状或颗粒状物质，所述物质至多仅仅微溶于水和/或亲脂流体中。隔离材料可通过吸收材料基质而被分散以改善渗透性，使其高于单独由吸收材料制得的基质的渗透性；或者，隔离材料可用于保持渗透性，甚至在吸收材料在遇到水后发生膨胀和/或胶凝后也能保持渗透性。因此，当含有水的流体通过基质时，隔离材料有助于减少穿过吸收材料基质的压力下降。另外，如果吸收材料易于在遇到水并接着溃陷之后发生凝结，那么隔离材料有助于减少或防止溃陷后的凝胶冻结。
适合的隔离材料的非限制性实施例包括沙、二氧化硅、硅铝酸盐、玻璃微球体、粘土、层化硅酸盐、木材、天然纺织材料、合成的纺织材料、矾土、氧化铝、硅酸铝、氧化锌、分子筛、沸石、活性炭、硅藻土、二氧化硅水合物、云母、微晶纤维素、蒙脱石、桃核粉末、美洲山核桃外壳粉末、滑石、二氧化锡、二氧化钛、胡桃外壳粉末、和不同金属或金属合金的颗粒。还有用的是由混合聚合物(例如共聚物、三元共聚物等)制成的颗粒，所述聚合物有例如聚乙烯/聚丙烯共聚物、聚乙烯/丙烯/异丁烯共聚物、聚乙烯/苯乙烯共聚物等。
可用于本发明的其它颗粒物质有合成聚合物颗粒，其选自聚丁烯、聚乙烯、聚异丁烯、聚甲基苯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龙、特弗隆以及它们的混合物。其中，最优选的是聚乙烯和聚丙烯颗粒，这些物质的氧化物是尤其优选的。可用于本发明的市售颗粒的实施例包括ACumistTM微粉化聚乙烯蜡，购自Allied Signal(Morristown，N.J.)，有A、B、C和D系列，其有各种平均粒径，为5微米至60微米。优选的是ACumistTM A-25、A-30和A-45氧化的聚乙烯颗粒，其平均粒径分别为25、30和45微米。市售聚丙烯颗粒的实施例包括Propyltex系列，购自Micro Powders(Dartek)和ACuscrubTM 51，购自Allied Signal(Morristown，N.J.)，其平均粒径为约125微米。
吸收基质
为了增加“干”吸收基质的渗透性或当吸收基质为潮湿时保持其渗透性，很重要的是给隔离材料提供足够的吸收材料和任选的高表面积物质比。因为可能的隔离材料的重量会根据吸收材料的重量而发生很大的变化，所以该比例必须以“干”体积基础来量化。“净基质体积”是指吸收材料、隔离材料和任选的任意高表面积物质的体积，其不包括材料本身可能含有的任意内部材料体积或对于内部材料空隙空间的任意体积。“内部材料空隙体积”是指在材料颗粒和/或纤维之间的空隙总体积，当颗粒和/或纤维占据给定空间时，所述空隙典型地自然产生。“干整体基质体积”等于在干基上组合了内部材料空隙的净基质体积。对于本发明，优选吸收材料占干整体基质体积的50％至100％、更优选75％至95％。优选地，隔离材料占干整体基质体积的1％至50％、更优选5％至25％。优选地，可任选的高表面积物质占干整体基质体积的1％至50％、更优选5％至25％。
凝胶物质、隔离材料和任选的高表面积物质可制成为织成的或无纺的纤维状结构，如薄板或薄膜或膜，并以不同的方法成形。薄板构型取决于应用，通常包括四个普通构型，即管子、空心纤维、板和框单元以及螺旋缠绕模块，所有这些构型都是在本发明的范围之内。
在本发明的这些纤维状结构上的吸水剂的装填密度的范围为约50g吸水剂/平方米纤维结构至约2000g吸水剂/平方米纤维结构。
管子也许是最简单的构型，其中在多孔的支持管的内壁上铸有薄板。但是，管子构型在成本上不可行，因为多孔支持管本身是主要的成本因素。
理论上，空心纤维是理想的薄板构型，因为没有“寄生”阻力，也没有昂贵的多孔支持管。这些纤维可在内部被加压，可产生对含水流体的“狭窄通道”流体控制。然而，空心纤维的最大缺点是压力约束，其限制了沿纤维管道的横向流速。另外，空心纤维构型比其它三种构型更易产生污垢和堵塞；然而，较大直径的纤维越来越受欢迎，其用于改善抗污垢性。幸运的是，空心纤维通过回洗而被轻易地清洁，这倾向于补偿了它们产生污垢的倾向。相反，由于膜分层和胶缝密封断裂的问题，不推荐对管子、板和框单元以及螺旋缠绕模件进行回洗。
在板和框单元内的平板提供了最大的通用性；它们也是最受成本限制的。
尽管螺旋缠绕模件初始是研制用于反渗透的，但是根据每个板面积单元的成本，通过提供最廉价的超滤模件之一，它们在超滤市场中份额日益增加。螺旋缠绕单元不能解开进行清洗，且大多数螺旋缠绕单元不能进行热压处理。在肮脏倾向方面，它们介于空心纤维和管子之间(以及更昂贵的板和框单元)。
凝胶材料也可以直接沉积到纤维结构或隔离材料上。这可以通过首先将含有10％至100％的水溶性不饱和单体的单体水溶液应用到纤维结构或隔离材料上，然后聚合所述单体来实现。
纤维结构的厚度范围通常为0.01至10mm、优选0.1至5mm。希望无纺织物的基重范围为5至1000g/平方米，优选10至300g/平方米。
在容器内的消耗品
在容器内的消耗品可以是任何形式的可消耗组合物。消耗品典型地为流体，如亲脂流体、洗涤剂、油等。在一个实施方案中，消耗品为包括织物护理处理剂的流体，如表面活性剂、香料、增白剂、修饰剂、水等，它们适用于基于亲脂流体的织物护理方法。
容器可包括被改进的消耗品容器出口，以可释放地接合于装置的容器接受口，使得一旦接合后，消耗品与装置的流体处理体系保持流体相通。
另外，容器可包括改进的过滤元件出入口，以可释放地接合装置的容器接受口，使得一旦接合后，过滤元件与装置的流体处理体系保持流体相通。