聚合物,聚合物微米/纳米纤维和包括过滤器结构的用途制造技术

揭示了一种改进的聚合物材料。还揭示了由改进的聚合物材料制得的微米纤维和纳米纤维结构的微米纤维材料。微米纤维和纳米纤维结构可用于包括成形过滤材料的各种有用的用途。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,微米/纳米纤维和包括过滤器结构的用途的制作方法
本专利技术涉及制造具有提高了对热量、湿度、反应性物质和机械应力的环境稳定性的材料。这些材料可用来形成具有改善的稳定性和强度的细纤维，如微米纤维和纳米纤维。随着纤维尺寸的减小，材料的耐久性日益成为一个问题。这些细纤维可用于各种用途。在一个应用中，过滤器结构可使用该细纤维技术来制备。本专利技术涉及、组合物、纤维、过滤器、过滤器结构和过滤方法。本专利技术的应用特别涉及从流体流，例如空气流和液(例如非水和水)流中过滤颗粒。描述的技术涉及在过滤介质中具有一层或多层细纤维的结构。组合物及纤维的尺寸要结合其性能和耐久性来进行选择。
技术介绍
本专利技术涉及具有改善的性能的组合物，它可用于各种用途，包括形成纤维、微米纤维、纳米纤维、纤维织物、纤维垫、可渗透的结构如薄膜、覆层或膜。本专利技术的材料是具有一定物理性质的组合物，它让呈各种物理形状及形式的材料，具有能耐受湿气、热量、气流、化学试剂和机械应力或冲击的变质作用。本专利技术还涉及用于过滤流体包括气态和液态物质的的过滤介质领域。过滤介质包括至少与机械稳定的过滤器结构中的基材结合的微米纤维或纳米纤维织物层。当流体如气体或液体通过过滤介质时，这些层一起提供了优良的过滤、高的颗粒捕集能力以及最小流量限制时的效率。基材可位于流体前面、后面或在内部层中。近年，使用过滤介质用于过滤，即从流体如气体或液体除去不需要的颗粒已引起各工业的注意。常规过滤方法是从流体包括空气流或其它气流或从液体流如水力流体、润滑油、燃料油、水流及其它流体中除去颗粒。这样的过滤方法对微米纤维和基材要求机械强度、化学和物理稳定性。过滤介质可处于宽范围的温度条件、湿度、机械振动和冲击，以及夹带在流体中的反应性或非反应性，磨损或非摩损性颗粒中。而且，过滤介质常要求过滤介质能处于逆压脉冲(流体的短暂逆流用以除去颗粒构成的表面覆层)中进行自净化的能力，或者其它能从过滤介质表面除去夹带颗粒的机理。这样的逆向净化可导致显著降低脉冲净化后的压力差。脉冲净化后颗粒捕集效率一般不会提高，然而，脉冲净化会降低压力差，节省过滤操作的能耗。这样的过滤器可从使用操作中除下，在水性或非水性净化组合物中进行净化。这样的介质一般通过抽出细纤维然后在多孔基材上形成微米纤维的交叉织物来制造。这样的材料然后制成需要的过滤器形式如筒式、平盘式、箱式、平板式、包式和袋式。这些结构中，介质可打褶，卷成卷，或置于支撑结构。在制造非织造细纤维过滤介质中，已经使用了各种包括玻璃纤维、金属、陶瓷和许多种组合物的材料。为制造直径小的微米和纳米纤维，已经使用了各种技术。一种方法包括使呈熔融态或者处于随后进行蒸发的溶液中的材料经过细小的毛细管或者开孔。也可以通过使用常用于制造如尼龙的合成纤维的“喷丝嘴”来形成纤维。已知也可以使用静电抽丝技术。这种技术涉及使用皮下注射针、喷嘴、毛细管或者可移动发射器。这些结构可以提供液体溶液，然后可在高压静电场中将其吸引到一收集区域。由于这些材料从发射器中射出并在静电场中加速，通过蒸发溶剂可以形成纤维结构，并且纤维很细。由于可以预想更多用于过滤介质的苛刻的应用，要求性能显著改进的材料能经受100～250°F，最高至300°F的高温、10～90％最高至100％RH的高湿度、气体和液体的高流速以及能经受过滤微米和亚微米颗粒(约0.01～10微米以上)、从流体中除去研磨和非研磨性以及活性和非活性颗粒的严格考验。因此，确实需要高性能的材料、微米和纳米纤维材料和过滤结构，用来过滤高温、高湿度、高流速并具有所述微米和亚微米颗粒物质的流体。专利技术概述本专利技术提供一种改进的材料。这种具有提高了的物理和化学稳定性。该细纤维(微米纤维和纳米纤维)可制成有用的产品形式。纳米纤维是直径小于200纳米即0.2微米的纤维。微米纤维是直径大于0.2微米，但不大于10微米的纤维。这些细纤维可制成改进的多层微过滤介质结构的形式。本专利技术的细纤维层包括结合形成交叉织物的细纤维的无规分布。主要是由于细纤维阻挡了颗粒的路径而可获得过滤性能。有细纤纸结合在其上的基材提供了刚度、强度和可打褶性。细纤维交叉网络具有-重要特性，即微米纤维或纳米纤维形式的细纤维之间有相对小的空隙。这样的纤维空隙通常在约0.01-25微米之间，或约0.1-10微米。包含细纤维层和纤维素层与适当选择的基材的过滤器产品很薄。细纤维使细纤维加基材的过滤介质总厚度增加了不到1微米。使用中，过滤器能阻止所含的颗粒通过细纤维层，并能达到显著的捕集颗粒的表面负载量。粉尘或其它所含颗粒在过滤器表面迅速形成粉尘滤饼，并保持高的最初和总体的颗粒除去效率。在此揭示的材料显著提高了对热量、湿度、高流速、逆向脉冲净化、操作磨损、亚微米颗粒、使用中过滤器的净化和其它苛刻条件不利作用的耐受力。改进了微米纤维和纳米纤维性能是改进了形成微米纤维或纳米纤维的材料的特性的结果。而且，使用本专利技术的改进的材料的本专利技术过滤介质提供了许多优点，包括高效、低流量限制、在磨损性颗粒存在条件下的高耐久性(与应力或环境相关)以及没有疏松纤维的光滑外表面。过滤材料的总体结构提供了总体薄的介质，得以提高单位体积的介质面积，降低通过介质的速度，提高介质效率并且降低流量限制。本专利技术的一个较好方式是混合物，包括第一和第二，所述两种是在高温下经调整或者处理的不同(在类型、分子量或者物理性能上不同)。所述混和物可以反应形成单一的化学物质或者通过退火过程物理混和成混和的组合物。退火意味着物理变化，如结晶度、应力松弛或取向上的变化。较好的材料能化学反应成为单一物质，使得经差式扫描量热计分析揭示是单一的物质。当与优选的添加剂材料混合时，这种材料可形成在微米纤维上的添加剂表面覆层，当处于高温、高湿度和艰难操作条件时能提供疏油性、疏水性或其它有关的提高的稳定性。这类细纤维的直径为2微米至小于0.01微米。这种细纤维可以具有包含添加剂材料相异的层或者添加剂材料外覆层的光滑表面，所述添加剂材料部分溶解在表面上或者在表面中形成合金或者两种均有。用于混和体系的优选材料包括尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙(6-66-610)共聚物和其它线型脂肪族尼龙组合物。用端基滴定法分析了一种优选尼龙共聚物树脂(SVP-651)的分子量。(J.E.Walz和Taylor，determination ofthe molecular weight of nylon，Anal.Chem.Vol.19，Number7，pp448-450(1947))。其数均分子量(Mn)为21,500～24,800。用约45％的尼龙6、约20％的尼龙66和约25％的尼龙610d这三种组分尼龙的熔点温度相图来估计所述组成。(第286页，Nylon Plastic Handbook，Melvin Kohan ed.Hanser Publisher，NewYork(1995))。SVP-651的物理性能为 水解程度为87.0～99.9+％的聚乙烯醇可以用于这种体系。这些系统宜交联并和显著量的疏油性和疏水性添加剂材料混合。本专利技术另一优选的方式涉及混和有添加剂组合物的单一材料，该添加剂是用来提高纤维的使用寿命或者操作性能。本专利技术这一方面所用的优选包括尼龙、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细纤维组合物，包含是聚乙烯醇的聚合物和交联剂，所述细纤维的直径在０．０１－２微米之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：HY钟，JRB霍尔，MA戈金斯，DG克罗夫特，TM维克，
申请(专利权)人：唐纳森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]