具有杂原子和低的氟饱和系数的驻极体制品制造技术

本发明专利技术提供一种包含聚合物材料的驻极体制品，其中该聚合物材料带有被赋予的电荷，并且包含一种或多种杂原子，同时氟饱和系数小于２００，而且氟原子％大于约４０％。本发明专利技术的驻极体制品在较长时间地暴露于高温下后仍能抵抗电荷的减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有杂原子和低的氟饱和系数的驻极体伟'J品本专利技术涉及一种包含聚合物材料的驻极体制品，所述聚合物材料 带有被赋予的电荷，并且包含一种或多种杂原子，同时氟饱和系数 (fluorosaturation ratio)为约200或更低，而且氟原子％为约40%或 更高。本专利技术的驻极体制品在较长时间地暴露于高温下后仍能抵抗电 荷的减少。
技术介绍
人们己经知道驻极体制品——即，至少具有准永久电荷的电介质 制品一一具有良好的过滤性能。这些制品己经被制成多种结构形式，但 是出于过滤空气的目的，所述制品通常采用非织造聚合物纤维网的形 式。这种制品的一个例子是3M公司所销售的Fi!treteTM牌过滤器。非织造聚合物驻极体过滤器也用于个人呼吸保护装置——例如，参见 Kronzer等人的美国专利5,307,796、 Braun等人的美国专利5,804,295 以及Rekow等人的美国专利6,216,693。人们己经使用各种方法来制备驻极体，这些方法包括纤维/带电 粒子轰击法(参见Kubik等人的美国专利4,215,682)、直流电"DC" 电晕充电法(参见van Turnhout的美国再颁专利Re. 30,782和32,171 以及Nakao的美国专利4,592,815)、水力充电法(参见Angadjivand 等人的美国专利5,496,507、6,119,691、6,375,886和6,783,574; Eitzman 等人的美国专利6,406,657以及Insey等人的美国专利6,743,464)以 及通过暴露于极性液体中来制备驻极体的方法(参见Eitzman等人的 美国专利6,454,986)。赋予所述电介质制品的电荷可有效地提高对 颗粒的捕获效果。除了纤维状结构以外，微结构化或微通道化的过滤介质也已经被 赋予电荷，以提高过滤性能(例如，参见Insley等人的美国专利 6,524,488)。在使用过程中，驻极体过滤器经常会负载影响驻极体过滤器的过 滤性能的颗粒和污染物。例如，液体气悬体(liquid aerosol)，特别 是油雾气悬体(oily aerosol)，会使驻极体过滤器失去其驻极体所具 有的高的过滤效率(参见Huberty的美国专利6,627,563)。人们已经开发了很多方法来抑制这种过滤效率的损耗。 一种方法 包括将另外的非织造聚合物网层加入所述过滤器中。但是这种方案会 增加所述驻极体过滤器的压力降，同时会增加过滤器的重量和体积。 当所述驻极体过滤器被用于个人呼吸保护装置中时，这些缺点会令人 厌烦。压力降的增加，例如会导致呼吸阻力增加，进而使呼吸保护器 佩戴起来更加不舒适。另一种提高耐油雾状气悬体性质的方法包括在 制造聚合物纤维制品的过程中，向所述聚合物中加入可熔融加工的含 氟化学品添加剂，例如含氟聰唑烷酮类、含氟哌嗪类或全氟化垸烃 类——例如，参见Crater等人的美国专利5,025,052禾口 5，099，026以及 Jones等人的美国专利5,411,576和5,472，481。所述含氟化学品是可 熔融加工的，即它们在用于形成位于驻极体网中的纤维的熔融加工条 件下，基本上不会发生降解——也参见Rousseau等人的美国专利 5,908,598。除了熔融加工法以外，氟化驻极体也已经通过下述方法来 制备将聚合物制品置于含有含氟物质和惰性气体的气氛中，然后进 行放电处理，以改变所述聚合物制品的表面化学性质。放电处理可以 以等离子体的形式进行，例如交流电晕放电。等离子体氟化法使氟原 子存在于所述聚合物制品的表面上。可以使用(例如)上述水力充电 技术对氟化聚合物制品进行充电。等离子体氟化法在Jones/Lyons等 人的多项美国专利中都有所描述6,397,458、 6,398,847、 6,409,806、 6,432,175、 6,562,112、 6,660,210和6,808,551 。其它公开了氟化技术 的文献包括美国专利6,419,871、 6,238,466、 6,214,094、 6,213,122、 5，908，598、 4，557，945、 4，508，781禾口 4,264,750;美国专利申请公开US 2003/0134515 Al和US 2002/0174869 Al;以及国际专利申请公开WO 01/07144。尽管氟化驻极体适合用于多种过滤应用中，但是有些过滤器需要 具有提高的热稳定性以满足产品规范(例如军用规范)和NIOSH要求——参见在化学、生物、放射性以及核(CBRN)条件下纯化空气 用的逃生式呼吸器的NIOSH标准(NIOH， Statement of Standard for Chemical, Biological, Radiological, and Nuclear (CBRN) Air-Purifying Escape Respirator)的附录A (2003年9月30日)，以及在化学、生 物、放射性以及核(CBRN)条件下純化空气用的全面罩式呼吸器 (APR)的NIOSH标准(NIOH, Statement of Standard for Chemical, Biological, Radiological, and Nuclear (CBRN) Full Facepiece Air Puritying Respirator (APR))的附录A (2003年4月4日)。存在一些这样的应用其中驻极体过滤介质在高温下经历较长时间时，应当 能抵抗电荷的减少。下面所描述的本专利技术满足了这种需求，并由此提 供一种驻极体制品，该制品即使较长时间地暴露于高温下，仍然会具 有良好的油雾过滤性能。专利技术概述本专利技术提供一种包含聚合物材料的新的氟化聚合物制品，所述聚 合物材料带有被赋予的电荷，并且包含一种或多种杂原子，同时氟饱和系数小于200，而且氟原子％为约40%或更高。本专利技术驻极体制品 与己知的氟化驻极体制品的不同之处在于前者具有一种或多种杂原 子，同时氟饱和系数为约200或更低，而且氟原子％为大于约40%。 本专利技术人发现具有这些特征的聚合物驻极体制品在受热条件下，可以 表现出改善的过滤性能。本专利技术也提供一种新的制备氟化驻极体制品的方法，该方法包 括(a)将非导电性聚合物制品在等离子体中进行氟化，所述等离子 体产生于包含含氟物质和含氮物质的受控气氛中，并且所述氟化发生 在小于大气压的压力下；以及(b)赋予所述聚合物制品以持久电荷。 本专利技术方法与已知的制备氟化驻极体制品的方法的不同之处在于，本 专利技术方法中的氟化步骤在小于大气压的压力下、在存在含氮物质的等 离子体中发生。申请人发现，根据本专利技术制备的驻极体制品可以具有 不同的表面化学性质，所述化学性质可以提供有益的性能特性。通常使用在现有技术中被称为"品质因数"或"Q值"的参数来表征驻极体制品的过滤性能。Q值将过滤性能表征为颗粒渗透率参数 和压力降参数的综合。如上所述， 一些过滤器要求具有提高的热稳定性以满足过滤产品规范。存在一些这样的应用其中驻极体过滤介质 在高温下应当能抵抗电荷的减少。申请人证实，当本专利技术的驻极体制 品在经受高温加速老化处理后接受测试时，所述驻极体制品可以仍然 具有超常的品质因数。具体地说，申请人已经证实，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驻极体制品，其包含：　　　　聚合物材料，所述聚合物材料带有被赋予的电荷，并且包含一种或多种杂原子，同时氟饱和系数为约２００或更低，而且氟原子％为约４０％或更高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞思M柯克，杰拉尔德R斯巴茨，马尔文E琼斯，史蒂文J帕丘塔，约翰S休伯蒂，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]