專利名稱：：聚合物,聚合物微米纖維,聚合物納米纖維和包括過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及制造具有提高了對(duì)熱量、濕度、反應(yīng)性物質(zhì)和機(jī)械應(yīng)力的環(huán)境穩(wěn)定性的聚合物材料。這些材料可用來(lái)形成具有改善的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的細(xì)纖維，如微米纖維和納米纖維。隨著纖維尺寸的減小，材料的耐久性日益成為一個(gè)問(wèn)題。這些細(xì)纖維可用于各種用途。在一個(gè)應(yīng)用中，過(guò)濾器結(jié)構(gòu)可使用該細(xì)纖維技術(shù)來(lái)制備。本發(fā)明涉及聚合物、聚合物組合物、纖維、過(guò)濾器、過(guò)濾器結(jié)構(gòu)和過(guò)濾方法。本發(fā)明的應(yīng)用特別涉及從流體流，例如空氣流和液(例如非水和水)流中過(guò)濾顆粒。描述的技術(shù)涉及在過(guò)濾介質(zhì)中具有一層或多層細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)。組合物及纖維的尺寸要結(jié)合其性能和耐久性來(lái)進(jìn)行選擇。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及具有改善的性能的聚合物組合物，它可用于各種用途，包括形成纖維、微米纖維、納米纖維、纖維織物、纖維墊、可滲透的結(jié)構(gòu)如薄膜、覆層或膜。本發(fā)明的聚合物材料是具有一定物理性質(zhì)的組合物，它讓呈各種物理形狀及形式的聚合物材料，具有能耐受濕氣、熱量、氣流、化學(xué)試劑和機(jī)械應(yīng)力或沖擊的變質(zhì)作用。本發(fā)明還涉及用于過(guò)濾流體包括氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的的過(guò)濾介質(zhì)領(lǐng)域。過(guò)濾介質(zhì)包括至少與機(jī)械穩(wěn)定的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)中的基材結(jié)合的微米纖維或納米纖維織物層。當(dāng)流體如氣體或液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，這些層一起提供了優(yōu)良的過(guò)濾、高的顆粒捕集能力以及最小流量限制時(shí)的效率。基材可位于流體前面、后面或在內(nèi)部層中。近年，使用過(guò)濾介質(zhì)用于過(guò)濾，即從流體如氣體或液體除去不需要的顆粒已引起各工業(yè)的注意。常規(guī)過(guò)濾方法是從流體包括空氣流或其它氣流或從液體流如水力流體、潤(rùn)滑油、燃料油、水流及其它流體中除去顆粒。這樣的過(guò)濾方法對(duì)微米纖維和基材要求機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和物理穩(wěn)定性。過(guò)濾介質(zhì)可處于寬范圍的溫度條件、濕度、機(jī)械振動(dòng)和沖擊，以及夾帶在流體中的反應(yīng)性或非反應(yīng)性，磨損或非摩損性顆粒中。而且，過(guò)濾介質(zhì)常要求過(guò)濾介質(zhì)能處于逆壓脈沖(流體的短暫逆流用以除去顆粒構(gòu)成的表面覆層)中進(jìn)行自凈化的能力，或者其它能從過(guò)濾介質(zhì)表面除去夾帶顆粒的機(jī)理。這樣的逆向凈化可導(dǎo)致顯著降低脈沖凈化后的壓力差。脈沖凈化后顆粒捕集效率一般不會(huì)提高，然而，脈沖凈化會(huì)降低壓力差，節(jié)省過(guò)濾操作的能耗。這樣的過(guò)濾器可從使用操作中除下，在水性或非水性凈化組合物中迸行凈化。這樣的介質(zhì)一般通過(guò)抽出細(xì)纖維然后在多孔基材上形成微米纖維的交叉織物來(lái)制造。這樣的材料然后制成需要的過(guò)濾器形式如筒式、平盤式、箱式、平板式、包式和袋式。這些結(jié)構(gòu)中，介質(zhì)可打褶，巻成巻，或置于支撐結(jié)構(gòu)。在制造非織造細(xì)纖維過(guò)濾介質(zhì)中，已經(jīng)使用了各種包括玻璃纖維、金屬、陶瓷和許多種聚合物組合物的材料。為制造直徑小的微米和納米纖維，已經(jīng)使用了各種技術(shù)。一種方法包括使呈熔融態(tài)或者處于隨后進(jìn)行蒸發(fā)的溶液中的材料經(jīng)過(guò)細(xì)小的毛細(xì)管或者開(kāi)孔。也可以通過(guò)使用常用于制造如尼龍的合成纖維的"噴絲嘴"來(lái)形成纖維。已知也可以使用靜電抽絲技術(shù)。這種技術(shù)涉及使用皮下注射針、噴嘴、毛細(xì)管或者可移動(dòng)發(fā)射器。這些結(jié)構(gòu)可以提供聚合物液體溶液，然后可在高壓靜電場(chǎng)中將其吸引到一收集區(qū)域。由于這些材料從發(fā)射器中射出并在靜電場(chǎng)中加速，通過(guò)蒸發(fā)溶劑可以形成纖維結(jié)構(gòu)，并且纖維很細(xì)。由于可以預(yù)想更多用于過(guò)濾介質(zhì)的苛刻的應(yīng)用，要求性能顯著改進(jìn)的材料能經(jīng)受100250T，最高至300T的高溫、1090%最高至100%RH的高濕度、氣體和液體的高流速以及能經(jīng)受過(guò)濾微米和亞微米顆粒(約0.0110微米以上)、從流體中除去研磨和非研磨性以及活性和非活性顆粒的嚴(yán)格考驗(yàn)。因此，確實(shí)需要高性能的聚合物材料、微米和納米纖維材料和過(guò)濾結(jié)構(gòu)，用來(lái)過(guò)濾高溫、高濕度、高流速并具有所述微米和亞微米顆粒物質(zhì)的流體。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種改進(jìn)的聚合物材料。這種聚合物具有提高了的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。該聚合物細(xì)纖維(微米纖維和納米纖維)可制成有用的產(chǎn)品形式。納米纖維是直徑小于200納米即0.2微米的纖維。微米纖維是直徑大于0.2微米，但不大于10微米的纖維。這些細(xì)纖維可制成改進(jìn)的多層微過(guò)濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的形式。本發(fā)明的細(xì)纖維層包括結(jié)合形成交叉織物的細(xì)纖維的無(wú)規(guī)分布。主要是由于細(xì)纖維阻擋了顆粒的路徑而可獲得過(guò)濾性能。有細(xì)纖紙結(jié)合在其上的基材提供了剛度、強(qiáng)度和可打褶性。細(xì)纖維交叉網(wǎng)絡(luò)具有一重要特性，即微米纖維或納米纖維形式的細(xì)纖維之間有相對(duì)小的空隙。這樣的纖維空隙通常在約0.01-25微米之間，或約0.1-10微米。包含細(xì)纖維層和纖維素層與適當(dāng)選擇的基材的過(guò)濾器產(chǎn)品很薄。細(xì)纖維使細(xì)纖維加基材的過(guò)濾介質(zhì)總厚度增加了不到1微米。使用中，過(guò)濾器能阻止所含的顆粒通過(guò)細(xì)纖維層，并能達(dá)到顯著的捕集顆粒的表面負(fù)載量。粉塵或其它所含顆粒在過(guò)濾器表面迅速形成粉塵濾餅，并保持高的最初和總體的顆粒除去效率。在此揭示的聚合物材料顯著提高了對(duì)熱量、濕度、高流速、逆向脈沖凈化、操作磨損、亞微米顆粒、使用中過(guò)濾器的凈化和其它苛刻條件不利作用的耐受力。改進(jìn)了微米纖維和納米纖維性能是改進(jìn)了形成微米纖維或納米纖維的聚合物材料的特性的結(jié)果。而且，使用本發(fā)明的改進(jìn)的聚合物材料的本發(fā)明過(guò)濾介質(zhì)提供了許多優(yōu)點(diǎn)，包括高效、低流量限制、在磨損性顆粒存在條件下的高耐久性(與應(yīng)力或環(huán)境相關(guān))以及沒(méi)有疏松纖維的光滑外表面。過(guò)濾材料的總體結(jié)構(gòu)提供了總體薄的介質(zhì)，得以提高單位體積的介質(zhì)面積，降低通過(guò)介質(zhì)的速度，提高介質(zhì)效率并且降低流量限制。本發(fā)明的一個(gè)較好方式是聚合物混合物，包括第一聚合物和第二聚合物，所述兩種聚合物是在高溫下經(jīng)調(diào)整或者處理的不同聚合物(在聚合物類型、分子量或者物理性能上不同)。所述聚合物混和物可以反應(yīng)形成單一的化學(xué)物質(zhì)或者通過(guò)退火過(guò)程物理混和成混和的組合物。退火意味著物理變化，如結(jié)晶度、應(yīng)力松弛或取向上的變化。較好的材料能化學(xué)反應(yīng)成為單一物質(zhì)，使得經(jīng)差式掃描量熱計(jì)分析揭示是單一的聚合物物質(zhì)。當(dāng)與優(yōu)選的添加劑材料混合時(shí)，這種材料可形成在微米纖維上的添加劑表面覆層，當(dāng)處于高溫、高濕度和艱難操作條件時(shí)能提供疏油性、疏水性或其它有關(guān)的提高的穩(wěn)定性。這類細(xì)纖維的直徑為2微米至小于0.01微米。這種細(xì)纖維可以具有包含添加劑材料相異的層或者添加劑材料外覆層的光滑表面，所述添加劑材料部分溶解在聚合物表面上或者在聚合物表面中形成合金或者兩種均有。用于混和聚合物體系的優(yōu)選材料包括尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍(6-66-610)共聚物和其它線型脂肪族尼龍組合物。用端基滴定法分析了一種優(yōu)選尼龍共聚物樹(shù)脂(SVP-651)的分子量。(J.E.Walz和Taylor,determinationofthemolecularweightofnylon,Anal.Chem.Vol.19，Number7，pp448-450(1947))。其數(shù)均分子量(M。)為21，50024，800。用約45%的尼龍6、約20%的尼龍66和約25%的尼龍610d這三種組分尼龍的熔點(diǎn)溫度相圖來(lái)估計(jì)所述組成。(第286頁(yè)，NylonPlasticHandbook,MelvinKohaned.HanserPublisher,NewYork(1995))。SVP-651的物理性能為性能_ASTM方法單位_代表值比重D-792--1.08吸水性(浸水24小時(shí))D-570%2.5硬度D-240ShoreD65熔點(diǎn)DSC°C(°F)154(309)拉伸強(qiáng)度@屈服D-638兆帕50(7.3)(每平方英尺千磅)斷裂處延伸D-638%350彎曲模量D-790兆帕180(26)(每平方英尺千磅)體積電阻系數(shù)D-257歐姆-厘米1012水解程度為87.099.9+%的聚乙烯醇可以用于這種聚合物體系。這些系統(tǒng)宜交聯(lián)并和顯著量的疏油性和疏水性添加劑材料混合。本發(fā)明另一優(yōu)選的方式涉及混和有添加劑組合物的單一聚合物材料，該添加劑是用來(lái)提高纖維的使用壽命或者操作性能。本發(fā)明這一方面所用的優(yōu)選聚合物包括尼龍聚合物、聚偏二氯乙烯聚合物、聚偏二氟乙烯聚合物、聚乙烯醇聚合物，尤其是所列的當(dāng)它們和強(qiáng)疏油性和疏水性添加劑混和時(shí)能使微米纖維或者納米纖維具有形成在其表面上的覆層的那些材料。而且，這些聚合物的混和物如這些尼龍、這些聚氯乙烯、這些聚偏二氟乙烯的混和物在本發(fā)明中很有用。而且，本發(fā)明也可設(shè)想使用不同聚合物的混和物或者合金。在這方面，聚合物的相容混合物在形成本發(fā)明微米纖維材料中很有用?？梢允褂萌绾砻婊罨瘎?、非離子表面活化劑、低分子量樹(shù)脂(例如分子量小于3000的叔丁基苯酚樹(shù)脂)的添加劑組合物。所述樹(shù)脂以在沒(méi)有亞甲基橋鍵基團(tuán)的存在條件下苯酚核心之間的低聚鍵合為特征。羥基和叔丁基可以在環(huán)的周圍的隨機(jī)位置。苯酚核心之間的鍵合通常挨著羥基發(fā)生，而不是隨機(jī)的。類似地，所述聚合物材料可以和可溶于醇的由雙酚A形成的非線型聚合樹(shù)脂混和。這種材料類似于上述叔丁基苯酚，它是在不存在任何橋鍵基團(tuán)如亞烯烴或亞甲基條件下利用低聚鍵直接將芳香環(huán)連接到芳香環(huán)上形成的。本發(fā)明尤其優(yōu)選的材料是直徑約為0.012微米的微米纖維材料。優(yōu)選的纖維直徑為0.050.5微米。具有優(yōu)選尺寸的這種纖維能提供優(yōu)良的過(guò)濾性能，易于逆向脈沖凈化以及其它方面。本發(fā)明優(yōu)選的聚合物體系具有附著特性，當(dāng)和纖維質(zhì)基材接觸時(shí)，能以足夠的強(qiáng)度附著在基材上，并可以抵抗逆向脈沖凈化技術(shù)和其它機(jī)械應(yīng)力的脫層作用。在這種方式中，所述聚合物原料必須一直附著在基材上，同時(shí)能經(jīng)受相當(dāng)于除逆向外經(jīng)過(guò)過(guò)濾結(jié)構(gòu)的常規(guī)過(guò)濾條件的脈沖凈化作用力。當(dāng)纖維和基材接觸或者用熱或壓力后處理基材上的纖維時(shí)，這種附著力來(lái)自纖維形成的溶解效應(yīng)。但是，聚合物的特性，例如類似于氫鍵的特定化學(xué)相互作用、Tg以上或者以下出現(xiàn)的聚合物和基材之間的接觸以及包含添加劑的聚合物配方，在決定附著力時(shí)發(fā)揮著重要的作用。在粘合時(shí)用溶劑或水蒸汽增塑的聚合物可以提高其粘合力。本發(fā)明一個(gè)重要的方面是利用這種微米纖維或者納米纖維形成過(guò)濾結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的細(xì)纖維材料形成在過(guò)濾基材上并附著在過(guò)濾基材上?？梢允褂锰烊焕w維和合成纖維基材如紡粘織物、合成纖維的非織造織物以及由纖維素、合成纖維和玻璃纖維的混合物制造的非織造織物、非織造和機(jī)織的玻璃纖維的織物，塑性織物材料如擠出和沖孔的材料以及有機(jī)聚合物的UF和MF膜。然后將片狀基材或者纖維素非織造織物制成過(guò)濾結(jié)構(gòu)，將其置于包括空氣流或者液流的流體中用來(lái)除去流體中懸浮或者夾帶的顆粒。所述過(guò)濾材料的形狀和結(jié)構(gòu)要合乎設(shè)計(jì)工程師的要求。過(guò)濾部件形成之后的一個(gè)重要參數(shù)是它對(duì)熱量、濕度或者兩者的耐受性。本發(fā)明過(guò)濾介質(zhì)的一個(gè)方面是對(duì)過(guò)濾材料耐受長(zhǎng)時(shí)間浸沒(méi)在熱水中的能力的測(cè)試。浸沒(méi)測(cè)試可以提供有價(jià)值的關(guān)于細(xì)纖維耐受濕熱條件以及耐受過(guò)濾材料在主要含有強(qiáng)凈化表面活性劑和強(qiáng)堿性材料的水溶液中經(jīng)受凈化的能力的信息。較好的，本發(fā)明細(xì)纖維材料可以浸沒(méi)在熱水中，而仍保留至少50%的形成于基材表面的細(xì)纖維。細(xì)纖維至少50%的保留值可以保持足夠的纖維效率，同時(shí)不損失過(guò)濾容量或者增加背壓。最好的是至少保留75%。細(xì)纖維過(guò)濾結(jié)構(gòu)包括兩層或多層結(jié)構(gòu)，而過(guò)濾器包含一層或多層細(xì)纖維層，細(xì)纖維層與一層或多層合成纖維、纖維素纖維或混合織物結(jié)合或者被其隔開(kāi)。我們認(rèn)為過(guò)濾結(jié)構(gòu)中纖維和微米纖維的重要特性與溫度耐受性、濕度或水分耐受性以及溶劑耐受性有關(guān)，尤其當(dāng)微米纖維在升高溫度下與潮濕環(huán)境或溶劑接觸時(shí)。而且，本發(fā)明材料的第二重要特性涉及材料與基材結(jié)構(gòu)的附著性。微米纖維層的附著性是過(guò)濾材料的一個(gè)重要特性，可以使制造的材料不會(huì)與基材分層，微米纖維層加上基材可加工成包括褶皺、成巻材料和其它結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有顯著分層。已發(fā)現(xiàn)，制造過(guò)程的加熱步驟中溫度升至一種聚合物材料的熔點(diǎn)溫度或接近或恰低于該溫度，通常低于最低的熔點(diǎn)溫度，能明顯提高纖維彼此之間以及纖維與基材之間的附著力。細(xì)纖維在熔點(diǎn)或高于熔點(diǎn)溫度會(huì)喪失其纖維結(jié)構(gòu)?？刂萍訜崴俣纫埠苤匾?。如果纖維長(zhǎng)時(shí)期處于其結(jié)晶溫度，也會(huì)喪失其纖維結(jié)構(gòu)。仔細(xì)的熱處理也能改善聚合物性質(zhì)，這是由于當(dāng)添加劑物質(zhì)遷移到表面并在纖維表面顯示疏水性或疏油性基團(tuán)時(shí)形成外添加劑層的緣故。性能的標(biāo)準(zhǔn)是材料能在各種操作溫度下保持有效，即根據(jù)最終目的，在140卞、1600F、2700F和3000F保持1小時(shí)或3小時(shí)有效，同時(shí)保持30%、50%、80%或90%的過(guò)濾效率。對(duì)性能的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是材料能在各種操作溫度下保持有效，即根據(jù)最終目的，在140QF、160QF、270QF和300QF保持1小時(shí)或3小時(shí)有效，同時(shí)在過(guò)濾層中保持30%、50%、80%或90%的有效細(xì)纖維。在這些溫度下能保持有效對(duì)在低濕度、高濕度和飽和空氣的水中很重要。本發(fā)明的微米纖維和過(guò)濾材料被認(rèn)為具有耐水分性，材料能夠浸沒(méi)在高于160QF的水后仍保持有效，同時(shí)能保持效率長(zhǎng)至大約5分鐘以上。同樣，能與70印溶劑如乙醇、烴、水力流體或芳香溶劑接觸長(zhǎng)于約5分鐘仍保持有效，同時(shí)保持50%效率的材料，可以達(dá)到本發(fā)明微米纖維材料和過(guò)濾材料的溶劑耐受性。本發(fā)明的細(xì)纖維材料可用于各種過(guò)濾用途，包括脈沖凈化和非脈沖凈化過(guò)的過(guò)濾器用于粉塵的收集，燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)口或感應(yīng)系統(tǒng)，重型發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)口或感應(yīng)系統(tǒng)，輕型機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口或感應(yīng)系統(tǒng)；Zee過(guò)濾器，車廂空氣，越野車車廂空氣、磁盤驅(qū)動(dòng)器中空氣，照相復(fù)印-調(diào)色劑除去；在商業(yè)過(guò)濾應(yīng)用或居民過(guò)濾應(yīng)用中的HAVA過(guò)濾器。-附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1顯示了典型的生產(chǎn)本發(fā)明細(xì)纖維用的靜電發(fā)射器驅(qū)動(dòng)裝置。圖2顯示了圖1中所示細(xì)纖維形成技術(shù)中用于將細(xì)纖維引到過(guò)濾基材上的裝置。圖3相比微小的即2和5微米的顆粒物質(zhì)，顯示了支撐材料典型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并另行示出了本發(fā)明的細(xì)纖維材料。圖411是和實(shí)施例13有關(guān)的ES—CA分析光譜。圖12顯示了本發(fā)明實(shí)施例5中0.23微米和0.45微米的微米纖維材料的穩(wěn)定性。圖1316顯示了相比未改性的尼龍共聚物溶劑可溶性聚酰胺，實(shí)施例5和6材料的高溫和高濕度的穩(wěn)定性。圖1720證明了兩種共聚物、一種尼龍均聚物和一種尼龍共聚物的混合物熱處理并和添加劑混和后，就形成單一組分材料，這種材料不呈現(xiàn)兩種聚合物材料的可識(shí)別特征、但顯示是交聯(lián)的或者其他方式化學(xué)結(jié)合的單相。發(fā)明詳細(xì)描述本發(fā)明微米或納米纖雒層中的細(xì)纖維可以是直徑約為0.0012微米、宜為0.050.5微米的纖維。典型細(xì)纖維過(guò)濾層的厚度約為纖維直徑的約1100倍，基重范圍約為0.01240微克/厘米2。流體如空氣和氣流中通常攜帶有顆粒物質(zhì)。需要除去流體中的一些或者所有的顆粒物質(zhì)。例如，進(jìn)入機(jī)動(dòng)車車廂的空氣流，電腦磁盤驅(qū)動(dòng)器中的空氣，HVAC空氣，凈化室中的流通空氣使用過(guò)濾袋、阻擋織物、機(jī)織材料的用途，進(jìn)入車用或發(fā)電設(shè)備用發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣；進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的氣流和進(jìn)入各種燃燒爐中的空氣流，這些氣流往往包含顆粒物質(zhì)。當(dāng)為車廂空氣過(guò)濾器時(shí)，為了使乘客舒適和/或美觀，應(yīng)除去顆粒物質(zhì)。至于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒爐中的空氣流和氣流，要求除去顆粒物質(zhì)，是因?yàn)轭w粒會(huì)因各種相關(guān)的機(jī)理對(duì)內(nèi)部工件產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的損害。在其它情況下，來(lái)自工業(yè)過(guò)程或者發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)出氣或者排出氣中含有顆粒物質(zhì)。在可以或者應(yīng)該通過(guò)下游設(shè)備將這種氣體排放到大氣之前，要求充分除去這些流體中的顆粒物質(zhì)。通過(guò)考慮以下的過(guò)濾介質(zhì)表面負(fù)荷介質(zhì)和深度介質(zhì)，可以獲得空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)中的一些基本原理和問(wèn)題的一般認(rèn)識(shí)。這些介質(zhì)類型已經(jīng)作了深入的研究并已經(jīng)被廣泛地使用。例如，在U.S.專利Nos.5,082，476、5,238，474和5，364，456中說(shuō)明了和它們有關(guān)的一些原理。所述三個(gè)專利的揭示的內(nèi)容全文參考結(jié)合于此。過(guò)濾器的"使用壽命"通常根據(jù)選定的過(guò)濾器限制壓力進(jìn)行定義。過(guò)濾器的壓力增加將使用壽命限定在應(yīng)用或設(shè)計(jì)所限定的水平上。由于這種壓力增加是負(fù)荷的結(jié)果，對(duì)相同效率的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，較長(zhǎng)的使用壽命通常和較高的容量有直接關(guān)系。效率表征著介質(zhì)捕獲顆粒而不是讓顆粒通過(guò)的傾向。通常，過(guò)濾介質(zhì)除去氣流中的顆粒的效率越高，所述過(guò)濾介質(zhì)一般來(lái)說(shuō)就越快接近"使用壽命"的壓降(假定其它變量保持恒定)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)"過(guò)濾效果不變"是指保持足夠的對(duì)于選定的用途來(lái)說(shuō)必要的去除流體中顆粒的效率。紙類過(guò)濾部件是廣泛應(yīng)用的表面負(fù)荷介質(zhì)形式。一般，紙類部件包括纖維素、合成纖維或其它纖維的密集墊，這些纖維與顆粒物質(zhì)的氣流取向相同。紙一般制成可使氣流透過(guò)，并且具有充分細(xì)小的孔隙尺寸和合適的孔隙率，以阻擋大于選定尺寸的顆粒通過(guò)。當(dāng)氣體(流體)通過(guò)濾紙時(shí)，濾紙迎著氣流面通過(guò)擴(kuò)散和攔截進(jìn)行操作，來(lái)捕集和保留氣流(流體)中選定尺寸的顆粒。顆粒在濾紙表面上收集呈濾餅。一定時(shí)間后，濾餅也開(kāi)始作為過(guò)濾器進(jìn)行操作，提高了效率。這有時(shí)稱作"時(shí)效(seasoning)",即效率發(fā)展到大于最初效率。簡(jiǎn)單的過(guò)濾器設(shè)計(jì)如上面所述存在至少兩類問(wèn)題。第一，紙相對(duì)簡(jiǎn)單的缺陷，即紙的破裂會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。第二，在過(guò)濾器迎著氣流的面上顆粒物質(zhì)迅速堆積為薄的濾餅或?qū)樱黾恿藟航?。已采用各種方法來(lái)增加表面負(fù)荷過(guò)濾系統(tǒng)如濾紙的"壽命"。一種方法是提供褶皺結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，使與氣流相遇的介質(zhì)相對(duì)于平的無(wú)褶芻皮結(jié)構(gòu)其表面積較大。這種方法雖能增加壽命，但仍受到限制。由于這一原因，表面負(fù)荷介質(zhì)主要用于通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的速度相對(duì)較慢的應(yīng)用，一般不大于約20-30英尺/分鐘，通常在約10英尺/分鐘或更小的數(shù)量級(jí)。本文中，術(shù)語(yǔ)"速度"是通過(guò)介質(zhì)的平均速度(即體積流量/介質(zhì)面積)。一般，當(dāng)通過(guò)褶鈹?shù)募埥橘|(zhì)的空氣流速提高時(shí)，過(guò)濾器壽命以和流速的平方成比例地下降。因此，使用褶皺的紙的表面負(fù)荷過(guò)濾系統(tǒng)作為顆粒過(guò)濾器用于要求空氣流量大的系統(tǒng)時(shí)，需要較大的過(guò)濾介質(zhì)表面積。例如，行駛在公路上的柴油機(jī)卡車的常規(guī)圓筒褶皺紙過(guò)濾器部件的直徑約為9-15英寸，長(zhǎng)12-24英寸，褶鈹約為1-2英寸深。因此，介質(zhì)的過(guò)濾表面積(一面)通常為30-300英尺2。許多應(yīng)用尤其是涉及相當(dāng)高的流量的那些應(yīng)用，使用另一種類型的過(guò)濾介質(zhì)，有時(shí)稱作"深度"介質(zhì)。典型的深度介質(zhì)包括較厚的纏結(jié)纖維材料。深度介質(zhì)一般以其孔隙率、密度或固體百分?jǐn)?shù)來(lái)表征。例如，2-3%固含量的介質(zhì)是纖維材料(固體)占總體積的約2-3%，其余是空氣或氣體空間的纖維的深度介質(zhì)墊。表征深度介質(zhì)的另一個(gè)有用的參數(shù)是纖維直徑。如果固含量保持不變，而纖維直徑(尺寸)減小，孔徑或纖維之間的空隙減小，即過(guò)濾器變得更有效，能更有效地捕集更小的顆粒。典型常用的深度介質(zhì)過(guò)濾器是深的，相對(duì)恒定(或一致的)密度的介質(zhì)，即深度介質(zhì)的固體含量在其厚度上保持基本不變。本文中的"基本不變"指在介質(zhì)的整個(gè)深度上密度如果有變化也僅是相當(dāng)小的波動(dòng)。這樣的變化例如是由放置過(guò)濾介質(zhì)的容器的外表面產(chǎn)生輕微擠壓的緣故。已經(jīng)研究了梯度密度的深度介質(zhì)的裝置，例如美國(guó)專利4，082，476、5，238，474和5，363，456中描述了一些這樣的裝置。一般，深度介質(zhì)的裝置可設(shè)計(jì)為能提供基本在其整個(gè)體積或深度的顆粒材料的"負(fù)荷"。因此，這樣的裝置設(shè)計(jì)成當(dāng)達(dá)到過(guò)濾器的總壽命時(shí)，相對(duì)于表面負(fù)荷系統(tǒng)能負(fù)荷更大量的顆粒材料。梯度密度系統(tǒng)如上述專利中的那些，已設(shè)計(jì)為能提供顯著的效率和更長(zhǎng)的壽命。有些情況下，使用表面負(fù)荷介質(zhì)作為這樣裝置中的"修飾(polish)"過(guò)濾器。聚合物材料已經(jīng)制成非織造和機(jī)織織物、纖維和微米纖維。所述聚合物材料提供產(chǎn)品穩(wěn)定性所要求的物理性能。這些材料不應(yīng)在尺寸上明顯改變，不應(yīng)降低其分子量，不應(yīng)在陽(yáng)光、濕氣、高溫或者其它負(fù)面環(huán)境影響下變得柔韌性較差或者出現(xiàn)應(yīng)力裂縫或者出現(xiàn)物理退化。本發(fā)明涉及在遇到電磁輻射如環(huán)境光線、熱量、濕氣和其它物理作用時(shí)仍能保持物理性能的改進(jìn)聚合物材料。能用于本發(fā)明聚合物組合物中的聚合物材料包括加聚物和縮聚物如聚烯烴、聚縮醛、聚酰胺、聚酯、纖維素醚和酯、聚亞烴化硫、聚氧化芳撐(polyaryleneoxide)、聚砜、改性聚砜以及它們的混合物。屬于這些類別的優(yōu)選材料包括以交聯(lián)和非交聯(lián)形式并以各種水解程度(8799.5%)存在的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(和其它丙烯酸樹(shù)脂)、聚苯乙烯以及它們的共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚偏二氟乙烯、聚二氯亞乙烯和聚乙烯醇。優(yōu)選的加聚物通常是玻璃態(tài)的(Tg高于室溫)。這是聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯組合物或合金或者聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇材料低結(jié)晶的情況。一類聚酰胺縮聚物是尼龍材料。通常，"尼龍"術(shù)語(yǔ)是所有長(zhǎng)鏈合成聚酰胺的通稱。通常，尼龍術(shù)語(yǔ)包括一系列數(shù)字如尼龍66，表示原料為C6二胺和C6二酸(第一個(gè)數(shù)字表示C6二胺，第二個(gè)數(shù)字表示C6二羧酸化合物)。另一種尼龍可以在少量水存在條件下由s-己內(nèi)酰胺縮聚反應(yīng)制得。這種反應(yīng)形成是線型聚酰胺的尼龍6(由稱為s-氨基己酸的環(huán)狀內(nèi)酰胺制得)。而且，也可以使用尼龍共聚物。共聚物可以是在反應(yīng)混合物中混和各種二胺化合物、各種二酸化合物和各種環(huán)狀內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，然后形成具有在聚酰胺結(jié)構(gòu)中隨機(jī)定位的單體材料的尼龍。例如，尼龍6，6-6，10材料是由己二胺和C6、C1C)二酸混合物制成的尼龍。尼龍6-6，6-6，10是通過(guò)共聚s-氨基己酸、己二胺和C6、C1Q二酸混合物材料制得的尼龍。嵌段共聚物也能用于本發(fā)明的方法。對(duì)于這種共聚物，溶劑溶脹劑的選擇就很重要。所選的溶劑是兩種嵌段都能溶解于其中的溶劑。一個(gè)例子為二氯甲垸溶劑中的ABA(苯乙烯-EP-苯乙烯)或者AB(苯乙烯-EP)聚合物。如果一種組分不溶于溶劑，它將會(huì)形成凝膠。這種嵌段共聚物的例子為Kraton⑧型苯乙烯-b-丁二烯和苯乙烯-b-氫化丁二烯(乙烯基丙烯(ethylenepropylene))、Pebax⑧型e-己內(nèi)酰胺-b-環(huán)氧乙烷、Sympatex⑧聚酯-b-環(huán)氧乙垸以及環(huán)氧乙烷與異氰酸酯的聚氨酯。加聚物如聚偏二氟乙烯、間同聚苯乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙酯；無(wú)定形加聚物如聚丙烯腈以及它和丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯以及各種共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和其各種共聚物可以相對(duì)簡(jiǎn)單地進(jìn)行溶液抽絲，這是因?yàn)樗鼈兡茉诘蛪旱蜏叵氯芙獾木壒?。但是，高結(jié)晶聚合物如聚乙烯和聚丙烯如果要進(jìn)行溶液抽絲的話，就需要高溫高壓的溶劑。因此，聚乙烯和聚丙烯的溶液抽絲很困難。靜電溶液抽絲是制造納米纖維和微米纖維的一種方法。已發(fā)現(xiàn)，將含有兩種或多種聚合物材料混和的聚合物組合物、合金形式或者交聯(lián)化學(xué)鍵合結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)。我們認(rèn)為這種聚合物組合物能通過(guò)改變聚合物特性如提高聚合物鏈的柔韌性或者鏈活動(dòng)性、提高總體分子量以及通過(guò)形成聚合物材料網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行增強(qiáng)來(lái)改進(jìn)其物理性能。在這種觀念的一個(gè)實(shí)施方式中，為獲得有益的性能可以混和兩種相關(guān)的聚合物材料。例如，將高分子量聚氯乙烯和低分子量聚氯乙烯混和。類似地，可以將高分子量尼龍材料和低分子量尼龍材料混和。而且，可以混和不同種類的常規(guī)聚合物物質(zhì)。例如，高分子量苯乙烯可以和低分子量、高耐沖擊性的聚苯乙烯混和。尼龍6材料可以和尼龍共聚物如尼龍6;6，6;6,IO共聚物混和。而且，低水解度的聚乙烯醇如87%水解的聚乙烯醇可以和水解度為9899.9%以及更高的完全或者超水解的聚乙烯醇混合?；旌衔镏兴械倪@些材料可以利用合適的交聯(lián)機(jī)理進(jìn)行交聯(lián)。尼龍可以使用能和酰胺鍵中的氮原子反應(yīng)的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。聚乙烯醇材料可以使用羥基活性材料如單醛類，例如甲醛、尿素、蜜胺-甲醛樹(shù)脂及其類似物、硼酸和其它無(wú)機(jī)化合物、二醛類、二酸類、氨基甲酸乙酯類、環(huán)氧類以及其它已知的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。交聯(lián)技術(shù)是人們熟知的，易于理解的現(xiàn)象，在其中交聯(lián)劑反應(yīng)并在聚合物鏈之間形成共價(jià)鍵，大大提高分子量、耐化學(xué)性、總體強(qiáng)度和耐機(jī)械降解性能。已發(fā)現(xiàn)，添加劑材料能顯著提高細(xì)纖維形式聚合物材料的性能。添加劑的存在可以顯著提高其對(duì)熱、濕氣、沖擊、機(jī)械應(yīng)力和其它負(fù)面環(huán)境作用的耐受性。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在制作本發(fā)明微米纖維材料時(shí)，所述添加劑材料可以提高其疏油性、疏水性并似乎對(duì)提高材料化學(xué)穩(wěn)定性有幫助。我們認(rèn)為由于這些添加劑可以形成保護(hù)覆層、燒蝕表面或者滲入表面一定深度來(lái)提高聚合物材料的性質(zhì)，在這些疏油性和疏水性添加劑存在條件下可以改進(jìn)本發(fā)明微米纖維形式的細(xì)纖維。我們認(rèn)為這些材料的重要特征是存在同時(shí)也具有疏油特性的強(qiáng)疏水性基團(tuán)。強(qiáng)疏水性基團(tuán)包括氟烴基團(tuán)、疏水性烴基表面活性劑或者嵌段以及主要是烴的低聚組合物。將這些材料制成具有一部分能和所述聚合物材料相容的分子的組合物，所述分子通常和聚合物形成物理結(jié)合或者關(guān)聯(lián)，同時(shí)因?yàn)樘砑觿┖途酆衔锏年P(guān)聯(lián)，所述強(qiáng)疏水性或者疏油性基團(tuán)，形成位于表面上的保護(hù)表層或者和聚合物表層成為合金或者混和。對(duì)具有10%添加劑量的0.2微米纖維來(lái)說(shuō)，如果添加劑遷移到表面，表面厚度計(jì)算約為50A。由于整體材料中疏油性或疏水性基團(tuán)的不相容性，認(rèn)為遷移是會(huì)發(fā)生的。的厚度對(duì)保護(hù)覆層來(lái)說(shuō)是合理的厚度。對(duì)直徑為0.05微米的纖維，50A的厚度對(duì)應(yīng)為20質(zhì)量％。對(duì)2微米厚的纖維，50A的厚度對(duì)應(yīng)為2質(zhì)量％。所述添加劑材料的用量宜為約225重量％。與本發(fā)明聚合物材料一起使用的低聚物添加劑包括分子量約為500-3000的低聚物，較宜是含氟化合物、非離子型表面活性劑和低分子量樹(shù)脂或低聚物。本發(fā)明所用的含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑是由下式表示的有機(jī)分子RfG式中，R/為含氟脂肪族自由基，G為含有至少一個(gè)親水基團(tuán)如陽(yáng)離子、陰離子、非離子或者兩性基團(tuán)的基團(tuán)。優(yōu)選非離子材料。Rf是至少含有兩個(gè)碳原子的氟化單價(jià)脂肪族有機(jī)自由基。它宜為飽和全氟脂肪族單價(jià)有機(jī)自由基。但是，氫原子或氯原子可以作為取代基存在骨架鏈上。雖然含有許多碳原子的自由基可以充分起作用，但是優(yōu)選含有不超過(guò)20個(gè)碳原子的化合物，因?yàn)橄啾容^短的骨架鏈，大自由基的氟的利用效率較低。Rf宜含有28個(gè)碳原子。本發(fā)明中所用的在含氟有機(jī)試劑中有用的陽(yáng)離子基團(tuán)可包括可以不含氧原子(例如，-朋2)或者含有氧原子(例如，氧化胺)的胺或者季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)。這種胺和季銨鹽陽(yáng)離子親水基團(tuán)可以具有如下通式-NH2、-(NH3)X、-(NH(R2)2)X、-(NH(R2)3)X或-N(R2)2^0，式中，X為抗衡陰離子，如齒離子、氫氧根、硫酸根、硫酸氫根或者羧酸根，^為H或Cw8烷基，且各W基團(tuán)彼此可以相同或者不同。W宜為H或(Vw烷基，且X宜為鹵離子、氫氧根或硫酸氫根。本發(fā)明所用的在含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑中有用的陰離子基團(tuán)包括通過(guò)離子化可以成為陰離子自由基的基團(tuán)。所述阿離子基團(tuán)可以具有如下通式-COOM、-S03M、-0S03M、-P03HM、-0P0美或者-0P03HM，式中M為H、金屬離子、(NR、)+或(SR、)+，其中W各自獨(dú)立地為H或者取代或未取代qCe烷基。M宜為Na+或K+。本發(fā)明中優(yōu)選的含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑的陰離子基團(tuán)具有-C00M，B-S03M的通式。陰離子含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑包括陰離子聚合物材料，它通常由其上含有氟烴側(cè)基的烯鍵不飽和單羧酸和二酸單體制得。這種材料包括從3M公司獲得的稱為FC-430和FC-431的表面活性劑。本發(fā)明所用的在含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑中有用的兩性基團(tuán)包括含有至少一個(gè)上述陽(yáng)離子基團(tuán)和至少一個(gè)上述陰離子基團(tuán)的基團(tuán)。本發(fā)明所用的在含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑中有用的非離子基團(tuán)，包括親水但在正常農(nóng)業(yè)用途的pH條件下不會(huì)離子化的基團(tuán)。所述非離子基團(tuán)可以具有如下通式_0(CH2CH2)x0H(其中x大于1)、-S02NH2、-S02NHCH2CH20H、-S02N(CH2CH2H)2、-C0NH2、-C0NHCH2CH20H或-CON(CH2CH2OH)2。這種材料的例子包括以下結(jié)構(gòu)的材料F(CF2CF2)n-CH2CH20-(CH2CH20)n-H式中，n為28，m為020。其它含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑包括例如美國(guó)專利Nos.2，764，602、2，764，603、3,147，064和4,069,158中所述的那些陽(yáng)離子含氟化學(xué)試劑。這種兩性含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑包括例如美國(guó)專利Nos.2,764，602、4,042,522、4,069,158、4,069,244、4,090,967、4,161,590和4,161,602中所述的那些兩性含氟化學(xué)試劑。這種陰離子含氟有機(jī)潤(rùn)濕劑包括例如美國(guó)專利Nos.2，803，656、3，255，131、3,450,755和4,090,967中所述的陰離子含氟化學(xué)試劑。這種材料的例子是duPontZonylFSN和duPontZonylFS0非離子表面活性劑。能用于本發(fā)明聚合物中的添加劑的另一方面包括低分子量丙烯酸氟烴酯材料，如具有以下一般結(jié)構(gòu)的3M公司的Scotchgard材料CF3(CX2)n-丙烯酸式中，X為-F或-CF3，n為l7。而且，包括低級(jí)脂肪醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物和壬基苯酚乙氧基化物等的非離子烴基表面活性劑也可以用作本發(fā)明用的添加劑材料。這些添加劑材料的例子包括TritonX-100和TritonN-101。用作本發(fā)明組合物中添加劑材料的有用材料是叔丁基苯酚低聚物。這種材料往往是分子量較低的芳香族酚醛樹(shù)脂。這種樹(shù)脂是通過(guò)酶催化氧化偶聯(lián)制備的酚醛聚合物。不存在亞甲基橋鍵產(chǎn)生獨(dú)特的化學(xué)和物理穩(wěn)定性。這些酚醛樹(shù)脂可以和各種胺和環(huán)氧化物交聯(lián)并和各種聚合物材料相容。這些材料通常由以下結(jié)構(gòu)通式舉例說(shuō)明，其特征為酚醛材料中重復(fù)單元不存在具有酚醛和芳香基團(tuán)的亞甲基橋鍵OH式中，n為220。這些酚醛材料的例子包括Enzo-BPA、Enzo-BPA/苯酚、Enzo-C0P，且其它相關(guān)酚醛類物質(zhì)可以從EnzymolInternationalInc.,Columbus,Ohio獲得。應(yīng)當(dāng)明白，為不同的用途存在很多種的纖維過(guò)濾介質(zhì)。本發(fā)明所述的耐用納米纖維和微米纖維可以加入任何介質(zhì)中。本發(fā)明所述的纖維也可以用來(lái)取代這些已知介質(zhì)中的纖維組分，由于其直徑小，可以有改進(jìn)性能(提高效率和/或降低壓降)的顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較好的耐久性。聚合物納米纖維和微米纖維是已知的，但是由于其對(duì)機(jī)械應(yīng)力的脆性，且由于其表面積/體積之比很高而易于化學(xué)變質(zhì)，其用途受到很大的限制。本發(fā)明所述的纖維解決了這些問(wèn)題，并且因此能用于各種過(guò)濾、織物、表膜和其它不同的應(yīng)用。本發(fā)明的過(guò)濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括第一層可透過(guò)的粗纖維介質(zhì)層或有第一表面的基材。第一層細(xì)纖維介質(zhì)層固定在第一層可透過(guò)的粗纖維介質(zhì)層的第一表面。較好的，第一層可透過(guò)的粗纖維材料層中是平均直徑至少為io微米的纖維，較好約為12(或14)-30微米。可透過(guò)的粗纖維的第一層宜是基重不大于約200克/米2，較好約為0.5-150克/米2，最好至少為8克/米2的介質(zhì)?？赏高^(guò)的粗纖維介質(zhì)第一層的厚度較好至少為0.0005英寸(12微米)，更好約為0.001-0.030英寸(25-800微米)。優(yōu)選的裝置中，可透過(guò)的粗纖維材料第一層是一種材料，如果用Frazier滲透率試驗(yàn)方法對(duì)與結(jié)構(gòu)的其余部分分開(kāi)的該材料進(jìn)行測(cè)試，這種材料就具有至少1米/分鐘的滲透率，較好約為2-900米/分鐘。在此，當(dāng)提到效率時(shí)，除非特別指出，是指按照ASTM-1215-89用0.78微米的單分散聚苯乙烯球形顆粒的氣流以20fpm(6.1米/分鐘)的速度進(jìn)行測(cè)定所得的效率。固定在可透過(guò)的粗纖維介質(zhì)層的第一表面上的細(xì)纖維材料層宜為納米纖維介質(zhì)和微米纖維介質(zhì)，其中纖維的平均直徑不大于約2微米，一般不大于約l微米，更好小于0.5微米，并在約0.05-05微米范圍。固定在可透過(guò)的粗纖維材料的第一層的第一表面上的第一層細(xì)纖維材料，其總厚度較好不大于約30微米，更好的不大于20微米，最好不大于約10微米，通常更好是該層細(xì)纖維平均直徑的大約l-8倍范圍(更好不大于5倍)。本發(fā)明的某些優(yōu)選裝置包括過(guò)濾介質(zhì)，它一般是在總的過(guò)濾結(jié)構(gòu)中一般指明的。對(duì)這樣用途的一些優(yōu)選裝置包括以圓柱形，具有一般按縱向即和圓柱的縱軸相同方向延伸的一些褶皺。對(duì)這樣的裝置，可以象常規(guī)的過(guò)濾器一樣，介質(zhì)嵌埋在兩個(gè)端蓋中。對(duì)典型的常規(guī)目的，如果需要，這樣的裝置可包括上游和下游的襯里。一些應(yīng)用中，本發(fā)明的介質(zhì)可與其它類型介質(zhì)如常規(guī)介質(zhì)結(jié)合使用，以提高總的過(guò)濾性能或壽命。例如，本發(fā)明的介質(zhì)可層疊到常規(guī)介質(zhì)上，以堆疊的形式使用；或加入到包括一個(gè)或多個(gè)常規(guī)介質(zhì)區(qū)域的介質(zhì)結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明介質(zhì)可使用常規(guī)介質(zhì)的前面以達(dá)到良好負(fù)載；和/或應(yīng)用在常規(guī)介質(zhì)的后面，來(lái)作為高效的修飾過(guò)濾器。本發(fā)明的一些裝置也可用于液體過(guò)濾器系統(tǒng)，即是需過(guò)濾的顆粒材料載于一種液體中。本發(fā)明還有一些裝置可用于集霧器，例如，用于過(guò)濾空氣中細(xì)霧。本發(fā)明提供了過(guò)濾方法。這些方法一般涉及使用所述介質(zhì)較好地進(jìn)行過(guò)濾。由所述以及下面實(shí)施例可知，本發(fā)明的介質(zhì)可以特別地設(shè)計(jì)和構(gòu)造，以有利于在較好有效的系統(tǒng)中提供較長(zhǎng)的壽命。各個(gè)專利中公開(kāi)和要求保護(hù)了使用過(guò)濾材料的各種設(shè)計(jì)的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的各方面。授予Engel等人的美國(guó)專利4，720，292揭示一種用于過(guò)濾器組件的徑向密封設(shè)計(jì)，這種過(guò)濾器組件具有圓柱形過(guò)濾部件設(shè)計(jì)，該過(guò)濾部件用有圓柱形徑向向內(nèi)表面的相對(duì)軟的橡膠類端蓋密封。授予Kahlbaugh等人的美國(guó)專利5,082,476揭示了使用深度介質(zhì)的過(guò)濾器設(shè)計(jì)，所述深度介質(zhì)包括有和此專利發(fā)明的微米纖維材料結(jié)合的褶鮍部件的發(fā)泡基材。Stifelman等人的美國(guó)專利5,104,537涉及一種能用于過(guò)濾液體的介質(zhì)的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。液體夾帶進(jìn)入到過(guò)濾器殼體中，通過(guò)過(guò)濾器外部進(jìn)入內(nèi)部環(huán)形芯中，然后返回，在該結(jié)構(gòu)中活性使用。這樣的過(guò)濾器對(duì)過(guò)濾液壓機(jī)液體特別有用。Engel等人的美國(guó)專利5,613,992給出一種典型的柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣過(guò)濾結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)從殼體的外部獲得空氣，空氣中含有或不含有夾帶的水分?？諝馔ㄟ^(guò)過(guò)濾器，同時(shí)水分通到殼體底部并從該殼體排出。Gillingham等人的美國(guó)專利5，820，646公開(kāi)一種Z形過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用涉及閉塞的通道特定打摺的過(guò)濾器設(shè)計(jì)，這種通道要求流體以Z形路徑通過(guò)至少一層過(guò)濾介質(zhì)，獲得合適的過(guò)濾性能。形成打摺的Z形樣式的過(guò)濾介質(zhì)可包含此發(fā)明的細(xì)纖維。Glen等人的美國(guó)專利5，853，442公開(kāi)的袋濾捕塵室結(jié)構(gòu)，具有包含此發(fā)明細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的過(guò)濾部件。Berkhoel等人的美國(guó)專利5，954，849顯示了為粉塵收集器，用來(lái)對(duì)加工工件而在環(huán)境中產(chǎn)生大量粉塵后，處理粉塵負(fù)荷大的典型空氣，從空氣流中過(guò)濾粉塵有用。最后，Gillingham的美國(guó)設(shè)計(jì)專利425，189公開(kāi)一種使用Z形過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的板式過(guò)濾器。某些附圖的詳細(xì)說(shuō)明單元中的微米纖維或者納米纖維可以由靜電抽絲方法形成。在圖1中示出了用于形成所述纖維的適當(dāng)裝置。這種裝置包括其中裝有形成細(xì)纖維的聚合物溶液的儲(chǔ)槽80、泵81以及將聚合物溶液泵出的旋轉(zhuǎn)型發(fā)射裝置或者發(fā)射器40。所述發(fā)射器40通常由旋轉(zhuǎn)接頭41、包含許多偏置孔44以及用于連接前置的面部件和旋轉(zhuǎn)接頭的軸43的旋轉(zhuǎn)部件42。所述旋轉(zhuǎn)接頭41用于將聚合物溶液通過(guò)中空軸43引到前置的面部件42中。所述孔44沿著所述前置的面部件42的周邊分布。所述旋轉(zhuǎn)部件42可以浸沒(méi)在由儲(chǔ)槽80和泵81進(jìn)料的聚合物儲(chǔ)槽中。然后旋轉(zhuǎn)部件42從儲(chǔ)槽中獲得聚合物，并且當(dāng)它在靜電場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，溶液液滴就會(huì)如下所述被靜電場(chǎng)加速，飛向收集介質(zhì)70上。面對(duì)發(fā)射器40但與之留有間隔的是充分平的柵格，其上固定有收集介質(zhì)70(即基底或混合基底)?？諝饪梢酝ㄟ^(guò)柵格抽吸。所述收集介質(zhì)70繞著固定在柵格60兩端的滾筒71和72移動(dòng)。使用適當(dāng)?shù)撵o電電壓源61以及分別連接于柵格60和發(fā)射器40上的連線62和63，在發(fā)射器40和柵格60之間保持高的靜電電勢(shì)。在使用中，將聚合物溶液從儲(chǔ)槽80泵入旋轉(zhuǎn)接頭41或者儲(chǔ)槽中。前置的面部件42旋轉(zhuǎn)，此時(shí)液體離開(kāi)孔44或者從儲(chǔ)槽中抽出，從發(fā)射器的外緣向固定在柵格60上的收集介質(zhì)70移動(dòng)。具體地說(shuō)，柵格60和發(fā)射器40之間的靜電電勢(shì)使材料帶上電荷，導(dǎo)致液體作為向柵格60抽出的細(xì)纖維從中發(fā)射出來(lái)，收集在基材12或有效層14上。對(duì)于溶液中的聚合物，在它們飛向柵格60時(shí)，纖維上的溶劑蒸發(fā)去掉。粘結(jié)在基底纖維上的細(xì)纖維首先碰到柵格60。選擇靜電場(chǎng)強(qiáng)度以確保當(dāng)聚合物材料從發(fā)射器向收集介質(zhì)70加速時(shí)，其加速度足以使聚合物材料形成很細(xì)的微米纖維或者納米纖維結(jié)構(gòu)。提高或降低收集介質(zhì)移動(dòng)的速度可以在形成介質(zhì)上沉積較多或者較少的纖維，由此控制其上沉積的各薄層的厚度。所述旋轉(zhuǎn)部件42可具有各種有益的位置。所述旋轉(zhuǎn)部件42可以置于和收集介質(zhì)70表面垂直的旋轉(zhuǎn)面上，或者定位在任意角度上。所述旋轉(zhuǎn)介質(zhì)可以平行定位，或者稍微偏離平行方向。圖2是用于在片狀基底或者介質(zhì)上形成細(xì)纖維層的裝置和方法的示意圖。在圖2中，片狀基底在裝置20上由巻展開(kāi)。然后片狀基底20a被導(dǎo)向接合裝置21，在這里為進(jìn)行連線操作將許多段基底接合起來(lái)。連續(xù)長(zhǎng)度的片狀基底再導(dǎo)向細(xì)纖維工藝裝置22，其中包括圖1的抽絲工藝裝置，該抽絲裝置形成細(xì)纖維并將細(xì)纖維沉積在片狀基底上形成過(guò)濾層。當(dāng)在形成區(qū)域22中在片狀基底上形成細(xì)纖維層之后，細(xì)纖維層和基底導(dǎo)向熱處理裝置23進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。然后在效率監(jiān)控器24中測(cè)試片狀基底和細(xì)纖維層，并且如果需要的話，在輾平裝置25中進(jìn)行輾平。然后將片狀基底和細(xì)纖維層導(dǎo)向適當(dāng)?shù)膸喞@裝置，為進(jìn)一步的處理26和27將其中適當(dāng)?shù)腻V子上進(jìn)行巻繞。圖3是顯示直徑約為2和5微米的典型灰塵顆粒與在典型纖維介質(zhì)和典型細(xì)纖維結(jié)構(gòu)中孔隙尺寸對(duì)比關(guān)系的掃描電子顯微鏡圖。在圖3A中，顯示了在孔隙明顯大于典型顆粒直徑的纖維介質(zhì)33中的2微米顆粒31和5微米顆粒32。在圖3B中形成鮮明對(duì)比的是，2微米顆粒近似等于或大于在細(xì)纖維織網(wǎng)35中纖維之間典型的孔隙，而5微^t顆粒32大于細(xì)纖維織網(wǎng)35中的所有孔隙。以上對(duì)本發(fā)明聚合物材料、本發(fā)明包括微米纖維和納米纖維的細(xì)纖維材料和本發(fā)明細(xì)纖維材料有用的過(guò)濾結(jié)構(gòu)制造各方面的一般說(shuō)明，提供了對(duì)本發(fā)明操作一般技術(shù)原理的理解。以下所述的具體示例性材料是可用于制造本發(fā)明細(xì)纖維材料的材料實(shí)例，且以下材料揭示了最好的模式。制造了這些示例性材料，使用的是以下特性和操作條件。使用來(lái)自強(qiáng)靜電場(chǎng)起拉拽作用的靜電作用力，將聚合物噴射物拉成很細(xì)的細(xì)絲，獲得直徑小于10微米的靜電抽絲纖維。雖然在靜電抽絲過(guò)程中可以使用聚合熔體，但是，最好用聚合物溶液制得細(xì)于1顆米的纖維。當(dāng)聚合物構(gòu)成更小直徑時(shí)，溶劑蒸發(fā)掉并有利于降低纖維的尺寸?；诟鞣N原因，溶劑的選擇很關(guān)鍵。若溶劑干得太快，那么纖維會(huì)變平并且直徑大。若溶劑干得太慢，溶劑會(huì)再次溶解形成的纖維。因此干燥速度和纖維形成的配合很關(guān)鍵。在高生產(chǎn)率時(shí)，大量的排出空氣可以防止可燃性氣體并降低著火的危險(xiǎn)。不可燃的溶劑是有用的。在生產(chǎn)環(huán)境中，加工設(shè)備需要不時(shí)的凈化。安全低毒性溶劑可使工人暴露在危險(xiǎn)化學(xué)試劑的情況降至最低。靜電抽絲可以在每發(fā)射器每分鐘1.5英里的流速、8英寸的耙距、88千伏的發(fā)射器電壓、200轉(zhuǎn)/分的發(fā)射器轉(zhuǎn)速以及45%的相對(duì)濕度這些條件下操作。聚合物系統(tǒng)的選擇對(duì)給定用途來(lái)說(shuō)很重要。對(duì)于采用脈沖凈化來(lái)說(shuō)，極薄的微米纖維層有助于在使壓力損失很小情況下能提供顆粒捕獲和釋放的外表面。優(yōu)選使用直徑小于2微米，宜小于0.3微米的纖維薄層。微米纖維或納米纖維和其沉積基底之間良好的附著性是很重要的。當(dāng)過(guò)濾器由基底和微米纖維和納米纖維構(gòu)成的復(fù)合物制得時(shí)，這種復(fù)合物能適用于自凈化的優(yōu)良過(guò)濾介質(zhì)。通過(guò)背向重復(fù)脈沖凈化所述表面就更新了過(guò)濾介質(zhì)。當(dāng)在表面上施加大作用力時(shí)，基底上附著差的細(xì)纖維由于背向脈沖而出現(xiàn)脫層，所述背向脈沖是從過(guò)濾器內(nèi)部通過(guò)基底流經(jīng)微米纖維的。因此，微米纖維之間良好的附著以及基底纖維和靜電抽絲纖維之間的附著成功的用途來(lái)說(shuō)是很重要的。使用各種聚合物材料制得的纖維可以獲得適應(yīng)上述要求的產(chǎn)品。具有良好粘著性能的細(xì)纖維可以由例如聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇以及含有各種尼龍如尼龍6、尼龍4，6、尼龍6，6、尼龍6，IO的聚合物和共聚物以及它們的共聚物制得。可以由PVDF制得優(yōu)良的纖維，但是制造直徑足夠小的纖維需要氯化溶劑。尼龍6、尼龍66和尼龍6，IO可以進(jìn)行靜電抽絲。但是例如甲酸、m-甲酚、三氟乙醇、六氟異丙醇等溶劑要么很難操作，要么很昂貴。因其低毒性，優(yōu)選的溶劑包括水、乙醇、異丙醇、丙酮和N-甲基吡咯垸酮。和這種溶劑系統(tǒng)相容的聚合物已經(jīng)作了廣泛的研究。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由PVC、PVDC、聚苯乙烯、聚丙烯腈、PMMA、PVDF制得的纖維需要借助額外的粘合方法來(lái)獲得結(jié)構(gòu)性能。我們也發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合物溶于水、乙醇、異丙醇、丙酮、甲醇以及它們的混合物并成功制得纖維時(shí)，它們對(duì)基底具有優(yōu)良的附著性能，由此可制得適于自凈化的優(yōu)良過(guò)濾器。當(dāng)過(guò)濾器用于很高灰塵濃度時(shí)，通過(guò)空氣背脈沖自凈化或者絞合是有用的。由可溶于醇的聚酰胺和聚乙烯醇制得的纖維已經(jīng)成功使用在這種用途中?？扇苡诖嫉木埘０穼?shí)例包括從Henkle購(gòu)得的Macromelt6238、6239和6900;從duPont購(gòu)得的Elvamide8061和8063以及從ShakespearmonofilamentCompany購(gòu)得的SVP637和651。另外一組可溶于醇的聚酰胺是8型尼龍、烷氧基烷基改性尼龍66(參考NylonPlastichandbook,第447頁(yè)，melvinKohan等，hanserPublisher,NewYork,1995)。聚乙烯醇實(shí)例包括從Kuraray，Japan購(gòu)得的PVA-217,224以及從AirProductsandChemicalCompany購(gòu)得的Vinol540。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器能處于極端環(huán)境條件下。在沙特阿拉伯沙漠的過(guò)濾器可能處于高達(dá)150印或更高的溫度。安裝在印度尼西亞或美國(guó)GulfCoast的過(guò)濾器可能處于大于90%RH的高濕度和lOO^F的溫度。這些過(guò)濾器還可能處于雨中。我們發(fā)現(xiàn)，在諸如小汽車、卡車、拖拉機(jī)的移動(dòng)設(shè)備的罩子下面以及建造設(shè)備中使用的過(guò)濾器可能處于高溫(+200。F)、高濕度和其它化學(xué)物質(zhì)的條件。我們研究了測(cè)試方法來(lái)評(píng)價(jià)微米纖維系統(tǒng)在惡劣條件下的經(jīng)久性。將過(guò)濾介質(zhì)樣品浸在熱水(140屮)中5分鐘或處于高濕度、高溫度和空氣流中。實(shí)驗(yàn)使用以下靜電抽絲過(guò)程條件產(chǎn)生以下材料。使用旋轉(zhuǎn)發(fā)射器系統(tǒng)或者毛細(xì)管針系統(tǒng)抽絲制得以下材料。這兩種系統(tǒng)均可生產(chǎn)基本相同的纖維材料。所述流速為每發(fā)射器每分鐘1.5英里，靶距為8英寸，發(fā)射器電壓為88千伏，相對(duì)濕度為45%，旋轉(zhuǎn)發(fā)射器的轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分。實(shí)施例h纖維尺寸的影響用末端基團(tuán)滴定法(J.E.Walz和G,B.Taylor—著"尼龍分子量的確定"，化學(xué)年報(bào)Vo1.19，Number7，第448—450頁(yè)(1947))分析b由尼龍6、66、610尼龍共聚物樹(shù)脂(SVP-651)制備的細(xì)纖維試樣的分子量。數(shù)均分子量為21,500—24,800。yynw組合物通過(guò)約45%的尼龍6、約20%的尼龍66和約25%的尼龍610等三種組分尼龍的熔融溫度相圖(MelvinKohan等人著"尼龍塑料手冊(cè)"第286頁(yè)，Hanser出版社，紐約(1995))來(lái)評(píng)價(jià)。報(bào)道的SVP651樹(shù)脂的物理性質(zhì)為<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>用來(lái)生產(chǎn)直徑為0.23和0.45微米的纖維。將試樣浸在室溫的水中，風(fēng)干并測(cè)定其效率。較粗的纖維需要較長(zhǎng)的時(shí)間降解，且降解程度較低，如圖12中的曲線所示。雖然不希望受到特定理論的限制，但是看上去具有較高的表面/體積比的較細(xì)纖維更容易由于環(huán)境的影響而降解?？墒牵^粗的纖維不能用作有效的過(guò)濾介質(zhì)。實(shí)施例2*.尼龍纖維的交聯(lián)與酚醛樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂為了提高纖維的耐化學(xué)性，試驗(yàn)了尼龍纖維的化學(xué)交聯(lián)。用稱為GeorgiaPacific5137的酚醛樹(shù)脂混合前述的共聚酰胺(尼龍6、66、610)并抽成纖維。尼龍與酚醛樹(shù)脂之比及它們的混合物的熔融溫度表示如下<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>我們從這些混合物中生產(chǎn)出了可比較的纖維。50:50的混合物不能通過(guò)加熱來(lái)交聯(lián)，因?yàn)闀?huì)破壞纖維結(jié)構(gòu)。在9(TC以下加熱65:35的混合物12小時(shí)提高了所得纖維的耐化學(xué)性，抑制其在醇中的溶解?？墒褂镁埘０放c環(huán)氧樹(shù)脂的混合物，如得自Shell和Epi-Rez510的Epon828。實(shí)施例3:使用含氟添加劑(50€^11四^@)防水劑的表面改性在抽絲之前向聚酰胺中加入了得自3M公司的醇可溶ScotchgardFC-430和431。加入量為固體的10%。Scotchgard的加入不妨礙纖維的形成。THC臺(tái)示出了類似Scotchgard的高分子量防水劑最終不能提高防水性。如制造廠家所建議的，將加入的Scotchgard試樣在300下加熱了10分鐘。實(shí)施例4:用偶聯(lián)劑的改性聚合物膜由聚酰胺連同得自KenrichPetrochemicals有限公司的鈦酸酯偶聯(lián)劑來(lái)澆注成形。鈦酸酯偶聯(lián)劑包括異丙基三異硬脂酰鈦酸酯(KRTTS)、新戊基(己二烯)氧化三(二辛基)磷酸鈦酸酯(LICA12)、新戊基(己二烯)氧化三(N-乙二氨基)乙基鋯酸酯(NZ44)。將澆注成形的膜浸在沸水中。不使用偶聯(lián)劑的對(duì)比試樣立即喪失了強(qiáng)度，而加入了偶聯(lián)劑的試樣維持其外形直至10分鐘。這些加入偶聯(lián)劑的試樣抽成了纖維(0.2微米的纖維)。實(shí)施例5:用低分子量的對(duì)叔丁基酚聚合物的改性分子量為400—1100的對(duì)叔丁基酚的低聚物購(gòu)自O(shè)hio州Columbus的EnzymolInternational公司。這些低分子量的聚合物可溶解在醇，如乙醇、異丙醇和丁醇中。將這些聚合物加入前述共聚酰胺中并靜電抽絲成0.2微米的纖維，沒(méi)有不利的后果。有些聚合物和添加劑會(huì)阻礙靜電抽絲過(guò)程。與實(shí)施例2中所述的常規(guī)的酚醛樹(shù)脂不同，我們發(fā)現(xiàn)這組聚合物不會(huì)干擾纖維成形過(guò)程。我們發(fā)現(xiàn)這組添加劑防止了細(xì)纖維受濕環(huán)境的影響，如曲線所示。圖13—16示出了低聚物在140T、100%的濕度下提供了非常好的保護(hù)，但是在160下時(shí)的性能不是非常好。我們加入了所使用聚合物5—15%的這種添加劑。發(fā)現(xiàn)它們對(duì)保護(hù)纖維在140下暴露在高濕度下時(shí)是同樣有效的。我們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維在15(TC經(jīng)受一小段時(shí)間后，它們的性能增加。表1示出了暴露的溫度和時(shí)間對(duì)含有10%添加劑的聚酰胺纖維的影響。表1.140下浸泡之后效率的保持率<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>這是個(gè)令人吃驚的結(jié)果。我們看到使用這一類添加劑使防水性有了很大的改善。為了明白這組添加劑是如何起作用的，我們使用稱為ESCA的表面分析技術(shù)分析了細(xì)纖維墊子。是在明尼蘇達(dá)大學(xué)用ESCA分析了表1所示的10%添加劑試樣，其結(jié)果示于表2。表2.表面組成(聚合物與添加劑之比)<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>剛開(kāi)始，發(fā)現(xiàn)了添加劑的表面濃度是是本體濃度的兩倍似乎沒(méi)有什么意義?？墒牵覀冋J(rèn)為這可通過(guò)添加劑的分子量來(lái)解釋。約為600的添加劑的分子量遠(yuǎn)-小于主纖維形成的聚合物。由于它們的尺寸較小，它們可在蒸發(fā)著的溶劑分子上移動(dòng)。這樣，我們就可實(shí)現(xiàn)添加劑的較高表面濃度。進(jìn)一步的處理增加了保護(hù)性添加劑的表面濃度?？墒?，在15(TC暴露10分鐘并不能使?jié)舛仍黾?。這樣就可以表明，由于長(zhǎng)鏈聚合物有時(shí)間到處運(yùn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生共聚酰胺與低聚物分子這兩種組分的混合。該分析告訴我們的是適當(dāng)?shù)剡x擇后處理的時(shí)間和溫度能提高性能，而處理太長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)有反面的影響。我們使用稱為TimeofFlight(ToF)SIMS的技術(shù)進(jìn)一步檢查了加入了這些添加劑的微米纖維。這個(gè)技術(shù)是用電子轟擊物體，并觀察有什么來(lái)自于表面。不含添加劑的試樣示出了在用電子轟擊時(shí)有有機(jī)氮物質(zhì)出來(lái)。這表明聚酰胺物質(zhì)發(fā)生了斷裂。該結(jié)果也顯示了少量雜質(zhì)，如鈉和硅的存在。含有添加劑但不進(jìn)行熱處理的試樣(表面上的添加劑濃度為23%)示出了叔丁基底段主要物質(zhì)，并觀察到聚酰胺的小而清晰的峰。同時(shí)還觀察到與叔丁基酚相對(duì)的質(zhì)量差為148amu的高質(zhì)量峰。對(duì)在15(TC處理了10分鐘的試樣(通過(guò)ESCA分析得知表面添加劑濃度為50%),檢查。顯示叔丁基底段占主導(dǎo)地位，并有微弱的聚酰胺峰，如果實(shí)在有的話檢查沒(méi)有顯示與整個(gè)叔丁基酚及其聚合物相關(guān)的峰。檢査還示出了與C2H30片段相關(guān)的峰。ToFSIMS分析顯示，聚酰胺纖維本身在受到離子沖擊時(shí)會(huì)放出暴露的聚合物鏈上斷裂的氮片段和表面上的污染物。加入了添加劑但不進(jìn)行熱處理，則覆蓋不完全，表明添加劑在表面有些部分上沒(méi)有覆蓋。當(dāng)離子束撞擊此表面時(shí)，完整的分子會(huì)連同不穩(wěn)定的叔丁基底段放出。若加入了添加劑而又進(jìn)行了熱處理，就促使了表明上完全覆蓋。另外，分子緊密地排列使得僅有不穩(wěn)定的片段如叔丁基，以及可能是CHK:H-OH放出，而叔丁基酚的整個(gè)分子不放出。ESCA和ToFSIMS是在表面的不同深度處檢查的。ESCA檢査的較深的位置直至100埃，而ToFSIMS僅檢査10埃深度。這些分析一致。實(shí)施例6:表面涂布共聚物的開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)類型8的尼龍?jiān)臼菫榱酥苽溆糜谕坎己透街猛镜目扇芸山宦?lián)樹(shù)脂。該類聚合物是在酸存在的條件下聚酰胺66與甲醛和醇反應(yīng)制得的(參照Cairns,T.L.;Foster，H.D.;Larcher,A.W.;Schneider,A.K.;Schreiber,R.S.著J.Am.Chem.Soc.1949,71,651)。該類聚合物可以靜電抽絲及交聯(lián)?？墒?，該聚合物形成纖維劣于共聚酰胺，且交聯(lián)不易進(jìn)行。為了制備類型8的尼龍，按下述比例裝填I(lǐng)O加侖的高壓反應(yīng)器加料尼龍66(duPontZytei;)10磅甲醇15.1磅水2.0磅甲醛12.0磅然后，在壓力下用氮?dú)鉀_洗該反應(yīng)器并加熱至至少135°C。當(dāng)達(dá)到所需的溫度后，加入少量酸作為催化劑。酸催化劑包括三氟乙酸、蟻酸、甲苯磺酸、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、磷酸、檸檬酸以及它們的混合物。也可使用Nafion⑥聚合物作為催化劑。加入催化劑之后，反應(yīng)進(jìn)行30分鐘。在此階段形成了粘性均聚物溶液。在規(guī)定的反應(yīng)時(shí)間之后，將高壓容器內(nèi)的物料轉(zhuǎn)移到含有甲醇、水和堿如氫氧化銨或氫氧化鈉的浴中使反應(yīng)速止。在溶液充分淬冷后，將其在去離子水中沉淀，形成松軟的顆粒。然后，將聚合物顆粒離心分離，再真空干燥。該聚合物在甲醇、乙醇、丙醇、丁醇以及它們與水不同比例的混合物中可以溶解，也可溶解在不同醇的混合物中。將這樣形成的垸氧基烷基改性類型8的聚酰胺溶解在乙醇/水的混合物中。此聚合物溶液用描述于Barris美國(guó)專利No.4,650，516的方法進(jìn)行靜電抽絲。聚合物溶液的粘度隨時(shí)間增加。通常已知聚合物粘度對(duì)決定纖維尺寸有重要的作用。這樣就難以控制商業(yè)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程。此外，在相同的條件下，類型8聚酰胺不能像共聚酰胺一樣有效地形成微米纖維?？墒牵?dāng)溶液制備時(shí)添加了酸催化劑，如甲苯磺酸、馬來(lái)酸酐、三氟甲垸磺酸、檸檬酸、抗壞血酸等，并且在纖維成形之后對(duì)纖維墊子進(jìn)行仔細(xì)地?zé)崽幚恚玫睦w維具有非常好的耐化學(xué)性(圖13)。在交聯(lián)階段必須仔細(xì)，不要破壞纖維結(jié)構(gòu)。在類型8聚酰胺(聚酰胺B)與醇可溶共聚酰胺混合時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人吃驚的結(jié)果。用醇可溶共聚酰胺如SVP637或651(聚酰胺A)、Elvamide8061替代30重量％的烷氧基烷基改性的聚酰胺66，發(fā)現(xiàn)了協(xié)同效應(yīng)?；旌衔锏睦w維成形比任一個(gè)單獨(dú)組分更有效。浸在乙醇中并且測(cè)定過(guò)濾效率顯示了大于98%的過(guò)濾效率保持率，THC臺(tái)試驗(yàn)示出了與單獨(dú)的類型8聚酰胺類似的結(jié)果。這種類型的混合物表明，我們能得到共聚酰胺的有效的纖維成形和極好的過(guò)濾特性的優(yōu)點(diǎn)，以及交聯(lián)的類型8聚酰胺的極好耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)。醇浸泡試驗(yàn)強(qiáng)烈地表明了非可交聯(lián)共聚酰胺參與了交聯(lián)，得以保持了98%的過(guò)濾效率。在聚合物A和B的混合物加熱至25(TC(充分交聯(lián))之后，它們的DSC(參見(jiàn)圖17—20)變得難以與單獨(dú)的聚合物A區(qū)分，沒(méi)有可區(qū)別的熔融溫度。這強(qiáng)烈地表明了聚合物A和B的混合物此時(shí)是通過(guò)聚合物B與聚合物A交聯(lián)形成的完整的聚合物。類似地，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯與聚對(duì)苯二甲酸丁二酯的熔融混合物具有類似的性質(zhì)。在溫度高于各組分的熔融溫度下進(jìn)行熔融操作的過(guò)程中，發(fā)生醚基團(tuán)交換并形成PET和PBT的共聚物。而且，我們的交聯(lián)溫度低于任一單獨(dú)組分。不能期望該基團(tuán)交換在低溫下發(fā)生。因此，通過(guò)類型A和類型B的聚酰胺的溶液混合以及在溫度低于各組分的熔點(diǎn)時(shí)交聯(lián)，我們確信發(fā)現(xiàn)了一類新的聚酰胺。當(dāng)我們加入10重量％的叔丁基酚低聚物(添加劑7)并在交聯(lián)所需的溫度下進(jìn)行加熱處理時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了更好的結(jié)果。我們認(rèn)為是叔丁基酚低聚物的羥基官能團(tuán)參與了與類型8的尼龍的官能團(tuán)的反應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)此組分系統(tǒng)提供了較好的纖維成形，改善了對(duì)高溫和高濕的經(jīng)久性以及對(duì)細(xì)纖維層表面的疏水性。我們制備了聚合物A和聚合物B的混合物試樣(試樣6A)以及另一個(gè)聚合物A、聚合物B和添加劑7的混合物試樣(試樣6B)。然后，我們用靜電抽絲法形成了纖維，在300下將纖維墊子暴露10分鐘并用ESCA表面分析測(cè)定了表面組成。表3:樣品6A和6b的ESCA分析<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>除了氫濃度不能提供外，ESCA能提供有關(guān)表面組成的信息。它能提供碳、氮和氧的信息。由于添加劑7不含氮，我們可通過(guò)比較氮的濃度來(lái)估計(jì)含氮的聚酰胺與不含氮的添加劑的比例。其它的定性信息可通過(guò)檢測(cè)535—527eV之間結(jié)合能的Ols能譜來(lái)得到。C=0鍵的結(jié)合能為531eV左右，C-0鍵的結(jié)合能為533eV。通過(guò)比較這兩個(gè)峰的峰高，可估計(jì)帶主要的C=0的聚酰胺以及僅帶C-0基團(tuán)的添加劑的相對(duì)濃度。聚合物B因改性而具有C-0鍵，并且在交聯(lián)時(shí)C-0鍵的濃度將下降。ESCA證實(shí)該反應(yīng)確實(shí)地發(fā)生了，因?yàn)轱@示出C-O鍵的相對(duì)減少(圖4是沒(méi)有進(jìn)行熱處理的聚合物A和聚合物B的混合物纖維，圖5是進(jìn)行了熱處理的聚合物A和聚合物B的混合物纖維)。當(dāng)表面上存在添加劑7的分子時(shí)，可期望有更多的C-O鍵。情況確是如此，由圖6和7可見(jiàn)(圖6是聚合物A、聚合物B和添加劑7抽成的混合物纖維，圖7是聚合物A、聚合物B和添加劑7進(jìn)行了熱處理的混合物纖維)。圖6示出了實(shí)施例7C-0鍵的濃度有提高。這個(gè)結(jié)果與基于圖8—11的XPS多路譜的表面濃度一致。叔丁基低聚物分子移向細(xì)纖維的表面并形成約50A疏水涂層。類型8的尼龍具有官能團(tuán)如-CI^OH和-CI^OCH3，我們期望它們會(huì)與叔丁基酚的-OH官能團(tuán)反應(yīng)。這樣，就可以期望在纖維表面上看到較少的低聚物分子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們的假設(shè)不正確，且共聚物的表面具有一個(gè)薄的涂層。試樣6A、6B和描述于第5節(jié)的重復(fù)試樣在100%RH條件下暴露在160°FTHC臺(tái)上。在前節(jié)中，試樣暴露在14(TF和100%RH下。在這些條件下，叔丁基酚防止了三聚物共聚酰胺的降解?？墒?，如果溫度升高到160下和100%RH，則叔丁基酚低聚物保護(hù)下面的三聚物共聚酰胺的能力不佳。我們?cè)?60下和100%RH比較了這些試樣。表4:暴露在160。F和100%R下之后細(xì)纖維效率的保持率試樣1小時(shí)后2小時(shí)后3小時(shí)后試樣6A82.682.685.9試樣6B82.488.491.6試樣510.1此表表明試樣6B有助于防止高溫和高濕的影響。當(dāng)我們將纖維墊子上暴露于水滴時(shí)，會(huì)顯示更為驚人的差別。當(dāng)我們將DI水滴置于試樣6A的表面上時(shí)，水滴立即在纖維墊子上鋪展并且還潤(rùn)濕基底紙。而將水滴置于試樣6B的表面上時(shí)，該水滴形成水珠在墊子表面上不鋪展。通過(guò)加入對(duì)叔丁基酚的低聚物，我們將試樣16的表面改性為疏水性。該類產(chǎn)品可用作水霧消除器，因?yàn)樗尾粫?huì)通過(guò)試樣6B的細(xì)纖維表面層。將試樣6A、6B和第5帶的重復(fù)試樣置于溫度設(shè)定為310下的爐中。下表表明，試樣6A和6b都保持完整，而第5節(jié)的試樣嚴(yán)重地毀壞。表5:暴露于310。F后細(xì)纖維效率的保留率<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>雖然單獨(dú)添加聚合物A的低聚物改善了細(xì)纖維層的耐高溫性，而添加劑7的加入對(duì)暴露于高溫并沒(méi)有什么效果。我們已清楚地表明，三聚物共聚酰胺、垸氧基烷基改性的尼龍66和叔丁基酚低聚物的混合物能提供在惡劣的環(huán)境下保護(hù)細(xì)纖維的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，同時(shí)在制造三聚物共聚酰胺和叔丁基酚低聚物的混合物或者三聚物共聚酰胺和烷氧基烷基改性的尼龍66的混合物時(shí)能提高產(chǎn)率。這些兩種組分的混合物比單組分體系也有改進(jìn)。實(shí)施例7:聚酰胺和雙酚A聚合物的相容混合物一類新的聚合物可通過(guò)酚環(huán)的氧化偶合來(lái)制備(Pecora，A;Cyrus,W.的美國(guó)專利4，900,671(1990)和Peroca,A;Cyrus，W.;Johnson,M的美國(guó)專利5,153,298(1992))。其中，特別引起興趣的由購(gòu)自Enzymol公司的雙酚A制得的聚合物。雙酚A的大豆過(guò)氧化物酶催化的氧化可從雙酚A中兩個(gè)-OH基團(tuán)的任一側(cè)開(kāi)始。與線性的雙酚A系聚碳酸酯不同，該類雙酚A聚合物形成超支聚合物。由于該類聚合物的超支性質(zhì)，它們能降低聚合物混合物的粘度。我們發(fā)現(xiàn)該類雙酚A聚合物可以與聚酰胺溶液混合。報(bào)道的尼龍的Hansen's溶解度參數(shù)為18.6("溶解度參數(shù)和其它內(nèi)聚參數(shù)手冊(cè)"第317頁(yè)，A.Barton等人著，F(xiàn)lorida州BocaRaton的CRC出版社1985年出版)。如果計(jì)算溶解度參數(shù)("溶解度參數(shù)手冊(cè)"第61頁(yè))，則計(jì)算的溶解度參數(shù)值為28.0。由于這些物質(zhì)的溶解度參數(shù)各不相同，預(yù)期它們不會(huì)相互混合?？墒?，我們發(fā)現(xiàn)它們非常容易混合并提供了意外的性能。在乙醇溶液中制得50:50的分子量3,000的雙酚A樹(shù)脂與共聚酰胺的混合物。在乙醇溶液中的總濃度為10%。單獨(dú)用共聚酰胺會(huì)產(chǎn)生直徑0.2微米的纖維。而該混合物形成約1微米的纖維的松^:層。分子量7,000的雙酚A與共聚酰胺在一起時(shí)不穩(wěn)定，容易沉淀。50:50混合物的DSC上看不出熔融溫度。共聚酰胺的熔融溫度在150'C左右，雙酚A樹(shù)脂是Tg約100的玻璃質(zhì)聚合物。而這兩種物質(zhì)的該混合物沒(méi)有明顯的熔化現(xiàn)象。當(dāng)纖維墊暴露于IO(TC時(shí)，該纖維墊消失。該混合物可制成極好的過(guò)濾介質(zhì)，該過(guò)濾介質(zhì)的上使用溫度不是非常高，但是需要低壓降。該聚合物系統(tǒng)不能以合理的方式進(jìn)行交聯(lián)。實(shí)施例8:雙酚A作為混合物中的溶劑和固體的雙重作用雙酚A聚合物的混合物的一個(gè)令人吃驚的特征是呈溶液形式的雙酚A聚合物起類似溶劑的作用，而呈固體形式的聚合物則起固體作用。我們發(fā)現(xiàn)雙酚A的這個(gè)雙重作用是真正獨(dú)特的。制得以下配方垸氧基烷基改性的PA66:聚合物B180g雙酚A樹(shù)脂(分子量3,000):聚合物C108g190級(jí)別乙醇827g丙酮218gDI水167g催化劑9.3gBrookfield粘度計(jì)測(cè)得該混合物的粘度為32.6厘泊。總的聚合物濃度為19.2%。含19.2%聚合物B的混合物的溶液，其粘度超過(guò)200厘泊。在類似的溶劑中的單有12%聚合物B的粘度在60厘泊左右。這是雙酚A樹(shù)脂起類似溶劑作用的明顯例子，因?yàn)榭側(cè)芤旱恼扯鹊陀陬A(yù)期的值。所得的纖維直徑為0.157微米。如果聚合物B單獨(dú)參與纖維成形，則預(yù)期的纖維尺寸應(yīng)小于0.1微米。換句話說(shuō)，聚合物C也參與纖維成形。我們不知道一個(gè)組分有如^t獨(dú)特雙重作用的任何其它例子。在試樣浸入乙醇中之后，測(cè)定過(guò)濾效率和纖維尺寸。在醇浸泡后，保留了85.6%的過(guò)濾效率且纖維尺寸不變。這表明聚合物C參與了交聯(lián)，起到類似聚合物固體的作用。另一個(gè)聚合物溶液按以下配方制備-烷氧基烷基改性的PA66:聚合物B225g雙酚A樹(shù)脂(分子量3，000):聚合物C135g190°級(jí)別乙醇778g丙酮205gDI水15.7g催化劑U.6g該混合物的粘度為90.2厘泊。對(duì)24%的固體而言，這是一個(gè)非常低的粘度值。再者，這表明在溶液中聚合物C起類似溶劑的作用。可是，當(dāng)該溶液靜電抽絲成纖維后，纖維直徑為0.438微米。單有聚合物B的15%溶液應(yīng)產(chǎn)生約0.2微米的纖維。在終態(tài)時(shí)，聚合物C起到擴(kuò)大纖維尺寸的作用。再者，本實(shí)施表明，該類分支聚合物在溶液中用作溶劑，而在終態(tài)用作固體。在浸入乙醇溶液后，保留77.9%的過(guò)濾效率且纖維尺寸不變。實(shí)施例9:交聯(lián)聚酰胺/雙酚A聚合物的混合物的開(kāi)發(fā)將樹(shù)脂、醇和水混合，在6(TC攪拌2小時(shí)制備了不同的試樣。將溶液冷卻至室溫并向其中加入催化劑，再攪拌該混合物15分鐘。隨后，測(cè)定溶液的粘度并將其抽成纖維。下表示出了下列試樣:<table>complextableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>質(zhì)量多于50%。另外，所得的聚合物微纖維更耐化學(xué)性。在醇中浸泡后，即使固有交聯(lián)的聚合物僅為固體組合物的44%，由這些纖維制得的過(guò)濾器保持大于90%的過(guò)濾效率并保持纖維直徑不變。該共聚酰胺、垸氧基垸基改性的尼龍66和雙酚A的三聚合物組合物生成了纖維成形性能又有耐化學(xué)性的材料。實(shí)施例10:尼龍66和尼龍46的烷氧基垸基改性的共聚物在一個(gè)10加侖的高壓反應(yīng)器中，進(jìn)行以下反應(yīng)，并分析所得的聚合物。在達(dá)到反應(yīng)溫度后，加入催化劑并反應(yīng)15分鐘。隨后，將聚合物溶液淬冷、沉淀、清洗并干燥。<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>這兩種尼龍都是高結(jié)晶的并且不溶于普通的醇中。來(lái)源當(dāng)代塑料百科全書(shū)1998實(shí)施例11:共聚酰胺和垸氧基改性尼龍46/66共聚物的共聚體的開(kāi)發(fā)以及靜電抽絲纖維的形成使用上述方法將聚合物10B和IOD(見(jiàn)下表)的試樣制成纖維。單獨(dú)用烷氧基垸基改性的尼龍46/66(聚合物D)成功地進(jìn)行了靜電抽絲。聚合物D與聚合物A的混合可產(chǎn)生下述額外的益處更有效的纖維成形以及制成更粗纖維而不含犧牲聚合物D的交聯(lián)性，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>纖維的質(zhì)量比通過(guò)纖維的總長(zhǎng)度乘以截面積來(lái)計(jì)算。過(guò)濾效率的保持率通過(guò)將纖維試樣浸入乙醇中來(lái)測(cè)定。醇中浸泡后纖維尺寸不變。實(shí)施例12:交聯(lián)的PVA的靜電抽絲PVA粉末購(gòu)自AldrichChemicals公司。這種粉末溶解在水或者甲醇和水的50/50混合物中。在靜電抽絲之前，使其與交聯(lián)劑和甲苯磺酸催化劑混合。在暴露于THC臺(tái)之前，將所得的纖維墊置于15(TC的爐中交聯(lián)10分鐘。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>實(shí)施例13使用常規(guī)的纖維素空氣過(guò)濾介質(zhì)作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為4l.6%。使用所述方法將實(shí)施例1的公稱纖維直徑為0.2微米的細(xì)纖維層-加到基底表面上。所得復(fù)合物的LEFS效率為63.7%，在100%相對(duì)濕度下將只是基底的試樣暴露于140F的空氣1小時(shí)后，讓試樣冷卻并干燥，其LEFS效率為36.5%。在100%相對(duì)濕度下將復(fù)合物暴露于140F的空氣1小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為39.7%。使用所述數(shù)學(xué)公式計(jì)算，得到暴露1小時(shí)之后保留的細(xì)纖維層的效率為13%，保留的有效的細(xì)纖維數(shù)目為11%。實(shí)施例14使用常規(guī)的纖維素空氣過(guò)濾介質(zhì)作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降處的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6%。使用所述方法將實(shí)施例5的公稱纖維直徑為0.2微米的細(xì)纖維層加到表面上。所得復(fù)合物的LEFS效率為96.0%。在100%相對(duì)濕度下將只是基底的試樣暴露于160F的空氣中3小時(shí)后，讓試樣冷卻并干燥，其LEFS效率為35.3%。在100%相對(duì)濕度下將復(fù)合物暴露于160F的空氣3小時(shí)后，讓試樣冷卻及千燥，則其LEFS效率為68.0%。使用所述數(shù)學(xué)公式計(jì)算，得到暴露3小時(shí)之后保留的細(xì)纖維層的效率為58%，保留的有效的細(xì)纖維數(shù)目為29%。實(shí)施例15使用常規(guī)的纖維素空氣過(guò)濾介質(zhì)作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6%。使用所述方法將實(shí)施例6所述的公稱纖維直徑為0.2微米的聚合物A和聚合物B的混合物的細(xì)纖維層加到表面上。所得復(fù)合物的LEFS效率為92.9%。在100%相對(duì)濕度下將只是基底的試樣暴露于160F的空氣中3小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3%。在100%相對(duì)濕度下將復(fù)合物暴露于160F的空氣中3小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為86.0%。使用所述數(shù)學(xué)公式計(jì)算，得到暴露3小時(shí)之后保留的細(xì)纖維層的效率為％%，保留的有效的細(xì)纖維數(shù)目為89%。實(shí)施例16使用常規(guī)的纖維素空氣過(guò)濾介質(zhì)作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6%。使用所述方法將實(shí)施例6所述的公稱纖維直徑為0.2微米的聚合物A、聚合物B和叔丁基酚低聚物的混合物的細(xì)纖維層加到表面上。所得的復(fù)合物的LEFS效率為90.4%。在100%相對(duì)濕度下將只是基底的試樣暴露于160F的空氣中3小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3%。在100%相對(duì)濕度下將復(fù)合物暴露于160F的空氣中3小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為87.3%。使用所述數(shù)學(xué)公式計(jì)算，得到暴露3小時(shí)之后保留的細(xì)纖維層的效率為97%，保留的有效的細(xì)纖維數(shù)目為92%。實(shí)施例17使用常規(guī)的纖維素空氣過(guò)濾介質(zhì)作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6%。使用所述方法將實(shí)施例12的公稱纖維直徑為0.2微米的具有聚丙烯酸的交聯(lián)PVA的細(xì)纖維層加到表面上。所得的復(fù)合物的LEFS效率為92.9%。在100%相對(duì)濕度下將只是基底的試樣暴露于160F的空氣中2小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3%。在100%相對(duì)濕度下將復(fù)合物暴露于160F的空氣中2小時(shí)后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為83.1%。使用所述數(shù)學(xué)公式計(jì)算，得到暴露3小時(shí)之后保留的細(xì)纖維層的效率為89%，保留的有效的細(xì)纖維數(shù)目為76%。實(shí)施例18用實(shí)施例1一17所述的方法制得以下過(guò)濾介質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>試驗(yàn)方法熱水浸泡試驗(yàn)使用過(guò)濾效率作為有效地及功能上保留在結(jié)構(gòu)中的細(xì)纖維數(shù)目的衡量，這要比其它可行的方法如SEM檢測(cè)具有一些優(yōu)點(diǎn)。—過(guò)濾測(cè)定是對(duì)幾平方英寸的介質(zhì)作出評(píng)價(jià)，這比SEM顯微鏡照片只能觀察小區(qū)域(通常小于0.0001平方英寸)能得出更好的平均值。一過(guò)濾測(cè)定能確定在結(jié)構(gòu)中保持過(guò)濾作用的纖維數(shù)目。那些雖保留，但是成群結(jié)合或以其它方式在改變的結(jié)構(gòu)中存在的纖維只是顯示在測(cè)得的效率和功能中。盡管如此，在過(guò)濾效率不易測(cè)得的纖維結(jié)構(gòu)中，仍可使用其它方法來(lái)測(cè)定保留的纖維百分?jǐn)?shù)是相對(duì)于50%保留標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)的。說(shuō)明本試驗(yàn)是表示過(guò)濾介質(zhì)抗水性的加速試驗(yàn)。本試驗(yàn)使用LEFS試驗(yàn)臺(tái)來(lái)測(cè)定浸入水中的過(guò)濾介質(zhì)的性能變化。水溫是決定性的參數(shù)，根據(jù)研究所得的介質(zhì)的耐久性經(jīng)驗(yàn)結(jié)果將試驗(yàn)時(shí)間減至最少的需要和試驗(yàn)區(qū)分介質(zhì)類型的能力來(lái)選擇水溫。一般的水溫為70下、140。F或160°F。程序從介質(zhì)上割下一個(gè)4"直徑的試樣。使用0.8pm的乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS(關(guān)于LEFS試驗(yàn)的描述，參見(jiàn)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1215-89)臺(tái)中的試驗(yàn)污染物，計(jì)算試樣的顆粒捕獲效率。然后，將試樣浸入(一般是140下)蒸餾水中5分鐘。將試樣置于烘干架上讓其在室溫下干燥(一般是過(guò)夜)。在試樣干燥以后，使用與初始計(jì)算相同的條件在LEFS臺(tái)上再測(cè)試效率。對(duì)細(xì)纖維支撐用的基底(但沒(méi)有細(xì)纖維在其上面)重復(fù)先前的步驟。由上述結(jié)果可以計(jì)算僅由于細(xì)纖維而導(dǎo)致的效率成分以及由于水的破壞而導(dǎo)致的最終效率損失。確定了由于細(xì)纖維而導(dǎo)致的效率損失后，可計(jì)算保留的效率的量。計(jì)算細(xì)纖維層效率￡,.=起始的復(fù)合物效率；&=起始的基底效率；&=細(xì)纖維層Fe=1—五^P(丄"(1—五,)一丄"(l—A))細(xì)纖維層保留的效率起始的細(xì)纖維層效率；&=浸后的細(xì)纖維層效率；&=保留的細(xì)纖維具有有效功能的保留細(xì)纖維的百分?jǐn)?shù)也可由下式計(jì)算0/o-log(l-，Og(l-巧)合格/不合格標(biāo)準(zhǔn)效率的保留百分?jǐn)?shù)〉50%在大多數(shù)工業(yè)脈沖凈化過(guò)濾器的用途中，如果細(xì)纖維效率保留了至少50%，則該過(guò)濾器足以工作。THC臺(tái)(溫度、濕度)說(shuō)明這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的目的是評(píng)價(jià)在流體動(dòng)力條件下細(xì)纖維介質(zhì)對(duì)升高的溫度和較高的濕度的作用。此試驗(yàn)?zāi)康脑谟谀M工業(yè)過(guò)濾用途、氣渦輪機(jī)進(jìn)氣用途、或者-重型引擎進(jìn)氣環(huán)境中任何一種極限的操作條件。將試樣取出、干燥并且每隔一段時(shí)間進(jìn)行LEFS測(cè)試。此系統(tǒng)主要用于模擬濕熱條件，但是也可用于模擬熱/冷而干的條件。溫度一31至390下濕度0—100。/QRH(100。/。RH下的最高溫度為160下，在此條件下的最長(zhǎng)連續(xù)時(shí)間為16小時(shí))流速1—35FPM程序-從介質(zhì)上割下一塊4"直徑的試樣。使用0.8pm乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS臺(tái)中的試驗(yàn)污染物，用來(lái)測(cè)試試樣的顆粒捕獲效率。然后，將試樣插入THC介質(zhì)卡盤中。試驗(yàn)時(shí)間可從幾分鐘到幾天，依試驗(yàn)條件而定。將試樣置于烘干架上，在室溫下干燥(一般是過(guò)夜)。在試樣干燥以后，使用與初始試驗(yàn)相同的條件在LEFS臺(tái)上再測(cè)試效率。對(duì)細(xì)纖維支撐基底(上面沒(méi)有細(xì)纖維)重復(fù)先前的步驟進(jìn)行測(cè)試。由上述測(cè)試結(jié)果計(jì)算僅由于細(xì)纖維而導(dǎo)致的效率成分以及由于浸醇的破壞而導(dǎo)致的最終效率損失。確定了細(xì)纖維的效率損失，可計(jì)算保留的效率的量。合格/不合格標(biāo)準(zhǔn)效率的保留百分?jǐn)?shù)>50%。在大多數(shù)工業(yè)脈沖凈化過(guò)濾器的用途中，如果細(xì)纖維效率保留了至少50%，則該過(guò)濾器足以工作。醇(乙醇)浸泡試驗(yàn)說(shuō)明本試驗(yàn)使用LEFS試驗(yàn)臺(tái)測(cè)定浸在室溫的乙醇中的過(guò)濾介質(zhì)性能的變化。程序從介質(zhì)上割下一塊4〃直徑的試樣。使用0.8nm的乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS臺(tái)中的試驗(yàn)污染物，測(cè)試試樣的顆粒捕捉效率。然后，將試樣浸入醇中1分鐘。-將試樣置于烘干架上，在室溫下干燥(一般是過(guò)夜)。在試樣干燥以后，使用與初始試驗(yàn)相同的條件在LEFS臺(tái)上再測(cè)試效率。對(duì)細(xì)纖維支撐基底(上面沒(méi)有細(xì)纖維)重復(fù)先前的步驟進(jìn)行測(cè)試。由上述測(cè)試結(jié)果可計(jì)算僅由于細(xì)纖維而導(dǎo)致的效率成分以及由于浸醇的破壞而導(dǎo)致的最終效率損失。確定了細(xì)纖維的效率損失，可計(jì)算保留的效率的量。合格/不合格^^準(zhǔn)效率的保留百分?jǐn)?shù)>50%。上述說(shuō)明、實(shí)施例和數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述。但是，對(duì)所述本發(fā)明可作許多變化和實(shí)施方式。本發(fā)明體現(xiàn)于本文后附的權(quán)利要求書(shū)中。權(quán)利要求1.一種包括聚合物的細(xì)纖維，所述聚合物選自(a)與交聯(lián)劑或疏水性添加劑混合的丙烯酸聚合物，所述纖維的纖維尺寸約為0.01-0.5微米；(b)疏水性添加劑和以下聚合物的共混物，所述聚合物包括至少兩種不同丙烯酸聚合物的共混物，所述細(xì)纖維的纖維尺寸約為0.01-0.5微米；以及(c)上述組分的組合；其中在140°F和100％相對(duì)濕度的空氣中暴露1-16小時(shí)后，至少30％的細(xì)纖維保持基本不變。2.—種細(xì)纖維，所述細(xì)纖維包括聚合物樹(shù)酯和交聯(lián)劑的反應(yīng)產(chǎn)物，所述纖維的纖維尺寸約為0.01-0.5微米，在140°F和100%相對(duì)濕度的空氣中暴露1—16小時(shí)后，至少50%的細(xì)纖維保持基本不變。3.—種包括靜電抽絲纖維的細(xì)纖維，所述靜電抽絲纖維包括聚合物樹(shù)酯和交聯(lián)劑的反應(yīng)產(chǎn)物，在140°F和100%相對(duì)濕度的空氣中暴露1一16小時(shí)后，至少50%的細(xì)纖維保持基本不變。4.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維，其特征在于所述交聯(lián)劑包括丙烯酸重復(fù)單元的聚合物和酸催化劑，所述聚合物的分子量約為1000-5000。5.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維，其特征在于當(dāng)在約140°F、相對(duì)濕度約100%的空氣流中暴露時(shí)，大于約50%的纖維存活超過(guò)16小時(shí)。6.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維層，其特征在于在140°F和100%濕度的空氣中暴露1一6小時(shí)后，至少50%的纖維保持基本不變。7.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述添加劑包括選自以下組分的至少一種包含叔丁基苯酚的低聚物、包含雙酚A的低聚物、包含二羥基聯(lián)苯基的低聚物和含氟聚合物。8.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述細(xì)纖維的直徑約為0.001-2微米，所述細(xì)纖維形成一層，所述層的厚度約為所述細(xì)纖維直徑的1-100倍。9.如權(quán)利要求8所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述層厚度是所述細(xì)纖維直徑的1-8倍。10.如權(quán)利要求8所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述層是兩層細(xì)纖維。11.如權(quán)利要求8所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述層是多層細(xì)纖維。12.如權(quán)利要求l所述的細(xì)纖維，其特征在于所述纖維直徑約為0.1-0.5微米。13.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維，其特征在于所述細(xì)纖維的直徑為0.01-0.2微米。14.如權(quán)利要求1所述的細(xì)纖維，它包括過(guò)濾介質(zhì)，所述過(guò)濾介質(zhì)包括過(guò)濾基材和細(xì)纖維層，所述細(xì)纖維層的厚度小于約30微米。15.如權(quán)利要求14所述的細(xì)纖維層，其特征在于所述過(guò)濾基材包括至少以下組分纖維基材、混合的纖維和合成基材以及聚合物非制造基材。全文摘要揭示了一種改進(jìn)的聚合物材料。還揭示了由改進(jìn)的聚合物材料制得的微米纖維和納米纖維結(jié)構(gòu)的微米纖維材料。微米纖維和納米纖維結(jié)構(gòu)可用于包括成形過(guò)濾材料的各種有用的用途。文檔編號(hào)D01F8/06GK101173383SQ200710141959公開(kāi)日2008年5月7日申請(qǐng)日期2001年8月9日優(yōu)先權(quán)日2000年9月5日發(fā)明者D·G·克羅夫特,H·Y·鐘,J·R·B·霍爾,M·A·戈金斯,T·M·維克申請(qǐng)人:唐納森公司