專利名稱：制備基于ζ電勢的駐極體制品的方法
制備基于ζ電勢的駐極體制品的方法本發(fā)明涉及為聚合物駐極體制品充電的新方法。該方法涉及使用具有電導(dǎo)率和PH 值的含水液體，其中根據(jù)制品的ζ電勢選擇電導(dǎo)率和PH值。
背景技術(shù)：
已知駐極體制品(即顯示具有至少準(zhǔn)永久性電荷的電介質(zhì)制品)顯示出良好的過 濾性質(zhì)。這些制品已被制備成多種構(gòu)造，但對于空氣過濾目的來說，該制品通常采用非織 造聚合物纖維網(wǎng)的 形式。此類產(chǎn)品的例子為3Μ公司銷售的FiltreteTM牌爐過濾器。另 夕卜，非織造聚合物駐極體過濾器已應(yīng)用于個(gè)人呼吸保護(hù)裝置，參見(例如)授予Berg的 美國專禾IJ 4，536，440、授予Dyrud等人的美國專利4，807，619、授予Kronzer等人的美國 專利5，307，796、授予Braun等人的美國專利5，804，295和授予Rekow等人的美國專利 6，216，693。電荷增強(qiáng)了非織造網(wǎng)對穿過纖維網(wǎng)的流體中懸浮的粒子的捕集能力。非織造網(wǎng)通 常包含含有介電(即不導(dǎo)電)聚合物的纖維。多年以來，已經(jīng)開發(fā)出多種用于制備駐極體 制品的技術(shù)。與使聚合物箔帶電相關(guān)的早期工作在P. W. Chudleigh所著Mechanismof Charge Transfer to a Polymer Surface by a Conducting Liquid Contact,21APPL. PHYS. LETT.， 547-48 (Dec. 1，1972)(通過接觸導(dǎo)電液體將電荷傳輸?shù)骄酆衔锉砻娴臋C(jī)制，《應(yīng)用物理快 報(bào)》第21卷第547-548頁，1972年 12月 1 日)和Charging of Polymer Foils Using Liquid Contacts, 47 J. APPL. PHYS.，4475-83 (October 1976)(利用液體接觸使聚合物箔帶電，《應(yīng) 用物理雜志》第47卷第4475-4483頁，1976年10月)中有所描述。Chudleigh的方法涉及 通過向箔施加電壓而使聚氟乙烯聚合物箔帶電。通過接觸箔表面的導(dǎo)電液體施加電壓。用于制備具有纖維形式的聚合物駐極體的早期已知技術(shù)在授予Kubic和Davis的 美國專利4，215，682中有所公開。在該方法中，纖維在離開?？讜r(shí)被帶電粒子轟擊。纖維 使用“熔噴”方法制備，其中在?？赘浇咚賴姵龅臍怏w流將擠出的聚合物材料抽出并冷卻 成硬化纖維。被轟擊的熔噴纖維隨機(jī)聚集在收集器上，形成駐極體纖維網(wǎng)。該專利提及，當(dāng) 以這種方式使熔噴纖維帶電時(shí)，過濾效率會提高兩倍或更多倍。也已通過電暈充電制備駐極體纖維網(wǎng)。例如，授予Klaase等人的美國專利 4，588，537示出了一種纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)在設(shè)置為鄰近基本上封閉的電介質(zhì)箔的一個(gè)主表 面的同時(shí)被連續(xù)送入電暈放電裝置。電暈由連接到帶相反電荷的薄鎢絲的高壓電源產(chǎn)生。 賦予非織造網(wǎng)靜電電荷的另一種高壓技術(shù)在授予Nakao的美國專利4，592,815中有所描 述。在該充電方法中，將纖維網(wǎng)與表面光滑的接地電極緊密接觸。駐極體纖維網(wǎng)也可由聚合物膜或箔制備，如授予van Turnhout的美國專利 Re. 30，782、Re. 31，285和Re. 32，171中所描述的那樣。先使聚合物膜或箔帶上靜電，再將 其原纖化為纖維，隨后收集這些纖維，并加工成非織造纖維過濾器。也已經(jīng)使用機(jī)械方法使纖維帶電。授予Brown的美國專利4，798，850描述了過濾 材料，該過濾材料包含兩種不同的卷曲合成聚合物纖維的混合物，其中聚合物纖維已被梳理成棉網(wǎng)，然后織成氈。該專利描述了在梳理過程中將纖維充分混合以使其帶電的過程。授予Brown的專利中所公開的方法通常稱為“摩擦帶電”。在不帶電的高速氣體或液體射流經(jīng)過介電膜表面上方時(shí)也可以發(fā)生摩擦帶電。在 美國專利5，280，406中，Coufal等人公開了當(dāng)不帶電的流體射流撞擊介電膜表面時(shí)表面會 帶電這一現(xiàn)象。最近開發(fā)了使用水賦予非織造纖維網(wǎng)電荷的技術(shù)(參見授予Angadjivand等人 的美國專利5，496，507)。加壓的水射流或水滴流撞擊到包含不導(dǎo)電微纖維的非織造網(wǎng)，以 產(chǎn)生電荷。在水充電操作之前讓纖維網(wǎng)經(jīng)受空氣電暈放電處理可進(jìn)一步增強(qiáng)充電。所得 電荷提供了過濾增強(qiáng)性質(zhì)。有關(guān)用水制備駐極體制品的其他方法，還可參見授予Eitzman 等人的美國專利6，824，718和6，406，657、授予Angadjivand等人的美國專利6，783，574、 6，375，886和6，119，691，以及授予Insley等人的美國專利6，743，464。非水極性液體也已 經(jīng)用于制備駐極體纖維制品，參見授予Eitzman等人的美國專利6，454，986。向纖維網(wǎng)內(nèi)添加某些添加劑已經(jīng)改善了駐極體性能。一種用于改善抗油霧氣溶 膠性的方法包括在形成聚合物纖維制品的過程中向聚合物中加入可熔融加工的含氟化合 物添加劑(例如含氟化合物噁唑烷酮、含氟化合物哌嗪或全氟化烷烴)，參見(例如)授 予Crater等人的美國專利No. 5，025，052和5，099，026，以及授予Jones等人的美國專 利No. 5，411，576和5，472，481。含氟化合物為可熔融加工的，即它們在用來在駐極體纖 維網(wǎng)內(nèi)形成纖維的熔融加工條件下基本上不降解，還可參見授予Rousseau等人的美國專 利No. 5，908，598。除了熔融加工法之外，還可以將聚合物制品放入包含含氟物質(zhì)和惰性 氣體的氣氛中，然后放電以改變聚合物制品的表面化學(xué)性質(zhì)，通過這種方式制備氟化駐極 體。放電可具有等離子體形式，例如AC電暈放電。等離子體氟化法使氟原子存在于聚 合物制品的表面上。使用(例如)上述水充電技術(shù)可使氟化聚合物制品帶電荷。等離子 體氟化法在授予Jones/Lyons等人的多個(gè)美國專利6，397，458、6，398，847、6，409，806、 6，432，175,6, 562，112,6, 660，210和6，808，551中有所描述。具有高的氟飽和系數(shù)的駐極 體制品在授予Spartz等人的美國專利7，244，291中有所描述，而具有低的氟飽和系數(shù)并 結(jié)合雜原子的駐極體制品在授予Kirk等人的美國專利7，244，292中有所描述。公開了氟 化技術(shù)的其他專利公開包括美國專利No. 6，419，871,6, 238，466,6, 214，094,6, 213，122、 5，908，598,4, 557，945,4, 508，781 和 4，264，750 ；美國專利公開 US 2003/0134515 Al 和 US 2002/0174869 Al ；以及國際專利公開 WO 01/07144。過濾器纖維網(wǎng)也已經(jīng)在并非有意對纖維或纖維網(wǎng)進(jìn)行后充電或“駐極體化”的情 況下制備，參見授予Chou等人的美國專利5，780’ 153。纖維由共聚物制成，該共聚物包括 乙烯、5重量％至25重量％的(甲基)丙烯酸和可任選地(雖然較不優(yōu)選)最多40重量％ 的(甲基)丙烯酸烷基酯(其烷基具有1至8個(gè)碳原子)的共聚物。5%至70%的酸基與 金屬離子(尤其是鋅、鈉、鋰或鎂離子、或這些離子的混合物)中和。該共聚物的熔融指數(shù) 為5至1000克(g)/10分鐘。其余部分可以是聚丙烯或聚乙烯之類的聚烯烴。纖維可通過 熔噴法制備，并且可以用水快速冷卻，以避免過度粘合。該專利公開了上述纖維對任何現(xiàn)有 的或有意、專門產(chǎn)生的靜電荷具有較高的靜電保持作用。包含添加劑的其他駐極體在授予Nishiura的美國專利5，057，710中有所描述。授 予Nishiura的專利中所公開的聚丙烯駐極體包含至少一種穩(wěn)定劑，其選自阻胺、含氮阻酚和含金屬阻酚。該專利提出，含有這些添加劑的駐極體可提供較高的熱穩(wěn)定性。通過將非 織造織物片材置于針狀電極和接地電極之間，可以執(zhí)行駐極體處理。授予Ohmori等人的美 國專利4，652，282和4，789，504描述了將脂肪酸金屬鹽加入絕緣聚合物以長時(shí)間保持高除 塵性能的方法。日本專利Kokoku JP60-947描述了包含聚(4-甲基戊烯)和至少一種 選自下列的化合物的駐極體(a)含有酚羥基的化合物、(b)高級脂族羧酸及其金屬鹽、(c) 硫代羧酸酯化合物、(d)磷化合物和(e)酯化合物。此專利指出，該駐極體具有長期貯存穩(wěn) 定性。公開了制備駐極體制品的方法的其他日本專利公開包括2002-115178、 2002-115177A,2003-013359,2004-66026,2004-66027 和 2004-195357。有關(guān)界面處的離子化學(xué)、以及吸附水傳遞并促進(jìn)離子以產(chǎn)生駐極體的方式的簡述 McCarty and Whitesides, Electrostatic Charging Due toSeparation of Ions at
Interfaces =Contact Electrification of Ion Electrets,47ANGW. CHEM. INT. 2-22(2008) (McCarty和Whitesides，由于離子在界面處分離產(chǎn)生的靜電充電離子駐極體的接觸 起電，《德國應(yīng)用化學(xué)》2008年第47卷第2-22頁)；還可參見McCarty et al.，Ionic Electrets :ElectrostaticCharging of Surfaces by Transferring Mobile Ions Upon Contact, 129 J. AM. CHEM. S0C. 4075-88 (2007) (McCarty 等人，離子駐極體通過在接觸后轉(zhuǎn) 移可動離子使表面帶靜電，《美國化學(xué)會志》2007年第129卷第4075-4088頁)和Kudin et al. , Why Are Water - Hydrophobic IntersurfacesInterfaces Charged ？ , J. AM. CHEM. S0C. (received September 17，2007) (Kudin等人，水/疏水界面為何會帶電？《美國化學(xué) 會志》，2007年9月17日收稿)。術(shù)語表在本文件中“水性”是指含水液體包含至少約40%體積的水；“包含”是指其在專利術(shù)語中的標(biāo)準(zhǔn)定義，即大致與“包括”、“具有”或“含有”同義 的開放式術(shù)語。雖然“包含”、“包括”、“具有”和“含有”以及它們的變型是常用的開放式術(shù) 語，但本發(fā)明也可以用諸如“基本上由..·組成”之類更狹義的術(shù)語恰當(dāng)?shù)孛枋?，該術(shù)語為 半開放式術(shù)語，因?yàn)槠鋬H僅排除了在執(zhí)行其預(yù)期功能時(shí)會對駐極體制品的性能產(chǎn)生有害影 響的那些事物或要素；“導(dǎo)電性”是指物質(zhì)傳輸電流的能力；“電荷”是指存在電荷分離；“焓”是指用“H”表示的物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，其中H = U+pV，U為內(nèi)能，ρ為壓力，且 V為體積；焓H為系統(tǒng)的內(nèi)能加上壓力與體積的乘積；焓變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)熱量的變化，即，等于在 恒壓下系統(tǒng)吸收的熱；“去質(zhì)子化焓”是指從分子中脫除質(zhì)子所需的焓(Δ Hdp)；“纖維性”是指具有纖維，并可能具有其他成分；“駐極體纖維網(wǎng)”是指含有纖維并顯示具有準(zhǔn)永久性電荷的網(wǎng)；“液態(tài)”是指介于固態(tài)和氣態(tài)之間的物態(tài)；“不導(dǎo)電”是指在室溫(22°C )下具有約1014Ω · cm或以上的體積電阻率； “非織造”是指其中的成分(如纖維)通過除織造之外的方式保持在一起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分； “N-取代氨基芳香族”是指具有1至3個(gè)稠環(huán)(如苯、萘或三嗪)并且被至少一 個(gè)-NR1R2類的取代氨基取代的芳族基團(tuán)，其中基團(tuán)R1為氫、具有1至20個(gè)碳原子的烷基、具 有可以連接或稠合的1至5個(gè)環(huán)的芳基、具有1至20個(gè)碳原子的雜烷基或具有1至20個(gè) 碳原子的取代烷基，且基團(tuán)R2為氫、具有1至20個(gè)碳原子的烷基、具有可以連接或稠合的1 至5個(gè)環(huán)的芳基、具有1至20個(gè)碳原子的雜烷基或具有1至20個(gè)碳原子的取代烷基。“pH”是指溶液在室溫和常壓(22°C，101，300帕斯卡)下的酸度或堿度的量度，其 對數(shù)標(biāo)度為0至14，其中中性用數(shù)值7表示，酸性越強(qiáng)數(shù)值越小，且堿性越強(qiáng)數(shù)值越大，該值 的正式定義為常規(guī)氫離子活性以10為底的負(fù)對數(shù)；“聚合物”是指包含規(guī)則或不規(guī)則排列的重復(fù)連接分子單元或基團(tuán)的有機(jī)材料；“聚合物型”是指包含聚合物和任選的其他成分；“聚合物成纖材料”是指包含聚合物或包含能夠制備聚合物的單體的組合物，該組 合物還可能包含其他成分，并能夠成型為固體纖維；“質(zhì)子親和力”或“PA”是指當(dāng)質(zhì)子附接到分子時(shí)的負(fù)焓變，單位為千卡/摩爾 (kcal/mol)；“品質(zhì)因數(shù)”是指根據(jù)下文示出的品質(zhì)因數(shù)測試確定的品質(zhì)因數(shù)QF;“準(zhǔn)永久性”是指電荷以可被明顯測得的程度在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件(22°C，101，300帕斯 卡大氣壓力，以及50%的濕度)下留存于制品中足夠長的時(shí)間；“水”是指H2O;以及“ ζ電勢”是指在零電流下的電勢差(也稱為電動電勢)，它是由液體在壓力梯度 下的流動所引起的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及制備駐極體制品的新方法。該方法包括(a)提供待充電的聚合物制品； 并且(b)使要充電的聚合物制品接觸具有如下pH值和電導(dǎo)率的含水液體(i)如果該制品具 有小于-7. 5毫伏(mV)的ζ電勢，則接觸水具有約5至9，000微西門子/厘米(μ S/cm)的 電導(dǎo)率和大于7的pH值；且(ii)如果該制品具有大于-7. 5mV的ζ電勢，則接觸水具有約 5至5，500微西門子/厘米(yS/cm)的電導(dǎo)率和等于或小于7的pH值。該制品可以主動 (利用真空或加熱)干燥或被動干燥(懸掛干燥)、或采用這兩種方式的組合進(jìn)行干燥。本發(fā)明的方法提供了用于制備駐極體的新配方，當(dāng)采用該配方時(shí)，可以改善適合 此目的的駐極體制品的過濾性能。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用選擇的含水液體(其具有的電導(dǎo)率 和PH值取決于ζ電勢)使該制品帶電時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)過濾性能的改善，改善效果用已知參數(shù) 品質(zhì)因數(shù)(QF)來衡量。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在構(gòu)成駐極體制品的聚合物材料中使用某些添加 劑時(shí)，質(zhì)子親和力(PA)和去質(zhì)子化焓(AHdp)也會發(fā)揮作用。具有改善的過濾性能可允許 使用較少過濾介質(zhì)實(shí)現(xiàn)相同的過濾效果，因而是有益的。所得駐極體制品具備更高的電荷 水平或更為優(yōu)化的電荷分布，這可能有助于增強(qiáng)性能。


圖1為可使用本發(fā)明的駐極體過濾介質(zhì)的一次性呼吸面罩10的前透視圖。
圖2為圖1所示面罩主體12的剖視圖，示出了纖維駐極體過濾層20。

圖3為具有可包括本發(fā)明的駐極體過濾介質(zhì)的濾筒28的呼吸面罩24的透視圖。圖4為可結(jié)合本發(fā)明使用的非纖維駐極體制品40的圖示。圖5為用于制備非織造微纖維網(wǎng)的設(shè)備的局部側(cè)剖視圖。圖6為可用于結(jié)合本發(fā)明制備駐極體制品的液體流噴灑裝置的透視圖。
具體實(shí)施例方式在描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，為清楚起見，將使用具體的術(shù)語。但是，本發(fā)明并 非意圖限于所選的特定術(shù)語，并且應(yīng)當(dāng)理解，所選的每個(gè)術(shù)語都包括與操作方式類似的所 有技術(shù)等同物。在實(shí)施本發(fā)明的過程中，可以首先提供待充電的制品，然后使該制品與具有根據(jù) 待充電制品的ζ電勢而變化的電導(dǎo)率和PH值的含水液體接觸，來制備駐極體制品。如果 待充電制品具有大于-7. 5mV的ζ電勢，則接觸含水液體將具有5至5，500 μ S/cm的電導(dǎo) 率和等于或小于7的pH值。并且如果ζ電勢小于或等于-7. 5mV，則含水液體將具有5至 9，000 μ S/cm的電導(dǎo)率和大于7的pH值。如果聚合物制品包含的N-取代氨基芳香族添加 劑具有大于約230千卡/摩爾(kcal/mol)的質(zhì)子親和力和大于約335kCal/mol的去質(zhì)子 化焓、以及小于約230kcal/mOl的質(zhì)子親和力，則含水液體將具有等于或小于7的pH值和 5至5，500 μ S/cm的電導(dǎo)率。如果聚合物制品包含的N-取代氨基芳香族添加劑具有小于 約335kCal/mol的去質(zhì)子化焓，則含水液體將具有大于7的pH值和5至9，000 μ S/cm的 電導(dǎo)率。通過控制水中各種化學(xué)物質(zhì)的類型和濃度，可以改變含水液體的所需PH值和電 導(dǎo)率，以根據(jù)本發(fā)明賦予電荷。例如，通過向水中加入更多的氫氧化鈉，既可增大氫氧化鈉 (NaOH)水溶液的pH值、又可增大該水溶液的電導(dǎo)率。通過向水中加入乙酸，可以逐步減小 乙酸(CH3COOH)水溶液的pH值，并逐步增大其電導(dǎo)率。通過加入用于控制pH值的恒量氫 氧化鈉(NaOH)，并改變用于控制電導(dǎo)率的中性氯化鈉(NaCl)的量，可以在調(diào)節(jié)含水液體的 電導(dǎo)率的同時(shí)使其PH值保持恒定。在連續(xù)工藝中，可以在延長時(shí)間段內(nèi)連續(xù)測定pH值和 電導(dǎo)率，特別是從新鮮含水液體剛供應(yīng)完畢開始。申請人:的制備駐極體制品的方法能夠制備性能良好的駐極體制品，該性能對用于 過濾應(yīng)用的制品尤其有益。結(jié)合本發(fā)明制備的駐極體制品可具有多種形狀和構(gòu)型。制品可 以為實(shí)心、多孔、纖維性的等。適用于本發(fā)明的纖維制品可由多種技術(shù)制成，包括氣紡法、濕法成網(wǎng)法、水纏結(jié) 法、紡粘法和熔噴法，例如在 Van A. Wente，SuperfineThermoplastic Fibers,48 INDUS. ENGN. CHEM. 1342-46 (Van A. Wente，超細(xì)熱塑性纖維，《工業(yè)工程化學(xué)》第48卷第1342-1346 頁)和Van A. Wente等人所著的出版于1954年5月25日的名為Manufacture of Super FineOrganic Fibers (la^WI/l^W^lJit)白勺 Report No. 4364 of the NavalResearch Laboratories (海軍研究實(shí)驗(yàn)室第4364號報(bào)告)中所描述的那些。纖維制品可為纖維網(wǎng)形 式，可使用這些技術(shù)的組合和這些纖維的組合制備。微纖維(特別是熔噴微纖維)尤其適用 于用作過濾器的纖維網(wǎng)。如本文所用，“微纖維”是指有效直徑為約25微米或更小的纖維。 有效纖維直徑可使用 Davies, C. N. , The Separation of Airborne Dust and Particles, INST. MECH. ENGN.，LONDON PR0C. IB (1952) (Davies, C. N.，氣載塵埃與粒子的間距，《機(jī)械工程師學(xué)會會報(bào)》IB輯，倫敦，1952年)中的第12號公式計(jì)算。對于過濾應(yīng)用，微纖維通常 具有小于20微米、更典型地為約1至約10微米的有效纖維直徑。還可使用由原纖化膜制 成的纖維，參見(例如)授予Van Turnout的美國專利RE30, 782、RE32, 171,3, 998，916和 4，178，157。用本發(fā)明的方法制備的非織造網(wǎng)可具有超出1. 0,1. 2,1. 5,1. 6,1. 7,1. 8,2. 0、 2. 3、2. 4和3. 4的品質(zhì)因數(shù)。通常，按照本發(fā)明制備的非織造駐極體網(wǎng)具有的品質(zhì)因數(shù)比不 按照本發(fā)明的方法制備的相同制品高出15%、更典型地高出50%。也可以將短纖維與微纖維混合，以提高纖維網(wǎng)的蓬松度，即降低其密度。減小纖維 網(wǎng)密度可降低整個(gè)纖維網(wǎng)上的壓降，從而使空氣更易于通過過濾器。較低的壓降在個(gè)人呼 吸保護(hù)裝置中尤其可取，因?yàn)樗购粑鞯呐宕鞲鼮槭孢m。當(dāng)壓降較低時(shí)，驅(qū)使空氣通過 過濾器所需的能量較少。因此，佩戴負(fù)壓面罩(即需要佩戴者肺部產(chǎn)生的負(fù)壓驅(qū)使空氣通 過過濾器的呼吸器)的呼吸器佩戴者不必用力呼吸過濾空氣。較低的能量要求還有利于降 低動力過濾系統(tǒng)中與向風(fēng)機(jī)供能相關(guān)的成本，并有利于延長電池供電系統(tǒng)中電池的使用壽 命。在典型的非織造纖維過濾器中，存在不超過約90重量％、更典型地不超過約70重量％ 的短纖維。通常，纖維的其余部分為微纖維。包含短纖維的網(wǎng)的例子在授予Hauser的美國 專利4，118，531中有所公開。駐極體纖維網(wǎng)內(nèi)還可以包含活性顆粒以用于各種目的，包括吸附劑、催化劑以及 其他目的。例如，授予Senkus等人的美國專利5，696，199描述了可能適用的各種類型的活 性顆粒。纖維網(wǎng)內(nèi)可包含具有吸附性質(zhì)的活性顆粒(例如活性炭或氧化鋁)，以除去過濾操 作期間的有機(jī)蒸氣。纖維網(wǎng)內(nèi)可能存在的活性顆粒的體積百分比最多為約95%。添加顆粒 的非織造網(wǎng)的例子在(例如)授予Braun的美國專利3，971，373、授予Anderson的美國專 利4，100，324和授予Kolpin等人的美國專利4，429，001中有所描述。 可能適用于制備駐極體制品的聚合物包括熱塑性有機(jī)不導(dǎo)電聚合物。這些聚合物 通常能夠保持大量的捕獲電荷，并能夠(例如)通過熔噴設(shè)備或紡粘設(shè)備加工成纖維。術(shù)語 “有機(jī)”是指聚合物的主鏈包含碳原子。優(yōu)選的聚合物包括聚烯烴(例如聚丙烯、聚(4-甲 基-1-戊烯))、包含這些聚合物中的一種或多種的共混物或共聚物以及這些聚合物的組 合。其他聚合物可包括聚乙烯、其他聚烯烴、全氟聚合物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚 對苯二甲酸乙二醇酯、其他聚酯(例如聚交酯)、以及這些聚合物的組合，并且可任選地是， 其他不導(dǎo)電聚合物可用作聚合物成纖材料或用于制備其他駐極體制品。用于結(jié)合本發(fā)明制備駐極體制品的聚合物制品也可以被擠出或以其他方式成 形為包含多個(gè)聚合物組分，參見授予Krueger和Dyrud的美國專利4，729，371以及授予 Krueger和Meyer的美國專利4，795，668和4，547，420。不同的聚合物組分可沿要形成的 纖維(例如雙組分纖維)的長度同心或縱向排列。纖維可以被布置為形成“宏觀均勻的” 網(wǎng)，即由各自具有相同的一般組成的纖維制成的網(wǎng)。由聚合物材料制成的纖維還可包含其他合適的添加劑?？赡艿奶砑觿┌岱€(wěn) 定的有機(jī)三嗪化合物或低聚物，這些化合物或低聚物包含至少一個(gè)不屬于三嗪環(huán)的氮原 子，參見授予 Rousseau 等人的美國專利 6，268，495,5, 976，208,5, 968，635,5, 919，847 和 5，908，598。已知的可促進(jìn)駐極體被水射流充電的另一種添加劑為可得自Ciba Specialty Chemicals, Inc.的 ChimassorbTM 944 LF (聚[[6-(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]均 三嗪-2，4-二基][[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]六亞甲基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]])。添加劑可為N-取代氨基芳香族化合物，特別是(例如)下方 示出的式(1)或(2)的三氨基取代化合物
權(quán)利要求
1.一種制備駐極體制品的方法，所述方法包括(a)提供待充電的聚合物制品；(b)使所述待充電的聚合物制品接觸具有以下PH值和電導(dǎo)率的含水液體⑴若所述制品具有-7. 5mV或更小的ζ電勢，則所述接觸液體具有大于7的ρΗ值和 約5至9，OOO μ S/cm的電導(dǎo)率；( )若所述制品具有大于-7. 5mV的ζ電勢，則所述接觸液體具有7或更小的ρΗ值和 約5至5，500 μ S/cm的電導(dǎo)率；以及(c)干燥所述制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含水液體具有7至3，000μ S/cm的電導(dǎo)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含水液體具有10至1，000μ S/cm的電導(dǎo)率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含質(zhì)子親和力大于230kcal/ mol且去質(zhì)子化焓大于335kCal/mol的N-取代氨基芳香族添加劑，并且其中所述含水液體 具有 或更小的ρΗ值和5至5，500 μ S/cm的電導(dǎo)率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含去質(zhì)子化焓小于335kcal/ mol且質(zhì)子親和力小于230kcal/mOl的氨基取代芳香族添加劑，并且其中所述含水液體具 有大于7的ρΗ值和5至9，000 μ S/cm的電導(dǎo)率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含在室溫下具有IO14Ω-cm或 更大的體積電阻率的聚合物材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述體積電阻率為約IO16Q-Cm或更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述聚合物制品具有非織造網(wǎng)的形式，所述非織 造網(wǎng)包含纖維并具有約2至500g/m2的基重、約0. 25至20mm的厚度和約至25%的密 實(shí)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述非織造網(wǎng)具有約20至150g/m2的基重，并具 有約0. 5至2mm的厚度以及約3%至10%的密實(shí)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述待充電的聚合物制品包含添加劑，所述添加 劑包括以下示出的式1或2的化合物
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中每個(gè)R都可獨(dú)立地為氫、鹵素、具有20個(gè)碳原子的烷基、具有1至20個(gè)碳原子的鹵代烷基、具有2至20個(gè)碳原子的酯、包含2至20個(gè)碳原 子的取代胺以及它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含水液體包含純化水。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含水液體包含60%體積的水。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含水液體包含80%體積的水，并且其中所述 駐極體制品由連續(xù)工藝制備，在所述連續(xù)工藝過程中對所述PH值進(jìn)行連續(xù)測量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述干燥步驟包括真空干燥、加熱干燥或它們的 組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品為含有包含聚丙烯的微纖維的 非織造纖維網(wǎng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述微纖維為熔噴微纖維。
18.一種制備過濾元件的方法，所述方法包括將權(quán)利要求16所述的非織造網(wǎng)置于濾筒 或面罩主體內(nèi)。
19.一種制造呼吸器的方法，所述方法包括將權(quán)利要求16所述的非織造網(wǎng)置于面罩主 體內(nèi)，所述面罩主體適于佩戴到人的鼻和口上方，所述非織造網(wǎng)設(shè)置在所述面罩主體內(nèi)，使 得待過濾空氣在被所述呼吸器的使用者吸入之前通過所述非織造網(wǎng)。
20.一種制備纖維駐極體制品的方法，所述方法包括(a)提供包含纖維的非織造網(wǎng)，所述非織造網(wǎng)在室溫下具有IO14Q-Cm或更大的體積電 阻率；以及(b)使所述非織造網(wǎng)接觸具有以下PH值和電導(dǎo)率的含水液體⑴若所述制品具有-7. 5mV或更小的ζ電勢，則所述接觸液體具有大于7的ρΗ值和 約5至9，00(^5/011的電導(dǎo)率；并且( )若所述制品具有大于-7. 5mV的ζ電勢，則所述接觸液體具有7或更小的ρΗ值和 5至5，500 μ S/cm的電導(dǎo)率；以及(c)干燥所述非織造網(wǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述非織造網(wǎng)包含微纖維，并呈現(xiàn)出1.5/mmH20 或更大的品質(zhì)因數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所呈現(xiàn)的品質(zhì)因數(shù)為ZmmH2CT1或更大。
全文摘要
本發(fā)明提供了由具有大于或小于-7.5mV的ζ電勢的聚合物制品制備駐極體制品的方法。所述制品通過與具有如下pH值和電導(dǎo)率的含水液體接觸而帶電(i)若所述制品具有-7.5mV或更小的ζ電勢，則所述接觸液體具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的電導(dǎo)率；并且(ii)若所述制品具有大于-7.5mV的ζ電勢，則所述接觸液體具有7或更小的pH值和5至5,500μS/cm的電導(dǎo)率。通過這種方式制備的駐極體制品可提供改善的駐極體性能，特別是改善的駐極體過濾制品性能。
文檔編號A62B18/02GK102112680SQ200980127930
公開日2011年6月29日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者丹尼爾·A·亞蓬蒂奇, 內(nèi)森·E·舒爾茨, 周世宏, 拉胡爾·B·沙阿, 李福明, 約翰·M·塞巴斯蒂安, 賈斯廷·L·基奧, 馬爾文·E·瓊斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司