[发明专利]具有杂原子和低的氟饱和系数的驻极体制品

说明书

本发明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。本发明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。

背景技术

人们已经知道驻极体制品——即，至少具有准永久电荷的电介质制品——具有良好的过滤性能。这些制品已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Filtrete^TM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。

人们已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Insley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唑烷酮类、含氟哌嗪类或全氟化烷烃类——例如，参见Crater等人的美国专利5,025,052和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和4,264,750；美国专利申请公开US2003/0134515 A1和US 2002/0174869 A1；以及国际专利申请公开WO01/07144。