驻极电介体状态的无纺织物及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN93120511.5

申请日:

1993.10.19

公开号:

CN1092484A

公开日:

1994.09.21

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)申请日:1993.10.19公告日:1998.11.4|||专利权人三井石油化学工业株式会社三井化学株式会社|||授权||||||公开

IPC分类号:

D04H3/00

主分类号:

D04H3/00

申请人:

三井石油化学工业株式会社;

发明人:

松浦智; 汤浅治夫; 水户正之; 高田征洋

地址:

日本东京

优先权:

1992.10.19 JP 280076/92

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

杨丽琴

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内容摘要

一种改性的驻极〔电介〕体状态的无纺织物,由含不超过1mol%极性基团的聚合物组合物构成的纤维平均直径0.5—100μm的单丝组成;织物重量5—100g/m2,堆集密度0.05—0.40g/cm3,表面电荷平均密度至少0.1×10-9c/cm3。该无纺织物可有效地收集粉尘,且其捕集能力即使在湿热条件下也可保持较长时间。亦公开了制备该无纺织物的方法,以由该无纺织物制成的过滤材料和空气掩蔽材料。

权利要求书

1: 1、一种由含不超过1mo1%极性基团的聚合物组合物的单丝组成的驻极[电介]体状态的无纺织物,所述单丝的纤维平均直径为0.05-100μm,所述无纺织物重量5-100g/m 2 ,堆集密度0.05-0.40g/cm 3 ,表面电荷平均密度至少0.1×10 -9 c/cm 3 。 2、根据权利要求1的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中极性基团在所述聚合物组合物中的含量为0.03-0.1mol%。 3、根据权利要求1的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述聚合物组合物的固有粘度[η]为0.3-
2: 5dl/g。 4、根据权利要求1的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述聚合物组合物是选自下列组中的至少一种聚合物: (A)由带极性基团的单体和非极性单体组成的一种共聚物; (B)带有通过氧化或卤化反应引入非极性聚合物的主链或侧链的极性基团的聚合物; (C)带有接枝共聚到非极性聚合物或(B)的聚合物上的含极性基团单体的接枝改性聚合物; (D)非极性聚合物和选自(A)、(B)和(C)的聚合物中至少一种的混合物。 5、根据权利要求4的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述极性基团是卤原子、羰基、硝基和选自下面各式表示的基团中的至少一种: -COOCH 3 、-COOC 2 H 5 、-OCOCH 3 、 -OC 2 H 5 、-OCH 2 C 6 H 5 、-COOH、-OH、 -NH 2 、-CONH 2 、-COONH 4 、 (ⅲ)-O-CH 2 -CF 3 6、根据权利要求4的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述聚合物组合物中含有带极性基团的聚合物和非极性聚合物两者。 7、根据权利要求6的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述带极性基团的聚合物中极性基团含量为不超过3mol%。 8、根据权利要求1的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述聚合物组合物是已经过选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃。 9、根据权利要求8的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述聚合物组合物含有不超过1mol%的所述改性单体。 10、根据权利要求8的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述的改性聚烯烃是改性聚丙烯。 11、根据权利要求8的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述改性聚烯烃含98-40wt%的聚丙烯(a)和2-60wt%的、经X-射线衍射测定结晶度小于40%的乙烯-α-烯烃共聚物(b),(a)和(b)之和为100wt%。 12、根据权利要求1的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中 所述聚合物组合物不仅含有已经过选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,而且含有未改性聚烯烃。 13、根据权利要求12的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述未改性聚烯烃是聚丙烯。 14、根据权利要求12的驻极[电介]体状态的无纺织物,其中所述未改性聚烯烃含有98-40wt%聚丙烯(a)和2-60wt%的、经X-射线测定结晶度小于40%的乙烯-α-烯烃(b),(a)和(b)之和为100wt%。 15、一种制备驻极[电介]体状态的无纺织物的方法,包括利用喷烷法将含不超过1mol%极性基团的聚合物组合物制成无纺织物和向该无纺织物施加DC电压产生驻极[电介]体的步骤。 16、根据权利要求15的方法,其中所述聚合物组合物是已经过选自不饱羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃。 17、根据权利要求15的方法,其中所述聚合物组合物不仅含有已经过选自不饱羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,而且含有未改性聚烯烃。 18、一种由权利要求1所述的驻极[电介]体状态的无纺织组成的过滤材料。 19、一种由权利要求1所述的驻极[电介]体状态的无纺织物组成的空气掩蔽材料。

说明书


本发明涉及驻极[电介]体状态的无纺织物和其制备方法,以及用该织物制成的过滤材料和空气掩蔽材料。具体而言,本发明涉及的驻极[电介]体状态的无纺织物能够有效地收集粉尘,且既使在湿热条件下仍保留有较好的收集性能。本发明亦涉及制造该驻极[电介]体状态无纺织物的方法,以及用该无纺织物制成的过滤材料和空气掩蔽材料。

    用喷熔法从聚烯烃,如聚丙烯制成无纺织物,该法利用较高的DC电压制成驻极[电介]体状态的无纺织物。采用该工艺制备驻极[电介]体状态的无纺织物的各种方法参见未审查的日本专利申请公开昭60-168511,平2-197110等。采用如审查的日本专利公告昭59-23098中的工艺方法,可将经选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种单体改性的聚烯烃制成驻极[电介]体。但是,上述文献中介绍的唯一的实例是关于测定薄膜驻极[电介]体的电荷保持能力地。

    关于用未审查的日本专利申请公开昭60-168511等所述方法制备的驻极[电介]体状态的无纺织物,如果将其用作过滤材料,不仅其在初期收集细小粉尘的能力不足,而且在湿热气氛中其收集性能的保持能力亦较差。

    本发明已在这些条件下得以实现,且其第一个目的是提供一种驻极[电介]体状态的无纺织物,该织物在初期可有效收集粉尘,且甚至在湿热条件下仍可保持其较好的收集性能。

    本发明第二个目的是提供制备该驻极[电介]体状态的无纺织物的一种制备方法。

    本发明第三个目的是提供由该驻极[电介]体状态的无纺织物制成的过滤材料。

    本发明第四个目的是提供由该驻极[电介]体状态的无纺织物制成的空气掩蔽材料。

    利用由含小于1mol%极性基团的聚合物组合物的单丝组成的驻极[电介]体状态的无纺织物来实现本发明的第一个目的,所述单丝的纤维平均直径为0.5-100μm,所述纤维重5-100g/m2,堆积密度0.05-0.40g/cm3,表面电荷平均密度至少0.1×10-9c/cm3。

    根据第一个实施方案,本发明提供的驻极[电介]体状态的无纺织物中,聚合物组合物是一种已经选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃。

    根据第二个实施方案,本发明提供的驻极[电介]体状态的无纺织物中,聚合物组合物不仅含有一种已经选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,而且含有一种未改性聚烯烃。

    本发明亦提供了一种制造驻极[电介]体状态无纺织物的方法,该法包括利用喷熔法将含小于1mol%极性基团的聚合物组合物制成无纺织物并向织物施加DC电压使形成驻极[电介]体的步骤。

    通过由驻极[电介]体状态的无纺织物制成的过滤材料,实现了本发明的第三个目的。

    通过由驻极[电介]体状态的无纺织物制成的空气掩蔽材料,实现本发明的第四个目的。

    图1简示出用于测定由本发明实例制出的过滤材料样品的捕集效率的设备配置情况。

    下面各页详细说明驻极[电介]体状态的无纺织物,其制法及过滤材料和空气掩蔽材料。

    本发明的驻极[电介]体状态的无纺织物由来自含极性基团的聚合物组合物的单丝组成。对聚合物组合物无限制,只要其包括极性基团的聚合物即可,且可例举如下:

    (A)由带极性基团的单体和非极性单体组成的共聚物;

    (B)带有通过氧化或卤代反应引入非极性聚合物的主链或侧链的极性基团的聚合物;

    (C)带有接枝共聚到非极性聚合物或(B)的聚合物上的含极性基团单体的接枝改性聚合物;

    (D)非极性聚合物和选自(A)、(B)和(C)聚合物中至少一种的混合物。

    本发明也可用含两个或多种聚合物(A)-(D)的混合物作为主要成份的聚合物组合物。

    本发明聚合物中可带有的极性集团的实例包括卤原子如氯、溴、氟和碘原子及原子基团如羧基和硝基;还有由下式表示的基团:

    -COOCH3、-COOC2H5、-OCOOCH3、

    -OC2H5、-OCH2C6H5、-COOH、-OH、

    -NH2、-CONH2、-COONH4,

    (ⅲ)-O-CH2-CF3

    本发明聚合物中可含有这些极性基团中的一种或几种。

    由带极性基团单体和非极性基团单体组成的共聚物(A)的具体实例包括α-烯烃如乙烯和丙烯与下列化合物的共聚物:带有式(ⅰ)表示的基团的异丁烯酸五溴苯酯,或带有式(ⅱ)表示的基团的异丁烯酸2,4,6-三溴苯酯,或带有式(ⅲ)表示的基团的异丁烯酸三氟乙酯。

    带有通过氧化或卤化反应引入非极性聚合物的主链或侧链的极性基团的聚合物(B)的具体实例包括带有经适宜反应如通过与臭氧、一氧化氮等的氧化反应,或通过电晕放电的表面氧化作用在分子中形成羰基或硝基的聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯,以及带有利用氯代反应引入的氯原子的聚烯烃。

    带有接枝共聚到非极性聚合物上的含极性基团的单体接枝改性聚合物(C)的具体实例包括已经选自不饱和羧酸或其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,以及那些不仅含有已经过选自不饱和羧酸或其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,而且含有未改性聚烯烃的聚合物。

    根据本发明的驻极[电介]体状态的无纺织物,聚合物组合物中极性基团含量不高于1mol%,优选0.5mol%且更低,最优选0.03-0.1mol%。

    下面说明本发明实施方案时,其中作为驻极[电介]体状态的无纺织物的主要成份的聚合物组合物是由接枝改性共聚物(C)制成的,该共聚物(C)既可是已经选自不饱和羧酸或其衍生物的至少一种改性单体改性的聚烯烃,也可是不仅含有带极性基团聚合物的该改性聚烯烃,而且含有未改性聚烯烃的聚烯烃组合物。如果将聚烯烃组合物用作驻极[电介]体状态的无纺织物的主要成份,改性聚烯烃与未改性聚烯烃的种类可以相同或不同。

    作为改性聚烯烃或聚烯烃组合物的主要成份的聚烯烃即可是α-烯烃的均聚物,两种或多种α-烯烃的共聚物,也可是选自这些均聚和共聚物中两种或多种聚合物的混合物。例举的α-烯烃包括乙烯、丙烯、1-丁烯、、1-戊烯,1-己烯、异戊烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十八烯、1-二十烯等。

    所述聚烯烃的具体实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、和4-甲基-1-戊烯-1-癸烯共聚物。这些聚烯烃中,优选聚丙烯、聚(1-丁烯)和(4-甲基-1-戊烯),因其强度高、易于调节到适宜的熔融粘度,易于用喷熔法成型。最优选聚丙烯,因其便宜,易于成型,且因其易于转变成驻极[电介]体。

    为了保证所述聚烯烃具有适宜程度的流动特性,使得可易于用喷熔法制备高强度无纺织物,该聚烯烃典型的固有粘度[η]为0.5-3dl/g,优选0.7-1.5dl/g,更优选0.8-1.3dl/g。固有粘度[η]的这些数值是在135℃,萘烷中测出的。

    作为所述聚烯烃组合物中另一主要成份的改性聚烯烃或未改性聚合物的一个特别优选的实施例是一树脂组合物,该组合物由98-40wt%的聚丙烯(a)和2-60wt%的乙烯-α-烯烃共聚物(b)组成,(b)的密度小于0.900g/cm3,X-射线测定的结晶度小于40%,优选5-40%,(a)与(b)的总和为100wt%。使用该树脂组合物,可制出其强度和热加工性达到良好平衡的无纺织物。

    通过用选自不饱和羧酸及其衍生物的至少一种改性单体接枝改性聚烯烃,制备改性聚烯烃和作为聚烯烃组合物中主要成份的聚烯烃。

    作为改性聚烯烃主要成份的聚烯烃可例举出α-烯烃如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、异戊烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯和1-二十碳烯的均聚物,以及两种或多种这些α-烯烃的共聚物。聚烯烃的具体实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、和4-甲基-1-戊烯-1癸烯共聚物。这些聚烯烃中,优选与未改性聚烯烃相同的或具有与其可良好混溶的那些聚烯烃。例如,如用聚丙烯作未改性聚烯烃,优选用聚丙烯原料制备接枝改性聚烯烃。

    用作改性单体的不饱和羧酸及其衍生物包括,例如不饱和羧酸以及其酸酐、酯、酰胺、酰亚胺和氯化物。

    不饱和羧酸或其衍生物的具体实施例包括:丙烯酸、异丁烯酸、乙烯基乙酸、乙基丙烯基乙酸、2,4-戊二烯酸、羧基苯乙烯、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、烯丙基琥珀酸、中康酸、戊烯二酸、nadic酸、methylnadic酸、四氢苯二甲酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、马来酸单甲酯、马来酸二甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、富马酸单乙酯、富马酸二乙酯、柠康酸单甲酯、柠康酸二甲酯、柠康酸单乙酯、柠康酸二乙酯、nadic酸单甲酯、nadic酸二甲酯、nadic酸单乙酯、nadic二乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、3,6-桥亚甲基苯二甲酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、马来酸单酰胺、马来酸二酰胺、马来酸-N-单乙酰胺、马来酸-N,N-二乙酰胺、马来酸-N-单丁酰胺、马来酸-N,N-二乙酰胺、富马酸单酰胺、富马酸二酰胺、富马酸-N-单乙酰胺、富马酸-N,N-二乙酰胺、富马酸-N-单丁酰胺、富马酸-N,N-二丁酰胺、马来酰亚胺、N-丁基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钾和甲基丙烯酸钾。这些不饱和羧酸及其衍生物既可单独使用,也可混合使用。这些化合物中,优选使用马来酸酐。

    上述改性单体接枝到聚烯烃上以制备改性聚烯烃。为此可采用各种公知方法,例如,在升高温度中,有或无溶剂存在时,加或不加自由基引发剂条件下,加热使得改性聚烯烃与改性单体反应。反应可在另一种乙烯基单体如苯乙烯存在下进行。

    改性聚烯烃中改性单体含量,即其接枝比率,一般不超过3mol%,优选不超过1.5mol%。在用改性聚烯烃作为驻极[电介]体状态无纺织物唯一成份的特例中,接枝比最好不超过1mol%。

    改性聚烯烃一般的固有粘度(萘烷中135℃时)为0.1-3.0dl/g,优选0.3-2.0dl/g,更优选0.5-1.5dl/g。选择这些数值以利于与未改性聚烯烃(如果真要使用的话)均匀混合,并提供充足的流动特性,使利用喷熔法易于制出无纺织物。

    改性聚烯烃与未改性聚烯烃在聚烯烃组合物中的比例用重量比表示,一般约0.1∶99.9-20∶80,优选约1∶99-5∶95。

    在不损害本发明用的条件下,可在改性聚烯烃或聚烯烃组合物中掺入各种添加剂(在聚烯烃组合物的情况下,可掺入除上述改性聚烯烃和未改性聚烯烃以外的添加剂)。可用的举例性添加剂包括:抗氧剂、紫外吸收剂、染料、颜料、成核剂、填充剂、润滑剂、防粘剂、阻燃剂和增塑剂。

    可用各种常规工艺制备所述聚烯烃组合物。在一典型方法中,将上述改性聚烯烃和未改性聚烯烃,以及各种任选的添加剂混合并再熔化掺和。

    可使用的混合机的例子包括螺条混合机、双筒混合机、转鼓和Henshel混合机。可用各种手段如单螺杆或双螺杆挤出机、班伯里密炼机、捏和机或双辊碾磨机等使混合物溶化混合。

    可用下列方法制备本发明的驻极[电介]体状态的无纺织物。首先,将改性聚烯烃单独或加工成像上述的聚烯烃组合物送入挤出机或其它任何适宜的机器,使其在其中加热熔化并混合。再使该混料以细树脂流形式,通过熔体喷射压出板上的多个细孔挤出。挤出的树脂流与加热的高速气流接触,由此冷却固化成细小直径的单根纤丝。然后将该纤丝收集到一多孔支撑体上。

    可将加热改性聚烯烃本身或加工成的聚烯烃组合物以使其熔化混合的温度,根据作为改性聚烯烃或聚烯烃组合物的主要成份的聚烯烃的熔点调节到温度。加热优选在约200-350℃,更优选220-300℃温度下进行。选择这些极值的理由如下:首先,聚烯烃不致降到低分子量,从而可制出具有较好机械强度的无纺织物;第二,改性聚烯烃或聚烯烃组合物在适宜温度下熔化,使得易于形成熔化状态。

    熔化混合挤出步骤的产量一般为约10-130Kg/hr.。

    熔体喷射压出板咀有一些小孔,从这些孔挤出熔化的改性聚烯烃本身,或加工成的聚烯烃组合物。压出板咀一般宽1000-2000mm;咀部分通常800-3000个孔,孔直径一般0.5mm。

    从熔体喷射压出板挤出的熔融改性聚烯烃或聚烯烃组合物接触高速热气流,熔融树脂组合物流被分成较小部分。与此同时,物流在沿纤丝长度方向熔融态被拉伸,使纤丝直径更小。为此,在熔体喷射压出板装有一通入高速热气流的装置,使该气流可在压出板内或外接触熔融聚烯烃组合物,使形成分散的细小单丝。该装置可以是将热气流的喷出口装在压出板内的一种类型,或者,该装置也可是其配置的喷出口使热气流从压出板咀的外面吹向熔融聚烯烃组合物。

    对热气流种类一般无限制,出于经济原因,一般使用加热空气;但可用加热的惰气,以防止树脂变性。加热气体的温度一般200-360℃,优选230-310℃,条件高于熔融聚烯烃组合物温度的至少约10℃。热气流流速一般约100-600m/sec.,优选约200-400m/sec.。

    从熔体喷射压出板挤出的分散的细长单丝可收集到一多孔支撑体上,使形成喷熔的无纺织物的卷材。多孔支撑体可是筛网结构,由不锈钢、聚酯或其它适宜材料制成。

    接着向制成的喷熔的无纺织物施加DC电压,使转变成驻极[电介]体状态。应当根据两类因素适当选择施加的DC电压值,一类与所用电极有关,包括电极形状和电极间距离,另一类与驻极[电介]体状态的无纺织物有关,包括产生的电荷量或所需的加工速度。例如,如电极距离为8mm,可向喷熔的无纺织物施加的DC电压至少5KV,优选6-20KV。

    可用各种方法施加DC电压,无特别限制。例举的施加方法包括:使喷熔的无纺织物通过正施加电压的电极之间;向无纺织物表面施加电晕电放或脉冲高压;向被另一种绝缘材料扶持的无纺织物两面施加高DC电压;以及向暴露于光下的无纺织物施加电压。

    用本发明方法制出的驻极[电介]体状态的无纺织物优选定量5-100g/m2,更优选10-80g/m2,以确保该织物具有适宜的空气渗透性和较高的强度,并在定量上只产生有限的局部改变。为了确保织物具有适宜的空气渗透,同时能够高效率地收集细小粉尘,无纺织物中的单丝优选纤丝平均直径0.5-100μm,最好0.5-10μm,更好1-6μm。纤丝长度一般约50-400mm。所用术语“纤丝平均直径”指用下列方法测定的值:用电子显微镜(X500)测纤丝样品表面;在显微镜上任意选择30根纤丝,用适宜装置如游标卡尺各个测出这些纤丝的直径:计算出各个纤丝直径测量值的平均数。

    所述驻极[电介]体状态的无纺织物表面电荷平均密度一般至少0.1×10-9c/cm2,优选0.5-5×10-9c/cm2。如果织物可产生的电荷数量太少,将不能作为令人满意的驻极[电介]体工作。如果电荷数量太多,由于织物收集粉尘的特性基本上调整到超出一定量电荷数量之外的水平,所以带来不经济的问题。

    驻极[电介]体状态的无纺织物一般的堆积密度为0.05-0.40g/cm3,优选0.06-0.20g/cm3,因为在这种堆积密度下,织物将具有足够的强度以使得易于处理,同时保证适宜的空气渗透性。

    驻极[电介]体状态的无纺织物的厚度由其定量和堆积密度确定,一般约0.05-2mm。

    生成驻极[电介]体状态的无纺织物的主要成份的单丝的聚合物组合物的固有粘度[η]一般为0.3-1.5dl/g。优选0.5-1.0dl/g,该值在135℃,萘烷中测定。

    本发明的驻极[电介]体状态的无纺织物可直接使用,也可在其至少一面层压上一层加固层。与加固层层合将增加织物的强度和硬度。优选这样做,不仅因为在用驻极[电介]体状态的无纺织物制造过滤材料时,可有效地进行打褶和其它加工处理,而且因为可防止制出过滤材料在空气阻力下变形。如果使用加固层,可选自编织织物、无纺织物、网状物、等等,上述这些织物等由纸或合成树脂如聚对苯二甲酸乙酯、尼龙和聚丙烯制成。

    本发明驻极[电介]体状态的无纺织物在初期有很高的电荷密度,此外,既使使其处于湿热条件下,也只释放出有限量的电荷。所以,可有利地用作湿热气氛中空气过滤材料;这不仅因其具有较强的初期捕集能力,而且因其性能可保持较长时间,以保持其作为过滤材料使用的较长寿命。

    据本发明方法,可以较低成本制出驻极[电介]体状态的无纺织织物。

    为了充分开发该无纺织织物的较强捕集能力,特别是在湿热条件下较长的使用寿命,其最有效的用途之一是用于空气过滤材料。在空气过滤材料中使用该无纺织物的范围包括空调器、空气净化器,真空净化器,风扇加热器和汽车内部。该无纺织织物也可方便地用作戴在嘴和鼻上的工业或家庭用空气面罩。

    根据本发明第三和四方面,提供了由上述驻极[电介]体状态的无纺织物制成的一种过滤和一种空气掩蔽材料。显然,这些材料具有较好的初期捕集效率,其捕集性能在湿热条件下可保持较高时间。

    由驻极[电介]体状态的无纺织物制成的过滤材料可方便地用作空调器、空气净化器、真空净化器、风扇加热器和汽车内部的空气过滤器的过滤材料,以排除细小粉尘。

    该过滤材料可由各种方法制成,其中一些方法罗列如下:(ⅰ)将该驻极[电介]体状态的无纺织物固定在一框架上,框架由金属、纸、无纺织物、热固性树脂或热塑性树脂制成;(ⅱ)用粘结剂或通过热熔融,使驻极[电介]体状态的无纺织物固定;(ⅲ)将驻极[电介]体状态的无纺织物打褶并固定在由上述(ⅰ)罗列的一种材料制成的框架上。

    该过滤材料证明特别适用作湿热条件下的空气过滤材料,因其不仅具有较强的初期捕集能力,而且其性能可保持较长时间,从而保证了较长的使用寿命。

    由驻极[电介]体状态的无纺织物制成的空气掩蔽材料可方便地用作戴在嘴和鼻上的工业用及家用空气面罩,以阻挡细小尘粒和微生物如细菌和病毒。

    该空气掩蔽材料的制备可先将驻极[电介]体状态的无纺织物层压上适宜材料如另一种无纺织物,再将其剪成需要的形状的组件。

    由于具有较强的捕集能力,该空气掩蔽材料可进一步实现减少压力损失,从而使制成的面罩可带较长时间,而不使带的人产生任何呼吸困难的感觉。

    下面的实例用于进一步说明本发明而非限制性的,在不背离本发明精神和范围的条件下可对这些实例进行各种改动。

    实施例1

    97份重的密度0.91g/cm3,MFR(熔流速率)800g/10min(ASTMD 1238)的聚丙烯A与3份重的马来酸酐改性的聚丙烯B(接枝的马来酸酐为2.7mol%;固有粘度0.3dl/g)在翻转式混合器内制成聚烯烃组合物Ⅰ。该组合物Ⅰ中马来酸酐含量为3.9×10-2mol%。将组合物送入单螺杆挤出机(65mmφ),在310℃熔融,按收获率20Kg/h的速度从熔体喷射压出板(与挤出机的末端连接)挤出,同时使挤出的纤丝以13m/min的速度卷取以形成喷熔法无纺织物。熔体喷射压出板宽1.3m,在整个宽度上有两排一定形状的孔。同时以500m3/hr.的流速向压出板提供热(320℃)空气。

    喷熔法无纺织物宽约0.25mm,定量20g/m2,堆集密度0.085g/cm3。无纺织物中的纤丝经显微镜检查,其平均纤维直径为4μm。成这些纤丝的树脂的固有粘度[η]为0.58dl/g。

    然后,使该喷熔法无纺织物以20m/min速度连续通过电极组件,施加的DC电压为-18KV,而转变成一种驻极[电介]体状态。该组件由针状电极组成,电极排成两行,设长度方向间隔12mm。

    测出由此转变成驻极[电介]体状态的喷熔法无纺织物的表面电荷平均为1.2×10-9c/cm2。测量由物理学研究所的表面电荷密度仪进行,测量时使电极探针(1cm2)与织物保持接触。

    从织物上剪下若干块样品(30×30cm),制成过滤材料,然后用下述方法测出捕集。将用类似方法制成的另一组过滤材料放入一湿热状态室(80℃×90%r.h.),并放置一段预定的时间。84hr.后,从室中取出5个样品,305hr.后取出另外5个样品。将这些样品置于23℃和50%r.h.的实验室状态下。采用与测量原始样品相同的方法测出这些样品的捕集效率。测量结果示于表1,用84hr.和305hr.的各5个样品的测量值的平均数表示。

    测量捕集效率

    用具有图1所示结构的装置测量捕集效率。首先,向通过空气过滤器2提供净化空气的室3内通入来自气溶胶发生器1(Nippon Kagaku Kogyo K.K.的产品)的Nacl颗粒(0.3μm大小)。当室3内Nacl浓度达到稳定后(2-6×106粒/cm3),利用抽气泵4通过放在室3底部的过滤材料样品5沿前头A的方向进行抽气。当通过过滤材料的空气速度恒定(v=10cm/sec)时,用粒子计数器8a和8b分别测出过滤材料样品5的上流和下流区6和7中Nacl粒子的浓度Cin和Cout。两个计数器都是Rion Co.的KC-01B型。用下列方程算出过滤材料样品5的捕集效率(E):

    E=(1-cout/cin)×100(%)

    图1中9和10分别表示流量计和流量控制阀。

    实例2

    重复例1方法,但将组合物Ⅰ中聚丙烯A与马来酸酐改性接枝聚丙烯B的比例改成95∶5,制出驻极[电介]体状态的无纺织物。用该无纺织物制备过滤材料样品。制成过滤材料的组合物中马来酐含量为6.5×10-2%。

    由此制出的过滤材料样品的堆集密度0.091g/cm3,表面电荷平均密度1.4×10-9c/cm2;制成织物中纤丝的树脂的固有粘度[η]为0.57dl/g,纤维平均直径4μm。分别测出原始状态的及置于湿热状态室后的过滤材料的捕集效率。结果示于表1。

    实例3

    重复例1的方法,只是将组合物Ⅰ中聚丙烯A与马来酸酐接枝的聚丙烯B的比例改成90∶10,制出驻极[电介]体状态的无纺织物。由该无纺织物制成过滤材料样品。。制成过滤材料的组合物中马来酸酐含量为0.13mol%。

    由此制出的过滤材料样品的堆集密度为0.084g/cm3,表面电荷平均密度1.1×10-9c/cm2;形成织物中纤丝的树脂的固有粘度[η]为0.54dl/g,纤维平均直径4μm。分别测出原始状态的和置于湿热状态室后的过滤材料的捕集效率。结果示于表1。

    对比例1

    重复例1方法,只是单独用聚丙烯A代之组合物Ⅰ,制出驻极[电介]体状态的无纺织物。用该无纺织物制成过滤材料样品。由此制出的过滤材料样品的堆集密度为0.086g/cm3,表面电荷平均密度0.9×10-9c/cm2;形成织物中纤丝的树脂的固有粘度[η]为0.60dl/g,纤维平均直径4μm。分别测出原始状态的及置于湿热状态室后的过滤材料样品的捕集效率。结果示于表1。

    对比例2

    重复例1的方法,只是不将织物转变成驻极[电介]体,制出无纺织物。由该无纺织物制成过滤材料样品。由此制出的过滤材料样品的堆集密度0.085g/cm10,表面电荷平均密度0.03×10-9c/cm2;形成织物中纤丝的树脂的固有粘度[η]为0.58dl/g,纤维平均直径4μm。分别测出原始状态的及置于湿热状态室后的过滤材料样品的捕集效率。结果示于表1。

    

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一种改性的驻极电介体状态的无纺织物,由含不超过1mol极性基团的聚合物组合物构成的纤维平均直径0.5100m的单丝组成;织物重量5100g/m2,堆集密度0.050.40g/cm3,表面电荷平均密度至少0.110-9c/cm3。该无纺织物可有效地收集粉尘,且其捕集能力即使在湿热条件下也可保持较长时间。亦公开了制备该无纺织物的方法,以由该无纺织物制成的过滤材料和空气掩蔽材料。。

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