专利名称：防水蒸气抗静电过滤器及其生产方法
本申请是1995年3月31日提交的、申请号为95103840.0、题目为“耐化学性、抗静电特性和防水蒸气的过滤器及其生产方法”的申请的分案申请。
本发明涉及具有良好耐热和耐火性的过滤器，该过滤器防止堵塞且使用寿命长。更具体地说，本发明涉及具有良好的耐化学性、抗静电特性和防水蒸气的过滤器和其生产方法。
许多由塑料如纤维素、乙酰纤维素、聚四氟乙烯、聚碳酸酯和尼龙制成的可渗透材料是市售的、市售的材料包括那些具有各种孔径大小的材料。但是，这些材料不足以耐热。
人们推荐包括玻璃过滤器的可渗透模制材料可用作高耐热的过滤器。然而，模制材料松散，以至于由此难以制成薄的和压实的过滤器。由烧结玻璃制成的可渗透材料是市售的，但这些材料易碎，以至于实际上不能由此材料获得薄而大的模制品。此外，由玻璃制成的过滤器易于堵塞。
可用于制造高耐热性模制材料的高分子材料的实例包括芳族聚酰亚胺。但是，由于由芳族聚酰亚胺难以制成滤布，所以基于这类高分子的可渗透过滤器实际上不能得到。同样，基于芳族聚酰亚胺的模制过滤器也实际上没有制得。
B.H.Lee在“Modern Plastic Encyclopedia”第62页，(1988)中描述了使用聚酰亚胺粉末原料制备模制产品。但该模制方法复杂，例如，因为经常需要先制造模制的母体材料。此外，当使用该方法时，难以在宽的区域内均匀地将聚酰亚胺粉末原料摊铺成薄粉末层厚度。因此，该方法更难以由芳族聚酰亚胺形成薄而大的可渗透模制材料。
另外，因为芳族聚酰亚胺的耐热性高且仅仅微溶于溶剂中，所以难以由其制备成具有均匀孔径大小分布的粉末。
本发明者研制的可渗透模制材料具有各种孔径大小。结果，本发明者发现包含芳族聚酰亚胺的这类过滤器可按JP-A-6-257045(此处使用的术语“JP-A”意指“未经审查的日本公开专利申请”)描述的通过将芳族聚酰亚胺过滤器予模制成非纺织物或毡，并在高于其玻璃化转变温度的温度下加热芳族聚酰亚胺非纺织物或毡适当长的时间而进行制备。
可是，由于聚酰亚胺的耐盐酸性差，因此当用于过滤来自焚烧含有氯化氢的工业和城市废物的气体时，其过滤特性迅速下降。
为了改进过滤器的耐化学性，曾提出了一种表面涂层方法，它是将聚酰亚胺过滤器浸渍在耐化学性优良的聚四氟乙烯分散体中，干燥加热浸过的聚酰亚胺过滤器。但是，由于聚四氟乙烯在10秒-1的剪切速率和340～380℃的温度下的熔化粘度高达1011～1013泊，因而难以涂敷没有留下孔隙和许多针孔的聚酰亚胺过滤器的整个表面。因此，该表面涂层方法不能充分地改进聚酰亚胺过滤器的耐化学性。
而且，聚酰亚胺过滤器的电绝缘特性高。所以当采用聚酰亚胺过滤器在干燥的环境中过滤粉末时，在过滤器和粉末之间经摩擦产生电荷。从而放电时可能出现粉尘爆炸。
于是，一般将抗静电剂如甘油酯涂层到合成纤维的表面上以抑制纤维的电荷。然而当过滤来自焚烧工业和城市废物的废气，或过滤回收化学工业中高温气体中的原始粉末或收集其中的粉末产品时，抗静电剂如甘油酯易于分解，致使其过滤效果是短期的。
另外，聚酰亚胺过滤器高温防水蒸气性差。因此，当从高湿度的高温气体中回收原始粉末，或从中收集粉末产品时，过滤器特性迅速下降。
本发明的一个目的是提供一种聚酰亚胺纤维过滤器，它是通过加工含有聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡而制备的，这种过滤器具有优良的耐化学性(尤其是耐酸和耐碱性)抗静电特性和抗水蒸气性。
本发明的另一个目的是提供上述聚酰亚胺纤维过滤器的生产方法。
本发明的这些和其它目的是通过包含可渗透模制材料，非纺织物或毡的防水蒸气过滤器而实现的，其中包含聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡具有如下式(Ⅰ)表示的重复单元，并且可渗透的模制材料，非纺织物或毡是用缩合的多环多核芳得树脂覆盖 式中n表示高于1的整数；X表示选自下列基团的四价芳香基团 R表示选自下列基团的至少一种二价芳香基团 此外，本发明的这些和其它目的是通过生产上述防水蒸气过滤器的方法而实现的，它包括将包含具有上述由式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡浸入一种有机溶液中，该有机溶液含有浓度为20～60％(重量)的缩合的多环多核芳香树脂的缩合中间体，干燥已浸渍的可渗透模制材料，非纺织物或毡，以用缩合的中间体覆盖可渗透的模制材料，非纺织物或毡，且热固覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡的缩合的中间体。
此外，本发明的这些和另一些目的是通过包含可渗透模制材料，非纺织物或毡的防水蒸气过滤器而实现的，其中可渗透模制材料，非纺织物或毡包含具有上述式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维，可渗透的模制材料，非纺织物或毡用熔化的含氟树脂，溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体进行覆盖。
还有，本发明的这些和其它目的是通过生产上述防水蒸气过滤器的方法而实现的，该方法包括(a)用分散在水中或有机溶剂中的熔化的含氟树脂细粉末的分散体或者用分散在水中或有机溶剂中的熔化的含氟树脂细粉末和合成树脂的分散体涂层上述可渗透的模制材料，非纺织物或毡，并在260～400℃的温度下加热已涂层的非纺织物或毡；(b)用溶剂可溶的冷固化的含氟树脂的溶液涂层上述的可渗透模制材料，非纺织物或毡，并在室温下干燥或加热已涂层的非纺织物或毡；或(c)用含氟高弹体的溶液或胶乳涂层上述的可渗透模制材料，非纺织物或毡，并加热已涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡。
再有，本发明的这些和其它目的是通过包含可渗透模制材料，非纺织物或毡的防水蒸气抗静电过滤器而实现的，其中可渗透的模制材料，非纺织物或毡含有具有上述式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺的纤维，并且用(ⅰ)导电材料和(ⅱ)缩合的多环多核芳香树脂，一种溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体覆盖可渗透的模制材料，非纺织物或毡。
另外，本发明的这些和其它目的是通过生产上述防水蒸气抗静电过滤器的方法而实现的，该方法包括(a)用分散在有机溶剂中的导电材料和缩合的多环多核芳香树脂涂层上述的可渗透的模制材料，非纺织物或毡，并在150～300℃的温度下加热已涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡；(b)用分散在有机溶剂中的导电材料和溶剂可溶的冷固化的含氟树脂涂层上述可渗透的模制材料，非纺织物或毡，并在室温下干燥或加热已涂层的可渗透的模制材料，非纺织物或毡；或(c)用分散在水中或有机溶剂中的导电材料和含氟高弹体涂层上述的可渗透模制材料，非纺织物或毡，在室温下干燥或加热已涂层的可渗透的模制材料，非纺织物或毡。
图1表示各种熔化的含氟树脂的熔化粘度随温度变化的关系。
(1)表示四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚共聚物的熔化粘度范围。
(2)表示四氟乙烯和六氟丙烯共聚物的熔化粘度范围。
(3)表示乙烯和四氟乙烯共聚物的熔化粘度范围。
(4)表示乙烯和三氟氯乙烯共聚物的熔化粘度范围。
(5)表示聚四氟乙烯的熔化粘度范围。
本发明中使用的缩合多环多核芳香树脂最好是通过在酸催化剂存在下在缩合的多环芳香烃如萘、蒽、菲、芘和沥青，以及交联剂如1,4-苯甲醇之间进行加热缩合聚合反应而制备的。
在本发明优选的实施方案中，用热固树脂覆盖包含高耐热聚酰亚胺纤维的可渗透的模制材料，非纺织物或毡的表面的方法，该方法包括(a)将可渗透的模制材料，非纺织物或毡浸入低分子树脂化合物中或通过用溶剂稀释树脂化合物而获得的溶液中，或者用树脂化合物或树脂化合物溶液涂层可渗透的模制材料，非纺织物或毡的表面以覆盖构成的可渗透材料的聚酰亚胺纤维的表面，和(b)在缩合催化剂的存在下缩合树脂。当然，形成缩合的中间体后，可用缩合的中间体代替低分子树脂化合物，必要时该中间体可在用溶剂稀释后使用。即可将可渗透的模制材料，非纺织物或毡的表面浸入缩合的中间体中或用缩合的中间体涂层以覆盖聚酰亚胺纤维的表面。
在本发明中用缩合的多环多核芳香树脂覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡的步骤可按如下方法进行。
正如WO 89/08161中公开的，由高耐热聚酰亚胺纤维制成可渗透模制材料，非纺织物或毡的一种方法是用高耐热性聚酰亚胺纤维予模制非纺织物或毡，并使构成的聚酰亚胺纤维彼此熔合，以致使通过热压予模制的材料获得所要求的渗透性，由此制成可渗透的模制材料，非纺织物或毡。因此，在可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面或内部存在原始聚酰亚胺纤维的表面。然后将可渗透模制材料，非纺织物或毡浸入构成缩合多环多核芳香树脂组分的低分子化合物(或者经缩合树脂组分的低分子化合物而获得的缩合中间体)中或者用溶剂稀释的其溶液中，或者用低分子化合物或其溶液涂层以渗透之。结果是树脂组分的低分子化合物可覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面和可渗透模制材料，非纺织物或毡内部的聚酰亚胺纤的表面。
在用缩合的多环多核芳香树脂作为热固树脂覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡的高耐热性聚酰亚胺纤维表面的方法中，在酸催化剂和交联剂的存在下用缩合的多环芳香烃或者用缩合的中间体覆盖模制材料、非纺织物或毡的表面，该缩合的中间体是通过在交联剂存在下缩合的多环芳香烃和交联剂的加热反应而进行缩合的。必要时，缩合的多环芳香烃和缩合的中间体可用溶剂如甲基乙基酮和四氢呋喃稀释。缩合的多环芳香烃的实例，包括萘、蒽、菲、芘和沥青。交联剂的实例包括1,4-苯二甲醇。因此，通过加热缩聚反应使模制材料，非纺织物或毡的表面上具有耐热和耐化学性的保护层。
缩合的多环多核芳香树脂的溶剂可溶的缩合中间体的实例包括具有下列结构的SK树脂(Sumikinkako化学有限公司产品) 本文使用的术语“溶剂可溶的”不是指树脂及其类似物完全溶解到分子分散的程度。某些情况下树脂可被溶解而形成胶态分散体。但是，本发明中，树脂和类似物应是完全溶剂可溶的以渗入可渗透模制材料，非纺织物或毡中，并提供所要求的耐化学性。
下面阐述了一个优选的实施方案，但不应看成是对本发明的限制。
将高耐热性聚酰亚胺模制材料，非纺织物或毡浸入有机溶剂溶液中，该溶液含有20～60％(重量)浓度的上述缩合的多环多核芳香树脂的溶剂可溶的缩合中间体，通过干燥用缩合的多环多核芳香树脂的缩合中间体覆盖聚酰亚胺模制材料，非纺织物或毡的表面，并将缩合的中间体在热固化温度下热固化预定的时间。结果在模制材料，非纺织物或毡的表面上可具有一层具有优良抗化学性的保护层。
在本发明中，为了提供包含具有抗化学性的聚酰亚胺纤维的过滤器，该含有聚酰亚胺的可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面可用(a)单独分散于水或有机溶剂中的或与合成树脂结合而分散于水或有机溶剂中的熔化含氟树脂细粉的分散体，(b)溶剂可溶的冷固化的含氟树脂的溶液，或(c)含氟高弹体的胶乳溶液进行覆盖。
单独分散于水或有机溶剂中的或与合成树脂结合而分散于水或有机溶剂中的作为细粉涂层的熔化含氟树脂的实例包括四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，乙烯和四氟乙烯的共聚物，以及乙烯和三氟氯乙烯的共聚物。
本发明中使用的熔化含氟树脂具有合适的熔化粘度，以便在经加热而不破坏聚酰亚胺纤维的温度范围内通过熔化和流动以覆盖纤维表面而不留下孔隙。因此，参照表示温度和熔化粘度关系的图1，熔化粘度范围不超过连接点A和点B线段AB的树脂是优选的。
就是说，在剪切速率为10秒-1时在260℃具有的熔化粘度为106泊或低于106泊和在400℃熔化粘度为105泊或低于105泊的树脂是优选的。
如果熔化粘度大于上述范围，熔化的含氟树脂的流动性不足以覆盖没有留下孔隙的纤维表面。因此，由于形成针孔，得到的过滤器的耐化学性差。
本发明中使用的熔化含氟树脂的特定实例包括下式(Ⅱ)表示的四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物(在剪切速率为10秒-1和温度为380℃时的熔化粘度为104～105泊)，下式(Ⅲ)表示的四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(在剪切速率为10秒-1温度为380℃时的熔化粘度为4×104～4×105泊)，下式(Ⅳ)表示的乙烯和四氟乙烯的共聚物(在剪切速率为10秒-1和温度为300～330℃时的熔化粘度为104～105泊)，和下式(Ⅴ)表示的乙烯和三氟氯乙烯的共聚物(在剪切速率为10秒-1和温度为260～315℃时的熔化粘度为2×103～2×105泊) 最好将聚酰亚胺纤维模制材料，非纺织物或毡浸入浓度为10～60％(重量)的在分散介质中的上述含氟细粉的分散体中，从分散体中取出模制材料，非纺织物或毡后，通过干燥含氟树脂细粉粘附到模制材料，非纺织物或毡的表面上，并且粘附的粉末在260～400℃的温度下加热并熔化成彼此流动和熔化的细粉颗粒以覆盖纤维表面而没有留下孔隙。
在这种情况下，如果分散体中的熔化含氟树脂细粉的浓度在一个适当的范围内，那么获得的材料可显示出不降低聚酰亚胺纤维可渗透模制材料，非纺织物或毡的渗透性的过滤特性。
熔化含氟细粉的分散体可以是一种熔化含氟树脂细粉单独分散于水或有机溶剂中的分散体，或者是一种合成树脂如环氧树脂，酚树脂，聚氨酯树脂和硅树脂，和熔化含氟树脂粉的混合物分散于水或有机溶剂中的分散体。有机溶剂的实例包括乙酸乙酯，乙酸丙酯和甲基异丙基酮。合成树脂最好是预缩合的树脂。
此外，在含有聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面上作为溶液涂层以使含聚酰亚胺纤维的过滤器具有抗化学性质的溶剂可溶的冷固化的含氟树脂的实例包括氟化的亚乙烯共聚物，氟代烯和烃乙烯醚的共聚物，和氟代环氧树脂共聚物。
最好将溶剂可溶的冷固化的含氟树脂溶解在有机溶剂如乙酸乙酯，甲基异丙基酮和异丁基苯中，通过在室温下干燥或在对聚酰亚胺纤维无不良影响的温度下加热而使之固化。
溶剂可溶的冷固化的含氟树脂的特例包括具有下式(Ⅵ)的氟代烯和烃乙烯醚的共聚物 式中X表示-F,-CF3或-Cl；R表示烷基。
而且，在包含聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面上作为溶液或胶乳涂层以使含聚酰亚胺纤维的过滤器具有耐化学特性的含氟高弹体的实例包括1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物和四氟乙烯和丙烯的共聚物。
本发明中使用的含氟高弹体最好是溶于有机溶剂如甲基异丁基酮，丙酮和甲基乙基酮中，或与水形成乳液。而且，含氟高弹体最好在经加热而不破坏聚酰亚胺纤维的温度范围内易于固化并且在固化期间具有耐化学性和耐热特性。
本发明中使用的含氟高弹体的特例包括1,1-二氟乙烯(CH2=CF2)和六氟丙烯(CF2=CF-CF3)的共聚物和共聚物和四氟乙稀(CF2=CF2)和丙烯(CH2=CH-CH3)的共聚物。
本发明中的含氟高弹体是指固化前的聚合物或共聚物。
此外，在本发明中，为了提供一种包含具有耐化学性和抗静电特性的高耐热聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡，该可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面可用(a)分散于有机溶剂中的导电材料和缩合多环多核芳香树脂，(b)分散于有机溶剂中的导电材料和溶剂可溶的冷固化树脂，或(C)分散于水或有机溶剂中的导电材料和含氟高弹体进行涂层。
导电材料的实例包括炭黑粉如乙炔黑，炉法炭黑和槽法炭黑，以及金属粉如铜、锌、锡、金和银。另外，碳纤维和石墨可用作导电材料。
在本发明中，最好将包含聚酰亚胺纤维的非纺织物或毡在不低于聚酰亚胺纤维的第二转化温度下加热并压制成可渗透的模制材料，然后在其上覆盖一层不降低渗透性的抗静电层。但抗静电过滤器可直接通过用抗静电层覆盖包含聚酰亚胺纤维的非纺织物或毡而制成。
在包含聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡的表面涂层的缩合多环多核芳香树脂以使包含聚酰亚胺纤维的过滤器具有抗静电特性的实例包括上文描述的那些，而且它们是按上述的缩合多环多核芳香树脂的相同方式制得。其特定实例也包括上述的SK树脂。
可用于经缩合的多环多核芳香树脂而用导电树脂以覆盖聚酰亚胺纤维表面的优选的加工条件的实例如下所述。
通过将导电材料分散到一种其中有缩合多环多核芳香树脂的B阶段聚合物已溶于溶剂的溶液中而制备导电材料分散溶液。将包含聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡浸入该溶液中，干燥除去溶剂。B阶段的聚合物是通过在有酸催化剂和交联剂存在下缩聚缩合的多环多核芳香树脂而制备的，它是一种聚合度低的可溶和易熔化的固体聚合物。
接着将经树脂涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡在150～300℃的热固温度下保持1～3小时以热固该树脂。结果聚酰亚胺纤维的表面均匀地覆盖了一层导电材料。由于导电材料是通过缩合的多环多核芳香树脂固化到聚酰亚胺纤维的表面上的，因此即使它经受高温和与腐蚀气体接触时也不会从聚酰亚胺的表面脱落。因此，由此获得的过滤器在长期操作期间具有抗静电作用。
在这种情况下，如果附着到具有缩合多环多核芳香树脂的聚酰亚胺纤维上的导电材料量在适当的范围内，则可以获得具有优良抗静电特性的过滤器，而不降低聚酰亚胺纤维的模制材料，非纺织物或毡的渗透性。
可用于提供一种包含具有抗静电特性的聚酰亚胺纤维过滤器的溶剂可溶的冷固化的含氟树脂和含氟高弹体的实例分别包括上述的那些。将它们按上述的溶剂可溶的冷固化含氟树脂和含氟高弹体的相同方式分别地覆盖在聚酰亚胺纤维的表面上，只是添加了合适量的导电材料。可使用的含氟高弹体为其胶乳或溶液。
导电材料与缩合多环多核芳香树脂，溶剂可溶的冷固化含氟树脂或含氟高弹体的重量比例为2∶98～20∶80。当导电材料尤其是炭黑被分散在溶液如SK树脂中时，该溶液的粘度增大。结果需要稀释溶液。即使缩合的多环多核芳香树脂的缩合中间体的浓度低于20％(重量)，也可获得本发明的抗静电过滤器。
如上所述，本发明通过用缩合多环多核树脂覆盖聚酰亚胺模制材料，非纺织物或毡而提供了一种过滤器，该过滤器包含具有优良耐化学性，特别是耐酸耐碱性，而且也防水蒸气的可渗透模制材料，非纺织物或毡。
此外，本发明通过用熔化的含氟树脂，溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡而提供了一种过滤器，该过滤器包含具有优良的耐化学性和防水蒸气的聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡。
并且，本发明通过用(ⅰ)导电材料和(ⅱ)缩合的多环多核芳香树脂，溶剂可溶的冷固化含氟树脂或含氟高弹体进行覆盖可渗透模制材料，非纺织物或毡而提供一种包含具有优良耐化学性和抗静电特性的可渗透模制材料，非纺织物或毡的过滤器。
另外，在本发明中，因为包含聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡是用缩合的多环多核芳香树脂，熔化的含氟树脂，溶剂可溶的冷固化树脂或含氟高弹体覆盖的，所以模制材料，非纺织物或毡的接触部分通过树脂或高弹体而牢固地粘附和固化。结果包含模制材料，非纺织物或毡的过滤器的强度显著地增加。
现在通过下面实施例的方式更详细地阐述本发明，但应该清楚不应将其看作是对本发明的限制。所有的百分比，份数和比例除另有说明外均为重量。
实施例1通过针穿孔法由伸长比为1∶5和厚度为30μm的聚酰亚胺纤维而制备预模制的毡(基本重量475g/m2，厚2mm)。聚酰亚胺纤维是由二苯酮-3,3＇4,4＇-四碳酸二酐和4,4＇-亚甲基-双-(甲苯异氰酸酯)制备的。由预模制的毡通过在340℃加热30分钟而模制厚度为1mm的片，由此切割宽45mm，长120mm的检测样品。
由上述聚酰亚胺纤维构成的聚酰亚胺具有下列化学结构 将检测试样浸入用50/50(重量)甲基乙基酮和四氢呋喃的混合溶液稀释的20％上述SK树脂溶液中5分钟。接着将试样在室温下干燥24小时，然后置于150℃的电炉中24小时，以热固化试样的在聚酰亚胺纤维上的SK树脂。
测定用热固SK树脂覆盖的试样的厚度，并计算其密度。也测定试样的抗张强度，以计算抗张强度保持值。计算涂层量。
将试样插入直径为20mm的管中，测定压力为0.1kg/cm2时渗透经过的空气量。
此外，在将试样于23℃浸入10％盐酸200小时或于23℃浸入5％氢氧化钠溶液120小时后，洗涤并干燥，再次测定抗张强度，以计算抗张强度保持值。
获得的结果示于下表1中。
实施例2
按实施例1的相同方法制备，处理和评价试样，只是将SK树脂溶液的浓度改变成40％。
获得的结果示于下表1。
实施例3按实施例1相同的方法制备，处理和评价试样，只是将SK溶液的浓度改变成60％。
获得的结果示于下表1。
比较例1按实施例1相同的方法制备，处理和评价试样，只是不用SK树脂覆盖试样。
获得的结果示于下表1中。
比较例2按实施例1相同的方法制备，处理和评价试样，只是将SK树脂溶液的浓度改变成10％。
获得的结果示于下表1中。
比较例3按实施例1相同的方法制备，处理和评价试样，只是将SK树脂溶液的浓度改变成80％。
获得的结果示于如下表1中。
比较例4通过将粒径为30μm的40g聚四氟乙烯在搅拌下按少量加入到具有60g蒸馏水的容器中而制备聚四氟乙烯悬浮液。
将按实施例1相同方法制备的试样浸入上述的聚四氟乙烯悬浮液中5分钟。之后将试样在室温下干燥24小时。然后置于340℃的电炉中5小时，以用聚四氟乙烯覆盖试样的聚酰亚胺纤维表面。
按实施例1相同方法评价试样。
获得的结果示于下表1中。
表1实施例号树脂浓度％ 密度(g/cm3) 涂层量(g/m2)实施例120 0.6340.0实施例240 0.6669.9实施例360 0.76169.8比较例10 0.59 -比较例25 0.6120.0比较例380 1.09499.5比较例4 PTEE 0.6779.9
表1(续)实施例号空气透过量 抗张强度保持值(ml/cm2·min) 浸入10％HCl浸入5％NaOH(23℃,200hr.)(23℃,120hr.)％ ％实施例1 53091 85实施例2 51097 94实施例3 44099 97比较例1 56069 85比较例2 55076 64比较例3 25099 98比较例4 51574 62注PTFE；聚回氟乙烯覆盖处理实施例4将实施例2的试样置于盛有20ml纯水的21压力容器中，加热至210℃(在12kg/cm2的压力下)28小时。干燥后，测定密度，空气渗透量和抗张强度，并计算其保持值。密度，空气渗透量和抗张强度保持值分别为0.67g/cm3,515ml/cm2分和98％。
比较例5将比较例1的试样按实施例4的相同方法处理和评价。密度、空气渗透量和抗张强度保持值分别为0.67g/cm3,560ml/cm2分和59％。
实施例1～4和比较例1～5表明通过用按本发明的缩合多环多核芳香树脂覆盖聚酰亚胺纤维则明显地改进了未处理的聚酰亚胺弱的耐化学性和防水蒸气性。因此，缩合的多环多核芳族树脂是作为聚酰亚胺纤维过滤器的保护覆盖剂使用的。结果通过提供一种具有良好耐化学性和防水蒸气的聚酰亚胺纤维过滤器，扩大了由此处理的过滤器的应用领域。
而且，因为高耐热聚酰亚胺模制材料的聚酰亚胺纤维的接触部分是通过缩合的多环多核芳香树脂牢固地连结和固化的，所以按本发明缩合的多环多核芳香树脂的覆盖处理可显著地改进包含可渗透高耐热聚酰亚胺模制材料的过滤器的强度。
实施例5通过将平均粒径为0.4μm的30g四氟乙烯和全氟丙基乙烯醚的共聚物在搅拌下按小部分分散到装有70g蒸馏水和0.8g聚乙二醇脂肪酸酯中而制备分散体。
按实施例1的相同方法制备检测试样。
将试样浸入上述的分散液中5分钟。然后将试样从分散液中取出，在70℃下干燥5小时。之后，将试样置于380℃的电炉中3分钟，以用四氟乙烯和全氟丙基乙烯醚共聚物的涂层覆盖聚酰亚胺纤维的表面。
通过测定试样的重量计算涂层的粘附量。
也计算涂层量。
按实施例1的相同方法计算空气渗透量和抗张强度保持值。
获得的结果示于下表2中。
实施例6。
按实施例5的相同方法制备，处理和评价试样，只是使用平均粒径为0.2μm的四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物代替四氟乙烯和全氟丙基乙烯醚的共聚物。
获得的结果示于下表2中。
实施例7通过将平均粒径为0.4μm的30g乙烯和四氟乙烯的共聚物分散到装有70g乙醇的容器中而制备分散体。
将按实施例5相同方法制备的试样浸入上述分散液中5分钟。然后，将试样从分散体中取出，并在70℃干燥5小时。接着将干燥的试样置于320℃的电炉中3分钟，使之用乙烯和四氟乙烯的共聚物的涂层覆盖聚酰亚胺纤维的表面。
按实施例5的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表2中。
实施例8通过将平均粒径为0.4μm的30g四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物分散到装到60g乙醇和5gB阶段的酚醛树脂(半溶酚醛树脂)的容器中而制备分散体。
将按实施例5相同方法制备的试样浸入30％上述分散体的溶液中5分钟。然后将试样从分散体中取出，并在70℃干燥1小时。接着将干燥的试样置于380℃的电炉中3分钟，使之用四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物的涂层覆盖聚酰亚胺纤维的表面。
按实施例5的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表2中。
实施例9将氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物(30g，分子量80000)在搅拌下按小部分溶解到装有含68g甲基乙基酮和2g Coronate EH(异氰酸酯固化剂，由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY化学有限公司生产)的溶液的容器中。
将按实施例5相同方法制备的试样浸入上述溶液中，然后将试样从溶液中取出并在50℃下存放5小时以蒸发掉甲基乙基酮。接着将试样在室温下存放3天以在聚酰亚胺纤维的表面上形成氟乙烯和乙烯乙醚的共聚物的固化涂层。
按实施例5的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表2中。
实施例10将1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(30g)在搅拌下按小部分溶解到装有含68g乙酸乙酯和2g聚胺溶液的容器中。
将按实施例5制备的试样浸入上述溶液中5分钟。然后将试样从溶液中取出，排出剩余的溶液，并将试样在50℃存放24小时以蒸发掉溶剂。接着将试样在150℃下加热30分钟，使之在聚酰亚胺纤维的表面上形成1,1-二氟乙烯和六氟丙烯共聚物的硬化涂层。
按实施例5的相方法评价试样。
获得的结果示于下表2中。
实施例11将多元醇硬化剂(5g)加入到100g含有50％浓度的1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的水胶乳中。
将按实施例5相同方法制备的试样浸入上述水胶乳中5分钟。将试样从水胶乳中取出，并排掉过剩的水胶乳。然后将试样在70℃干燥1小时。
接着将试样在150。加热30分钟，使之在聚酰亚胺纤维的表面上形成1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的固化层。
按实施例5相同的方法评价试样。
获得的结果示于下的表2中。
比较例6按实施例5的相同方法制备，处理和评价试样，只是聚酰亚胺纤维的表面没有用共聚物覆盖。
按实施例5的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表2中。
比较例7将按实施例5相同方法制备的试样浸入按实施例5相同方法制备的平均粒径为0.4μm的聚四氟乙烯分散体中5分钟。然后，从分散体中取出试样，并在70下干燥24小时。接着将试样置于380℃的电炉中3分钟，以用聚四氟乙烯覆盖聚酰亚胺纤维的表面。
按实施例5相同的方法评价试样。
获得的结果示于如下表2中。
表2实施例号试样的增重量涂层量空气渗透量(％)(g/m2) (ml/cm2·分)实施例5 10.6 50.4 530实施例6 8.2 40.0 560实施例7 11.3 53.7 510实施例8 10.1 50.0 500实施例9 9.8 46.6 550实施例1010.3 48.9 440实施例1111.1 52.7 420比较例6 -- 590比较例7 9.8 45.2 550
表2(续)实施例号 抗张强度保持值浸入10％HCl 浸入5％NaOH(23℃,200hr.) (23℃,120hr.)％ ％实施例593 85实施例697 89实施例794 87实施例895 88实施例993 82实施例10 95 86实施例11 96 88比较例653已溶解比较例767已溶解实施例5～11和比较例6和7的结果表明通过按照本发明用熔化含氟树脂，溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体覆盖包含聚酰亚胺纤维的非纺织物或毡而改进未经处理的聚酰亚胺的弱的耐化学性。因此，扩大了如此处理的聚酰亚胺纤维的应用领域。
实施例12通过将80份B阶段SK树脂和20份乙炔黑(平均粒径40μm,N2表面积70m2/g)在搅拌下分散到装有900份四氢呋喃的容器中而制备抗静电溶液。
按实施例1相同的方法制备厚度为1mm的片，并由此切割成宽100mm，长120mm的检测试样。
将检测试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在70℃存放5小时。之后，将试样置于230℃的电炉中2小时以热固化SK树脂。
接着用fradiel型渗透测试仪(渗透计，由Toyoseiki Seisak-usyo有限公司生产)测定试样的渗透性，并根据JIS K6911条款5.13.采用Resistivity Chamber R12704(由Advantest公司制造)测定其固有体积阻力。而且，在使250℃加热的空气以1m/分的渗透速率通过试样1000小时后，再次测定固有体积阻力。
获得的结果示于下表3中。
实施例13通过将90份B阶段SK树脂和10份乙炔黑分散到装有400份四氢呋喃的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12的相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉四氢呋喃。接着将试样置于230℃的电炉中2小时，以热固SK树脂。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例4通过将90份B阶段SK树脂和10份乙炔黑分散到装有200份四氢呋喃的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉四氢呋喃。接着将该试样置于230℃的电炉中2小时，以热固SK树脂。
按实施例12相同的方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例15通过将90份氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物(分子量80000)，5份Coronate EH(异氰酸酯固化剂)和10份乙炔黑分散到装有400份甲基乙基酮的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从分散液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉甲基乙基酮。接着将试样在室温下存放3天，以固化氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物。
按实施例12相同的方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例16
通过将96份氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物(分子量80000)，5份Coronate EH(异氰酸酯固化剂)和4份Ketjen Black EC(平均粒径30μm,N2表面积930m2/g，由Ketjen Black Intern-ational有限公司生产)(它是一种炉法炭黑)分散到装有400份甲基乙基酮的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉甲基乙基酮。接着，将试样在室温下存放3天，以固化氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物。
按实施例12相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例17通过将94份含氟高弹体(Dai-el,1,1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物，由Daikin Industries有限公司生产)和6份Ketjen Black EC分散到900份离子交换水中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃下存放1小时以蒸发掉水。接着将试样置于150℃的电炉中1小时，以固化该含氟高弹体。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例18通过将96份含氟高弹体(Dai-el)和4份Ketjen Black EC分散到400份离子交换水中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时以蒸发掉水。接着将试样置入150℃的电炉中1小时，以固化含氟高弹体。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
实施例19通过将98份含氟高弹体(Dai-el)和2份Ketjen black EC分散到200份离子交换水中。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时以蒸发掉水。接着，将试样置于150℃电炉中1小时以固化含氟高弹体。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
比较例8通过将90份B阶段SK树脂和10份乙炔黑分散到装有1500份四氢呋喃的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时以蒸发掉四氢呋喃。接着将试样置于230℃的电炉中2小时，以热固SK树脂。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
比较例9通过将80份B阶段SK树脂和20份乙炔黑分散到装有200份四氢呋喃的容器中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉四氢呋喃。接着将试样置于230℃的电炉中2小时，以热固SK树脂。
按实施例12相同的方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
比较例10通过将98份含氟高弹体(Dai-el)和2份Ketjen Black EC分散到1500份离子交换水中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时以蒸发掉水。接着将试样置于150的电炉中1小时，以固化含氟高弹体。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
比较例11通过将94份含高弹体(Dai-el)和6份Ketjen Black EC分散到200份离子交换水中而制备抗静电溶液。
将按实施例12相同方法制备的试样浸入上述抗静电溶液中1分钟。然后，从抗静电溶液中取出试样，用干燥器干燥，并在脱水器中于70℃存放1小时，以蒸发掉水。接着，将试样置于150℃的电炉中1小时，以固化含氟高弹体。
按实施例12的相同方法评价试样。
获得的结果示于下表3中。
表3组成实施例12实施例13实施例14实施例15(重量分)SK树脂 80 90 90 -共聚物 -- - 90Coronate EH-- - 5含氟高弹体 -- - -乙炔黑 20 10 10 10Ket jen Black -- - -四氢呋喃 900 400 200 -甲基乙基酮 -- - 400离子交换水 -- - -特性渗透性7.6 5.2 8.5 4.2(cm3/cm2.S)固有体积阻力(Ω-cm)热处理前1.1×1045.4×1062.1×1066.2×105热处理后7.5×1048.5×1069.3×1069.8×105100小时表3(续)组成 实施例16 实施例17 实施例18实施例19(重量分)SK树脂--- -共聚物* 96 -- -Coronate EH5 -- -含氟高弹体 - 94 96 98乙炔黑 - -- -Ket jen Black 4 6 4 2四氢呋喃 - - - -甲基乙基酮 400 - - -离子交换水 - 900 400 200特性渗透性 9.211.3 8.8 6.2(cm3/cm2.s固有体积阻力(Ω-cm)热处理前 5.4×1051.3×1033.6×1052.1×108热处理后 6.7×1055.1×1037.3×1056.6×108100小时表3(续)组成 比较例8比较例9比较例10比较例11(重量分)SK树脂 90 80 - -共聚物* - - - -Coronate EH - - - -含氟高弹体 - - 98 94乙炔黑 10 20 - -Ket jen Black - - 2 6四氢呋喃 1500 200 - -甲基乙基酮 - - - -离子交换水 - - 1500200特性渗透性 12.3 0.8 12.3 1.5(cm3/cm2.s)固有体积阻力(Ω-cm)热处理前 3.6×1086.7×1047.2×1091.1×103热处理后 4.3×1098.5×1041.6×10104.8×103100小时注共聚物；氟代乙烯和乙烯乙醚的共聚物实施例12～19和比较例8～11的结果表明本发明通过除了用缩合的多环多核芳香树脂，溶剂可溶的冷固化含氟树脂，或含氟高弹体外还用导电材料覆盖包含聚酰亚胺纤维的非纺织物或毡而提供一种具有抗静电特性的聚酰亚胺过滤器。因而扩大了如此处理的过滤器的应用领域。
虽然根据具体的实施方案详细描述了本发明，但对于本领域的技术人员来说，很显然在不违背本发明范围和精神的情况下可对本发明进行各种改变和修改。
权利要求
1．一种包含可渗透模制材料，非纺织物或毡的防水蒸气抗静电过滤器，其中可渗透模制材料，非纺织物或毡包含具有下式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维，而且可渗透模制材料，非纺织物或毡是用(ⅰ)导电材料和(ⅱ)缩合的多环多核芳香树脂，溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体覆盖的 式中n表示大于1的整数；X表示选自下列的四价芳香基团 R表示选自下列的至少一种二价芳香基团
2．根据权利要求1的防水蒸气抗静电过滤器，其中导电材料是炭黑粉或金属粉。
3．权利要求1或2的防水蒸气过滤器，其中熔化的含氟树脂是四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、乙烯和四氟乙烯的共聚物以及乙烯和三氟氯乙烯的共聚物。
4．权利要求3的防水蒸气过滤器，其中熔化的含氟树脂是下式(Ⅱ)表示的四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物、下式(Ⅲ)表示的四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、下式(Ⅳ)表示的乙烯和四氟乙烯的共聚物以及下式(Ⅴ)表示的乙烯和三氟氯乙烯的共聚物
5．权利要求1或2的防水蒸气过滤器，其中冷固化的含氟树脂是氟化的亚乙烯共聚物、氟代烯烃和烃乙烯醚的共聚物和氟代环氧树脂的共聚物。
6．权利要求5的防水蒸气过滤器，其中冷固化的含氟树脂是下式(Ⅵ)表示的氟代烯烃和烃乙烯醚的共聚物 式中X表示-F、-CF3或-Cl；R表示烷基。
7．权利要求1或2的防水蒸气过滤器，其中含氟高弹体是1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物以及四氟乙烯和丙烯的共聚物。
8．权利要求1-7中任一项的防水蒸气抗静电过滤器的生产方法，它包括用分散在有机溶剂中的导电材料和缩合的多环多核芳香树脂涂层包含具有以下式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡，和在150～300℃的温度下加热已涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡 式中n表示大于1的整数；X表示选自下列的四价芳香基团 R表示选自下列的至少一种二价芳香基团
9．权利要求1-7中任一项的防水蒸气抗静电过滤器的生产方法，它包括用分散于有机溶剂中的导电材料和溶剂可溶的冷固化的含氟树脂涂层包含具有以下式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡，和在室温下干燥或加热已涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡 式中n表示大于1的整数；X表示选自下列的四价芳香基团 R表示选自下列组的至少一种二价芳香基团
10．权利要求1-7中任一项的防水蒸气抗静电过滤器的生产方法，包括用分散于水或有机溶剂中的导电材料和含氟高弹体涂层包含具有以下式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维的可渗透模制材料，非纺织物或毡，和在室温下干燥或加热已涂层的可渗透模制材料，非纺织物或毡 式中n表示大于1的整数；X表示选自下列的四价芳香基团 R表示选自下列的至少一种二价芳香基团
全文摘要
本发明涉及一种包含可渗透模制材料,非纺织物或毡的防水蒸气抗静电过滤器,其中可渗透模制材料,非纺织物或毡包含具有下式(Ⅰ)表示的重复单元的聚酰亚胺纤维,而且可渗透模制材料,非纺织物或毡是用(ⅰ)导电材料和(ⅱ)缩合的多环多核芳香树脂,溶剂可溶的冷固化的含氟树脂或含氟高弹体覆盖的:其中X、R和n如说明书中所定义。还涉及所述防水蒸气抗静电过滤器的制备方法。
文档编号C08G73/10GK1310035SQ00122499
公开日2001年8月29日 申请日期2000年8月4日 优先权日1994年3月31日
发明者谷口清峰, 栌山毅, 大高仁志 申请人:日铁矿业株式会社