专利名称：具有高的氟饱和系数的驻极体制品的制作方法
专利说明具有高的氟饱和系数的驻极体制品 本发明涉及一种聚合物驻极体制品，所述聚合物驻极体制品的CF3与CF2之比为至少0.15，并且其氟饱和系数(fluorosaturation ratio)大于约200。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FiltreteTM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，例如含氟噁唑烷酮类、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。
尽管氟化驻极体适合用于多种过滤应用中，但是有些过滤器需要具有提高的热稳定性以满足产品规范(例如军用规范)和NIOSH要求——参见在化学、生物、放射性以及核(CBRN)条件下纯化空气用的逃生式呼吸器的NIOSH标准(NIOH，Statement of Standard forChemical，Biological，Radiological，and Nuclear(CBRN)Air-PurifyingEscape Respirator)的附录A(2003年9月30日)，以及在化学、生物、放射性以及核(CBRN)条件下纯化空气用的全面罩式呼吸器(APR)的NIO SH标准(NIOH，Statement of Standard for Chemical，Biological，Radiological，and Nuclear(CBRN)Full Facepiece AirPuritying Respirator(APR))的附录A(2003年4月4日)。存在一些这样的应用其中驻极体过滤介质在高温下经历较长时间时，应当能抵抗电荷的减少。下面所描述的本发明满足了这种需求，并由此提供一种驻极体制品，该制品即使较长时间地暴露于高温下，仍然会具有良好的油雾过滤性能。
发明概述 本发明提供一种包含聚合物材料的新的氟化聚合物制品，所述聚合物材料带有被赋予的驻极体电荷，并且其CF3与CF2之比为至少约0.15，而且其氟饱和系数大于约200。本发明的氟化驻极体制品与已知的氟化驻极体制品的不同之处在于前者具有在聚合物驻极体制品领域中尚未被描述过或认识到的CF3与CF2之比和氟饱和系数这两方面特征的组合。本发明人发现具有上述这些比值和系数的聚合物驻极体制品在受热条件下，可以表现出改善的过滤性能。在上文提及的Jones/Lyons等人的专利所描述的驻极体制品中，CF3与CF2之比被描述为至少约0.25，优选为至少约0.45，更优选大于0.9。但是Jones/Lyons等人的专利并没有涉及氟饱和系数，也没有披露任何该系数可能具有的与电荷稳定性相关的优点。
四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(也被称为氟化乙丙烯或“FEP”)和聚四氟乙烯(“PTFE”)已被用作(例如)传感器中的驻极体。参见文献G.M.Sessler，Electrets，v.1，pp.374-381(1998)。尽管FEP含有一些CF3成分，但是据测，CF3的量相对于CF2的量为约0.11，所以PTFE所含有的CF3的量可忽略。因此，在迄今为止所制造的制品中还没有一种制品为人所知具有本发明的CF3与CF2之比以及氟饱和系数；也没有任何已知的驻极体制品具有上述这些比值和系数、并表现出本发明的热稳定性。
通常使用在现有技术中被称为“品质因数”或“Q值”的参数来表征驻极体制品的过滤性能。Q值将过滤性能表征为颗粒渗透率参数和压力降参数的综合。如上所述，一些过滤器要求具有提高的热稳定性以满足过滤产品规范。存在一些这样的应用其中驻极体过滤介质在高温下应当能抵抗电荷的减少。申请人证实，当本发明的驻极体制品在经受高温加速老化处理后接受测试时，所述驻极体制品可以仍然具有超常的品质因数。具体地说，申请人已经证实，本发明的驻极体制品经过在100℃下进行老化处理9小时后，可以具有超常的品质因数。由该试验得到的Q值被称为“Q9”。本发明人发现，通过提供一种CF3与CF2之比为至少0.15、且氟饱和系数大于约200的驻极体制品，可以获得更高的热稳定性(通过Q9值测定)。因此，本发明的驻极体制品即使在高温下被“老化”较长的时间，其仍可以保持良好的过滤效率。
在本发明的附图和详细说明中，充分显示和描述了本发明的这些和其它的特征或优点，其中相同的参考标号用来表示相似的部件。但是，应该理解，附图和说明书仅是为了说明，而不应理解为是对本发明范围的过度限制。
术语表 以下所列术语的含义规定如下 “气悬体”是指包含固态或液态形式的悬浮颗粒的气体； “氟原子％”是指使用X射线光电子能谱法(XPS)，根据“测定氟的表面浓度的方法”来测定的氟的量； “污染物”是指颗粒和/或其它通常可能不会被视为颗粒、但可能对呼吸有害的物质(例如有机蒸气)； “电介质”是指针对直流电流为不导电的； “驻极体”是指至少带有准永久电荷的电介质制品； “带有电荷”是指存在着电荷分离； “纤维”作为形容词使用时是指含有纤维以及其它可能的成分； “纤维驻极体网”是指包含纤维并至少带有准永久电荷的织造或非织造网； “氟化”是指将氟原子置于制品的表面上； “含氟物质”是指包含氟原子的分子和部分，包括(例如)氟原子、单质氟以及含氟基团； “非导电”是指室温(22℃)下体积电阻率大于约1014欧姆·厘米； “非织造”是指这样一种结构或这样一种结构的一部分，在该结构中，纤维或其它结构性成分是通过除了织造以外的方法而保持在一起的； “持久电荷”是指这样一种电荷，该电荷在驻极体中保留的时间至少达到其中使用了所述驻极体制品的产品所被普遍接受的有用寿命； “聚合物”是指这样一种有机物质，其包含规则或不规则排列的、重复连接的分子单元或基团； “聚合物”或“聚合”作为形容词使用时是指包含聚合物以及其它可能的成分； “聚合物成纤材料”是指这样一种组合物，其包含聚合物，或包含能够形成聚合物的单体并可能包含其它成分，而且能够形成固态纤维； “准永久的”是指在环境气氛条件(22℃，101,300帕斯卡(Pa)气压，和50％的湿度)下，电荷在制品中保留足够长的时间，在该时间内所述电荷可以明显地被测出； “短纤”是指被切成通常所限定的长度(一般为约2厘米至约25厘米)、并且纤维直径一般为至少15微米的纤维； “表面氟化”是指使氟原子存在于表面(例如，聚合物制品的表面)上； “表面改性的”是指表面的化学结构已经从初始状态发生了改变； “热塑性”指这样一种聚合物材料，该聚合物材料在受热时会软化，在冷却时又会硬化，而不会发生可觉察出的化学变化；以及 “网”是指这样一种结构，其在某两个方向上的尺寸明显大于第三个方向上的尺寸，并且是可透气的。
附图简要说明
图1是可以使用本发明的驻极体过滤介质的一次性呼吸面罩10的立体图； 图2是图1所示的呼吸面罩10的面罩主体12的剖视图； 图3是具有可以容纳本发明的驻极体过滤介质的过滤器芯28的呼吸面罩24的立体图； 图4是本发明的过滤介质阵列40的立体图； 图5是氟化BMF网的ToF-SIMS谱的示图，其中着重显示了C4F9-的图谱；以及 图6是以实施例1至8的Q9值相对于其氟饱和系数绘制的图。
优选实施方案的详述 在描述本发明的优选实施方案的过程中，为了描述清楚的目的，使用了特定的术语。但是，本发明不应该限定于所选择的特定的术语，并且应该理解，每一个所选择的术语均包括所有进行类似操作的技术等同形式。
适用于本发明的网可以由多种方法制备而得，这些方法包括气流成网法、湿法成网法、水刺法、纺粘法和熔喷法——参见文献Van A.Wente，Superfine Thermoplastic Fibers，48 INDUS.ENGN.CHEM.第1342-1346页和Van A.Wente等人所著的、标题为Manufacture of Super Fine Organic Fibers的、Naval ResearchLaboratories的报告No.4364(1954年5月25日出版)。也可以采用由使用这些技术的组合以及这些纤维的组合所制备的网。微纤维，特别是熔喷微纤维，特别适合用于被用作过滤介质的纤维网中。如本文所使用，“微纤维”是指有效直径为约25微米或更小的纤维。有效纤维直径可以使用文献Davies，C.N.，The Separation of AirborneDust and Particles，INST.MECH.ENGN.，LONDON PROC.1B(1952)中的方程式12来计算。对于过滤应用而言，微纤维的有效纤维直径通常小于20微米，更通常为约1微米至约10微米。也可以使用由原纤化薄膜制成的纤维——例如，参见Van Turnout的美国再颁专利RE30,782、RE32,171、美国专利3,998,916和4,178,157。
短纤也可以与微纤维联合使用以改善网的膨松度(loft)，即降低网的密度。降低网的密度可以降低网的压力降，使空气更容易通过过滤器。较低的压力降在个人呼吸保护装置中是特别需要的，因为其可以使呼吸保护器佩戴起来更加舒适。当压力降较小时，需要较低的能量来吸入空气使之穿过过滤器。佩戴负压式面罩(即这样一种呼吸保护器，该呼吸保护器需要由佩戴者的肺部产生的负压来吸入空气使之穿过过滤器)的呼吸保护器佩戴者因此不必费力地呼吸过滤的空气。需要较低的能量这一点在电动过滤系统中也会是有益的可减少与驱动风扇有关的费用，延长电池供电系统中的电池的使用寿命。常规的非织造纤维过滤器中含有不超过约90重量％的短纤，更通常含有不超过约70重量％的短纤。通常，剩余的纤维是微纤维。包含短纤的网的例子在Hauser的美国专利4,118,531中有所公开。
出于各种目的(包括吸附目的、催化目的和其它目的)考虑，驻极体网也可以包含活性微粒。例如Senkus等人的美国专利5,696,199描述了多种可能合适的活性微粒。具有吸附性能的活性微粒(例如活性炭或活性氧化铝)可以被加入网中，以在过滤操作过程中除去有机蒸气。活性微粒可以以高达约95体积％的量存在于网中。例如，负载有颗粒的非织造网的例子在Braun的美国专利3,971,373、Anderson的美国专利4,100,324和Kolpin等人的美国专利4,429,001中有所描述。
可适用于制造驻极体制品的聚合物包括热塑性有机非导电性聚合物。这些聚合物通常能够保持较大量的捕获电荷，并能够通过(例如)熔喷装置或纺粘装置加工成纤维。术语“有机”是指聚合物的主链上包含碳原子。优选的聚合物包括聚烯烃，例如聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯、包含一种或多种这些聚合物的共混物或共聚物、以及这些聚合物的组合。其它的聚合物(可包括聚乙烯、其它聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其它聚酯)、以及这些聚合物与可任选的其它非导电性聚合物的组合可用作聚合物成纤材料，或用于制造其它驻极体制品。
聚合物驻极体制品，特别是纤维，也可以通过挤出或成形的方式而具有多种聚合物成分——参见Krueger和Dyrud的美国专利4,729,371以及Krueger和Meyer的美国专利4,795,668和4,547,420。不同的聚合物成分可以被设置成同心排列或沿纤维长度方向纵向排列，以形成(例如)双组分纤维。纤维可以被排列成“宏观上均质”的网，即，由每一根的总体组成均相同的纤维制成的网。
纤维可由这些聚合物结合其它合适的添加剂制成。可能的添加剂是热稳定性的有机三嗪类化合物或低聚物，这些化合物或低聚物除了三嗪环上的氮原子以外，还含有至少一个氮原子——参见Rousseau等人的美国专利6,268,495、5,976,208、5,968,635、5,919,847和5,908,598。其它已知的、对通过喷射水流来充电的驻极体具有增强作用的添加剂为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)亚氨基]亚己基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]])，可得自Ciba-Geigy公司。
用于本发明的纤维不需含有离聚物——特别是经过金属离子中和的、乙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸或两者的共聚物——以制造适合于过滤应用的纤维制品。非织造纤维驻极体网可以合适地由上述聚合物制成，而无需含有5重量％至25重量％的、部分酸基被金属离子中和的(甲基)丙烯酸。
可以在使聚合物与添加剂的热熔共混物成形后，将含有添加剂的纤维淬火，然后进行退火和充电步骤，以形成驻极体制品。通过以这种方式制造驻极体，可赋予制品增强的过滤性能——参见Rousseau等人的美国专利6,068,799。驻极体制品也可以被制为具有较低含量的可萃取的烃类(<3.0重量％)，以提高负载性能——参见Rousseau等人的美国专利6,776,951。
根据本发明用于制造驻极体制品的聚合物材料在室温下的体积电阻率优选为1014欧姆·厘米或更大。更优选的是，其体积电阻率为约1016欧姆·厘米或更大。可根据标准化测试ASTM D257-93测定聚合物成纤物料的电阻率。用于制造驻极体制品(例如熔喷纤维)的聚合物成纤物料也应当基本不含诸如抗静电剂之类的组分，该静电剂会增大导电性或妨碍驻极体制品接受并保持静电荷的能力。
用于呼吸过滤器的、包含非织造聚合物纤维网的驻极体的单位重量通常为约2克/平方米至500克/平方米(g/m2)，更通常为约20g/m2至150g/m2。单位重量是每单位面积的过滤网的质量。这种非织造聚合物纤维网的厚度通常为约0.25毫米至20毫米(mm)，更优选为约0.5mm至2mm。过滤元件中通常使用多层纤维驻极体网。纤维驻极体网的密实度(solidity)通常为约1至25，更通常为约3至10。
本发明的驻极体制品可用作适于至少覆盖住佩戴者的鼻子和口的过滤面罩中的过滤介质。
图1示出了过滤面罩10的例子，所述过滤面罩可由包含根据本发明制造的带电荷的非织造网构成。大体为杯状的主体部分12适于佩戴在佩戴者的鼻子和口上。主体部分12是多孔的，以便吸入的空气可以通过。驻极体过滤介质设置在面罩主体12中(通常基本上覆盖整个表面区域)，以便除去吸入空气中的污染物。顺应性的鼻夹13可以被设置在面罩主体上，以帮助保持面罩主体严丝合缝地贴合在佩戴者的鼻子上。鼻夹可以是Castiglione的美国外观专利Des.412,573和5,558,089中所述的“M状”的夹子。可以提供带子或系带系统14，以将面罩主体12保持在佩带者的面部。尽管图1中示出了两根带子的系统，但是系带14可以仅仅使用一根带子16，而且可以为多种其它的结构——例如，参见Japuntich等人的美国专利4,827,924、Seppalla等人的5,237,986以及Byram的5,464,010。呼气阀可以被设置在面罩主体上，以快速将面罩内部中的呼出空气排出——参见Japuntich等人的美国专利5,325,892、5,509,436、6,843,248和6,854,463；也参见Bowers的美国再颁专利RE37,974。
图2示出了面罩主体12的横截面的例子。如标号18、20和22所示，面罩主体12可以具有多个层。驻极体过滤介质可以由其它层支撑，所述其它层例如为由诸如双组分纤维之类的热粘合纤维制成的成形层，其中所述双组分纤维具有外部热塑性成分，该热塑性成分能够将纤维在纤维交叉点处粘合到其它纤维上。层18可以是外部成形层，层20可以是过滤层，层22可以是内部成形层。成形层18和22支撑过滤层20，并赋予面罩主体12以形状。尽管本说明书中使用术语“成形层”，但是成形层也具有其它的作用，在位于最外层的情况中，甚至可以起到诸如保护过滤层和预过滤气流之类的初级作用。此外，尽管使用术语“层”，但是一层实际上也可以包含多个亚层，这些亚层组合在一起以达到所需的厚度或重量。在一些实施方案中，面罩中仅仅包含一层成形层(通常是内部成形层)，但是如果使用两层成形层，例如如图2所示，在过滤层的两侧各设置一层成形层，则可以更便捷地实现成形作用，并且所得物更持久耐用。成形层的例子在以下专利中有所描述Berg的美国专利4,536,440、Dyrud等人的4,807,619、Kronzer等人的5,307,796、Burgio的5,374,458以及Skov的4,850,347。尽管图1和2中示出的示意性的面罩主体大体上是圆的、杯状的结构，但是面罩主体也可以有其它的形状——例如，参见Japuntich的美国专利4,883,547。
图3示出了可使用本发明的驻极体制品作为过滤介质的另外的呼吸保护器24。呼吸保护器24包括弹性面罩主体26，所述面罩主体26具有固定于其上的过滤器芯28。面罩主体26通常包括可以舒服地贴合在人的鼻子和口上的弹性面部构件30。过滤器芯28可以容纳有本发明的驻极体过滤介质，以在污染物被佩戴者吸入之前就将其捕获。过滤元件可以仅仅包括本发明的聚合物驻极体过滤制品，或者还可以具有气体过滤介质，例如活性炭床。多孔的盖或屏32可以被设置在过滤器芯上，以保护过滤元件的外部表面。其它可以使用本发明的驻极体过滤介质的过滤器芯的例子例如在呼吸保护器用过滤器芯(例如Brostrom等人的美国再颁专利Re.35,062或Burns和Reischel的美国专利5,062,421中所披露的过滤器芯)中有所披露。如这些专利所示，可以使用多个过滤器芯。过滤器芯可以是可拆除的和可更换的。另外，本发明的过滤介质可以用于动力驱动空气净化呼吸器(PAPR)的过滤器芯中。有关PAPR的例子，参见Bennett等人的美国专利6,666,209和Cook等人的6,575,165。另外，本发明的过滤介质也可以用于逃生面罩的过滤器芯中——参见Martinson等人的美国外观专利D480,476和Resnick的美国专利6,302,103、6,371,116和6,701,925。
图4示出了过滤介质阵列40的立体图。阵列40的结构可以包括多个流体通道42，所述流体通道限定了位于阵列40第一侧44上的入口43和位于阵列第二侧48上的出口46。流体通道可由波浪形的或微结构化的层50和盖层(cap layer)52限定。具有特定断面形状的层50可以与盖层52在一个或多个顶峰或谷底处结合在一起。通过将结构化元件和平面元件的多个层层叠，可获得微通道排列。流体通道往往具有较大的纵横比，并且膜层优选带有电荷，以使制品40具有良好的捕获效率。阵列40的压力降(从第一侧44到第二侧48的压力降)是可以忽略的。
这样，用于过滤目的的非纤维驻极体制品可以采用成形膜、微结构化表面或多个微结构通道的形式。非纤维驻极体制品的例子在Insley等人的美国专利6,752,889、Insley等人的6,280,824、VanTurnout的4,016,375以及Rutherford的2,204,705中有所描述。
氟化 本发明的氟化驻极体可以通过采用化学反应、吸附、浓缩或其它合适的方式将气相中的含氟物质转移到制品中而制得。可以将聚合物制品氟化(可任选地在存在表面改性用放电条件的情况下进行)，接着对制品进行充电，以制成氟化驻极体。可供选择的另一种方式是，可先对本发明的制品进行充电，然后再进行氟化。
可以通过将聚合物制品暴露于含有含氟物质的气氛中来对聚合物制品的表面进行改性，使之包含氟原子。氟化过程可以在常压条件下、在小于常压的条件下、或者在“减压”条件下进行。氟化过程优选为在受控气氛下进行，以免污染物妨碍氟原子被引入到制品表面上。术语“受控”是指装置能够控制发生氟化反应的腔室中的气氛的组成。所述气氛优选为基本上不含氧气和其它不期望的成分。所述气氛通常含有小于1体积％、优选小于0.1体积％的氧气或其它不期望的成分。
上述气氛中存在的含氟物质可以衍生自室温下是气体的含氟化合物，加热时变为气体的含氟化合物，或者能够被蒸发的含氟化合物。有用的含氟物质源的例子包括氟原子、单质氟、无机氟化物(例如氟化硫(例如SF6)、氟化氮(例如NF3)、PF3、BF3和SiF4)及其组合。含氟物质气氛也可以包含惰性稀释气体，例如稀有气体氦气、氩气等、及其组合。氮气也可以被用作稀释剂。
当在存在含氟物质源的情况下实施在氟化过程中使用的放电处理时，该放电处理能够改变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，例如辉光放电等离子体、电晕等离子体、无声放电等离子体(也被称为介质阻挡放电等离子体和交流电(“AC”)电晕放电等离子体)和复合等离子体(例如常压下的辉光放电等离子体和伪辉光放电等离子体)——参见Jones/Lyons等人的美国专利6,808,551、6,660,210、6,562,112、6,432,175、6,409,806、6,398,847和6,397,458。优选的是，等离子体是减压条件下的交流等离子体。“减压”是指压力小于700Pa。优选的是，压力小于140Pa。有用的表面改性用放电处理工艺的例子在Strobel等人的美国专利5,244,780、4,828,871和4,844,979中有所描述。
另外的氟化方法可以包括将聚合物制品浸渍在针对单质氟为惰性的液体中，并且使含单质氟的气体鼓泡通过该液体，以产生表面氟化的制品。针对氟为惰性的有用的液体的例子包括全卤化的液体，例如全氟化液体，如Performance Fluid PF 5052(可购自3M公司)。鼓泡通过该液体的含单质氟的气体可包含惰性气体，例如氮气、氩气、氦气、及其组合。
驻极体在高温下存放后，在特定的流速下其Q9值越高，则其过滤性能越好。优选的是，驻极体的Q9值为至少约1.4/mmH2O，优选为至少约1.5/mmH2O，更优选为至少约2.0/mmH2O。Q9值可以根据下面所阐述的试验来测定。通过本发明可以获得更高的热刺激放电电流(TSDC)值，而这对应于更高的热稳定性。含有聚丙烯的驻极体的TSDC的最大值优选大于130℃，更优选大于140℃。
氟的表面浓度可以采用化学分析用电子能谱法(ESCA)来确定，该方法也被称为X射线光电子能谱法或XPS法。当使用XPS法分析时，本发明的驻极体制品的表面含有约45原子％至60原子％的氟。使用XPS法分析样品的最外层表面(即，约30埃至100埃)的元素组成。本发明制品的CF3与CF2之比为至少约0.15，优选为至少约0.2，更优选为至少约0.3。CF3与CF2之比的上限通常小于约0.7或0.6。CF3与CF2之比可通过使用下文所述的X射线光电子能谱(XPS)法来测定。
此外，驻极体表面的驻极体氟饱和系数(FSR)大于约200，优选大于约250，并且可以大于约300。氟饱和系数FSR可以通过将样品的氟原子％除以样品的饱和/不饱和比而测得。氟原子％和饱和/不饱和比可以通过采用下文所述的XPS法和ToF-SIMS法来测定。通常，在氟饱和系数较高的条件下会得到较高的Q9值(参见图6)，因此FSR越高，高温下的油雾过滤性能就越好。FSR值可达到350，或者甚至可高达500。
为了达到本发明的氟饱和系数，优选在这样的系统中制备(氟化)驻极体制品将该系统抽空，使压力低于约4帕斯卡，再充入连续供送的所需的氟化气氛，同时控制泵送速度，以获得所需的工作压力。本发明人发现在减压条件下使用交流电放电处理，可以便捷地进行该氟化步骤。
赋予电荷 可以使用各种方法赋予聚合物制品以驻极体电荷。如Kubik等人的美国专利4,215,682中所教导，可以在聚合物材料被挤出模孔时，使用带电粒子对其进行轰击。可供选择的另一种方式是，如vanTurnhout的美国再颁专利RE 30,782、31,285和32,171、Wadsworth等人的美国专利4,375,718和5,401,446、Klasse等人的美国专利4,588,537以及Nakao的美国专利4,592,815中所述，可以使用DC电晕充电法。也可以通过使聚合物制品与水或极性液体相接触来充电。描述通过使用水来充电的方法(即水力充电法)的文献包括Angadjivand等人的美国专利5,496,507、6119,691、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。如Eitzman等人的美国专利6,454,986中所教导，也可以通过将驻极体制品暴露于极性液体中而不是水中的方式来充电。水力充电法是优选的赋予纤维以电荷的方法，因为该方法采用了容易得到的、易于处理并且环境友好的材料。水力充电法与本发明方法联合使用时还会提供较高的Q9值。可以对制品的一个或多个表面进行充电处理。
水力充电法将正电荷和负电荷沉积到纤维上，使得正电荷和负电荷无规地分散在整个网中。无规的电荷分布往往产生非极化的网。因此，通过使用极性液体(如水)进行充电而制成的非织造纤维驻极体网，在垂直于网平面的平面内可以基本上是非极化的。已经以这种方式进行充电的纤维理想地表现出如Angadjivand等人的美国专利6,119,691中的图5C所示的电荷位形(charge configuration)。如果纤维网还经历电晕充电处理，其将表现出与该专利中的图5B所示的电荷位形类似的电荷位形。由仅使用水力充电法进行充电的纤维所形成的网，通常在整个网中都具有未极化的捕获电荷。“基本上未极化的捕获电荷”是指使用热刺激放电电流(TSDC)法进行分析，纤维驻极体网中的可检测到的放电电流小于1μC/m2，其中分母是电极表面积。这种电荷位形可以通过对该网施加TSDC而表现出来。一个有用的水力充电法的例子包括使喷射水流或水滴流在一定压力下撞击制品达到足够的时间，以赋予该网过滤增强性的驻极体电荷，然后干燥该制品——参见Angadjivand等人的美国专利No.5,496,507。使上述制品被赋予的过滤增强性驻极体电荷达到最佳化所需的压力随着所使用的喷射器的类型、形成该制品的聚合物的类型、聚合物中的添加剂的类型和浓度以及制品的厚度和密度的不同而改变。合适的压力为约10psi至约500psi(69kPa至3450kPa)。喷射水流或水滴流可以通过任何合适的喷射装置来提供。一个有用的喷射装置的例子是用于对纤维进行水刺的装置。
采用本说明书所描述的方法而形成的氟化驻极体适于用作(例如)下列装置中的静电元件例如电声装置(例如麦克风、耳机和扬声器)、流体过滤器、尘粒控制装置(例如高压静电发生器中的尘粒控制装置)、静电记录器、呼吸保护器(例如预滤器、滤毒罐、一次性过滤器芯)、加热器、通风器、空调和面罩。
使用X射线光电子能谱法(XPS)测定氟的表面浓度和CF3:CF2的方法 X射线光电子能谱法(XPS)是使用软X射线束(Al Kα，1486.6eV)作为探测器的表面分析技术。X射线辐照材料而产生光电子，这些光电子用其动能和强度来表征。光电子的动能可以提供元素和它们的化学状态的定量信息。XPS法探测样品表面的最外层(约30埃至100埃)。该方法对除了氢和氦以外的基本上所有的元素都敏感，其检测极限低至约0.1原子％。
使用Kratos Axis Ultra分光计(得自位于英格兰曼彻斯特市的Kratos Analytical公司)，该分光计装有单色Al Kα X射线激发源和球面镜分析器。该分光计的X射线能量等于或接近168瓦(W)(14kV，12mA)。对于样品表面的测量而言，所有记录谱图的光电子的飞离角(take-off angle)都是90度。Kratos系统的取样面积为约800微米(μm)×600μm。在分析过程中真空系统中的压力等于或小于7.0×10-6帕斯卡(Pa)。
使用XPS法，可以由样品材料获得宽扫描全谱(wide scansurvey)。宽扫描全谱包含光电子峰，该峰是材料的表面上所存在的元素的特征。表面组成(以原子％表示)由核心能级的光电子峰的相对面积得到，并进行线性背景扣除和校正(以便把仪器的原子灵敏度系数考虑在内)。通过分析聚(四氟乙烯)(PTFE)样品而验证了Kratos分光计的性能，结果表明氟原子％(APF)的实验值为67％，碳原子％为33％。这些数值与PTFE的理论化学计量比很好地吻合。
此外，还获得了碳1s(C 1s)的窄扫描谱。C 1s谱提供了与所存在的特定类型的碳键官能性相关的化学信息。C 1s谱包络线(envelope)由几个峰成分构成，所述峰成分包括由非官能化的碳产生的峰，以及由与氟原子键合的碳产生的峰。采取通用的约定来进行绝缘样品的电荷校正，其中所述约定是使非官能化的碳成分位于285.0eV处。在电荷校正后，靠近294eV的峰归属于-CF3峰，而集中在292eV附近的峰归属于-CF2-官能团。这些谱峰的归属在文献中有充分的记载。
对C 1s谱进行分析需要使用曲线拟合法来处理每个谱图。本文中，使用Vision Data Software Package(得自Kratos Analytical公司)进行曲线拟合。对所有的曲线拟合过程均采用高斯(70％)-洛伦兹(30％)峰形模式，即GL(30)。C 1s谱包络线被解析成六种成分。本文中所报告的CF3/CF2值是经过GL(30)曲线拟合后的-CF3峰和-CF2-峰的计算面积之比。
下表1中给出了用于获得全谱和C 1s谱的典型的全谱和碳1s谱的仪器设置 表1 使用ToF-SIMS法测量饱和/不饱和比的方法 时间飞行二次离子质谱分析法(ToF-SIMS)是这样一种表面分析技术，其中使用上千伏能量的离子(一次离子)脉冲束轰击样品，导致样品表面的溅射。在溅射过程中，中性和离子化的原子和分子物质从表面发射出来。离子化的物质被称为“二次离子”，以区别于轰击用的一次离子。一种极性的二次离子在质谱仪的电场中被加速，并穿过飞行管到达检测和计数系统。同时离开样品表面并经历相同的加速电压的碎片产生以下结果较轻的碎片在较重的碎片之前到达检测系统。碎片的“飞行时间”与其质量的平方根成正比，从而使得不同质量的碎片在飞行过程中发生分离，并且可以被单独地检测。分析中所测定的量是碎片质量除以碎片的电荷数(m/z)。
使用Physical Electronics Trift I装置(得自位于美国明尼苏达州的Eden Prairie公司)对样品进行ToF-SIMS分析，其中15千伏(keV)Ga+的一次离子束在400μm×400μm的样品目标面积上光栅化。ToF-SIMS提供材料的最外层(10埃至20埃)的化学信息，并产生正离子和负离子模式的碳氟化合物离子的谱图，该谱图延伸至1000原子质量单位(u)和更高的质量。对C3F8氟化的网的负离子谱所做的分析表明，碳氟化合物离子可以被分离成不同的低聚物系列，即，从完全饱和至高度不饱和。更突出的系列如下所示 CnF2n+1-，其中n＝1、2、....完全饱和系列(例子C4F9-、C8F17-) CnF2n-1-，其中n＝3、4、....不饱和系列(例子C4F7-、C8F15-) CnF2n-3-，其中n＝6、7、....不饱和系列(例子C7F11-、C8F13-) CnF2n-5-，其中n＝8、9、....高度不饱和系列(例子C8F11-、C10F15-) 通常，这些离子系列各自表现出在较高质量处往往出现拖尾的强度分布。不饱和离子系列大体上表示样品的直接氟化，而n大于3的不饱和离子系列则表示沉积在样品上的高度支化的含氟聚合物涂层。
使用下面的方程式计算饱和/不饱和比(SUR) SUR＝Cs/Cu (无量纲) 其中 饱和离子计数不饱和离子计数 “CxFy”的值是指定结构的离子在下表2所示的谱图位置处的计数。
表2 作为上述谱图类型的示例，图5示出了氟化聚丙烯喷吹微纤维(BMF)的ToF-SIMS谱图，更具体地说，该谱图记录了C4F9-离子物质。该图逐步提供了围绕m/z 219处的C4F9-离子的放大图。如最下面的图所示，在所示两条竖线的限定范围(即m/z 218.329至m/z219.953)内的C4F9-物质的离子计数为1520。这是计算饱和/不饱和比(SUR)中使用的计数值。以这种方式针对特定的例子对饱和物质和不饱和物质进行计数，以便输入SUR计算式中。
氟饱和系数 氟饱和系数(FSR)是通过将样品的氟原子％(APF)除以它的饱和/不饱和比(SUR)而得的计算值，如下所示 FSR＝APF/SUR。
热刺激放电电流(TSDC) 使用带有枢轴电极(pivot eletrode)的Solomat TSC/RMA 91000型(可得自位于美国康涅狄格州Stamford市的TherMold Partners，L.P.，Thermal Analysis Instruments)，进行热刺激放电电流(TSDC)研究。通过下述步骤制备测试样品首先对样品进行DC电晕充电处理，以极化先前基本上未极化的捕获电荷。在环境条件下，使用水平放置的4个充电棒系列(得自位于美国宾夕法尼亚州Hatfield市的Simco公司，商品名为“CHARGEMASTER PINNER ARC RESISTANTCHARGING BAR”)进行DC电晕充电处理。充电棒按照棒1和棒2、棒2和棒3、棒3和棒4的中心距分别为7.6cm、8.3cm和9.5cm的方式分开放置。每个充电棒均位于相应的接地金属板的上方3.5cm处。将+29千伏的电压(相对于接地金属板)施加到每个充电棒上。通过将样品放置在连续移动(2.54cm/秒)的带(零件编号8882802A，得自位于美国明尼苏达州Minneapolis市的Light Weight Belting公司)上，而对样品进行充电，该带通过充电棒和金属板之间，使得该带保持与金属板接触。
为了测定TSDC，将经过电晕处理的样品网置于SolomatTSC/RMA测试装置的电极之间。在Solomat装置中，将温度计置于靠近、但不接触样品的位置处，以记录放电时的温度。样品网看起来较为密实，即，没有可见的、贯穿样品网的孔洞。样品也足够大，足以完全覆盖Solomat装置的接触电极的顶部。为了保证样品网与电极形成良好的电接触，将样品网的厚度压缩约10倍。在样品被固定在该装置中的条件下，使用压力为约110KPa的氦气将空气从样品室中置换出去。采用液氮冷却的方式将该样品室冷却至约5℃的温度。
在试验过程中，将样品在电场关闭的情况下于5℃下放置5分钟，然后以5℃/分钟的速度进行加热，同时测定放电电流。通过在所选峰的两侧的最小值之间画一条基线，并对该峰以下的面积求积分，可从每个TSDC谱峰计算出电荷密度。峰最大值定义为放电电流达到最大值时的温度。
热稳定性品质因数(Q9) 通过以下方法测定待测样品的热稳定性品质因数(Q9)首先将样品置于烘箱中，在100℃下处理9小时。将处理后的样品冷却，并进行颗粒渗透率测试。Q9是一个计算值，该数值基于对邻苯二甲酸二辛酯(DOP)小颗粒在过滤通过测试样品时的颗粒渗透率的测定。使用CertiTest自动过滤测试仪(得自位于美国明尼苏达州St.Paul市的TSI有限公司)测定颗粒渗透率。该装置的流速被设置为42.5升/分钟(L/min)，相当于表面速度为6.9厘米/秒(cm/sec)。关闭系统的粒子中和器。使用电子压力计，在表面速度为6.9厘米/秒时，测定样品的压力降。压力降以毫米水柱(mm H2O)为单位记录。使用DOP渗透率和压力降根据下述公式由DOP渗透率的自然对数(1n)计算出Q9
Q9值越高，表明热处理后过滤性能越好。较低的Q9值实际上与热处理后过滤性能的下降相关。
有效纤维直径 根据文献Davies，C.N.，The Separation of Airborne Dust andParticles，Institution of Mechanical Engineers，LONDON，Proceedings1B，1952中所述的方法，使用方程式12并采用32L/min的空气流速来计算样品网的平均有效纤维直径(EFD)，单位为微米。
网的密实度 网的密实度是通过用该网的体密度除以该网构成材料的密度而确定的。网的体密度为该网的单位重量(其重量与其表面积之比)除以其厚度。通过测定已知面积的网的重量和厚度来确定该网的体密度。通过以下方法来测定网的厚度将样品网置于平的支撑体上，然后在负荷压力为298帕斯卡的条件下，将一块板(直径为9.81cm，230g)降低使其置于该样品上。在样品受压的情况下，测定该板和平的支撑体之间的距离。用样品网的重量除以该样品的面积就得到样品的单位重量(BW)，以克/平方厘米(g/cm2)为单位记录。通过用网的单位重量除以它的厚度来确定体密度，以克/立方厘米(g/cm3)为单位记录。通过用网的体密度除以制网材料的密度来确定网的密实度(S)。如果供应商没有说明材料的密度，那么可以通过标准方法测定聚合物或聚合物成分的密度。密实度(S)被记录为指定样品的、无量纲的分数形式的百分固含量，并按照下式计算 S＝ρ网/ρ材料×100％ 例子 选用下面的例子只是为了进一步说明本发明的特点、优点以及其它细节。然而，应该理解，尽管这些例子用于这一目的，但其中所采用的具体的成分和用量、以及其它条件和细节不能被理解为过度限制本发明的范围。
网的制备、等离子体处理和驻极体充电的一般过程 例子中使用的喷吹微纤维(BMF)网由聚丙烯(Fina EOD 97-13聚丙烯树脂，可得自位于美国德克萨斯州Houston市的TotalPetrochemicals USA公司)制成，其有效纤维直径为约7.5μm，单位重量为62g/m2，网的密实度为6％。按照文献Wente，Van A.，Superfine Thermoplastic Fibers，INDUSTRIAL ENG.CHEMISTRY，第48卷，第1342-1346页中概括描述的方式来制备网。
使用被称为等离子体处理方法A或等离子体处理方法B这两种方法中的一种方法来对BMF网进行等离子体处理。对这两种方法描述如下 等离子体处理方法A 把要采用等离子体处理方法“A”处理的网置于处理室中的两个电极板之间，这两个电极板的间距为1.3厘米。所述电极板的有效电极表面面积为约900平方厘米。在样品被固定入位后，密封该室并抽真空至压力不超过约3帕斯卡(Pa)。在抽真空后，将气体混合物以特定的流速引入等离子体电极之间的间隙中。将处理室内压力维持在67Pa。为了维持等离子体，使用RF发生器(13.56MHz)为该室内的电极提供能量，其中该RF发生器通过自动匹配网络(RF-50和AMN-20-K，得自位于美国新泽西州Voorhees市的RF PlasmaProducts有限公司)与电极连接。将网在等离子体中暴露特定的时间，以获得所需的等离子体辐射能。采用67Pa的压力、以及0.024标准立方厘米/分钟/平方厘米样品的流速，气体分子在处理室中的停留时间估计为约50至60毫秒。网的两侧都以这种方式进行处理。
等离子体处理方法B 采用料片输送工艺，在真空室中用AC等离子体以特定的等离子体总能量对要采用等离子体处理方法“B”处理的网进行特定时间的等离子体处理，其中所述真空室中充有24.7Pa的含氟物质气体。采用67Pa的压力、以及0.024标准立方厘米/分钟/平方厘米样品的流速，分子在处理室中的停留时间估计为约120秒。调节泵的速度，以控制所需的工作压力。料片输送系统使得样品移动而穿过位于一组鼓式电极之间的间隙，所述鼓式电极具有使得基材的两侧都受到等离子体处理的构造。对所述两侧中的每一侧都进行相同时间的处理。鼓式电极由环绕有同轴6061铝板的6061铝鼓构成，所述铝板形成基材穿过的间隙。为了维持等离子体，使用RF发生器(13.56MHz)来提供能量，其中该RF发生器通过自动匹配网络(RF-50和AMN-20-K，得自位于美国新泽西州Voorhees市的RF PlasmaProducts有限公司)连接。使用循环水将两组电极都冷却至23℃。
在等离子体处理后，以Angadjivand等人的美国专利No.5,496,507中概括描述的方式对所得的网进行驻极体充电。采用以下称之为水力充电法A或水力充电法B这两种方法中的一种方法来对所得的网进行充电。
水力充电法A 使得要采用水力充电法“A”处理的网从喷头下经过，该喷头将去离子水(电阻率为约6×106欧姆·cm)喷射到该网的一面上，同时对该网的另一面施加真空。使用Teejet 95015型喷头(可得自位于美国伊利诺伊州Wheaton市的Spraying Systems公司)将水输送到网上。多个喷头被放置成彼此相隔10cm远、并离网10.5cm远，所述喷头在689kPa的压力下进行操作。水以每平方米网约0.87升水的速度喷出。网以15cm/秒的速度、在真空度为低于常压8.7kPa的条件下从喷头下经过，所述真空被施加于狭缝(约0.6cm宽)，该狭缝位于稀松网眼式输送带之下并与喷头相对。网的两侧都以这种方式进行处理。将所得的网在71℃的烘箱中干燥约38秒。
水力充电法B 使用电阻率为约2×106欧姆·cm的去离子水对要采用水力充电法“B”处理的网进行充电。在采用多孔带以5.1cm/秒的速度输送该网经过两个喷头(Teejet 9501型，得自位于美国伊利诺伊州Wheaton市的Spraying Systems公司)的同时，将水喷射到该网上。所述喷头在758kPa的压力下进行操作，并且被定向为使得它们的喷射方向与网的输送方向垂直。多个喷头被布置成彼此相隔10cm远、并距离多孔带10cm远。25厘米长、0.5厘米宽的真空狭缝位于输送带之下并与喷头相对，该真空狭缝与Dayton Electric干式/湿式真空装置(2Z974B型，得自位于美国伊利诺伊州Chicago市的Dayton Electric公司)连接。网的两侧都以所述的方式进行处理。在用水处理后，将网在环境条件下干燥约16个小时。
实施例1、2、3和4 使用等离子体处理方法B，采用不同组成的等离子体，制备如“网的制备和处理的一般过程”部分中所述的BMF网。使用水力充电法A对等离子体处理过的网进行驻极体充电。表4中给出了样品制备的条件——包括含氟物质气体、含氟物质的混合比、暴露时间、等离子体总能量和气体流速，表5中给出了最终的氟原子％(APF)、饱和/不饱和比(SUR)、氟饱和系数(FSR)和热稳定性品质因数(Q9)的相应的值。
实施例5、6、7和8 使用等离子体处理方法A和水力充电法B，采用其气体混合物的组成为5体积％ F2和95体积％He的等离子体，制备如“网的制备和处理的一般过程”部分中所述的BMF网。在样品被处理特定的一段时间后，将处理室断电并对其进行吹扫，再取出样品。然后将该样品放回到该室中，使得在第一阶段中处理过的那一侧以面朝下的方式置于带电板上。重复上述过程。
表4中给出了样品制备的条件——包括含氟物质气体、含氟物质的混合比、总的暴露时间以及等离子体总能量，表5中给出了最终的氟原子％(APF)、饱和/不饱和比(SUR)、氟饱和系数(FSR)和热稳定性品质因数(Q9)的相应的值。
对比例1c、2c、3c、4c、5c、6c、7c、8c和9c 使用不同的气态含氟物质，采用等离子体处理方法B和水力充电法A制备如“网的制备和处理的一般过程”部分中所述的BMF网。表4中给出了样品制备的条件——包括含氟物质气体、暴露时间和等离子体总能量，表5中给出了最终的氟原子％(APF)、饱和/不饱和比(SUR)、氟饱和系数(FSR)和热稳定性品质因数(Q9)的相应的值。
对比例10c、11c、12c和13c 对比例10c至13c直接引用美国专利No.6,397,548(Jones等人)，该专利中的例子与本发明对比例的关系如表3所示。所有这些网都是在常压下氟化的，其中所引用的含氟气体的浓度是经纯净氦气稀释的。表4中给出了样品制备的条件——包括含氟物质气体、暴露时间和等离子体总能量。表5中给出了最终的氟原子％(APF)、饱和/不饱和比(SUR)、氟饱和系数(FSR)、以及能够得到的热稳定性品质因数(Q9)的相应的值。
表3 表4 “NA”表示相应的信息不可得到。
表5 “NA”表示相应的信息不可得到。
“*”表示检测不到相应的信号。
由表5中给出的过滤结果Q9明显可看出，FSR值较大的本发明的氟化过滤网的热稳定性过滤性能得到了显著的提高。氟饱和系数(FSR)大于或等于200的网比FSR值小于200的网具有更高的热稳定性品质因数Q9。
图6是用实施例1至8的FSR数据绘制的图，该图示出了Q9值随FSR值增加而增加的总体趋势。
另外，TSDC峰温值较大的本发明的氟化过滤网比TSDC峰温值较小的网具有更高的热稳定性。如表5所示，TSDC峰温值大于或等于130℃的网比TSDC峰温值小于130℃的网具有更高的热稳定性品质因数Q9。
与本专利申请同一天提交的、标题为“具有杂原子和低的氟饱和系数的驻极体制品”(Electret Article Having Heteroatoms and LowFluorosaturation Ratio)的专利申请(代理人案卷号59338US002)也描述了用于获得热稳定性驻极体制品的方法。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明可以有各种改进形式和替换形式。因此，本发明并不局限于以上所述，而是取决于所附的权利要求书及其任何等同形式。
在任何本文未具体公开的元件不存在的情况下，也可以恰当地实施本发明。
以上引用的所有的专利和专利申请，包括在背景技术部分中所引用的专利和专利申请，都以引用方式全部并入本文。
权利要求
1.一种驻极体制品，该驻极体制品包含
聚合物材料，所述聚合物材料带有被赋予的电荷，并且其CF3与CF2之比为至少约0.15，而且其氟饱和系数大于约200。
2.权利要求1所述的驻极体制品，其中所述聚合物材料是非导电性的，而且其中该驻极体制品带有持久电荷。
3.权利要求2所述的驻极体制品，其中所述聚合物材料为非织造纤维网的形式。
4.权利要求3所述的驻极体制品，其中所述纤维是微纤维。
5.权利要求4所述的驻极体制品，其中所述纤维是熔喷微纤维。
6.权利要求4所述的驻极体制品，其中所述微纤维的有效纤维直径为约1微米至20微米。
7.权利要求2所述的驻极体制品，其中所述的CF3与CF2之比为至少约0.2。
8.权利要求2所述的驻极体制品，其中所述的CF3与CF2之比为至少约0.3。
9.权利要求8所述的驻极体制品，其中所述的CF3与CF2之比小于约0.7。
10.权利要求9所述的驻极体制品，其中所述的CF3与CF2之比小于约0.6。
11.权利要求2所述的驻极体制品，其中所述聚合物材料的体积电阻率为约1016欧姆·厘米或更大。
12.权利要求3所述的驻极体制品，其单位重量为约2g/m2至500g/m2。
13.权利要求12所述的驻极体制品，其单位重量为约20g/m2至150g/m2。
14.权利要求3所述的驻极体制品，其中所述非织造纤维网的厚度为约0.25mm至20mm。
15.权利要求3所述的驻极体制品，其中所述非织造纤维网的密实度为约1至25。
16.权利要求15所述的驻极体制品，其中所述非织造纤维网的密实度为约3至10。
17.一种过滤面罩，其具有包含权利要求3所述的驻极体制品的过滤元件。
18.一种呼吸防护器，其具有包含权利要求3所述的驻极体制品作为过滤材料的过滤器芯。
19.一种包含权利要求1所述的驻极体制品的过滤元件，所述过滤元件采取由多个流体通道构成的阵列的形式。
20.权利要求2所述的驻极体制品，其中所述聚合物材料的表面具有约45原子％至60原子％的氟。
21.权利要求2所述的驻极体制品，该驻极体制品的氟饱和系数大于约250。
22.权利要求21所述的驻极体制品，该驻极体制品的氟饱和系数大于约300。
23.权利要求3所述的驻极体制品，该驻极体制品的Q9值为至少约1.40/mmH2O或更大。
24.权利要求24所述的驻极体制品，该驻极体制品的Q9值为至少约1.5/mmH2O。
25.权利要求24所述的驻极体制品，该驻极体制品的Q9值为至少约2.0/mmH2O。
26.权利要求1所述的驻极体制品，其中所述电荷是至少通过水力充电法而赋予该驻极体制品的。
27.权利要求1所述的驻极体制品，其中所述聚合物材料是非导电性的，并且其中该驻极体制品带有持久电荷，而且其中所述纤维是纺粘纤维。
28.权利要求3所述的驻极体制品，该驻极体制品还包含多层的非织造纤维网。
29.权利要求17所述的过滤面罩，其中所述面罩具有面罩主体，该面罩主体适于佩戴在佩戴者的鼻子和口上，其中驻极体过滤介质被设置在所述面罩主体中。
全文摘要
本发明提供一种包含聚合物材料的驻极体制品，其中该聚合物材料带有被赋予的电荷，并且其CF3与CF2之比为至少0.15，而且其氟饱和系数大于约200。该驻极体制品可以是适合用作过滤介质的多孔的聚合物纤维网的形式。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。
文档编号C08J9/36GK101443396SQ200680015210
公开日2009年5月27日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年5月2日
发明者杰拉尔德·R·斯巴茨, 塞思·M·柯克, 马尔文·E·琼斯, 海厄森斯·L·卡比比尔, 艾伦·D·鲁索, 史蒂文·J·帕丘塔 申请人:3M创新有限公司