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改进的织物制作方法

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    改进的织物制作方法
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    1.一种织物,包括多种纤维(F),这些纤维(F)包括选自下组的至少一种聚合物材料(P),该组的构成为(1)由至少一种聚(芳基醚酮)(P1)与至少一种聚(芳基醚砜)(P2)构成的一种共混物(B12);(2)包括砜基团、酮基团以及亚芳基基团的一种聚合物(P3),以及(3)它们的一种共混物(B123)2.根据权利要求1所述的织物,其中,该聚合物材料(P)是该共混物(B12)3.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,多于50wt.%的聚(芳基醚酮)(P1)的重复单元是具有以下化学式的一个或多个的重复单元(R1)其中Ar独立地是选自亚苯基、联亚苯基或亚萘基的一种二价的芳香族基团;X独立地是O、C(=O)或一个直接键;n是从0到3的一个整数;b、c、d以及e是0或1;a是1到4的一个整数;并且,优选地,当b是1时d是04.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,该聚(芳基醚砜)(P2)是一种聚(联苯基醚砜),多于50wt%的所述聚(联苯基醚砜)的重复单元是具有以下通式的一种或多种化学式的重复单元(R2-d)其中,R1至R4是-O-、-SO2-、-S-、-CO-,前提条件是R1至R4中至少一个是-SO2-,并且R1至R4中至少一个是-O-;Ar1、Ar2和Ar3是含有6至24个碳原子的亚芳基基团,并且优选是亚苯基或对-联亚苯基;并且a和b是0或15.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,该聚(芳基醚酮)(P1)是一种聚(醚醚酮),并且该聚(芳基醚砜)(P2)是一种聚苯砜6.根据权利要求1所述的织物,其中,该聚合物材料(P)是该聚合物(P3)7.根据权利要求6所述的织物,其中,该聚合物(P3)的亚芳基基团是聚亚芳基基团,并且砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比是大于18.根据权利要求6或7所述的织物,其中,该聚合物(P3)是包括以下结构的一种聚合物其中“a”和“c”代表整个聚合物的10mol%至60mol%,并且“b”和“d”代表整个聚合物的40mol%至90mol%9.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,所述纤维(F)是通过一种熔纺法而获得的10.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,所述纤维(F)是无纺的11.根据权利要求1至9中任一项所述的织物,其中,所述纤维(F)是编织的12.根据以上权利要求中任一项所述的织物,其中,所述纤维(F)是微纤维类或纳米纤维类13.根据权利要求1至12中任一项所述的织物在航空、汽车、医学、军事或安全应用中的用途14.一种过滤器装置,包括权利要求1至12中任一项所述的织物15.一种过滤器组件,包括一个框架以及装在所述框架上的一种织物,其中,所述织物是根据权利要求1至12中任一项所述的织物16.一种过滤系统,包括多个过滤器组件,它们中的至少一个是根据权利要求15所述的过滤器组件17.一种过滤系统,包括多个过滤器组件,它们各自符合权利要求1518.根据权利要求16或17所述的过滤系统,进一步包括一个气体进口,该气体进口配置为从一个燃煤发电厂或一个水泥厂接收一种气体19.根据权利要求18所述的过滤系统,该过滤系统接收来自一个燃煤发电厂或一个水泥厂的一种气体20.一个燃煤发电厂或一个水泥厂,包括根据权利要求16至19中任一项所述的过滤系统21.根据权利要求1至12中任一项所述的织物、或根据权利要求14所述的过滤装置、或根据权利要求15所述的过滤器组件、或根据权利要求16至19中任一项所述的过滤系统用于从一种酸性气体中、有可能是来自一个燃煤发电厂的一种烟道气中去除固体微粒的用途22.根据权利要求21所述的用途,其中,该酸性气体含有二氧化碳,所述酸性气体的二氧化碳含量超过1vol%(有可能超过10vol%)并且所述酸性气体的固体颗粒负载量超过100μg/m03(有可能超过1000μg/m03)
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专利名称:改进的织物的制作方法相关申请的交叉引用本申请权利要求于2007年3月23日提交的美国申请序列号60/896,567以及于2007年12月18日申请的美国申请序列号61/014,485的权益,两份申请的全部内容均通过引用结合在此。发明领域 本发明涉及以改进的特性为特点的织物,这些织物在许多应用中是有用的,并且特别是在工业、医学和清除应用中是有用的。本发明还涉及结合这种织物的过滤器组件和过滤系统。 相关技术描述 需求性产业,诸如航空、汽车、医学、军事以及安全产业,对于以特定的特性为特征的高性能织物存在一种需要。 在医学领域(特别是在清洁室中)的几种应用中,织物重复地与不同的药物和/或化学品相接触并且被暴露于苛刻的条件下(如例如杀菌工艺所要求的);由于这一原因,织物应令人希望地表现出高韧性、高耐磨性、高强度、高热稳定性以及高耐化学性,包括高的耐水解性。 相似的要求在许多工业(如化学工业)中是应有的,在这些应用中,织物与不同的化学品重复接触,这些化学品包括有机溶剂类,诸如丙酮、甲基乙基酮、甲苯以及乙酸乙酯,或酸类,例如硫酸或硝酸。 此外,这类织物的另一种特殊的和需求性的应用是来自燃料电厂的烟道气排放的微粒的过滤。世界组织和国际机构例如国际能源机构关注着关于燃烧化石燃料的环境影响。化石燃料的燃烧促成了酸雨、全球变暖以及空气污染的形成,这归因于杂质和燃料的化学组成。燃煤发电厂操作的主要副产物之一(来自煤燃烧的烟道气)通过一个烟道气烟囱排放到空气中。煤燃烧的过程中产生的烟道气在高温排放出,典型地在125℃以上并且经常在160℃以上。烟道气典型地含有二氧化碳、氮气、氧气、飞灰以及水蒸气,连同其他物质,例如氮氧化物、硫氧化物、氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)、亚硫酸、硝酸、硫酸、汞、硝酸硫(SNO3)、低水平的铀、钍,以及其他天然存在的放射性同位素类,并且还有许多其他有毒物质。烟道气典型地含有远高于5vol%的CO2,非常经常地高于10vol%的CO2,并且经常含有12.5vol%或更多的CO2。烟道气典型地含有远高于150ppm的氮氧化物(NOx),非常经常高于300ppm的NOx并且经常含有至少400ppm的NOx;它可以还包括400ppm以上、600ppm以上、800ppm以上、1000ppm以上、1200ppm以上或甚至1400ppm以上的硫氧化物(SOx),这取决于煤组成的性质。“SOx”是对硫氧化物的混合物所给出的一种总称,它的两种主要组分是二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)。另一方面,“NOx”是对氮氧化物的混合物所给出的一个总体的术语,它的两种主要组分是氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。烟道气的固体颗粒负载量典型地是远高于1mg/m03(m03=在273K和101.3kPa的m3),非常经常在5mg/m03以上并且经常在15mg/m03以上;有时它可以是至少20,或甚至为至少25mg/m03。与煤燃烧相关的主要危险之一是在以上描述的化学腐蚀性烟道气中夹带的固体微粒物的排放。这种对公共卫生而言危险的固体物质的实例包括飞灰、细烟雾型颗粒、不同类型的烟、粉尘等,它们不易通过重力从烟道气中分离出。电厂通常利用不同的织物过滤材料从烟道气中除去微粒,常见地已知为袋滤室。气体流入并穿过织物,而固体微粒物留在织物内。操作袋滤室的资本支出是很高的,但它们的效率是优异的并且因此它们变得很受欢迎。然而,用于制造袋滤室的织物的具体选择能够极大地影响相关的效率和成本。 当袋滤室以延长的时段暴露于由燃煤厂产生的烟道气的热的、磨蚀性的以及化学腐蚀性的环境中时,高度希望的是用于制造它们的织物能经受住这种环境。 水泥厂产生了与和燃煤发电厂相关的影响相类似的环境影响,因为它们总体来说也用煤作为主要燃料。 用聚乙烯(PE)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维、芳香族聚酰胺纤维以及玻璃纤维制成的织物已经用于不同的应用中,包括工业的和空气污染控制的系统。用其他聚合物材料制成的织物已经用于不同的应用中,这取决于环境,包括该应用的温度和酸性水平。用聚(亚苯基硫醚)(PPS)纤维制成的织物至今已经广泛地在燃煤的发电工业中用作过滤系统的一部分。
然而,不幸的是市场上可得的织物有很多缺点。例如,某些聚合物纤维的供应受到严重限制,这样,过滤器制造商愿意从一种可替代的并且技术性能更好的聚合物纤维源中受益。此外,用纤维(如PPS纤维)制成的某些织物在酸性环境中氧化性地降解。当这类织物结合进过滤器中时,氧化性分解最终能够导致过滤孔阻塞,空气流减少并且清洗频率更高,直到需要更换过滤时。其他织物的特征为低的耐高温性或重复的化学处理。
因此,对改进的织物存在需要,特别是适合于如以上所描述的工业、医学或空气清洁应用的、其特征为高拉伸性能、高水解稳定性以及高耐热性而同时甚至在高温条件下还呈现出色的耐化学性的织物。这类织物还应该用可容易地成型为纤维的一种材料制成。这种材料的具体选择的难度同等于它对所涵盖的应用的决定性作用。
本发明使得现在可以获得以优异的特性为特征的织物,这些特性例如是高的拉伸性能、高的水解稳定性、高的耐热性以及出色的耐化学性,这些特性使它们尤其适合于针对提高的温度、苛刻的化学和磨蚀性环境的应用。



本发明的一个第一方面涉及一种织物,该织物包括多个纤维(F),这些纤维(F)包括选自下组的至少一种聚合物材料(P),该组的构成为(1)由至少一种聚(芳基醚酮)(P1)和至少一种聚(芳基醚砜)(P2)构成的一种共混物(B12);(2)包括砜基团类、酮基团类和亚芳基基团类的一种聚合物(P3),以及(3)它们的一种共混物(B123)。
根据本发明的织物可以在纺织工业、航空、汽车、医学、军事和安全工业中找到有用的应用。因此,本发明的另一方面是针对根据本发明的织物在以上提及的应用的任一项中的用途。
本发明的织物能够结合到不同的装置和系统中。例如,该织物能够结合进一个过滤器装置中。因此,本发明的另一方面是针对包括如以上所描述的织物的一种过滤器装置。与它紧密相关的本发明的一个方面是针对一个过滤器组件,该过滤器组件包括一个框架以及装在所述框架上的一种织物,其中,所述织物是如以上描述的织物。
该过滤器组件能够用于很多应用,包括(但不限制于)用于工厂(例如燃煤电厂和水泥厂)的过滤器组件。因此,本发明还有另一方面是针对一种过滤系统,该过滤系统包括多个过滤器组件,它们中的至少一个是如以上所描述的过滤器组件;每个过滤器组件是如以上所描述。
根据本发明的过滤器组件可以在燃煤发电厂或水泥厂中结合进用于气体/流体的过滤系统中。因此,本发明还有另一方面是针对包括如以上所描述的过滤系统的一个燃煤发电厂或一个水泥厂。
本发明还有另一方面是针对如以上描述的织物或过滤器装置或过滤器组件用于去除来自一种酸性气体的固体微粒的用途。酸性气体可以是能够与水反应从而生成H+的任何气体。气体与水反应的能力可以常规地在室温(23℃)和大气压(1atm)下通过如下方法评估将所述水放在所述气体的气氛中约1小时以获得一种水性介质,然后测量所述水性介质的pH;pH值实质性地低于7.0表示该气体是酸性的;pH值低于6.0、5.0、4.0或甚至3.0可以在某些情况中观察到。酸性气体可以是来自一个燃煤发电厂的烟道气。酸性气体是任何气体。该酸性气体可以含有二氧化碳。所述酸性气体的二氧化碳含量可以超过1vol%、2vol%、5vol%、10vol%或甚至20vol%。所述酸性气体的固体微粒负载量可以超过1μg/m03、10μg/m03、100μg/m03、1000μg/m03、10mg/m3、20mg/m3、50mg/m03或甚至(在极端的情况中)1g/m3。
附图简要说明 当通过参考以下详细说明并结合附图进行考虑而对本发明得到更好的理解时,将易于获得对本发明及其许多附带的优点的更完整的认识,在附图中

图1是展示了包括根据本发明的织物的一个过滤器组件的图表;并且 图2是展示了包括根据本发明的过滤器组件的一个过滤系统(袋滤室)的图表。
发明详细说明 织物说明 术语“织物”旨在表示由多个纤维的一个网组成的一种纺织材料,这些纤维经常称作线或纱。纱通常是通过在一个纺车上将纤维原料进行纺丝以生产长的纱股而生产的。织物总体上是通过将纤维编织、针织、钩织、扭结或压在一起而形成的。
根据本发明的织物包括基于该织物的总重量,在1%、2%、5%、10%、20%、30%、50%、75%、90%或95%以上的重量的多个纤维(F);该织物可以基本上由或甚至由与纤维(F)相同的多个纤维构成;该织物可以包括基于该织物的总重量小于99%、98%、95%、90%、80%、70%、50%、25%、10%或5%重量的与纤维(F)相同的多个纤维。当该织物结合进一个过滤器组件中时,它包括与纤维(F)相同的多个纤维,基于该织物的总重量,这些纤维的重量通常在10%以上,优选50%以上,更优选80%以上,仍然更优选95%以上的重量。
该织物还可以包括其他常规的织物成分,例如除纤维(F)之外的纤维。这类纤维的非限制性实例包括玻璃纤维;石棉纤维;由高温工程树脂形成的有机纤维,如聚(苯并噻唑)纤维、聚(苯并咪唑)纤维、聚(苯并噁唑)纤维、聚芳基醚纤维以及芳族聚酰胺纤维;碳纤维;PTFE纤维;硼纤维(例如通过硼微粒剂在一种钨或碳酸盐纱上的沉积作用而获得);金属纤维;陶瓷纤维如氮化硅Si3N4;滑石-玻璃纤维;硅酸钙纤维如硅灰石微纤维;碳化硅纤维;金属硼化物纤维(例如TiB2)以及它们的混合物;碳纤维值得注意的是可以通过对不同的聚合物前体(例如像人造纤维、聚丙烯腈(PAN)、芳香聚酰胺或酚醛树脂)进行热处理和热解而获得;对本发明有用的其他碳纤维类可以从沥青材料获得。术语“石墨纤维”旨在表示通过碳纤维的高温热解(超过2000℃)而获得的碳纤维,其中碳原子按照与石墨结构类似的一种方式排列。对本发明有用的某些碳纤维选自下组,其构成为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维、石墨纤维、以及它们的混合物。
本发明的织物可以是无纺的或纺织的。这种织物可以在纺织工业、航空、汽车、医学、军事和安全工业中找到有用的应用。这类应用的非限制性实例包括阻燃材料,阻火毡,衬垫,软管,带子,绳索,可再充电的电池隔膜,可杀菌的纤维,包括原位网片,军用服装,土工布,保护纤维,线,以及复合填充剂材料,用于公用事业、水泥厂和化学加工厂的过滤器,化学涤气器单元,阻燃纺织物,用于环境腐蚀性环境、化学处理、危险废物、辐射、抗撕裂的、以及抗冲击的保护性服装,保护纤维,地毯,被褥,内饰件,纺织的和非纺织的衣物,服装,以及带子。
聚合物材料(P)的说明 根据本发明的包括多个纤维(F)的织物包括选自下组的至少一种聚合物材料(P),该组的构成为(1)由至少一种聚(芳基醚酮)(P1)和至少一种聚(芳基醚砜)(P2)构成的一种共混物(B12);(2)包括砜基团类、酮基团类和亚芳基基团类的一种聚合物(P3),以及(3)它们的一种共混物(B123)。
如在此所用的,术语“共混物”是指两种或多种聚合物的一种物理组合,它与“共聚物”不同,在共聚物中两种或多种不同的共聚物化学地彼此相连从而形成多个块状结构和/或其中两种或多种不同类型的聚合的重复单元随机地分布在一个聚合物链中。通常,共混物的不同的聚合物组分在纤维(F)内以某种程度在彼此之间扩散,并且经常地,它们在该纤维内密切扩散使得它们的个体性在纤维内变得模糊。
如在此所用的,术语“聚合物材料”不加区别地表示一种单一的聚合物,或如以上所定义的,由两种或多种聚合物组成的一种共混物。
包括根据本发明的多个纤维(F)的织物除以上所列出的之外还可以进一步包括一种或多种聚合物(P*)。在纤维(F)中,聚合物(P*)和聚合物材料(P)的重量比[(P*)∶(P)]范围通常是从0到5,优选从0到小于1.00,更优选从0到0.30并且仍然更优选从0到0.10。在本发明的可能给予优选的某些实施方案中,纤维(F)基本上不含或完全不含聚合物(P*)。
聚(芳基醚酮)(P1)。
为了本发明的目的,聚(芳基醚酮)(P1)是任何聚合物,该聚合物的多于50wt.%的重复单元是具有一种或多种化学式的重复单元(R1),该重复单元不含砜基团并且含有至少一个亚芳基基团、至少一个醚基团[-O-]以及至少一个酮基团[-C(=O)-]。总体上,这些重复单元(R1)中所含的至少一个酮基团处于两个亚芳基基团之间,特别是如以下所示处于两个亚苯基基团之间
不仅是重复单元(R1),整个聚(芳基醚酮)(P1)也经常是不含砜基团的。但是,在某些特殊情况下,聚(芳基醚酮)(P1)可以还含有砜基团;该情况是,在聚(芳基醚酮)(P1)中,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比典型地低于0.5,并且同样典型的是小于5wt.%或甚至小于2.5wt.%的聚(芳基醚酮)(P1)的重复单元含有一个砜基团。
聚(芳基醚酮)(P1)优选地包括75wt.%以上,更优选90wt.%以上,并且甚至更优选95wt.%以上的重复单元(R1)最优选地,聚(芳基醚酮)(P1)含有重复单元(R1)作为基本上唯一的(如果不是作为唯一的)重复单元。
聚(芳基醚酮)(P1)有利地是如美国临时申请S.N.60/835,430所描述,其全部内容通过引用结合在此。因此,重复单元(R1)有利地具有一个或多个以下化学式

其中 ■Ar独立地是选自亚苯基、联亚苯基或亚萘基的一个二价的芳香族基团, ■X独立地是O、C(=O)或一个直接键, ■n是从0到3的一个整数, ■b、c、d和e是0或1, ■a是从1至4的一个整数,并且 ■优选地,当b是1时d是0。
重复单元(R1)优选地选自

以及
更优选地,重复单元(R1)是选自
以及
仍然更优选地,重复单元(R1)是
为了本发明的目的,一种聚(醚醚酮)旨在表示任何聚合物,在该聚合物中多于50wt.%的重复单元是具有化学式(VII)的重复单元(R1)。
当聚(芳基醚酮)(P1)是一种聚(醚醚酮)均聚物时,即基本上所有(如果不是所有)重复单元都是具有化学式(VII)的一种聚合物时,得到了优异的结果。来自Victrex Manufacturing Ltd.的

150P、

380P、

450P以及

90P,来自Degussa的

PEEK,以及来自SOLVAY ADVANCED POLYMERS,L.L.C.的



PEEK是聚(醚醚酮)均聚物的实例。
聚(芳基醚砜)(P2)。
适合用作聚(芳基醚砜)(P2)的许多聚(芳基醚砜)在WO2006/094988中有所描述,其全部内容通过引用结合在此。
为了本发明的目的,聚(芳基醚砜)(P2)是任何一种聚合物,该聚合物的至少5wt.%的重复单元是具有一种或多种化学式的重复单元(R2),该重复单元包括处于两个亚芳基基团之间的至少一个砜基团[-S(=O)2-]、以及至少一个醚基团[-O-]。特别地,在聚(芳基醚砜)(P2)中,该至少一个砜基团[-S(=O)2-]可以如下所示处于两个亚苯基基团之间
聚(芳基醚酮)(P2)优选地包括25wt.%以上,更优选50wt.%以上,仍然更优选90wt.%以上,并且甚至更优选95wt.%以上的重复单元(R2)。最优选地,聚(芳基醚砜)(P2)含有重复单元(R2)作为基本上唯一的(如果不是作为唯一的)重复单元。
聚(芳基醚砜)(P2)总体上不同于聚(芳基醚酮)(P1)。特别地,聚(芳基醚砜)(P2)经常是不含酮基团的。但是,在某些特殊情况下,聚(芳基醚砜)(P2)可以还含有酮基团;该情况是,在聚(芳基醚砜)(P2)中,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比典型地大于1并且可以超过2,并且同样典型地小于25wt.%的聚(芳基醚砜)(P2)的重复单元含有一个酮基团。
如稍后将描述的,聚(芳基醚砜)(P2)可以是一种聚(联苯基醚砜),例如一种聚苯砜。可替代地,聚(芳基醚砜)(P2)可以是一种聚醚砜、一种聚醚醚砜或一种双酚A型聚砜。
聚(芳基醚砜)(P2)除一种聚(联苯基醚砜)之外还可以是由至少一种聚(联苯基醚砜)和至少一种聚(芳基醚砜)组成的一种共混物,例如一种聚醚砜。
在本发明的一个特定的实施方案中,聚(芳基醚砜)(P2)是一种聚醚砜。为了本发明的目的,聚醚砜旨在表示任何聚合物,该聚合物中多于50wt.%的重复单元是具有化学式(1)的重复单元(R2-a)
该聚醚砜可以特别地是一种均聚物,或一种共聚物,例如一种无规的或一种嵌段共聚物。当该聚醚砜是一种共聚物时,它的重复单元有利地是具有化学式(1)的重复单元(R2-a)与不同于重复单元(R2-a)的重复单元(R2-a*)的一种混合物,例如具有此后示出的化学式(2)、(3)或(4)的重复单元
以及它们的混合物。
优选地,该聚醚砜是一种均聚物,或它是一种共聚物,该共聚物的重复单元是由具有化学式(1)的重复单元(R2-a)和具有化学式(2)的重复单元(R2-a*)构成的一种混合物,或它还可以是先前提到的均聚物与共聚物的一种共混物。
聚醚砜是从SOLVAY ADVANCED POLYMERS,L.L.C.如

A可商购的。
在本发明的一个特定的实施方案中,聚(芳基醚砜)(P2)是一种聚醚醚砜。为了本发明的目的,聚醚醚砜旨在表示任何聚合物,该聚合物中多于50wt.%的重复单元是具有化学式(2)的重复单元(R2-b)
聚醚醚砜可以特别地是一种均聚物,或一种共聚物,如一种无规的或一种嵌段共聚物。
在本发明的一个特定的实施方案中,聚(芳基醚砜)是一种双酚A型聚砜。为了本发明的目的,双酚A型聚砜旨在表示任何聚合物,该聚合物中多于50wt.%的重复单元是具有化学式(3)的重复单元(R2-c)
双酚A型聚砜可以包括大于75wt.%或90wt.%的具有化学式(3)的重复单元。双酚A型聚砜可以是一种均聚物,或它可以是一种共聚物,如一种无规的或一种嵌段共聚物。当双酚A型聚砜是一种共聚物时,它的重复单元有利地是重复单元(R2-c)与不同于重复单元(R2-c)的重复单元(R2-c*)的一种混合物,例如
以及它们的混合物。
优选地,双酚A型聚砜是一种均聚物。双酚A型聚砜值得注意的是从SOLVAY ADVANCED POLYMERS,L.L.C.如

可商购的。
聚(芳基醚砜)(P2)优选地是一种聚(联苯基醚砜)。
如在美国临时申请S.N.60/835,430中所描述的,术语“聚(联苯基醚砜)”旨在表示任何聚合物,总体上是一种缩聚物,该缩聚物中50wt.%的重复单元是具有一种或多种化学式重复单元(R2-d),该重复单元含有至少一个对-联亚苯基基团
至少一个醚基团(-O-)以及至少一个砜基团(-SO2-)。
优选地,重复单元(R2-d)是具有以下通用类型的一种或多种化学式的重复单元
其中,R1至R4是-O-、-SO2-、-S-、-CO-,前提条件是R1至R4中至少一个是-SO2-,并且R1至R4的至少一个是-O-;Ar1、Ar2和Ar3是含有6至24个碳原子的亚芳基基团,并且优选是亚苯基或对-联亚苯基;并且a和b是0或1。
更优选地,重复单元(R2-d)是选自
以及它们的混合物。
仍然更优选地,重复单元(R2-d)是



的一种混合物,其中,基于该混合物所包含的重复单元(7)和(9)的总量,在该混合物中含有的重复单元(9)的重量是在10%和99%之间,并且优选在50%和95%之间。
当使用重复单元(7)或重复单元(7)与(9)的混合物作为重复单元(R2-d)时,可以实现最好的特性。另一方面,使用重复单元(4)作为重复单元(R2-d)总体上提供了最好的整体上成本-特性的平衡。
为了本发明的目的,一种聚苯砜旨在表示任何缩聚聚合物,其多于50wt.%的重复单元是具有化学式(4)的重复单元(R2-d)。
聚(联苯基醚砜)可以特别地是一种均聚物、一种无规的、可替代的或嵌段的共聚物。当聚(联苯基醚砜)是一种共聚物时,它的重复单元可以特别地是由(i)具有选自化学式(4)、(6)、(7)、(8)或(9)的至少两种不同化学式的重复单元(R2-d),或(ii)具有选自化学式(4)、(6)、(7)、(8)或(9)的一种或多种化学式的重复单元(R2-d)(尤其是具有化学式(4)的重复单元)与不同于重复单元(R2-d)的重复单元(R2-d*)所构成,例如
以及
优选多于70wt.%、更优选多于85wt.%的聚(联苯基醚砜)的重复单元是重复单元(R2-d)。仍然更优选地,基本上聚(联苯基醚砜)的所有重复单元都是重复单元(R2-d)。最优选地,聚(联苯基醚砜)的所有重复单元都是重复单元(R2-d)。
当聚(联苯基醚砜)是一种聚苯砜均聚物时,即基本上所有(如果不是所有)的重复单元都是具有化学式(4)的一种聚合物时,获得了优异的结果。来自SOLVAY ADVANCED POLYMERS,L.L.C.的

R聚苯砜是聚苯砜均聚物的一个实例。
共混物(B12)。
在一个特定的优选的实施方案中,聚合物材料(P)是一种共混物(B12)。如先前所提及的,所述共混物(B12)是由至少一种聚(芳基醚酮)(P1)和至少一种聚(芳基醚砜)(P2)构成。
对于共混物(B12)而言,基于共混物(B12)的总重量[即基于聚(芳基醚酮)(P1)的重量加上聚(芳基醚砜)(P2)的重量],聚(芳基醚酮)(P1)的重量有利地是至少15%,优选至少25%,更优选至少35%,仍然更优选至少40%,并且再仍然更优选至少45%;此外,基于共混物(B12)的总重量,聚(芳基醚酮)(P1)的重量有利地是最多90%并且优选最多80%;在某些实施方案中,它最多70%,并且有可能最多55%;在某些其他实施方案中,它是55%以上,并且有可能是至少60%、至少70%、至少75%或甚至至少80%。
聚合物(P3)。
聚合物(P3)包括砜基团类、酮基团类以及亚芳基基团类。
在聚合物(P3)中,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以在一个很大的程度上变化。
适合用作聚合物(P3)的某些聚合物在美国临时申请61/014,485中有所描述,其全部内容通过引用结合在此。因此,聚合物(P3)可以是包括砜基团类、酮基团类和聚亚芳基基团类(“聚亚芳基基团”如以下定义),其中砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比大于1;在所述特别的聚合物(P3)中,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以大于1.25、大于1.5、或甚至大于2;此外,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以特别地低于5、低于4、低于3或低于2。
除美国临时申请61/014,485中所描述的那些聚合物之外某些聚合物也至少适合于(如果不是更适合于)用作聚合物(P3)。因此,聚合物(P3)可以是包括砜基团类、酮基团类和聚亚芳基基团类的一种聚合物,其中砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比是最多1;此外,在聚合物(P3)中,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以低于0.8、低于0.65、低于0.5、低于0.35或甚至低于0.25;此外,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以显著地在0.1以上、0.2以上、0.25以上、或高达0.5。
还有适于用作聚合物(P3)的其他聚合物是包括砜基团类、酮基团类和亚芳基基团类而不是聚亚芳基基团类的聚合物。当聚合物(P3)属于这种类型时,砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比可以在1以上或最多是1,并且可以遵守以上限定的多个上限和下限中的任何一个。
聚合物(P3)优选包括聚亚芳基基团类。术语“聚亚芳基基团”旨在表示含有多个苯环(benzenic ring)结构的基团,每个苯环通过至少一个单键直接连接到至少一个其他苯环上。这类聚亚芳基基团的非限制性实例包括2,6-亚萘基、2,6-亚蒽基、2,7-亚菲基、联亚苯基、以及联亚萘基类。更优选地,聚合物(P3)包括联亚苯基基团类。仍然更优选地,聚合物(P3)包括对-联亚苯基基团类。
聚合物(P3)的酮基团通常起源于含有多个单体的酮。含有多个单体的这种酮的非限制性实例包括
其中,X是一种卤素、一个硝基、一个羟基或一个硫醇基的基团,并且其中Y是一个烷基、一个芳基、一个酮、一个-O-、或一个-S-的基团。
聚合物(P3)的砜基团通常起源于含有多个单体的砜。含有多个单体的这种砜的非限制性实例包括
这里,X是一种卤素、一个硝基、一个羟基或一个硫醇基的基团,并且其中Y是一个烷基、一个芳基、一个酮、一个-O-、或一个-S-的基团。
聚合物(P3)总体上包括 -至少一个

基团(G1)以及 -至少一个

基团(G2)。
聚合物(P3)优选还包括至少

基团(G3)。
对于在美国临时申请61/014,485中所描述的适于用作聚合物(P3)的某些聚合物的情况,(G1)的摩尔数与(G2)的摩尔数之比可以大于1、大于1.25、更优选大于2;另一方面,它可以特别地低于15、或低于10。还对于美国临时申请61/014,485中所描述的适于用作聚合物(P3)的某些聚合物的情况,聚合物(P3)可以包括每kg的聚合物大于100g、大于200g、大于300 g或大于350g的基团(G1);并且聚合物(P3)可以包括每kg的聚合物大于25g、大于75g或大于100g的基团(G2);并且聚合物(P3)还可以每kg的聚合物包括大于100g、大于200g、大于250 g或大于300g的基团(G3)。
除美国临时申请61/014,485中所描述的那些之外某些聚合物也至少适合于(如果不是更适合于)用作聚合物(P3)。因此,在聚合物(P3)中,(G1)的摩尔数与(G2)的摩尔数之比可以最多是1;此外,在聚合物(P3)中,(G1)的摩尔数与(G2)的摩尔数之比可以低于0.8、低于0.65、低于0.5、低于0.35或甚至低于0.25;此外,(G1)的摩尔数与(G2)的摩尔数之比可以特别地是0.1以上、0.2以上、0.25以上、或高达0.5。同样因此,聚合物(P3)可以包括每kg的聚合物大于25g、大于50g、大于75g或大于100g的基团(G1);并且聚合物(P3)可以包括每kg的聚合物大于100g、大于200g、大于250g、大于300g或大于350g的基团(G2);并且聚合物(P3)还可以包括每kg的聚合物大于100g、大于200g、大于250g或大于300g的基团(G3)。
聚合物(P3)可以是一种均聚物或一种共聚物。它优选是包括具有至少两种不同化学式的重复单元的一种共聚物。更优选地,它包括具有两种并且仅两种不同化学式的重复单元。聚合物(P3)可以包括如以下详述的重复单元(R3-a)、(R3-b)、(R3-c)、(R3-d)、(R3-e)或(R3-f)。如以下将详述的,重复单元(R3-a)、(R3-b)、(R3-c)、(R3-d)、(R3-e)以及(R3-f)是通过不同单体之间的反应而获得的;顺便提及,从实用的角度出发,所述重复单元总体而言是通过所述反应获得的。
重复单元(R3-a)。
重复单元(R3-a)是通过包括至少一个基团(G1)的至少一种芳香族的二卤化合物(D1-1)与至少一种芳香族的二羟基化合物之间的反应可获得的。
重复单元(R3-a)包括至少一个基团(G1),但是它们还可以包括基团(G2)和/或(G3)。它们还可以是不含基团(G2)和(G3)的。用包括基团(G1)和(G2)或(G3)的重复单元,获得了优异的结果。
包括具有重复单元(R1)的至少一个基团(G1)的芳香族二卤化合物(D1-1)优选是一种4,4’-二卤二苯砜或4,4’-二[(4-氯苯基)磺酰基]-1,1’-联苯。更优选地,它是一种4,4’-二卤二苯砜。仍然更优选地,4,4’-二卤二苯砜是选自下组,其构成为4,4’-二氯二苯砜、4,4’-二氟二苯砜以及它们的混合物。
具有重复单元(R3-a)的芳香族的二羟基化合物优选是4,4’-双酚或4,4’-二羟基二苯甲酮。
重复单元(R3-b)。
以上所描述的聚合物可以还包括重复单元(R3-b),这些重复单元通过包括至少一个基团(G1)的至少一种芳香族的二羟基化合物(D1-2)与至少一种芳香族的二卤化合物之间的反应是可获得的。
重复单元(R3-b)包括至少一个基团(G2),但是它还可以包括基团(G1)和/或(G3)。它也可以是不含基团(G1)和(G3)的。例如,用包括基团(G2)和(G1)两者的重复单元(R1),获得了优异的结果。
包括具有重复单元(R3-b)的至少一个基团(G1)的芳香族二羟基化合物(D1-2)优选是二羟基二苯砜。
重复单元(R3-c)。
以上所描述的聚合物可以还包括重复单元(R3-c),这些重复单元通过包括至少基团(G2)的至少一种芳香族的二卤化合物(D2-1)与至少一种芳香族的二羟基化合物之间的反应是可获得的。
重复单元(R3-c)包括至少一个基团(G2),但是它还可以包括基团(G1)和/或(G3)。它也可以是不含基团(G1)和(G3)的。例如,用包括基团(G2)和(G1)两者的多个重复基团(R3),获得了优异的结果。
具有重复单元(R3-c)的芳香族的二羟基化合物优选是4,4’-双酚。
芳香族的二卤化合物(D2-1)优选是一种4,4’-二卤二苯甲酮。更优选地,该4,4’-二卤二苯甲酮是选自下组,其构成为4,4’-二氯二苯甲酮、4,4’-二氟二苯甲酮以及它们的多种混合物。
重复单元(R3-d)。
以上所描述的聚合物可以还包括重复单元(R3-d),这些重复单元通过包括至少基团(G2)的至少一种芳香族的二羟基化合物(D2-2)与至少一种芳香族的二卤化合物之间的反应是可获得的。
重复单元(R3-d)包括至少一个基团(G2),但是它还可以包括基团(G1)和/或(G3)。它也可以是不含基团(G1)和(G3)的。例如,用包括基团(G2)和(G1)两者的重复单元(R4),获得了优异的结果。
具有重复单元(R3-d)的芳香族的二羟基化合物(D2-2)优选是4,4’-二羟基二苯甲酮。
重复单元(R3-e)。
如以上所描述的聚合物可以还包括重复单元(R3-e),这些重复单元通过包括至少基团(G3)的至少一种芳香族的二卤化合物(D3-1)与至少一种芳香族的二羟基化合物之间的反应是可获得的。
重复单元(R3-e)包括至少一个基团(G3),但是它还可以包括基团(G1)和/或(G2)。它也可以是不含基团(G1)和(G2)的。例如,用包括基团(G3)和(G1)两者的重复单元(R5),获得了优异的结果。
具有重复单元(R3-e)的芳香族的二羟基化合物优选是4,4’-双酚。
重复单元(R3-f)。
如以上所描述的聚合物可以还包括重复单元(R3-f),这些重复单元通过包括至少基团(G3)的至少一种芳香族的二羟基化合物(D3-2)与至少一种芳香族的二卤化合物之间的反应是可获得的。
重复单元(R3-f)包括至少一个基团(G3),但是它还可以包括基团(G1)和/或(G2)。它也可以是无基团(G1)和(G2)的。例如,用包括基团(G3)和(G1)两者的重复单元(R3-f),获得了优异的结果。
具有重复单元(R3-f)的芳香族的二羟基化合物(D3-2)优选是4,4’-双酚。
在一个特别的实施方案中,聚合物(P3)优选是不含对苯二酚基团的。
重复单元(R3-a)、(R3-b)、(R3-c)、(R3-d)、(R3-e)以及(R3-f)可以是相同的或不同的。例如,包括基团(G1)和(G2)二者的一种重复单元遵循重复单元(R3-a)和(R3-d)两者的定义。
如以上所描述的这些重复单元的非限制性实例在以下列出
重复单元(i)是这些重复单元的一个实例,同时是重复单元(R3-a)和(R3-f)。重复单元(ii)至(v)分别同时是重复单元(R3-b)和(R3-c)、(R3-a)和(R3-b)、(R3-a)和(R3-d),并且最后是(R3-a)和(R3-f)。
重复单元(R3-a)、(R3-b)、(R3-c)、 R3-d)、(R3-e)和(R3-f)的总重量与聚合物的总重量之比有利地是在0.5以上。这一比例优选是在0.7以上,更优选在0.9以上并且仍然更优选在0.95以上。最优选地,聚合物(P3)除重复单元(R3-a)、(R3-b)、(R3-c)、(R3-d)、(R3-e)以及(R3-f)之外不包括其他重复单元。
用包括以下结构的聚合物获得了优异的结果
其中 ■“a”可以代表整个聚合物的至少10mol.%、20mol.%、30mol.%、40mol.%、50mol.%,并且“a”还可以代表整个聚合物的最多70mol.%、60mol.%、50mol.%、40mol.%、30mol.%;“a”优选代表整个聚合物的10mol.%至60mol.%; ■“b”可以代表整个聚合物的至少30mol.%、40mol.%、50mol.%、60mol.%、70mol.%,并且“b”还可以代表整个聚合物的最多95mol.%,90mol.%或80mol.%;“b”优选代表整个聚合物的40mol.%至90mol.%; ■“c”可以代表整个聚合物的至少10mol.%、20mol.%、30mol.%、40mol.%、50mol.%,并且“c”还可以代表整个聚合物的最多70mol.%、60mol.%、50mol.%、40mol.%、30mol.%;“c”优选代表整个聚合物的10mol.%至60mol.%; ■“d”可以代表整个聚合物的至少30mol.%、40mol.%、50mol.%、60mol.%、70mol.%,并且“d”还可以代表整个聚合物的最多95mol.%、90mol.%或80mol.%;“d”优选代表整个聚合物的40mol.%至90mol.%。
对于在美国临时申请61/014,485中所描述的适于用作聚合物(P3)的某些共聚物的情况,“a”和“c”还可以代表整个聚合物的75mol.%到90mol.%之间,并且“b”和“d”可以代表整个聚合物的10mol.%到25mol.%之间。
共混物(B 123)。
聚合物材料(P)可以是由至少一种聚(芳基醚酮)(P1)、至少一种聚(芳基醚砜)以及如先前所定义的至少一种聚合物(P3)组成的一种共混物(B123)。
对于共混物(B123),基于聚(芳基醚酮)(P1)和聚(芳基醚砜)(P2)的合并重量,聚(芳基醚酮)(P1)的重量有利地是至少15%、优选至少25%、更优选至少35%、仍然更优选至少40%,并且最优选至少45%;此外,基于聚(芳基醚酮)(P1)和聚(芳基醚砜)(P2)的合并重量,聚(芳基醚酮)(P1)的重量有利地是最多90%、优选最多80%,并且仍然更优选最多70%。另一方面,基于共混物(B123)的总重量[即聚(芳基醚酮)(P1)的重量加上聚(芳基醚砜)(P2)的重量加上聚(芳基醚酮)(P3)的重量],聚合物(P3)的重量可以在一个很大程度上变化;基于共混物(B123)的总重量,它可以是至少20%、40%、60%或80%;基于共混物(B123)的总重量,它还可以是最多80%、60%、40%或20%。
用于制作纤维的方法和系统的说明 纤维(F)可以通过一种熔纺法而获得。在这种方法中,可以将聚合物材料(P)的粒料(或一种粉末)进行预干燥。然后将这些粒料进料至一个挤出机。将挤出的聚合物材料(P)熔融,并且使熔融的聚合物材料(P)通过多个模口。使用例如一系列的罗拉(roller),可以将纤维的多个纱股从模口中拉出。然后拉出的纱股然后可以卷在一个摇纱机上。这些纱股的粘度、强度和伸展性可以通过使不同的参数变化来进行控制,例如聚合物材料(P)中添加剂的水平、聚合物分子量、分子量分布以及分子构造。这些流动参数也可以通过温度和剪切条件(如通过罗拉拉出的速度)进行控制。
熔纺法对于树脂起到特别好的作用,这些树脂总体而言可以容易地进行熔融加工并且使自身适合于进行熔纺。优选地,被熔纺的聚合物材料(P)是相对干净的(不含污染物,诸如凝胶、黑点(black specs)、炭等)。例如,可以对双酚A型聚砜类(如

)、聚醚砜类(如

A)、聚苯砜类(如

R、

)、聚合物材料类(如

)、聚醚醚酮类(如

)、聚(联苯基醚砜)类(如

)、聚醚醚酮类(如

)、以及聚(芳基醚砜)类(如

)进行熔纺。
用于制造纤维(F)的一个系统可以包括一个挤出机,例如一个1.5”直径的挤出机。挤出机可以向两个熔体泵进料,每个泵向具有多簇模口的一个模具进料。例如,每个熔体泵可以对两簇的20个模口进料,每个模口是0.8mm的直径。纤维的纱股可以通过一组罗拉而拉出。初始的一组罗拉的拉出的线性速度可以例如是约600m/min。相继的多组罗拉可以例如通过增加每个相继的一组罗拉的拉出线性速度进一步拉伸该纱股。例如,第四组罗拉可以具有约900m/min的拉伸线性速度。然后拉出的纱股可以卷在一个高速摇纱机上。
纤维(F)并不限制于以上的方法和系统。例如,可能在纺丝之前使用一种溶剂溶解聚合物材料(P)来制造纤维(F)。这种基于溶剂的方法提供了不要求提高的温度来熔融聚合物材料(P)的优点。该方法可以很好地适合于相对难以处理和/或对热起反应的聚合物材料(P)。一种表面活性纤维(即在它的表面上提供活性化学性质)可以通过溶液纺丝进行生产。例如,包括一个羟基、胺、硅氧烷等类型的活性基团的纤维可以用一种溶液纺丝法进行制造。此外,如果一种第二材料(如一种添加剂)不能经受该第一材料的熔融温度,那么溶液纺丝就可以用于制造包括这两种材料的纤维。另一方面,熔纺法在不使用一种溶剂时提供了一种流体聚合物材料(P),这是有益的,因为溶剂需要额外的步骤以遵守环境上的顾虑。
纤维(F)还可以使用一种纺黏法制作。纺黏的纤维是由多个长丝形成的无纺纤维,这些长丝已经被挤出拉伸并且然后放在一个连续带上。黏合可以通过几种方法(如热压延)或通过在提高的温度下使网穿过一个饱和蒸汽室来完成。纺成的织物是用短纤维制成的织物,这些短纤维可能含有一种纤维类型或两种或多种纤维类型的混合物。水刺法织物是一种无纺织物,是通过使纤维以一种重复的图案缠绕以形成一种不含粘合剂的强力织物而生产的。一种短纤维可以是用天然纤维或从长丝切出的纤维段制成的。该短纤维的长度可以从小于1英寸到几英寸而变化。人造短纤维可以切至一个明确的长度使得它们可以在纺丝系统中进行加工。在纺织工业中使用术语短纤维来区分来自长丝的切断纤维。熔喷可以认为是迫使熔融树脂穿过多个小的孔口并向下“喷”到一个基片或传送机带上。这可以按照制作一种无纺或毡状材料样品的一种随机方式来进行。
纤维(F)可以具有多种外形,包括但不限于叶状、条纹、段等。纤维(F)还可以用一种或多种树脂制成。例如,一种树脂可以形成纤维的核心并且另一种树脂可以形成纤维的壳。纤维(F)可以在一个很广泛的直径范围内(其中数均直径总体上是从低至1nm到高至100μm)生产纤维。纤维(F)特别地是纳米纤维,即数均直径在1μm(1000nm)以下的纤维;纳米纤维可以具有至少2、5、10、20、50、100或200nm的数均直径;纳米纤维可以具有最多500、200、100、50、20或10nm的数均直径。纤维(F)还可以是微纤维,即数均直径是至少1μm(1000nm)的纤维;微纤维可以具有至少2、4、8或12μm的数均直径;微纤维可以具有最多50、30或20μm的数均直径。在某些实施方案中,优选的纤维具有范围在12μm至20μm的数均直径。纤维(F)的数均长度有利地是至少10cm,优选是至少25mm并且更优选至少50mm。具有至少50mm的数均长度的纤维具有很好的滤过效率。纤维(F)的数均长度不特别受限制。它可以是最多100、200或500mm,但是当使用连续纤维的情况下,它还可以高得多。还有其他的直径和长度是可能的。
用一个两部件系统,一种聚合物材料(P)的许多(经常是至少100)股(例如600)可以在不同于聚合物材料(P)的一种聚合物材料(P2)的基质中形成,全部共计是几微米的数均直径(经常是至少2.0μm),例如10μm。这种技术有时称为“海岛”技术。如果基质聚合物材料(P2)被洗掉(例如被一种溶剂溶解),则可以获得与在该基质中形成的股数一样多的纳米纤维(这里是600纳米纤维)。
总体而言,纤维(F)可以具有从纳米到毫米的直径,并且对于摇纱机而言在长度上可以很短。纤维是材料的一个单元,它形成织物或纺织品结构的基本元素。纤维(F)可以具有其数均直径的至少10倍、100倍、1,000倍或在某些情况下甚至10,000倍的一个数均长度。
此外,纤维(F)可以具有不同的截面外形,诸如圆形、椭圆形、星形、核/壳等。本申请人的观点是,在本发明的某些实施方案中,纤维的非圆形纤维外形、特别是星形的外形是优选的,因为它们提供了增强的过滤能力。
另外,纤维(F)可以具有一种波纹性(或每单位长度的卷曲),该波纹性取不同的值,例如,11-12个卷曲/英寸。其他的卷曲值是有可能的。
结合这些纤维的过滤器组件的说明 以上讨论的包括多个纤维(F)的织物为众多应用提供了益处。这些应用包括但不限于,过滤器组件、集尘器、污染控制系统、除雾器叶片或挡板(例如在一个吸收塔内)。因此本发明的另一方面涉及一种过滤器组件,该过滤器组件包括一个框架以及装在所述框架上的一种织物,其中,所述织物是根据本发明的织物。
图1是展示根据本发明的包括纤维110的过滤器组件100的非限制性实施方案的一个简图。如图1所示,过滤器组件100包括用纤维110制成的一种过滤织物(典型的是一个袋)。该过滤织物可以是用纤维110制成的毡或无纺的织物,还可以是纺织物。在一个优选的实施方案中,过滤织物120结合了包括如以上定义的共混物(B12)(如一种

聚合物共混物)的纤维110。在另一个优选的实施方案中,过滤织物120结合了包括如先前所定义的聚合物(P3)的纤维110。在还有另一个实施方案中,该过滤织物120不含任何不同于聚合物材料(P)的聚合物材料,如聚(亚苯基硫醚)。
过滤器组件100可以在当一种载有微粒的气体穿过每个过滤器组件100时滤掉该气体中的微粒。每个过滤器组件100在它的上端可以通过一个凸缘140支撑,该凸缘与过滤系统200(图2)的一个管板250相联。当与管板250相连后,凸缘140可以承受过滤器组件100的重量。该凸缘是用一种合适的材料制成的,如冲压的、拉制的、或以其他方式形成的金属。
过滤器组件100的长度可以例如从几厘米到几米变化。同样,多个过滤器组件100可以串联连接。例如,多个过滤器组件100可以是用几个过滤器组件制成的一种过滤系统的多个模块。过滤器组件100优选是两端都开放的。可替代地,过滤器组件100可以是一端或两端都关闭的。该过滤器组件100可以具有任何合适的构型截面,例如像圆形、椭圆形或正方形。
过滤织物120可以安装在配置为在径向上支撑该过滤织物120的一个框架130上。框架130可以包括缝在过滤织物120内的多个支撑圈。可替代地,或此外,框架130可以包括一个支撑笼或一个多孔管,过滤织物120安装在该支撑笼或多孔管上。支撑圈130和/或支撑笼和/或管可以是用金属、穿孔片金属、金属网或网筛、或其他合适的材料制成的。这些支撑圈、管和/或笼可以联接至凸缘140。
该过滤织物120可以形成一种基本上为管状的形状。优选地,过滤织物120包括在其内和外周边具有多个Z形折叠的一个打褶的元件。过滤织物120可以例如经由一种灌封材料连接至该凸缘和/或支撑圈/笼/管。
该过滤器组件100可以结合在例如任何制造或生产工厂的过滤系统或袋滤室中,这些工厂需要控制和/或清理它的排放物,如燃煤发电厂或水泥厂。在这一方面,过滤器组件100可以有益地取代目前所用的包括聚(亚苯基硫醚)的过滤器组件。因此,根据本发明的纤维110可以提供一种可替代的并且技术上性能更好的聚合物纤维源以着手解决在工业过滤器组件中所用的常规聚合物纤维(尤其是PPS纤维)的有限供应,这些过滤器组件还需要周期性地进行更换。纤维110还可以提供可以承受高操作温度和酸性环境的一种过滤器组件100。
如以上所讨论的,纤维110是用以上提及的聚合物材料(P)制成的。纤维110所具有的化学组成使得它们具有良好的氧化稳定性、对水解以及不同化学品b的耐受性。因此,在高温和/或酸性和/或碱性大气的极端环境中,根据本发明的过滤器组件100可以为工业过滤器组件提供许多益处。特别地,纤维110不发生氧化性分解,并且因此改进了过滤器组件100的寿命,该过滤器组件不会如此迅速地阻塞并且不需要如此频繁的更换。过滤器组件100可以在更高的温度下运转,因此提供了改进的整体单元的运行效率。过滤器组件100可以通过更多的振动器周期进行操作,从而延长该过滤器组件的寿命。此外,纤维110的物理属性提供了新的和改进的设计选项,这使它有更进一步的过滤上的改进。根据本发明的过滤器组件优选包括在硫酸的存在下或约375°F的温度环境下不会氧化分解的纤维。在某些实施方案中,它还包括表面活性纤维。
结合了过滤器组件的过滤系统的说明 根据本发明的过滤系统包括多个过滤器组件,它们中至少有一个是如上所描述的过滤器组件。在一个特定的实施方案中,根据本发明的过滤系统包括多个过滤器组件,它们各自是如上所描述的过滤器组件。
根据本发明的过滤系统可以还包括一个气体进口,该气体进口配置为接收来自燃煤发电厂或水泥厂一种气体。在一个特定的实施方案中,根据本发明的过滤系统接收来自燃煤发电厂或水泥厂的气体。
图2是展示根据本发明的包括过滤器组件100(具有纤维110)的过滤系统(或涤气器系统,或袋滤室)200的一个简图。这一过滤系统200可以结合进一个燃煤发电厂或一个炼油厂中,如岩石和/或水泥厂以及钢铁和/或焦炭厂。过滤系统200包括一个气体进口210,待过滤的烟道气从该气体进口中进入。然后使气体穿过多个过滤器组件(或滤袋)220。每个过滤器组件220可以类似于如图1所示的具有过滤织物120的过滤器组件100,但其他构型也是有可能的。过滤器组件220包括根据本发明制作的由纤维110制成的织物。过滤器组件220可以经由它们的凸缘连接至管板250。过滤器组件220可以垂直悬挂在该单元内并且用夹子、卡扣带或固定件保持在原位。过滤器组件220可以从气体中收集不同的成分,包括SO2、SO3、CO2、汞、二氧化氮,以及其他污染分子和燃烧残余物。过滤器组件220可以机械地和/或化学地收集这些成分,例如经由一种表面活性纤维。然后,过滤后的气体经由气体出口290离开过滤系统200。
过滤器组件220可以在高温环境中(例如约375°F)以及酸性的环境中(例如在硫酸存在时)以一段延长的时间(例如,三或更多年)发挥作用。在这期间,过滤器组件220可以经由某种类型的搅拌系统(诸如一个脉动喷射器、一个振动器系统、逆向空气或它们的一些混合物)有规则地进行清理或使其排出杂物。例如,过滤系统200可以包括配置为产生一股压缩空气的一个脉动喷射器系统260,该压缩空气被注入过滤器组件220的开口的顶部。空气可以从一个通风管供给,该通风管向位于该过滤器组件上方多个文丘管进料。该空气鼓风产生了一个冲击波,该冲击波使该袋弯曲并且使微粒释放到下方的漏斗270中。由于杂物随时间的堆积、过滤器组件的搅拌、以及严苛的环境,过滤器组件220老化并且最终需要更换。过滤器组件可以经由顶部进入舱口280进行维修和更换。
过滤系统200可以包括数千个这类过滤器组件220。例如,在电力公共服务厂中,过滤系统200可以包括10,000个过滤器组件220,这代表数千磅的纤维。因此,当过滤器阻塞并且需要更换时,这种更换的成本可以是很大的。这是为何增加过滤器的寿命在这些应用中可以是特别有益的以及为何本发明的纤维可以导致显著的成本效率的另一个原因。
实例 样品 三种原料,即高熔体流

150P PEEK(粉末形式,称为PEEK 150)、中熔体流

381G PEEK(粒料,熔融过滤的,称作PEEK 381)以及

R 5100 NT中流PPSU(粒料,熔融过滤的)已用于制备在表1中列出的不同的聚醚醚酮(在下文中,PEEK)/聚苯砜(在下文中,PPSU)共混物。除了对照物CE1和CE2,还以配方E1、E2和E3配制了总共3种共混物,列于表1中。将每一配方进行干混和挤出。
表1配方
配料条件 将PEEK/PPSU共混物利用Berstorff B 25mm挤出机(在模板中使用20/40/60/230的网筛组)进行配料。条件的细节在表2中示出。材料输出量目标是18~20lb/hr,并且熔融温度通过优化螺杆的每分钟转数(rpm)和机筒温度控制在405℃以下。获得了粒料。
表2配料条件
通过动态熔体流变学进行的纤维熔纺加工性能对比 将这些样品在380℃下使用具有多个平行板的动态流变仪进行表征。将来自如此获得的粒料的压缩模制的板形样品在一个真空烘箱中在160℃下干燥过夜。结果在表3中报告,其中η°是按Pa.s计的零剪切熔体粘度。Sω表示对剪切率(无单位)的熔体粘度灵敏度。越大的Sω值表示对聚合物的剪切率有越高的熔体粘度灵敏度。
与未稀释的CE2(中熔体流)相比,E2和E3材料的特征为降低的剪切烯化行为,降低的零剪切粘度(相对于熔体强度)以及改性的对温度的熔体粘度敏感度。因此它们似乎具有用于纤维熔纺的一个宽的工艺窗口并且给出更不频繁的纱股断裂。已经在工程聚合物以及它们的制造的领域中取得很大专业技能的本申请人已经体验到特征为η°值低于3000Pa.s以及在10rad/s下Sω值低于0.25的聚合物材料尤其好地适合于纤维和织物的制造。
表3在380℃下的动态流变学特性 熔纺。
纤维纺丝试验在包括标准1.5″单螺杆挤出机(具有24∶1的L/D和3∶1的压缩比)、两个熔体泵、以及四个拉伸罗拉的机器上进行。在没有混合器时该螺杆的进料、转换以及计量区域具有7.5/13.5/15英寸长度。每个熔体泵将材料进料至一个吐丝器中,该吐丝器具有两簇(每簇具有20个孔,每个孔的直径为0.8mm)总共80股。总的材料停留时间在5lbs/hr的输出率下是约10分钟。这些股用四个罗拉拉出,这些罗拉的速度和温度受到独立地控制。第一罗拉在聚合物的熔融态拉出这些股(“热”拉伸)。从其他罗拉拉出的股在聚合物为固态时发生(“冷”拉伸)。四个325x60x20x20x20目的网筛组结合体在吐丝器之前使用。
对于PEEK样品CE1和PEEK/PPSU样品E1的纤维纺丝条件在表4中示出。在相似的加工条件下,PEEK/PPSU共混物E1证明具有比纯净的PEEK样品CE1更好的纤维熔纺加工性能(或更少的纱股断裂)。
表4纤维纺丝条件 拉伸特性。
对多丝纤维进行的拉伸试验按照ASTM 2256进行。纤维样品在23℃和50%的湿度下调节至少24小时。样品夹之间的起始位置设为250mm,并且十字头速度是300mm/min。旦尼尔是对于纤维的线性质量密度的测量单位。它定义为每9,000米按克计的质量。Filament和总旦尼尔之间是有区别的。二者都如以上定义,但第一个仅涉及纤维的单丝(还常已知为每条长丝的旦尼尔或D.P.F),然而第二个涉及多条长丝的附聚物。以下关系适用于直的,均一的长丝D.P.F.=总旦数/均一长丝的数量 拉伸试验所报告的特性包括强度、模量、以及韧性。来自对PEEK(CE1)、PPSU(CE3)和PEEK/PPSU(E1)纤维进行的拉伸试验的特性在表5中示出。
表5纤维拉伸特性 与纯净的PEEK和PPSU样品相比,样品E1以出乎意料改进的特性为特征给出了优异的结果。
热稳定性。
在这一研究中讨论的热稳定性特性是通过在170℃的热风烘箱中暴露一段延长的时间纤维样品的%强度保持率而测量的。用于这一试验的所有纤维样品在烘箱暴露之前都进行水洗以除去最终处理用的化学品(finish chemical)。结果在表6中示出。
表6经热老化后的拉伸特性 从E1制备的纤维在老化~2000hrs后未显示任何注意到的强度降低。然而,从CE1制备的纤维在老化的早期阶段(<~300hrs)显示出显著的强度降低(~30%)。
耐化学性。
纤维耐化学性是通过将纤维浸入一种试验试剂中保持24小时来评估的,并且由此确定拉伸性质以及特别是化学处理后的纤维的强度保持率。试验程序的细节在以下给出 将纤维绕在一个1”直径的玻璃管上(下至底部2/3处)并且漂洗1分钟以去除最终处理剂(finish),并且然后用纸巾弄干纤维。将六只管(每支用不同的纤维样品装填)浸没到用一种化学试剂填充的1000ml的玻璃广口瓶中。将该瓶盖上并且在室温下在一个罩内放置24小时。将这些管从该瓶中取出,并且用异丙醇(属有机试剂)、或去离子水(属无机溶液)漂洗以从该纤维上漂洗掉残留的用于最初清洁的化学试剂。然后将这些管浸到一个异丙醇或水浴中作为第二步清洁。然后将这些纤维在进行拉伸试验前调节一天。
耐化学性的结果的细节在表7中给出。PPSU纤维(CE3)对某些容剂不具有很好的耐受性,但它们在室温下对强的碱和酸溶液以及在提高的温度下对中度浓缩的碱和酸溶液显示出优秀的耐受性。高熔体流的PEEK纤维(CE1)对在室温下的强酸或在提高的温度下中度浓缩的酸都显示出不充分的耐受性。PEEK/PPSU纤维相对于PPSU(CE3)和PEEK(CE1)纤维对有机溶剂以及对室温下的强酸或在提高的温度下的中度浓缩的酸呈现出显著改进的耐化学性。
试验温度23℃ 表7化学处理之后的拉伸特性 试验温度80℃ 包括砜、酮和聚亚芳基基团的共聚物的制备,其中砜基团的摩尔数与酮基团的摩尔数之比大于1(在下文中,PPSK共聚物)。
向1升的树脂釜(配有一个塔顶搅拌器、氮气入口、带有一个迪安-斯脱克分水器的回流冷凝器)中装填76.3g的4,4’-双酚、89.2g的二氯二苯砜、22.6g的4,4’-二氟二苯甲酮、58.3g的无水碳酸钾、以及375g的二苯砜。将该反应混合物抽成真空并且用干燥的氮气回充三次。经2-2.5小时将温度升至275℃。允许该聚合反应在搅拌下并且保持在一种氮气的强制流动下进行。在聚合反应过程中在迪安-斯脱克分水器中收集水。然后加入2.5g二氯二苯砜,并且使该反应再进行一小时。将热的反应混合物倒入一个不锈钢的锅中并且使之冷却和固化;回收固态的PPSK共聚物。将如此回收的PPSK共聚物在一个研磨机中研磨至一种自由流动的粉末。然后使PPSK粉末经受每次1小时的六次丙酮洗涤,之后跟随六次用酸化的水进行的洗涤。最后,将PPSK粉末用去离子水洗涤两次,随后是一次甲醇洗涤,并且在真空烘箱中进行干燥。
ESCR试验。
样品的抗环境应力龟裂性根据ISO 22088进行试验。

R5100NT PPSU作为一种对照进行进一步试验。样品被连接至一个抛物线形测试棒上,该测试棒在试验样本上施加一个可变的应力,该应力是测试棒的瞬时曲率半径的函数。用于一种材料(如具有约340ksi的模量的PPSU)的相应的应力范围是从约1000psi(在具有最小曲率的棒的末端)到约5000psi(在具有最大曲率的棒的末端)。将这些样品的表面暴露于不同的试剂。
ESCR实验结果。
在暴露于MEK 30 s后,纯净的

R 5100NT PPSU立即出现微裂纹并且裂成几片。对PPSK共聚物没有影响。PPSK共聚物必须在表现出完全微裂之前再浸入MEK中2分钟。
同样,当使用环己酮时,

R 5100NT PPSU类似地未呈现出抗微裂性,而PPSK表现出良好的抗微裂性。
在乙二醇单乙醚和二甘醇的单乙醚中浸没后,也得到类似的结果,这证实了PPSK共聚物的优越的特性。
在暴露于THF中30s后,整个PPSU样本呈现微裂纹,然而PPSK样品仅在对应于约4000psi以上的应力的棒的区域呈现出微裂纹。
还将其他一些样品浸入2-乙氧乙醇中30分钟。20min后,整个PPSU样本显示出微裂纹,然而PPSK样品再次仅在对应于约4000psi.以上的应力的棒的区域显示出微裂纹。


包括多种纤维(F)的织物,这些纤维包括选自下组的至少一种聚合物材料(P),该组的构成为(1)由至少一种聚(芳基醚酮)与至少一种聚(芳基醚砜)所组成的一种共混物(B12);(2)包括砜基团、酮基团以及亚芳基基团的一种聚合物(P3),以及(3)它们的一种共混物(B123)。结合这种织物的
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