CN101854997A - 热稳定型袋式过滤器和介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种袋式过滤器，所述袋式过滤器具有罩在滤袋中的支撑结构。所述滤袋的织物为至少一个基底层与以面对面关系结合在其上的至少一个纳米纤维网的复合材料。所述纳米纤维网位于首先暴露于满载颗粒的热气体流的滤袋表面处，并且可具有大于约0.1g sm的基重。

Description

热稳定型袋式过滤器和介质
发明领域
本发明涉及从流体流例如工业气体流中过滤固体的过滤器以及可用作该过滤器的复合材料。
发明背景
集尘器也称为袋式过滤器，其一般用于过滤工业流出物或废气中的颗粒物质。过滤后，可以将净化的废气排入大气中或进行回收利用。此类袋式集尘器结构一般包括一个或多个支承在小室或类似结构内的柔韧过滤器组。在此类过滤器小室和组中，滤袋通常固定在小室内并保持在适当的位置，使得流出物可有效地穿过滤袋，从而去除夹带的颗粒。固定在小室内的滤袋通常由可分离上游和下游的空气并支承滤袋的结构支承以维持有效操作。
更具体地讲，在所谓的“袋式过滤器”中，当气体流流经过滤介质时，会从气体流中去除颗粒物质。在一般应用中，过滤介质具有大致呈袖套状的管式构型，其中将气体流布置为可以使过滤的颗粒沉积在套管的外部。在此类应用中，可以通过使过滤介质经受脉冲式反流而对介质进行定期清洁。这种反流可以去除套管外部的过滤的颗粒物质，将其收集在袋式过滤器结构的下部。美国专利4,983,434示出了袋式过滤器结构和采用现有技术的过滤层压板。
通常用织物过滤器从工业流体流中分离颗粒杂质。这些基于纺织物的过滤介质可去除流体中的颗粒。当过滤器上积聚的颗粒导致显著的流动受阻或通过纺织物的压力显著下降时，必须清洁过滤器并清除颗粒结块。
工业过滤市场中通常用清洁方法表征滤袋的类型。最常用的清洁技术是空气逆流、振荡器和脉冲喷射。空气逆流和振荡器技术被认为是低能量清洁技术。
空气逆流技术即空气在滤袋上平缓反吹，该滤袋将灰尘收集到滤袋内部。反吹可使滤袋塌缩并使尘饼破裂，尘饼离开滤袋的底部进入料斗。
振荡器机构还可清洁收集在袋子内部的滤饼。袋子的顶部连接到振荡臂上，震荡臂可在袋子中产生正弦波，从而去除尘饼。
脉冲喷射清洁技术使用短脉冲压缩空气，其可进入过滤器管的内部顶部。当脉冲清洁空气穿过文丘里管时，其吸入第二气体，所形成的气团使袋子剧烈膨胀并放出收集的尘饼。袋子通常会迅速返回笼架，并立即恢复进行收集颗粒。
在这三种清洁技术中，脉冲喷射对过滤介质产生的压力是最大的。然而，在最近几年，越来越多的工业流程工程师选择脉冲喷射袋式过滤器。
袋式过滤器对耐高温(最高200℃)、热稳定、耐化学腐蚀的过滤介质的需求缩小了过滤介质的选择范围，只有很少几种用于脉冲式喷射应用的过滤介质可供选择。常见的高温纺织物包含聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维或聚酰亚胺(聚酰亚胺可在260℃下连续稳定地使用)。当同时存在高温和氧化剂、酸或碱的影响时，玻璃纤维和聚酰亚胺介质趋于过早失效。因此，优选地使用PTFE。可商购获得的PTFE织物为PTFE纤维的支承针刺毡。这些毡的重量通常为20-26oz/yd2并用复丝织造稀松布(4-6oz/yd2)加固。此类毡由短纤维制成(通常为6.7旦尼尔/长丝或7.4分特/长丝)，长度为2-6英寸。该产品的作用与多种其他毡化介质相似，因为初级尘饼会使袋子“更加致密”。这种致密有时称为深层过滤，它可使介质进行更有效的过滤，但具有使用期间介质中压降会增大的缺点。最后使袋子堵塞，从而必须清洗或更换袋子。一般来讲，在高温下介质的过滤效率降低并产生堵塞，而且尺寸不稳定(收缩)。
另一种设计用于高温的结构在美国专利5,171,339中有所描述。其中公开的袋式过滤器包括罩在滤袋中的滤袋保持器。所述滤袋的织物包括聚(间亚苯基异肽酰胺)毡层、具有缝在其上的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维非织造织物薄层的聚酯或聚苯硫醚纤维、设置在滤袋表面处并首先暴露于满载颗粒的热气体流的聚对苯二甲酰对苯二胺织物。聚对苯二甲酰对苯二胺织物可具有1至2oz/yd2的基重。
还使用了多孔膨胀聚四氟乙烯膜(ePTFE)与织造多孔膨胀聚四氟乙烯纤维织物层压的双层产品。由于一些原因，该产品未取得商业成功，但主要原因是无法将织造纤维织物背衬良好地罩在脉冲喷射笼架上。织造纱线本身会滑动并对膜产生过大应力，导致膜破裂。
非织造织物已经有利地用于过滤介质的制造。通常用机械针刺法(有时称为“针刺制毡”)将用于该类应用的非织造织物进行缠结和整合，该方法需要将带钩的针穿过纤维网结构重复地插入和取出。尽管此类加工过程可以整合纤维结构并使其具有完整性，但带钩的针不可避免地会剪切大量的构成纤维，并在纤维结构中形成不必要的穿孔，这会有损过滤器的完整性，并会抑制有效的过滤。针刺法还会有损所得织物的强度，这就要求合适的非织造织物具有较高的基重，以便具有足以用于过滤应用的强度。
授予Kirayoglu的美国专利4,556,601公开了一种水刺非织造织物，该织物可以用作重型气体过滤器。然而，该过滤材料不能进行收缩操作。将所述织物进行收缩操作据信会对过滤材料的物理性能产生负面影响。
美国专利6,740,142公开了用于袋式过滤器的纳米纤维。柔性袋至少部分地用基重为0.005至2.0克/平方米(gsm)并且厚度为0.1至3微米的层覆盖。该层包含直径为约0.01至约0.5微米的聚合物细纤维，但由于制备方法的限制，其基重是受限的。′142专利中层基重的限制会显著缩短过滤介质的使用寿命，并大大降低过滤器在清洁循环后继续使用的能力。
发明概述
本发明的第一实施方案为袋式过滤器，所述袋式过滤器包括罩在滤袋中的支撑结构，所述滤袋的织物包含至少一个基底层和以面对面关系结合在其上并且基重大于约0.1gsm的第一纳米纤维网层的复合材料。纳米纤维网包含由掺入了有效量的抗氧化剂的聚酰胺纺成的纳米纤维。
本发明的另一个实施方案为袋式过滤器，所述袋式过滤器包括罩在滤袋中的支撑结构，所述滤袋的织物包含以面对面关系结合到基重大于约0.1gsm的纳米纤维网层上的第一基底层和结合到纳米纤维网上的第二基底层的复合材料，其中纳米纤维网位于滤袋的上游侧。纳米纤维网包含掺入了有效量的抗氧化剂的聚酰胺纳米纤维。
发明详述
本发明涉及通过用水刺法、针刺法或其他结合方法将纳米纤维网层结合到基底上而形成的过滤介质。该构造所提供的过滤介质具有必需的强度特性，而没有美国专利6,740,142所述产品的受限性能。本发明的过滤介质还具有高性价比应用所需的高度均匀性以及长期使用的稳定性。
如本文所用，术语“纳米纤维”是指具有小于约1000nm、甚至小于约800nm、甚至介于约50nm和500nm之间、并且甚至介于约100nm和400nm之间的数均直径或横截面的纤维。如本文所用，术语“直径”包括非圆形形状的最大横截面。
术语“非织造材料”是指包括多根无规分布的纤维的纤维网。纤维通常可以彼此结合，或者可以不结合。纤维可以是短纤维或连续纤维。纤维可包含一种材料或多种材料，也可以是不同纤维的组合，或者是分别包含不同材料的类似纤维的组合。“纳米纤维网”是包含纳米纤维的非织造纤维网。
“基底”为支撑层，并且可以是能够与纳米纤维网层结合、粘附或层压的任何平面结构。有利的是，可用于本发明的基底层为纺粘非织造层，但也可由非织造纤维的梳理纤维网等制成。
所谓“有效量”的抗氧化剂是指当用物理或视觉性能量度时可为过滤器提供所需程度的热稳定性的量。
本发明的目的在于提供用于袋式过滤器单元、进行废气集尘的热稳定型高效集尘过滤织物以及提供包含该过滤织物的袋式过滤器。过滤器包括以机械稳定过滤结构与至少一个基底层组合的至少一个纳米纤维网层。这些层可以一起提供优异的过滤性能和高颗粒捕集效率，并且使穿过过滤介质的流体流限制最小化。基底可位于流体流上游、下游或内层中。
在一个实施方案中，过滤器具有包括热稳定纳米纤维网层的过滤介质，其中纳米纤维网层的基重大于约0.1gsm或大于约0.5gsm，或大于约5gsm，或甚至大于约10gsm并且最大约90gsm。过滤介质还包括基底，纳米纤维网以面对面的关系结合到基底上。有利的是，纳米纤维网层位于滤袋的上游表面或侧面，即，位于首先暴露于满载颗粒的热气体流的表面上。
在另一个实施方案中，过滤器包含以面对面关系结合热稳定纳米纤维网的第一基底层与结合到纳米纤维网层上的第二基底层的复合材料，其中纳米纤维网位于滤袋的上游侧，即，位于首先暴露于满载颗粒的热气体流的滤袋表面处，其中纳米纤维网具有大于约0.1gsm的基重。在某些情况下，有利的是第二基底层位于纳米纤维网与第一基底层之间，而在其他情况下，希望纳米纤维网层位于第一基底层与第二基底层之间。
可用于本发明的电吹纳米纤维网的聚合物为聚酰胺(PA)，并且优选地为聚酰胺，所述聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺6，6、聚酰胺6，12、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4，6、半芳香聚酰胺(耐高温聚酰胺)以及它们的任何组合或共混物。用于制备本发明的共混组合物的聚酰胺(PA)是本领域所熟知的。代表性的聚酰胺包括分子量为至少5,000的半结晶和非结晶聚酰胺树脂，如美国专利4,410,661、4,478,978、4,554,320和4,174,358中所述。
根据本发明，也可使用通过上述聚合物中的两者的共聚作用、通过上述聚合物或它们的组分单体的三聚作用获得的聚酰胺，如己二酸、间苯二甲酸和六亚甲基二胺的共聚物，或聚酰胺的共混物，例如PA 6，6和PA 6的混合物。优选地，聚酰胺为直链并具有200℃以上的熔点或软化点。
用于纺织纤维的聚酰胺包含热稳定添加剂，如抗氧化剂。如果聚酰胺用溶液进行纺制，适用于本发明的抗氧化剂为可溶解于含聚酰胺的纺丝溶剂中的任何材料。此类材料的实例为卤化铜和受阻酚。所谓“受阻酚”是指其分子结构包含酚环的化合物，其中以顺式与羟基部分相连的一个或两个碳原子固定烷基。烷基优选地为叔丁基部分，并且两个相邻的碳原子固定叔丁基部分。
可用于本发明的抗氧化剂包括：酚酰胺，如N，N′-六亚甲基双(3，5-二-(叔)-丁基-4-羟基苯丙酰胺)(Irganox 1098)；胺，如多种改性的苯胺(如Irganox 5057)；酚酯，如乙烯二(氧乙烯)二-(3-(5-叔丁基-4-羟基-间-甲苯基)-丙酸酯(Irganox 245)(全部得自Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NY)；有机或无机盐，如商品名为Polyad 201(得自CibaSpecialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NY)的碘化亚铜、碘化钾和十八酸锌的混合物，以及商品名为Polyad 1932-41(得自Polyad ServicesInc.，Earth City，MO)的乙酸二铜、溴化钾和十八酸钙的混合物；受阻胺，如1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺、N，N”’-[1，2-乙二基-双[[[4，6-双-[丁基(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]亚氨基]-3，1-丙二基]]双[N’，N”-二丁基-N’，N”-双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)(Chimassorb 119 FL)、1，6-己二胺、具有2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)聚合物、正丁基-1-丁胺与正丁基-2，2，6，6-四甲基-4-苯胺基哌啶的反应产物(Chimassorb 2020)，以及聚[[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]])(Chimassorb 944)(全部得自Ciba Specialty Chemicals Corp.)；聚合受阻酚，如2，2，4三甲基-1，2二羟基喹啉(Ultranox 254，得自Chemtura Corporation，Middlebury，CT，06749的子公司CromptonCorporation)；受阻亚磷酸盐，如二(2，4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸盐(Ultranox 626，得自Chemtura Corporation，Middlebury，CT，06749的子公司Crompton Corporation)；以及三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸盐(Irgafos 168，得自Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NY)；3-(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸(Fiberstab PA6，得自Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NY)，以及它们的组合和共混物。
为了实现所需的过滤性能的改善，在本发明的方法中用作稳定剂的抗氧化剂相对于聚酰胺的浓度优选介于0.01和10重量％之间，并尤其优选介于0.05和5重量％之间。当抗氧化剂相对于所用聚酰胺的浓度介于0.2和2.5重量％之间时，可获得特别好的结果。
本发明的过滤器可用于多种过滤应用，包括用于集尘的脉冲清洁过滤器和非脉冲清洁过滤器、气体涡轮和发动机进气口或感应系统、气体涡轮进气或感应系统、重型发动机进气或感应系统、轻型车辆发动机进气或感应系统、Zee过滤器、车舱空气、越野车舱空气、磁盘驱动器空气、复印机墨粉去除、用于商业或住宅过滤应用的HVAC过滤器，以及真空吸尘器应用。
本发明的基底层可以由多种常见纤维形成，包括纤维素纤维(如棉花、大麻或其他天然纤维)、无机纤维(包括玻璃纤维)、碳纤维或有机纤维(如聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃)，或者其他常见的纤维或聚合材料以及它们的混合物。
本发明的滤袋的基底层可以是织造或非织造材料。在织造袋中，通常将纤维形成一般织造形式的交织纤维网。通常通过松散地形成无具体取向的纤维，然后将纤维结合到过滤织物中来制备非织造织物。一种优选的构造本发明元件的模式包括使用作为基底的毡介质。毡是压缩的多孔非织造织物，其通过铺设离散的天然或合成纤维并用本领域技术人员已知的常用毡结合技术将纤维压缩到毡层中制备而成。
通常使用可使织物表现出优异的回弹性以及对空气的穿过有阻挡作用并且可捕获颗粒的纤维。织物可具有相对于化学颗粒的稳定性，并且可以在穿过袋式过滤器的空气温度下和过滤器表面上携带的颗粒温度下保持稳定。
通常通过将基底/纳米纤维网层复合物支撑在合适的支撑结构(如滤袋颈部的保持物)上使本发明的过滤结构保持其可用的开口形状，或者支撑结构可以位于袋子的内部。此类支撑件可以由绕线或笼状结构形式的线性构件形成。作为另外一种选择，支撑件可以具有与袋子形状相似的穿孔的陶瓷结构或金属结构。如果支撑结构接触过滤器基底表面的大部分区域，则该支撑结构应是透气的，并且滤袋上的压降应不会显著增大。此类支撑结构可形成为使得它们可接触滤袋的整个内部并使滤袋保持有效的过滤形状或构型。
对于将纳米纤维网层与基底组合以制备本发明的复合结构的方法没有具体限制。可以通过物理方法将纳米纤维网层的纳米纤维缠绕到基底层中，或者可以例如通过热、粘合剂或超声波层压或结合使纳米纤维网层纤维与基底纤维进行内部融合，从而使它们结合。
将基底层结合到纳米纤维网层上或纳米纤维网加基底层上的热方法包括压延。“压延”是将纤维网通过两个辊之间的辊隙的工艺。辊可以彼此接触，或者可以在辊表面之间有固定的间隙或可变的间隙。有利的是，在压延过程中，在软辊与硬辊之间形成辊隙。“软辊”是指在为了保持两辊在压延机中接触而施加的压力下会变形的辊。“硬辊”是具有下述表面的辊，该表面在工艺压力下不会发生对工艺或产品产生显著影响的变形。“无图案的”辊是指在能够制造它们的过程中具有平滑表面的辊。当纤维网通过辊隙时，没有点或图案使得可在纤维网上特意生成图案，这不同于点粘结辊。本发明所用压延方法中的硬辊可以是有图案或无图案的。
粘合层压可以与压延一起进行，或者在存在基于溶剂的粘合剂的情况下用其他方法在低温例如室温下向层压体施加压力。作为另外一种选择，可以在高温下使用热熔性粘合剂。本领域的技术人员将会很容易地识别出可用于本发明方法的合适粘合剂。
根据这样的物理结合来缠绕纤维的方法的实例为针刺法和喷水法，还可称为水刺法或射流喷网法。针刺法(或针刺)基本上包括将小束的单独纤维穿插到梳理成网的纤维絮中，所穿插的量应可形成胶粘纺织物结构，如美国专利3,431,611和4,955,116所公开。
对于制造本发明的过滤器的方法而言，希望在非织造织物的高密度层(基底)面上实施针刺法(或喷水法)。与在低密度层(纳米纤维网)面上实施针刺法的情况相比，在高密度层面上实施针刺法可抑制交织时伴随的孔的塌缩或变形以及不期望的孔径变大，从而防止小颗粒初始清洁效率的下降。优选地，将每单位面积的针数量(穿透数量)设置在约40至约100个穿孔/cm2的范围内，以便抑制不期望的孔径增大并进行足够的交织操作。此外，穿孔面积不应超过低密度层表面积的约25％。
初生纳米纤维网主要包含或仅包含纳米纤维，该纳米纤维有利地通过静电纺纱来制备，例如传统的静电纺纱或电吹法，在某些情况下通过熔喷法或其他此类合适的方法制成。传统的静电纺纱是美国专利4,127,706中所述的技术，其中向聚合物溶液施加高电压以生成纳米纤维和非织造垫。然而，静电纺纱法的总生产能力过低，无法商业化生产较大基重的纳米纤维网。
“电吹法”工艺在世界专利公布WO 03/080905中有所公开。包含聚合物和溶剂的聚合物溶液流从储罐被送至喷丝头的一系列纺丝喷嘴，向喷丝头施加有高电压，并且聚合物溶液从其通过而排出。同时，任选地加热的压缩空气由空气喷嘴排出，该空气喷嘴设置在纺丝喷嘴的侧面或周边。通常向下引导空气来形成吹气流，该吹气流包裹住新排出的聚合物溶液并使其向前，并且有助于形成纤维网，纤维网收集于真空室上方的接地多孔收集带上。电吹法使得可在相对短的时间周期内形成商用尺寸和数量的纳米纤维网，其基重超过约1gsm，甚至高达约40gsm或更高。
可在收集器上布置基底以便收集以及组合在基底上纺成的纳米纤维网。基底的实例可包括多种非织造布，例如熔喷非织造布、针刺或射流喷网非织造布、织造布、针织布、纸材等，对其使用并无限制，只要能将纳米纤维层添加到基底上。非织造布可包含纺粘纤维、干法成网或湿法成网纤维、纤维素纤维、熔喷纤维、玻璃纤维、或它们的共混物。作为另外一种选择，可以将纳米纤维网层直接放置在毡基底上。
可能有利的是，向上述多种聚合物中加入本领域已知的增塑剂以降低纤维聚合物的Tg。适合的增塑剂取决于将被静电纺纱或电吹的聚合物，并且取决于纳米纤维网具体的最终应用。例如，尼龙聚合物可用水或甚至用静电纺纱或电吹工艺中的残余溶剂来增塑。可用于降低聚合物Tg的本领域已知的其他增塑剂包括但不限于脂族二元醇类、芳族磺胺类、邻苯二甲酸酯类。邻苯二甲酸酯类包括但不限于选自下列的那些：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸双十一酯、邻苯二甲酸双十二酯、以及邻苯二甲酸二苯酯等。“Handbook of Plasticizers”(George Wypych编辑，2004 ChemtecPublishing)公开了可用于本发明的其他聚合物/增塑剂组合，该文献以引用方式并入本文。
测试方法
在以下非限制性实施例中，采用了下述测试方法以确定各种所记录的特性和性能。ASTM是指美国材料试验学会。ISO是指国际标准组织。TAPPI是指纸浆与造纸工业技术协会。
过滤效率、压降和循环时间按照VDI 3926进行测量，其内容以引用方式并入本文。
按照VDI 3926，以微克/立方米为单位测量过滤效率(也称为漏尘率)，以帕斯卡(Pa)为单位测量压降，以秒(s)为单位测量循环时间。过滤效率表示通过过滤器的灰尘量。压降为过滤器两面之间的压力差。循环时间是释放尘饼的两次脉冲之间的持续时间。达到某一压降(在VDI 3926中，最大压降设为1000Pa)时，会自动形成反向流脉冲。VDI 3926步骤基于如下设置：起始循环30次，然后循环10,000次以模拟过滤器老化，最后再循环30次。在最后的循环结束时，测量过滤效率、压降和循环时间。
透气率按照ISO 9237测定，以1/dm2/min为单位进行记录。按照ISO3801测量基重。
基重：根据以引用方式并入本文的ASTM D-3776确定纤维网的基重，并以g/m2为单位记录。
纤维直径如下所述进行测量。每个纳米纤维层样本取十个放大5,000倍的扫描电镜(SEM)图像。由照片测量十一(11)个清晰可辨的纳米纤维的直径并进行记录。不包括瑕疵(即，纳米纤维的凸块、聚合物球、纳米纤维的交叉处)。计算每个样本的平均(中值)纤维直径。
拉伸强度：按照ASTM D5035-95“纺织物断裂力和伸长率标准测试方法(条带法)”测量拉伸强度并以kg/cm2为单位进行记录。
实施例1至5
为了测试纳米纤维网的热稳定性，制备基重为15克/平方米(gsm)的纳米纤维网，它是采用世界专利公布WO 03/080905的方法用聚酰胺PA6/6(Zytel 3218，DuPont，Wilmington，DE)纳米纤维纺成的。平均纤维直径为约400nm。将小样(20cm×25cm)悬置在140℃的强制循环烘箱中。每天取出样本，检查其颜色和收缩量，并测试拉伸强度和伸长率。表1列出了样本和所用抗氧化剂的含量以及在140℃下老化21天后的颜色。使用的抗氧化剂为N，N’-六亚甲基双(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯丙酰胺(Irganox 1098，Ciba，Tarrytown，NY)或溴化铜(PolyAD 1932，供应商)。
通过测量样本一侧的长度测定收缩量，以初始样本长度的百分比表示。
表1
  样本   AO类型   聚合物的AO水平％   21天后的颜色   21天后的收缩率(％)
  1   Irganox 1098   0   深黄   88
  2   Irganox 1098   0.75   浅黄   96.5
  3   Irganox 1098   1.0   非常浅的黄色   102
  4   Irganox 1098   2.0   非常浅的黄色   97
  5   PolyAD 1932   0.2   浅黄   97.5
含抗氧化剂的样本对老化时的颜色变化显示出更高的抵抗力，据信这表示含抗氧化剂的样本与对照样本(样本1)相比热稳定性大大提高。
表2示出了以初始拉伸强度百分比表示的拉伸强度保持率以及21天老化后的绝对伸长率。未老化样本的初始断裂伸长率的平均值为23％。
表2
  样本   强度(％)   伸长率(％)
  1   16   4
  2   88   19
  样本   强度(％)   伸长率(％)
  3   88   16
  4   94   19
  5   80   16
与对照样本1相比，含抗氧化剂的样本在高温老化后的拉伸强度保持率显著提高。
将纳米纤维网样本也层压到毡上以便测试层压体的热稳定性，如以下实施例6至10所述。
实施例6至10
制备基重为约10gsm的五种不同的纳米纤维网，它们分别含0.75％、1％、2％的Irganox 1098、0.2％PolyAd 1932以及不含抗氧化剂。平均直径为约400nm。用下述粘合层压法将纳米纤维网结合到基重为14oz/yd2的聚酯毡样本上。
使用凹型辊将聚氨酯粘合剂的不连续层施加到毡的一个表面上。将毡和纳米纤维网送到两个辊的辊隙中，涂覆有粘合剂的毡表面接触纳米纤维网。辊的温度为144℃，辊隙压力为40磅/平方英寸(psi)，线速度为3米/分钟。将复合材料卷起并进行测试。在商用机器上层压不含抗氧化剂的对照样本。咬送辊温度为290°F，并且线速度为3米/分钟。
将所有样本和对照物放入150℃的烘箱中保持70小时，进行测试，并记录最终的颜色。
表3示出了热老化之前的透气率、基重和压降。表4示出了纳米纤维网老化前的过滤效率和循环时间以及老化后的颜色。下面的表5示出了按照VDI 3926测定的过滤效率、压降和循环时间。
表3
Figure GPA00001135034100111
表4
  样本   效率Mgm-2   循环时间(秒)   颜色
  6   不适用   不适用   白
  7   20   253   白
  8   20   296   白
  9   30   207   白
  10   20   260   浅棕
层压制成的含Irganox的纤维网是合格的，产品显示出更好的高温耐久性，而其他性能未受到影响。

Claims (15)

1.袋式过滤器，所述袋式过滤器包括罩在滤袋中的支撑结构，所述滤袋的织物包含至少一个基底层和以面对面关系结合到其上的第一纳米纤维网层的复合材料，所述第一纳米纤维网层具有大于约0.1gsm的基重，其中所述纳米纤维网包含掺入了有效量的抗氧化剂的聚酰胺纳米纤维。
2.权利要求1的袋式过滤器，其中所述抗氧化剂选自受阻酚、卤化铜、酚酰胺、酚酯、铜的有机盐、碘化钾和硬脂酸酯混合物、乙酸铜和溴化钾混合物、受阻胺、聚合受阻酚、受阻亚磷酸盐、以及它们的组合或共混物。
3.权利要求2的袋式过滤器，其中所述抗氧化剂为受阻酚。
4.权利要求3的袋式过滤器，其中所述受阻酚为N，N，N′-六亚甲基双(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)。
5.权利要求1的袋式过滤器，其中所述纳米纤维网位于所述滤袋的上游侧。
6.权利要求1的袋式过滤器，其中所述基底层和纳米纤维网层在所述过滤器按照VDI 3926测试30个循环后保持结合状态。
7.权利要求1的袋式过滤器，所述袋式过滤器还包括在与结合到所述第一纳米纤维网层的面相反的面上结合到所述基底层的第二纳米纤维网层。
8.权利要求7的袋式过滤器，所述袋式过滤器还包括结合到所述第二纳米纤维网层并位于所述滤袋的上游侧的第二基底层。
9.权利要求1的袋式过滤器，其中至少一个纳米纤维网层和至少一个基底层用选自以下的方法进行结合：超声波结合、热结合、粘合剂结合、针刺法和水刺法。
10.权利要求7的袋式过滤器，其中所述基底层和所述纳米纤维网层以约40至100个穿孔/cm2被针刺，并且25％或更少的纳米纤维网层被穿孔。
11.权利要求1的袋式过滤器，其中每个基底层独立地包含选自聚酯纤维、碳纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、以及它们的混合物的纤维。
12.袋式过滤器，所述袋式过滤器包括罩在滤袋中的支撑结构，所述滤袋的织物包括以面对面关系结合到纳米纤维网层上的第一基底层和结合到所述纳米纤维网层上的第二基底层的复合材料，所述纳米纤维网层具有大于约0.1gsm的基重，并且其中所述纳米纤维网位于所述滤袋的上游侧，其中所述纳米纤维网包含掺入了有效量的抗氧化剂的聚酰胺纳米纤维。
13.权利要求12的袋式过滤器，其中所述第二基底层位于所述纳米纤维网与所述第一基底层之间。
14.权利要求12的袋式过滤器，其中所述纳米纤维网层位于所述第一基底层与所述第二基底层之间。
15.权利要求12的袋式过滤器，其中所述基底层和纳米纤维网层在所述过滤器按照VDI 3926测试30个循环后保持结合状态。
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