CN1210088C - 过滤燃气轮机系统的空气的方法 - Google Patents

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Abstract

燃气轮机系统吸入清洁空气的方法包括利用过滤装置，所述过滤装置包括通常折叠的、用细纤维沉积物处理的阻挡介质。该介质在高操作温度(140-350)和/或高湿度(大于50-90%RH)的环境下特别有利。

Description

过滤燃气轮机系统的空气的方法
本申请是于2001年8月10日以Donaldson股份有限公司的名义(该公司是一家美国公司)提交的PCT国际专利申请，指定除美国以外的所有国家，并要求2000年9月5日提交的美国序列号No.60/230,138和2001年5月31日提交的美国序列号No.09/871,169的优先权。
                            技术领域
本发明涉及过滤装置及过滤方法。更具体地说，本发明涉及用来从气流，例如空气流中过滤颗粒物质的装置。本发明还涉及用来按照要求从该气流中除去颗粒物质的方法。
                            背景技术
本发明是本发明的受让人明尼苏达州Minneapolis的Donalson股份有限公司不断开发的成果。本公开内容涉及与美国专利B2 4,720,292、Des 416,308、5,613,992、4,020,783和5,112,372的主题部分相关的连续的技术开发。上述各专利也归明尼苏达州Minneapolis的Donalson股份有限公司所有，各专利的全部内容参考结合于此。
本发明还涉及聚合物材料，这些聚合物材料制成具有耐热、湿气、反应性物质和机械应力等改善的环境稳定性。这些材料可用来形成具有改善的稳定性和强度的细纤维，如微米纤维和纳米纤维材料。随着纤维尺寸的减小，材料的经久性日益成为一个问题。这些细纤维可用于各种用途。在一个用途中，过滤结构可使用该细纤维技术来制备。本发明涉及聚合物、聚合物组合物、纤维、过滤器、过滤结构和过滤方法。本发明的应用特别涉及从流体流，例如从气流和液(例如，非水和水)流中过滤颗粒。描述的技术涉及在过滤介质中具有一层或多层细纤维的结构。组合物及纤维的尺寸要结合其性能和经久性来进行选择。
本发明涉及具有改善性能的聚合物组合物，它可用于各种用途，包括形成纤维、细纤维、微米纤维、纳米纤维、纤维织物、纤维垫、可渗透的结构如薄膜、包层或膜。本发明的聚合物材料是具有一定物理性质的组合物，可让呈各种物理形状或形式的聚合物材料具有对湿气、热量、空气流、化学物质和机械应力或冲击的变质作用的抵抗性能。在制造非织造过滤介质的过程中，使用了各种材料包括玻璃纤维、金属、陶瓷以及较广范围的聚合物组合物。各种技术已经用于小直径细纤维，如微米纤维和纳米纤维的制造。一种方法包括使熔融的或在随后要蒸发的溶液中的物质通过细毛细管或开口。纤维也可通过使用一般用来生产合成纤维如尼龙的“喷丝头”来形成。也已知静电抽丝的方法。这些技术包括使用皮下注射针、喷嘴、毛细管或活动发射器。这些结构提供聚合物的液体溶液，该溶液随后被高压静电场吸引到收集区内。随着物质从发射器中拉出并加速通过静电区，纤维变得非常细并且可通过溶剂蒸发形成纤维结构。
随着对于过滤介质要求预期有更为迫切的用途，需要性能显著提高的材料来承受100-250°F直到300°F的高温、10％-90％直至100％RH的高湿度、气体和液体的高流量，以及过滤微米及亚微米颗粒(约0.01至10微米以上)，并从流体流中除去研磨性和非研磨性以及反应性和非反应性颗粒。
因此，非常需要能提供用来净化在高温、高湿和高流量下吸入燃气轮机系统的空气的性能改善的聚合物材料、微米及纳米材料和过滤结构。
                           发明内容
本文中提供了用来净化吸入燃气轮机系统中的空气流的一般方法。这些方法包括利用较佳过滤介质。一般而言，较佳介质涉及在空气过滤器中采用阻挡介质，一般是折叠介质，以及细纤维的优点。
过滤介质包括在机械稳定的过滤结构中至少一层微米或纳米纤维层与基底材料的结合。当流体如气体或液体通过过滤介质时，这些层一同提供了极好的过滤性、较高的颗粒捕获性能、以及在最低流量限制时的效率。基底可设置在流体流的前面、后面或内层中。近年来，各种工业方法受到了极大的关注，例如，它们使用过滤介质从流体如气体或液体中过滤除去不需要的颗粒。普通的过滤方法从流体，包括空气流或其它气体流中或者从液体流如液压液、润滑油、燃料油、水流或其它流体中除去颗粒。这些过滤方法对微米纤维和基底材料的机械强度、化学和物理稳定性有较高要求。该过滤介质可暴露在宽范围的温度条件、湿度、机械振动和冲击、以及流体流中夹带的反应性和非反应性、磨损性和非磨损性颗粒中。此外，过滤介质经常需要将其暴露在反向压力脉冲(流体流的短时间反转，用来除去表面上的颗粒层)作用下的自净能力或者能从过滤介质表面除去夹带的颗粒的其它净化作用。在脉冲净化之后，该反转净化能实质性地改善即减小压力降。颗粒的捕获效率一般不能在脉冲净化之后改善，但是脉冲净化会减小压力降，从而节约用于过滤操作的能量。这些过滤器可以除下来进行养护，并在水或非水净化组合物中清洗。该介质通常通过抽出细纤维，然后在多孔基底上形成微米纤维的连结织物来制造。在抽丝过程中，纤维之间可形成物理结合，使纤维垫子连结为完整的层。然后，该材料可构成所需的过滤器形式，如筒、平盘、罐、板、袋和盒。在这些结构中，介质可充分地打褶、辊压或以其它方式设置于支撑结构上。
                              附图说明
图1显示一个典型的用来制造本发明的细纤维的静电驱动的发射器设备。
图2显示图1所示的细纤维成形工艺中的设备，用来将细纤维引到过滤器基底上。
图3是对支撑材料的典型内部结构的显示，还另行显示细纤维材料，图中有微小的即2和5微米颗粒物质作为对比。
图4-11是与实施例13有关的分析ESCA能谱。
图12示出实施例5的本发明的0.23和0.45微米纤维材料的稳定性。
图13-16示出与未改性的尼龙共聚物溶剂可溶聚酰胺相比，实施例5和6材料改善的温度及湿度稳定性。
图17-20证明了两种共聚物(尼龙均聚物和尼龙共聚物)的混合物经热处理并与添加剂混合后，就形成一种单组分材料，它不显示两种不同的聚合物材料的可区别特征，但是显示出交联或者以其它方式化学结合的单相。
图21是用于本发明方法中的燃气轮机的空气吸入过滤系统的截面示意图；
图22是用于本发明的方法中的与图21的系统类似但是较小的另一个燃气轮机的空气吸入过滤系统的截面示意图。
                           具体实施方式
本发明提供了性能改善的聚合物材料。该聚合物具有改善的物理和化学稳定性。聚合物细纤维(微米纤维和纳米纤维)可形成有用的产品形式。纳米纤维是直径小于200纳米即0.2微米的纤维。微米纤维是直径大于0.2微米，但是不大于10微米的纤维。这些细纤维可制成改进的多层微滤介质结构的形式。本发明的细纤维层中是随机分布的细纤维，它们能结合形成连结织物。过滤的进行很大程度上是细纤维阻碍了颗粒通过的结果。附着细纤维的基底提供了刚度、强度、可折叠能力等结构性能。细纤维连结网络具有一些重要的特征，如呈微米纤维或纳米纤维形式的细纤维之间较小的空隙。这些空隙一般约为0.01-25微米或者通常是约0.1-10微米。适当选择基底，含有细纤维层和纤维素层的起过滤作用的产品是较薄的。加上的细纤维层对细纤维层加上基底过滤介质的厚度增加小于一微米。在使用中，过滤器可防止流体中所带的颗粒通过细纤维层，并且能获得截留颗粒的相当大表面负载。这些灰尘或其它难免的颗粒会很快地在细纤维表面上形成尘饼，并维持较高的除去颗粒的起始效率及总体效率。即使对于颗粒尺寸约0.01-1微米的较细污染物，包含细纤维的过滤介质也有非常高的灰尘负载容量。
本文中公开的聚合物材料，其对不利作用，如热量、湿度、高流量、反向脉冲净化、操作磨损、亚微米颗粒、使用时过滤器净化以及其它苛刻条件的耐受性有很大的提高。改善的微米纤维和纳米纤维的性能是形成微米纤维或纳米纤维的聚合物材料性能改善的结果。此外，在磨损性颗粒和没有松散纤维或原纤维的平滑外表面存在条件下，使用本发明改善的聚合物材料的过滤介质提供了一些有利的特性，包括较高的效率、较低的流量限制、高经久性(对于应力或对于环境的)。过滤材料的总体结构能提供总体较薄的介质，其单位体积的介质面积较大，通过介质的速度较低，介质效率较高，并且流量限制较低。
本发明的一种较佳方式是个包含第一聚合物和第二、但是不同的聚合物(聚合物的类型、分子量或物理性质不同)的聚合物混合物，它在升高的温度下进行了调适或处理。此聚合物混合物可反应形成一个单一化学物质或者可通过退火过程物理地结合成混合的组合物。退火是指物理变化，像结晶度、应力弛豫或取向上的变化。较佳的材料化学反应成一个单一聚合物质，差示扫描量热计分析揭示其为单一聚合物材料。该材料与较佳的添加剂材料混合后，能在微米纤维上形成添加剂的表面覆层，从而提供了在高温、高湿或困难的操作条件下相关的疏油性、疏水性或其它改善的稳定性。该类材料细纤维的直径可为2微米至小于0.01微米。这些微米纤维可具有是添加剂材料层的平滑表面或者添加剂材料，在聚合物表面上部分溶解或形成合金的外涂层，或者同时两种情况都有。混合聚合系统中使用的较佳的材料包括：尼龙6、尼龙66、尼龙6-10、尼龙(6-66-610)共聚物和其它线型的通常是脂肪族尼龙组合物。用端基滴定法分析了一种较佳的尼龙共聚物树脂(SVP-651)的分子量(J.E.Walz和G.B.Taylor著“尼龙分子量的测定”，化学年报Vol.19，Number7，第448-450页(1947))。其数均分子量(Wn)为21,500-24,800。该组合物通过约45％的尼龙6、约20％的尼龙66和约25％的尼龙610等三种组分尼龙的熔融温度相图来评价(Melvin Kohan等人著“尼龙塑料手册”第286页，Hanser出版社，纽约(1995))。
报道的SVP 651树脂物理性质是：
性质 ASTM法 单位 典型值
比重 d-792  - 1.08
吸水性(24小时浸没) d-570 ％ 2.5
刚度 d-240  Shore D 65
熔点 DSC  ℃(°F) 154(309)
拉伸屈服强度 d-638  MPa(kpsi) 50(7.3)
断裂伸长率 d-638  ％ 350
弯曲模量 d-790  MPa(kpsi) 180(26)
体积电阻系数 d-257  ohm-cm 1012
水解度为87-99.9+％的聚乙烯醇可用于这些聚合物系统中。它们最好是交联的。它们最好是交联的，并与充分量的疏油和疏水添加剂材料结合。
本发明的另一个较佳的方式涉及用添加剂组合物与单一聚合物材料结合，以便改善纤维的寿命或操作性能。用于本发明这一方面的较佳聚合物包括：尼龙聚合物、聚偏二氯乙烯聚合物、聚偏二氟乙烯聚合物、聚乙烯醇聚合物，特别是当这些所列材料与较强疏油和疏水添加剂结合时，使用添加剂材料可在细纤维表面上形成微米纤维或纳米纤维的涂层。再者，这些聚合物的混合物，如这些尼龙的混合物、这些聚偏二氯乙烯的聚合物、聚偏二氟乙烯聚合物的混合物可用于本发明中。此外，本发明也可考虑不同聚合物的混合物或合金。在这方面，聚合物的相容混合物可用来形成本发明的微米纤维材料。可以使用例如含氟表面活性剂、非离子表面活性剂、低分子量树脂(例如分子量低于约3000的叔丁基酚醛树脂)的添加剂组合物。该树脂以在苯酚核之间的低聚键合为特征，此时没有亚甲基桥联基团。羟基和叔丁基的位置可随机在环的周围。苯酚核之间的键合总是紧邻羟基发生，不是随机的。类似地，聚合物材料可与由双酚A形成的醇可溶的非线性聚合树脂结合。该材料与上述叔丁基酚树脂类似，在于它也是在不存在桥联基团如亚烯基或亚甲基的条件下，由低聚键直接将芳香环互相接触连接而形成的。
本发明一种特别好的材料包含直径约为0.0001-5微米的微纤维材料。最好的纤维尺寸在0.001-0.2微米之间。这些具有较佳尺寸的纤维提供了极好的过滤活性、反脉冲净化以及其它方面的优点。本发明的较佳聚合物系统具有粘着特性，所以在与纤维质基底接触时，能以足够的强度粘着在基底上，从而牢固地结合在所述基底上，并且可以抵抗逆向脉冲净化技术和其它机械应力的脱层作用。在这种方式中，所述聚合物材料必须一直粘着在基底上，同时能经受基本上相当于除了逆向经过过滤结构以外的常规过滤条件的脉冲净化流体的输入。当纤维与基底接触或者用热或压力对基底上的纤维后处理时，这种粘着可由纤维形成的溶解效应产生。但是，聚合物特性，例如类似于氢键的特殊化学相互作用、Tg以上或者以下发生的聚合物和基底之间的接触、以及包含添加剂的聚合物组成，看上去在决定粘着方面起重要的作用。用溶剂或水蒸汽增塑的聚合物可以提高粘着时的粘着力。
本发明的一个重要方面是利用该微米纤维或者纳米纤维形成过滤结构。在这种结构中，本发明的细纤维材料形成并粘着在过滤基底上。可以使用天然纤维和合成纤维基底，如纺粘织物、合成纤维的非织造物以及由纤维质、合成纤维和玻璃纤维的混和物制成的非织造物；非织造和机织的玻璃纤维织物；挤压和冲孔塑性网状材料；有机聚合物的UF和MF薄膜。然后将片状基底或者纤维质非织造织物制成过滤结构，置于包括空气流或者液流的流体中，用来除去流体中悬浮或者夹带的颗粒。所述过滤部件的形状和结构是设计工程师决定的事。过滤部件形成之后的一个重要参数是其对热、湿或者两者的耐受性。本发明的过滤介质的一个方面是过滤材料耐受长时间浸没在温水中的能力的测试。浸没测试可以提供关于细纤维耐受湿热环境以及耐受在含有多量比例强净化表面活性剂和强碱性物质的水溶液中的净化能力的有价值的信息。较佳地，本发明细纤维材料可以耐受浸没在热水中，而保留至少50％的形成于基底表面上的细纤维。保留至少50％的细纤维可以维持足够的纤维效率，而不损失过滤容量，也不增加背压。最好的是保留至少75％。
构成本发明含微米或纳米纤维的层的细纤维，可以是纤维并具有约0.001-5微米、0.001-2微米、0.05-0.5微米、最好是0.01-0.2微米的直径。一般的细纤维过滤层的厚度约为0.1-3微米(约为基重约0.01-240微克/cm2的纤维直径的1-100倍)。
流体如空气流和其他气流中经常携带有颗粒物质。需要除去流体中的一些或者所有的颗粒物质。例如，进入机动车厢的空气流、电脑磁盘驱动器中的空气、HVAC空气、洁净室换气以及过滤袋、阻挡织物、织造材料的用途、进入机动车或发电设备发动机的空气、导入燃气轮机的气流，以及进入各种燃烧炉中的所有这些空气流中经常包含颗粒物质。车厢空气过滤器是为了使乘客舒适和/或美观而除去颗粒物质。至于进入发动机、燃气轮机和燃烧炉中的空气和气流，需要除去颗粒物质，因为颗粒会对所涉及各种机构的内部部件产生很大的损害。在其它情况下，来自工业过程或者发动机的生产气或者排出气中可含有颗粒物质。在能够或者应该将这些气体经各种下游设备排入大气之前，需要充分除去这些流体中的颗粒物质。
考虑以下过滤介质的类型：表面负载型介质和深度型介质，可以对空气过滤器设计的一些基本原理和问题有一般的认识。对各种这些类型的介质已经作了充分的研究并已经广泛地使用。例如，在美国专利No.5,082,476、5,238,474和5,364,456中，说明了和它们有关的某些原理。将这三个专利的全部公开内容参考结合于此。
过滤器的“寿命”通常根据选定的过滤器的限制压力降来定义。过滤器的压力增加将寿命限定在应用或设计的限定水平上。由于这种压力增加是颗粒负载的结果，对相同效率的系统来说，较长的寿命一般直接与较高的容量相关。效率表征着介质捕获颗粒而不是放过颗粒的倾向。应该明白，通常过滤介质从气流中除去颗粒的效率越高，过滤介质一般就越快地接近“寿命”压力降(假定其它变量保持恒定)。在此用途中，术语“为过滤目的而不改变”是指由于选定的用途需要，维持足够的效率能从流体流中除去颗粒。
聚合材料已用来构成非织造及织造的织物、纤维和微米纤维。该聚合材料提供了生产稳定性所需的物理性能。这些材料不应在尺寸上有很大的变化，不应发生分子量的减小，挠性变差或者在阳光、湿气、高温或其它不利的环境因素下发生应力破碎或物理损坏。本发明涉及改善的聚合材料，它能在遇到电磁辐射如环境光的照射、热、湿气以及其它物理损害时保持物理性能。
可用于本发明的聚合组合物的聚合物材料包括加成聚合物和缩聚物材料，如聚烯烃、聚乙缩醛、聚酰胺、聚酯、纤维素醚和酯、聚亚烃化硫、聚芳撑氧化物、聚砜、改性聚砜聚合物以及它们的混合物。在这些种类中的较佳材料，包括交联和非交联形式的呈各种水解程度(87-99.5％)的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(以及其它丙烯酸树脂)、聚苯乙烯、以及它们的共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇。较佳的加成聚合物是呈玻璃状的(Tg大于室温)。这种情况对聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚合物组合物或合金而言，或者对聚偏二氟乙烯和聚偏二氯乙烯而言，结晶度较低。一类聚酰胺缩聚物是尼龙材料。术语“尼龙”是所有长链合成聚酰胺的统称。一般地，尼龙命名包括一系列数字，如尼龙-6，6，数字表示起始材料是C6二胺和C6二酸(第一个数字表示C6二胺，第二个数字表示C6二羧酸化合物)。另一类尼龙通过在少量水存在情况下五ε-内酰胺的缩聚来制得。该反应形成尼龙-6(由环内酰胺-也称为ε-氨基己酸制得)，它是线型聚酰胺。此外，还可设想用尼龙共聚物。共聚物可通过在反应混合物中结合各种二胺化合物、各种二酸化合物和各种环内酰胺结构，然后在聚酰胺结构中形成具有随机分布单体材料的尼龙来制得。例如，尼龙6，6-6，10材料是由己二胺以及C6和C10二酸的混合物制得的。尼龙6-6，6-6，10是由ε-氨基己酸、己二胺以及C6和C10二酸的混合物共聚制得。
嵌段共聚物也使用在本发明方法中。使用这些共聚物时，溶剂泡胀剂的选择很重要。选定的溶剂要使两种嵌段都溶解在该溶剂中。一个例子是二氯甲烷溶剂中的ABA(苯乙烯-EP-苯乙烯)或AB(苯乙烯-EP)聚合物。如果有一种组分不溶于该溶剂，它会形成凝胶。这些嵌段共聚物的例子有Kraton型苯乙烯-b-丁二烯和苯乙烯-b-氢化丁二烯(乙烯丙烯)、Pebax型ε-己内酰胺-b-环氧乙烷、Sympatex聚酯-b-环氧乙烷以及环氧乙烷和异氰酸酯的聚氨酯。
加成聚合物如聚偏二氟乙烯、间同立构聚苯乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，无定形加成聚合物如聚丙烯腈及其与丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯及其各种共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及其各种共聚物，都可比较简便地进行溶液抽丝，因为它们在低压和低温下可溶。但是，如果高结晶聚合物如聚乙烯和聚丙烯要进行溶液抽丝，它们需要高温高压的溶剂。因此，聚乙烯和聚丙烯的溶液抽丝非常困难。静电溶液抽丝是一种制得纳米纤维和微米纤维的方法。
我们还发现，在聚合物混合物、合金形式或交联的化学结合结构中，形成包含两种或多种聚合材料的聚合组合物的很大优点。我们认为，该聚合物组合物物理性能的改善可以通过改变聚合物性能如改善聚合物链挠性或链移动性、增加总的分子量以及因形成聚合材料的网络而增强来实现。
在上述概念的一个实施方式中，可混合两种相关的聚合物材料使性能更好。例如，高分子量的聚氯乙烯可与低分子量的聚氯乙烯混合。类似地，高分子量的尼龙材料可用低分子量的尼龙材料混合。此外，可混合不同类的普通聚合物。例如，高分子量的苯乙烯材料可用低分子量的耐高冲击苯乙烯混合。尼龙-6材料可与尼龙共聚物如尼龙-6、6，6、6，10共聚物混合。此外，具有较低水解程度的聚乙烯醇如87％水解的聚乙烯醇可与水解程度为98-99.9％及更高的完全或过量水解的聚乙烯醇混合。混合物中的所有这些材料可使用适宜的交联机构交联。尼龙可使用与酰胺键中的氮原子反应的交联剂交联。聚乙烯醇材料可使用羟基反应性材料例如单醛如甲醛、尿素、密胺-甲醛树脂及类似物质、硼酸以及其它无机化合物、二醛、二酸、氨酯、环氧化物以及其它已知的交联剂来交联。交联技术是人们熟知和理解的，其中，交联剂发生反应并在聚合物链之间形成共价键，结果大大提高分子量、耐化学性、总强度和耐机械降解性。
我们发现，添加剂材料能显著地提高呈细纤维形式的聚合物材料的性能。这些添加剂材料的存在，能显著提高对热、湿、机械应力以及其它负面环境影响的耐受性。我们还发现，在制造本发明的微米纤维材料时，这些添加剂材料能改善疏油性、疏水性，并看来有助于提高材料的化学稳定性。我们认为，呈微米纤维形式的本发明的细纤维可通过这些疏油和疏水添加剂的存在而改善，因为这些添加剂能形成保护性涂层、烧蚀表面或者渗入表面一定的深度，结果能改善聚合材料的性能。我们认为，这些材料的重要特性是存在有强疏水基团，这些基团最好还具有疏油特性。强疏水基团包括氟碳基团、疏水烃表面活性剂或嵌段物、以及基本是烃低聚物的组合物。这些添加剂材料制成的组合物，它的一部分分子能与聚合物材料相容，一般提供和该聚合物的物理键合或结合，而由于添加剂与该聚合物结合，强疏水或疏油基团形成位于表面上的保护性表层或者与聚合物表层合金化或混合。对具有10％添加剂含量的0.2微米纤维而言，如果添加剂移到该表面上，则表面厚度计算得到约50。由于疏油或疏水基团与本体材料不相容的性能，相信会产生这种迁移的。50厚度看起来是保护性涂层合理的厚度。对0.05微米直径的纤维而言，50厚度与20质量％相对应。对2微米厚的纤维而言，50厚度与2质量％相对应。较佳地，添加剂以约2-2.5重量％的含量使用。可与本发明的聚合物材料结合使用的低聚物添加剂包括分子量约500-5000、最好约500-3000的低聚物，包括含氟化学物质、非离子表面活性剂和低分子量的树脂或低聚物。用于本发明的含氟有机润湿剂是由通式Rf-G表示的有机分子，式中，Rf是含氟脂肪族自由基，G是含有至少一个亲水基团如阳离子、阴离子、非离子基团或两性基团的基团。优选非离子材料。Rf是含有至少两个碳原子的氟化的、单价的、脂肪族有机自由基。较佳地，它是饱和的全氟脂肪族单价有机自由基。但是，氢或氯原子可作为主链上的取代基存在。虽然含有大量碳原子的自由基可充分地起作用，但是优选含有不超过20个碳原子的化合物，因为与具有较短主链的可能自由基相比，大的自由基通常表示氟利用效率较低。较佳地，Rf含有约2-8个碳原子。
在本发明使用的含氟有机物质中可用的阳离子基团，可以包括胺或者季铵阳离子基团，它们可不含氧(例如-NH2)或含有氧(例如氧化胺)。这些胺和季铵阳离子亲水基团可具有如下通式：-NH2、-(NH3)X、-(NH(R2)2)X、-(NH(R2)3)X或-N(R2)2→O，式中，x是阴离子性抗衡离子，如卤化物、氢氧化物、硫酸盐、硫酸氢盐或羧酸盐的阴离子，R2是H或C1-18烷基，且各个R2可以与其它R2基团相同或不同。较佳地，R2是H或C1-16烷基，X是卤化物、氢氧化物或硫酸氢盐。
在本发明使用的含氟有机润湿剂中可用的阴离子基团包括可电离变成阴离子自由基的基团。这些阴离子基团可具有以下通式：-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO3HM、-OPO3M2或-OPO3HM，式中，M是H、金属离子、(NR1 4)+或(SR1 4)+，其中，R1独立地为H或者取代的或未取代的C1-C6烷基。较佳地，M是Na+或K+。本发明使用的含氟有机润湿剂的较佳阴离子基团具有通式-COOM或-SO3M。阴离子含氟有机润湿剂这一类包括一般由具有氟碳侧基附着于其上的烯键式不饱和羧酸单体和二酸单体制得的阴离子聚合材料。这些材料包括得自3M公司称为FC-430和FC-431的表面活性剂。
在本发明使用的含氟有机润湿剂中可用的两性基团，包括含有至少一个上述阳离子基团以及至少一个上述阴离子基团的基团。
在本发明使用的含氟有机润湿剂中可用的非离子基团，包括亲水的，但在正常农业使用条件的pH时不会电离的基团。非离子基团可具有以下通式：-O(CH2CH2)xOH(式中x大于1)、-SO2NH2、-SO2NHCH2CH2OH、-SO2N(CH2CH2H)2、-CONH2、-CONHCH2CH2OH或-CON(CH2CH2OH)2。这些材料的例子包括具有以下结构的材料：
         F(CF2CF2)n-CH2CH2O-(CH2CH2O)m-H式中，n为2-8，m为0-20。
其它含氟有机润湿剂，包括描述在例如美国专利No.2,764,602、2,764,603、3,147,064和4,069,158中的那些阳离子含氟化学物质。这些两性含氟有机润湿剂，包括描述在例如美国专利No.2,764,602、4,042,522、4,069,158、4,069,244、4,090,967、4,161,590和4,161,602中的那些两性含氟化学物质。这些阴离子含氟有机润湿剂，包括描述在例如美国专利No.2,803,656、3,255,131、3,450,755和4,090,967中的那些阴离子含氟化学物质。
这些材料的例子是duPont Zonyl FSN和duPont Zonyl FSO非离子表面活性剂。可用于本发明聚合物的其他添加剂，包括低分子量氟碳丙烯酸酯材料，如具有以下通常结构的3M公司的Scotchgard：
           CF3(CX2)n-丙烯酸酯
式中，X是-F或-CF3，n为1-7。
此外，包括低级醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、壬基酚乙氧基化物等的非离子烃表面活性剂也可用作本发明的添加剂材料。这些材料的例子包括Triton X-100和Triton N-101。
在本发明组合物中可用作添加剂材料的材料是叔丁基酚低聚物。这些材料可以是分子量较低的芳香族酚树脂。这些树脂是通过酶催化氧化偶联制得的酚聚合物。由于不存在亚甲基桥联，导致了特殊的化学和物理稳定性。这些酚树脂可用各种胺和环氧化物交联，并与各种聚合物材料相容。这些材料通常由以下结构式作为例子表示，其特征是，在没有具有酚和芳香族基团的亚甲基桥联基团的条件下，重复单元中的苯酚材料：
Figure C0181700600231
式中，n为2-20。这些苯酚材料的例子包括得自Ohio州Columbus的EnzymolInternational公司的Enzo-BPA、Enzo-BPA/苯酚、Enzo-TBP、Enzo-COP以及其它相关的苯酚。
应该明白，有非常广泛种类的纤维过滤介质可用于不同的用途。本发明描述的经久性纳米纤维和微米纤维可加到任何介质上。本发明描述的纤维还可用来替换这些现有介质的纤维部分，给出性能改善(效率提高和/或压力降减小)的显著优点，因为它们直径较小，同时经久性较好。
虽然已知聚合物纳米纤维和微米纤维，但是它们的使用很受限制，因为它们在机械应力作用下易碎裂，并且由于它们的表面积与体积的比例非常高，故容易发生化学降解。本发明描述的纤维致力于解决这些限制问题，因此，可非常广泛地使用于过滤、纺织品、膜以及其它多种不同用途。
                    某些附图的详细说明
装置中的微米纤维或者纳米纤维可由静电抽丝法形成。在图1中示出了用来形成纤维的适合装置。该装置中有其内装有形成细纤维的聚合物溶液的储槽80、泵81以及将聚合物溶液泵送到其内的旋转型发射装置即发射器40。发射器40通常由旋转接头41、包括许多偏置孔44的旋转部件42以及连接前置的面部件和旋转接头的轴43构成。旋转接头41用来将聚合物溶液通过中空轴43通到前置的面部件42中。孔44在所述前置面部件42的周边间隔分布。可供选择地，旋转部件42可以浸没在由储槽80和泵81进料的聚合物储槽中。然后，旋转部件42从储槽中获得聚合物溶液，当它在静电场中旋转时，溶液液滴就会如下所述被静电场加速，飞向收集介质70上。
面对发射器40但与之留有间隔的是充分平的栅格60，栅格60上有收集介质70(即基底或结合基底)。空气可通过栅格中抽出。收集介质70绕着位于栅格60邻近两端的滚筒71和72移动。使用适当的静电电压源61以及分别连接于栅格60和发射器40的连线62和63，在发射器40和栅格60之间保持高压静电势。
使用时，将聚合物溶液从储槽80抽入旋转接头41中。前置面部件42旋转，此时液体离开孔44即从储槽中抽出，并从发射器的外缘向位于栅格60上的收集介质70移动。具体地说，栅格60和发射器40之间的静电势使物料带上电荷，导致液体作为细纤维从中发射出来，抽过栅格60并收集在基底12或效率层14上。至于溶液中的聚合物，在溶液滴向栅格60时，纤维上的溶剂蒸发去掉；因此，纤维达到基底12或效率层14上。粘结在基底纤维上的细纤维首先碰到栅格60。选择静电场强度以确保当聚合物材料从发射器向收集介质70加速时，该加速度足以使聚合物材料形成很细的微米纤维或者纳米纤维。提高或降低收集介质的移动速度，可以在形成介质上沉积更多或者更少的纤维，因此控制其上沉积纤维层的厚度。旋转部件42可位于各种合适的位置。旋转部件42可以置于与收集介质70的表面垂直的旋转面上，或者定位在任意角度上。旋转介质可以平行定位，或者稍微偏离平行方向。图2是用来在片状基底或者介质上形成一层细纤维的装置和方法的一般示意图。在图2中，片状基底从装置20上展开。然后，片状基底20a被送向接合装置21，在这里为进行连续操作将许多段基底接合起来。连续长度的片状基底再送向包括图1抽丝装置的细纤维工艺装置22，该抽丝装置形成细纤维并将细纤维沉积在片状基底上形成过滤层。在形成区域22中的片状基底上形成细纤维层之后，细纤维层和基底送向热处理装置23进行适当的热处理。然后在效率监控器24(参见美国专利No.5,203,201，为说明方法和监控的目的，特别地将其参考结合于此)中测试片状基底和细纤维层，并且如果需要的话，在辗平装置25中辗平。然后，将片状基底和纤维层送向适当的卷绕装置，将其卷绕在适当的锭子上，供进一步处理26和27。
图3是显示直径约为2和5微米的一般灰尘颗粒与在一般纤维素介质和一般细纤维结构中孔隙尺寸对比关系的扫描电子显微图。在图3A中，显示了孔径明显大于一般颗粒直径的纤维素介质33中的2微米颗粒31和5微米颗粒32。与之形成鲜明对比的是，在图3B中，2微米颗粒31近似等于或大于细纤维织物35中纤维之间一般的孔隙，而5微米颗粒32大于细纤维织物35中的所有孔隙。
上文中对本发明聚合物材料的各个方面进行了一般性描述、包括微米纤维和纳米纤维的本发明的细纤维材料以及得自本发明细纤维材料的有用的过滤结构的构造，提供了对本发明操作的一般技术原理的了解。以下具体的例举性材料是可用于形成本发明细纤维材料的材料的例子，且以下材料提示了一种最好的方式。以下例举性材料在制造时应注意下述特征和工艺条件。小于10微米的较小直径纤维的静电抽丝是使用来得自强电场的静电力起拉力作用，将聚合物喷射流拉伸成非常细的丝。可在静电抽丝过程中使用聚合物熔体，可是，小于1微米的纤维最好由聚合物溶液制得。随着聚合物抽成较小的直径，溶剂蒸发并造成纤维尺寸的减小。溶剂的选择由于几个原因很重要。如果溶剂干燥太快，则纤维会变得平坦且直径较大。如果溶剂干燥太慢，则溶剂会将形成的纤维重复溶解。因此，干燥速度与纤维成形的匹配是很重要的。在较高的制造速度下，大量的废气流有助于预防可燃气氛，并减少火灾的危险。不燃的溶剂是适用的。在生产环境中，生产设备需要时或进行净化。使用安全的低毒性溶剂，就能在极大程度上避免工人受到有害化学品的作用。静电抽丝可在每发射器的流量为1.5毫升/分钟、目标距离为8英寸、发射器电压为88kV、发射器rpm为200，以及相对湿度为45％的条件下进行。
聚合物物系的选择对给定的用途很重要。对脉冲净化用途而言，极薄层的微米纤维有助于将压力降减至最小，并提供外表面用来捕获和释放颗粒。薄层纤维中的纤维优选直径小于2微米、最好是小于0.3微米。微米纤维或纳米纤维与它们沉积于其上的基底之间的良好的粘着很重要。当过滤器由基底与一薄层微米纤维和纳米纤维的复合物制成时，该复合物对于自净化应用是极好的过滤介质。重复反脉冲净化过滤介质的表面，使其更新。由于在表面上施加着较大的力，对基底的粘着较差的细纤维会在从过滤器的内部经基底通向微米纤维的反脉冲作用下脱层。因此，微米纤维之间的良好的粘附以及基底纤维与静电抽丝纤维之间的良好粘着对成功的应用很重要。
满足上述需要的产品可使用由不同聚合物材料制成的纤维来得到。具有良好粘着性能的细小纤维可由这些聚合物，如聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇，及包含各种尼龙，如尼龙6、尼龙4，6、尼龙6，6、尼龙6，10的聚合物和共聚物以及它们的共聚物制得。极好的纤维可由PVDF制得，但是要制成足够细小的纤维直径需要氯化的溶剂。尼龙6、尼龙66和尼龙6，10可进行静电抽丝。但是，溶剂如蚁酸、间甲酚、三氟乙醇、六氟异丙醇，处理不便或者非常昂贵。优选的溶剂包括水、乙醇、异丙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮，因为它们的毒性较低。对与这些溶剂系统相容的聚合物进行了广泛的研究。我们发现，由PVC、PVDC、聚苯乙烯、聚丙烯腈、PMMA、PVDF制得的纤维需要额外的粘着方式来达到结构性能。我们还发现，当聚合物溶解在水、乙醇、异丙醇、丙酮、甲醇以及它们的混合物中并且成功地制成纤维后，纤维对基底具有极好的粘合性，由此制成的极好过滤介质适用于自净化应用。当过滤介质用于非常高的灰尘浓度时，通过空气反脉冲或缠绕的自净化是有用的。从醇可溶聚酰胺和聚乙烯醇制成的纤维已成功地用于这些用途中。醇可溶聚酰胺的例子包括得自Henkel公司的Macromelt 6238、6239和6900，得自duPont公司的Elvamide8061和8063以及得自Shakespeare Monofilament公司的SVP 637和651。另一类醇可溶性聚酰胺是类型8尼龙、烷氧基烷基改性的尼龙66(参阅纽约Hanser出版社1995年出版的Melvin Kohan等人著“尼龙塑料手册”第447页)。聚乙烯醇的例子包括得自日本Kuraray公司的PVA-217、224以及得自空气产品和化学品公司的Vinol 540。我们发现，过滤器可能暴露在极端环境条件下。在沙特阿拉伯沙漠，过滤器可能暴露在150°F或者更高的温度下。安装在印度尼西亚或者美国GulfCoast的过滤器可能暴露在90％RH以上的高湿以及100°F的高温下。或者，它们还可能受到雨淋。我们已经发现，在移动装置如轿车、卡车、公共汽车、拖拉机以及施工设备的罩下使用的过滤器可能暴露在高温(+200°F)、高相对湿度以及其它化学环境中。我们已经开发了评价恶劣条件下微米纤维系统耐受性的试验方法。将过滤介质样品浸在热水(140°F)中5分钟或者暴露在高湿度、高温以及空气流中。
单级自净空气过滤器系统是已知的。一个市售的这种系统是明尼苏达州Minneapolis的Donalson股份有限公司的Donaldson GDXTM脉冲净化过滤器系统。在图21中，示出了Donaldson GDXTM脉冲净化过滤器系统220的截面示意图。图21的系统不是现有技术，因为它利用了其方法中用来过滤吸入的空气流较佳的介质结构。除了用于图21系统中的特定的较佳介质结构之外，图21的系统中的结构还描述在美国专利6,123,751中，将其参考结合于此，所述结构同样得自Donaldson公司。
试看图21，系统220包括具有空气进口面222和空气出口面223的气室221。空气通过许多沿空气进口面222固定的互有间隔的垂直进口罩226进入气室221。进口罩226用来保护系统220的内部过滤器免受雨、雪和光照的影响。同时，进口罩226构造得使进入进口罩226的空气首先导向箭头227所示的向上方向，然后通过偏转板228沿箭头229所示的向下方向偏转。空气初始的向上移动导致一些空气流中的颗粒物质和湿气沉积或聚积在进口罩226的底部区域230上。空气的随后向下移动迫使气室221内的灰尘向下移动至位于气室221底部的灰尘收集斗232中。
系统220的气室221被隔板238分隔成上游空间234和下游空间236。上游空间234通常表示净化器系统220的“脏空气部分”，而下游空间通常表示系统220的“清洁空气部分”。隔板238上有许多孔240，所述孔用来使空气从上游空间234流入下游空间236中。各个孔240被空气过滤器242或位于气室的上游空间234中的过滤器滤筒覆盖。过滤器242的排列及构造使得空气在通过孔240之前通过过滤器242从上游空间234流入下游空间236中。
对于所示的具体过滤器装置，各空气过滤器242包括一对过滤部件。例如，各空气过滤器242包括一个圆筒形部件244和一个某种程度上截顶的圆锥形部件246。各截顶的圆锥形部件246包括直径较大的一端和直径较小的另一端。各过滤器242的园筒形部件244和截顶的圆锥形部件246共轴排列并且首尾连接，各圆锥形部件246的小直径端密封固定在一个园筒形部件244上。各截顶的圆锥形部件246的大直径端固定在隔板238上，使得在与之对应的孔240周围形成环形密封。各过滤器242通常与对应的孔240共轴排列，并具有一般是水平的纵轴。
各个过滤部件244、246包括介质包260、262，所述介质包形成管状结构264、266，并限定着所述结构中的开口过滤器内部268、270。开口过滤器内部268、270还是清洁空气压力通风系统。较佳地，各个介质包260、262是折叠的，并且包含至少部分地被一层细纤维覆盖的基底的组件。较佳的介质复合件的结构如下所述。
一般来说，在过滤过程中，空气从上游空间234径向通过空气过滤器242导入过滤器242的内部空间268、270(清洁空气压力通风系统)中。在过滤之后，空气从内部空间248通过隔板238经孔240流入后面的清洁空气空间236中。然后，清洁空气从下游空间236中吸出，通过孔250进入燃气轮机进气系统(未示出)中。
隔板238的各个孔240包括安装在下游空间236中的脉冲喷射空气净化器252。定期地，操作脉冲喷射空气净化器252，将脉冲空气按箭头272所示向后通过连接的空气过滤器242，即从过滤部件的内部空间268、270向外，振动或以其他方式移去捕集在空气过滤器242内或上面的颗粒物质。脉冲喷射空气净化器252能从气室221的顶部至底部依次操作，最终将从过滤器中吹出的灰尘颗粒物质送入底部斗232中用来除去。
如图21所示的装置可以相当大。用于这些装置的过滤器对，一般包括长约26英寸、直径约12.75英寸的园筒形过滤器以及长约26英寸、小直径约12.75英寸、大直径约17.5英寸的截顶圆锥形过滤器。这些装置可用来例如过滤所需的空气流量为8000-1,200,000立方英尺/分钟(cfm)的燃气轮机吸入的空气。
在图22中，示出了另一个用于燃气轮机的空气吸入过滤系统。除了较佳的介质结构以外，图22所示的系统是市售的Donalson公司的Donaldson GDXTM自净空气过滤器。在图22中，示出了Donaldson GDXTM自净化空气过滤器120的截面示意图。图22的系统不是现有技术，因为它利用了其方法中用来过滤吸入的空气流的较佳的介质结构。图22的系统120与图21的系统220相似，只是描述的系统120更小、装配更紧密。
在图22中，系统120包括具有空气进口面122和空气出口面123的气室121。空气通过沿空气进口面122固定的进口罩126进入气室121。进口罩126有助于引导空气以箭头127所示的向上方向进入进口罩126，然后通过偏转板128沿箭头129所示的向下方向偏转。空气的向下移动迫使气室121内的灰尘向下移动进入位于气室121底部的灰尘收集箱132中。
与图21的系统220一样，系统120的气室121被隔板138分隔成上游空间134和下游空间136。上游空间134通常表示净化器系统120的“脏空气部分”，而下面体积通常表示系统120“清洁空气部分”。隔板138上有许多孔140，所述孔用来使空气从上游空间134流入下游空间136中。各个孔140被空气过滤器142或位于气室的上游空间134中的过滤器滤筒覆盖。过滤器142的排列及构造使得空气在通过孔140之前通过过滤器142从上游空间134流入下游空间136中。
各空气过滤器142包括一对过滤部件。例如，各空气过滤器142包括一个圆筒形部件144和一个截顶的圆锥形部件146。各截顶的圆锥形部件146包括直径较大的一端和直径较小的另一端。各过滤器142的园筒形部件144和截顶的圆锥形部件146共轴排列并且首尾连接，各圆锥形部件146的小直径端密封固定在一个园筒形部件144上。各截顶的圆锥形部件146的大直径端固定在隔板138上，使得在与之对应的孔140周围形成环形密封。各过滤器142通常与对应的孔140共轴排列，并具有一般是水平的纵轴。
各个过滤部件144、146包括介质包160、162，所述介质包形成管状结构164、166，并限定着所述结构中的开口过滤器内部168、170。较佳地，各个介质包160、162是折叠的，并且包含至少部分地被一层细纤维覆盖的基底的组件。较佳的介质复合件的结构如下所述。
一般来说，在过滤过程中，空气从上游空间134径向通过空气过滤器142导入过滤器142的内部空间168、170(清洁空气压力通风系统)中。在过滤之后，空气从内部空间168、170通过隔板138经孔140流入后面的清洁空气空间136中。然后，清洁空气从下游空间136中吸出，通过孔150进入燃气轮机进气系统(未示出)中。
隔板138的各个孔140包括安装在下游空间136中的脉冲喷射空气净化器152。定期地，操作脉冲喷射空气净化器152，将冲量空气按箭头172所示向后通过连接的空气过滤器142，即从过滤部件的内部空间168、170向外，振动或以其他方式移去捕集在空气过滤器142内或上面的颗粒物质。脉冲喷射空气净化器152能从气室12 1的顶部至底部依次操作，最终将从过滤器中吹出的灰尘颗粒物质送入底部斗132中用来除去。
                        较佳的介质结构
在燃气轮机的进气系统中，当操作时，室温或装置的操作温度有时能达到至少140°F，并且经常是150-350°F。此外，湿度有时很高，至少为75％RH，经常是85-90+％RH。温度和/或湿度会不利地影响过滤部件的操作效率。构造较佳的细纤维结构的呈阻挡介质复合件形式的过滤介质260、262，与不用这些介质复合件构造的现有技术的过滤部件相比，能改善过滤部件的性能。
细纤维过滤器的结构包括一个两层或多层的结构，其中，此过滤器含有一个或多个与一层或多层合成的、纤维质的或混合的织物结合或者被它们隔开的细纤维层。另一个较好的特点是包括基质中的细纤维或其它纤维混合物的结构。
我们认为，过滤结构中的纤维和微米纤维层的重要特性是与耐温度性、防潮或防湿性以及耐溶剂性相关的，特别是当微米纤维在升高的温度下与湿气、水分或溶剂接触时。此外，本发明材料的第二个重要性质是与材料对基底结构的粘着性相关的。微米纤维层的粘着是纤维材料的一个重要性质，能制成该材料而不从基底上分离微米纤维层。微米纤维层和基底可加工成包括有折叠的过滤结构、辊压的结构和其它结构，而没有显著的分层。我们发现该制造方法的加热步骤中，温度升高到接近但是恰低于一种聚合物材料的熔融温度，一般是低于多种聚合物材料的最低熔融温度，能显著改善纤维相互之间以及对基底的粘着。在熔融温度或者高于熔融温度时，细纤维会丧失其纤维结构。控制加热速率也很关键。如果纤维长时间暴露在其结晶温度下，它也可能丧失纤维结构。仔细的热处理也会使外部添加剂层形成所引起的聚合物性能改善，因为添加剂材料会迁移到表面上并露出纤维表面上的疏水或疏油基团。
虽然在正常的操作条件下过滤器的温度与通过过滤器的环境空气的温度相等，但是过滤器可暴露在高温下。当操作停止以及设备温度较高或非正常操作时，在空气流受到限制时，过滤器可暴露在高热下。性能的判断标准是该材料能在各种操作温度，例如140°F、160°F、270°F、300°F完整地保持1小时或3小时(视最终用途而异)，同时保留30％、50％、80％或90％的过滤效率。另一个性能的判断标准是该材料能在各种操作温度，例如140°F、160°F、270°F、300°F完整地保持1小时或3小时(视最终用途而异)，同时在过滤层中保留30％、50％、80％或90％的有效细纤维。在低湿、高湿和水饱和空气条件下，在这些温度的经受性能很重要。本发明的微米纤维和纤维材料被认为是防潮的，该材料能经受在温度高于160°F的浸水，能维持效率超过约5分钟。类似地，本发明微米纤维材料和过滤材料的耐溶剂性得自能经受在70°F与溶剂如乙醇、烃、液压机液体或芳香族溶剂接触超过约5分钟的时间而保持50％的效率的材料。
本发明的细纤维材料可用于各种过滤器中，包括用于除尘的脉冲净化和非脉冲净化的过滤器、燃气轮机和发动机的进气或吸气系统；重型发动机进气或吸气系统、轻型车辆发动机进气或吸气系统；Z形过滤器；车厢空气；越野车车厢空气、磁盘驱动器空气、影印机调色剂去除；用于商业或住宅过滤用途的HVAC过滤器。
纸过滤部件是广泛使用的表面负载型介质的形式。通常，纸部件是与载有颗粒物质的气流面向的纤维质、合成纤维或其它纤维的密垫。纸通常构造成气流可渗过，并且还具有足够细的孔径和适宜的孔隙率，能阻止大于一选定尺寸的颗粒通过。随着气体(液体)通过滤纸，滤纸迎着气流的面通过扩散和拦截，以捕获及保留气(液)流中选定尺寸的颗粒。颗粒在滤纸的该面上收集为尘块。一定时间后，该尘块也起过滤器作用，可增加过滤效率。这有时称为“时效”，即效率提高到大于起始效率。
上述的简易过滤装置容易产生至少两类问题。首先是纸上较为简单的结构缺陷，例如裂缝，就会使系统失效。其次是颗粒物质会迅速在过滤器面对气流的面上堆积，形成薄的尘饼或尘层，增加压力降。已经使用了各种方法来增加表面负载型过滤系统如滤纸的寿命。一种方法是提供呈皱褶结构的介质，使得介质与气流接触的表面积比平面非皱褶结构的介质大。虽然这样增加了过滤器的寿命，但是仍然受到很大的限制。为此，表面负载型介质主要应用于通过过滤介质的速度较低，通常不超过约20-30英尺/分钟，一般大约10英尺/分钟或更低的情况。文中的术语“速度”是通过介质的平均速度(即体积流量/介质面积)。
一般来说，随着通过皱褶滤纸的气流速度增加，过滤器的寿命按速度的平方递减。这样，当皱褶滤纸的表面负载型过滤系统作为用于需要较大流量的气体的系统的颗粒过滤器时，需要过滤介质有较大的表面积。例如，一般的公路行驶的柴油机卡车的圆柱形皱褶滤纸部件的直径约为9-15英寸、长约12-24英寸，皱褶深度约1-2英寸。这样，介质的过滤表面积(一个面上)一般为30-300平方英寸。
在许多用途，特别是那些涉及较高流量的用途中，使用有时通常称为“深度”型介质的可替换类型的过滤介质。一般的深度型介质是较厚缠结的纤维材料。深度型介质通常用其孔隙率、密度或固含量的百分数来表征。例如，一个固含量为2-3％的介质是纤维的深度型介质垫，其总体积的大约2-3％是纤维材料(固体)，其余是空气或气体空间。
表征深度型介质的另一个有用的参数是纤维直径。如果固含量百分数保持不变，但是纤维直径(尺寸)减小，则孔隙即纤维间的间隔减小；即纤维变得更有效，将更有效地捕获较小的颗粒。
一般的常规深度型介质过滤器是在深度上密度相对恒定(或均匀)的介质，即深度型介质的固含量始终保持基本恒定的系统。本文中的“基本恒定”是指密度较小的不均匀性，即便有的话，也只能在介质的深度范围内有。这种不均匀性，例如可由固定过滤介质的容器对外部接合表面轻微的压缩造成。
已经开发了梯度密度深度型介质的装置。一些这样的装置描述于美国专利No.4,082,476、5,238,474和5,364,456中。通常，深度型介质的装置可设计为提供基本上贯穿其体积即深度的颗粒材料的“负载”。这样，与表面负载型系统相比，当达到全部的过滤器寿命时，这些装置就能设计为负载更大量的颗粒材料。可是，由于通常这些装置所牺牲的是效率，所以对大量的负载而言，需要较低固含量的介质。如上述专利中的那些梯度密度系统已设计为能提供较大效率和较长的寿命。在某些情况下，利用表面负载型介质作为这些装置中的“修饰”过滤器。
本发明的过滤介质结构包括第一层可渗透的粗纤维介质或具有第一表面的基底。第一层细纤维介质固定在第一层可渗透粗纤维介质的第一表面上。较佳的是，第一层可渗透的粗纤维材料是平均直径至少10微米，一般且最好是约1 2(或14)-30微米的纤维。同时，较佳的是，第一层可渗透粗纤维材料是基重不超过约200g/m2、较好约0.50-150g/m2、最好是至少8g/m2的介质。较佳的是，第一层可渗透粗纤维介质的厚度至少为0.0005英寸(12微米)、一般最好约0.001-0.030英寸(25-800微米)。
在较佳的装置中，将第一层可渗透的粗纤维材料，与结构的其余部分开，如果使用Frazier渗透率测试方法进行测试，该材料将显示至少1米/分钟、一般最好是约2-900米/分钟的渗透率。本文中当提到效率时，除非另有说明，是指如本文中所述，根据ASTM-1215-89用含有0.78μ单分散聚苯乙烯球粒的气流在20fpm(6.1米/分钟)速度下测定的效率。
较佳地，固定在可渗透粗纤维介质层的第一表面上的细纤维材料层是一层纳米及微米纤维介质，其中，纤维的平均直径不超过约2微米、通常较好不超过约1微米，并且一般最好是纤维直径小于0.5微米并在约0.05-0.5微米的范围内。同时，较佳地，固定在第一层可渗透纤维材料的第一表面上的第一层细纤维材料，其总厚度不超过约30微米、更好不超过20微米、最好不超过约10微米，并且一般最好是该层细纤维平均直径的大约1-8倍(更好不超过5倍)。
本发明的某些较佳装置包括通常在总的过滤结构中所述的过滤介质。使用的一些较佳装置包括以圆柱形、具有一般纵向延伸的折叠的折叠形构造，即沿与圆柱体的纵轴同一方向折叠的介质。对这些装置而言，介质可嵌入常规过滤器的两个端盖中。视需要，这些装置可包括用于通常常规目的的上游衬里和下游衬里。
在有些用途中，本发明的介质可用来与其它类型的介质，例如常规的介质接合，用以提高总的过滤性能或寿命。例如，本发明的介质可层压在常规介质上，以堆叠排列的形式使用；或者可插入(整体特征)包括常规介质的一个或多个区域的介质结构中。本发明的介质可用在这种介质的前面，为的是较好的负载；和/或用在常规介质的后面作为高效的修饰过滤器。
本发明的某些装置还可用在液体过滤系统中，即是其中要过滤掉的颗粒材料是液体承载的。同时，本发明的某些装置可用在烟雾收集器中，例如用来从空气中过滤细烟雾的装置中。
本发明提供了过滤的方法。这些方法通常是使用上述介质较好地进行过滤。从以下描述和实施例可以看出，本发明的介质可特别地设计和构造，以便有利地在较有效的系统中提供较长的寿命。
专利中披露的各种过滤装置主张了与过滤材料一同使用的过滤结构的各个方面。Engel等人的美国专利No.4,720,292公开了用于具有一般圆柱形过滤元件设计的过滤装置的径向密封设计，该过滤元件被具有圆柱形的、径向朝内的表面的较软而类似橡胶的端盖密封。Kahlbaugh等人的美国专利No.5,082,476公开了使用深度型介质的过滤器设计，该深度型介质包含具有与本发明的微米纤维材料结合的折叠形元件的泡沫材料基底。Stifeman等人的美国专利No.5,104,537涉及用于过滤液体介质的过滤结构。液体夹带进入过滤器外壳中，通过过滤器的外部进入内部环形芯中，然后返回结构中活性使用。这些过滤器对过滤液压机液体非常有用。Engel等人的美国专利No.5,613,992显示了典型的柴油机进气过滤结构。该结构从可能夹带或不夹带湿气的外壳的外部中得到空气。空气通过过滤器，而湿气可通向外壳底部并从外壳排尽。Gillingham等人的美国专利No.5,820,646公开了Z过滤结构，它使用包括闭塞的通道的特殊折叠形过滤器设计，需要流体通过“Z”形通道中至少一层过滤介质，以便得到适合的过滤性能。形成折叠状Z形样式的过滤介质可含有本发明的细纤维介质。Glen等人的美国专利No.5,853,442公开了具有可含本发明细纤维结构的过滤元件的袋滤捕尘室结构。Berkhoel等人的美国专利No.5,954,849显示了一种吸尘器，它用来处理一般是载有大量灰尘的空气，从中过滤掉灰尘，在环境空气中含有大量灰尘是由于工件加工产生的。最后，Gillingham的美国专利No.425,189公开了使用Z过滤结构的圆盘过滤器。
                                   实验
使用以下静电抽丝过程条件制造以下材料。
使用旋转发射器系统或者毛细管针系统，抽丝制得以下材料。这两种系统均可生产基本相同的纤维材料。
所述流速为每发射器每分钟1.5英里，靶距为8英寸，发射器电压为88千伏，相对湿度为45％，旋转发射器的转速为35转/分。
实施例1：纤维尺寸的影响
用末端基团滴定法(J.E.Walz和G.B.Taylor著“尼龙分子量的确定”，化学年报Vol.19，Number 7，第448-450页(1947))分析由尼龙6、66、610尼龙共聚物树脂(SVP-651)制备的细纤维试样的分子量。数均分子量为21,500-24,800。组合物通过约45％的尼龙6、约20％的尼龙66和约25％的尼龙610等三种组分尼龙的熔融温度相图(Melvin Kohan等人著“尼龙塑料手册”第286页，Hanser出版社，纽约(1995))来评价。SVP 651树脂报道的物理性质为：
    性质   ASTM法     单位     典型值
比重     D-792   -     1.08
吸水性(24小时浸渍)     D-570   ％     2.5
刚度     D-240   Shore D     65
熔点     DSC   ℃(°F)     154(309)
屈服拉伸强度     D-638   MPa(kpsi)     50(7.3)
断裂伸长率     D-638   ％     350
弯曲模量     D-790   MPa(kpsi)     180(26)
体积电阻系数     D-257   ohm-cm     1012
用来生产直径为0.23和0.45微米的纤维。将试样浸在室温的水中，风干后测定其效率。较粗的纤维需要较长的时间降解，且降解程度较低，如图12中的曲线所示。虽然不希望受到特定理论的限制，但是看上去具有较高表面积/体积比的较细纤维更容易受环境的影响而降解。可是，较粗的纤维不能用作有效的过滤介质。
实施例2：尼龙纤维与酚醛树脂和环氧树脂的交联
为了提高纤维的耐化学性，试验了尼龙纤维的化学交联。用称为Georgia Pacific5137的酚醛树脂混合前述的共聚酰胺(尼龙6、66、610)并抽成纤维。尼龙与酚醛树脂之比及它们的混合物的熔融温度表示如下：
    组成     熔融温度(°F)
    聚酰胺∶酚醛树脂＝100∶0     150
    聚酰胺∶酚醛树脂＝80∶20     110
    聚酰胺∶酚醛树脂＝65∶35     94
    聚酰胺∶酚醛树脂＝50∶50     65
我们从这些混合物中生产出了可比较的纤维。50∶50的混合物不能通过加热来交联，因为会破坏纤维结构。在90℃以下加热12小时65∶35的混合物提高了所得纤维的耐化学性，其在醇中的溶解获得抑制。可使用聚酰胺与环氧树脂的混合物，如得自Shell的Epon 828和Epi-Rez 510。
实施例3：使用含氟添加剂(Scotchgard )防水剂的表面改性
在抽丝之前向聚酰胺中加入得自3M公司的醇可溶ScotchgardFC-430和431。加入量为固体的10％。Scotchgard的加入并未妨碍纤维的形成。THC台示出了类似Scotchgard的高分子量防水剂最终不能提高防水性。如制造厂家所建议，将加入的Scotchgard试样在300°F加热了10分钟。
实施例4：用偶联剂的改性
聚合物膜由聚酰胺连同得自Kenrich Petrochemicals有限公司的钛酸酯偶联剂来浇注成形。钛酸酯偶联剂包括：异丙基三异硬脂酰钛酸酯(KRTTS)、新戊基(己二烯)氧化三(二辛基)磷酸钛酸酯(LICA 12)、新戊基(己二烯)氧化三(N-乙二氨基)乙基锆酸酯(NZ44)。将浇注成形的膜浸在沸水中。不使用偶联剂的对比试样立即丧失了强度，而加入了偶联剂的试样维持其外形长达10分钟。这些加入偶联剂的试样抽成了纤维(0.2微米的纤维)。
实施例5：用低分子量对叔丁基酚聚合物进行的改性
分子量为400-1100的对叔丁基酚的低聚物购自Ohio州Columbus的EnzymolInternational公司。这些低分子量的聚合物可溶解在醇，如乙醇、异丙醇和丁醇中。将这些聚合物加入前述共聚酰胺中，并静电抽丝成0.2微米的纤维，没有不利的后果。有些聚合物和添加剂会阻碍静电抽丝过程。与实施例2中所述的常规的酚醛树脂不同，我们发现这组聚合物不会干扰纤维成形过程。
我们发现这组添加剂能防止细纤维受湿环境的影响，如曲线所示。图13-16示出了低聚物在140°F、100％的湿度下提供了非常好的保护，但是在160°F时的性能不是非常好。我们加入了所使用聚合物的5-15％这种添加剂。发现它们保护暴露在140°F高湿度的纤维同样有效。我们还发现，当纤维在150℃经受一小段时间后，它们的性能增加。
表1示出了暴露的温度和时间对含有10％添加剂的聚酰胺纤维的影响。
      表1.140°F浸泡之后效率的保持率(％)
温度                加热时间
    1分钟     3分钟     10分钟
150℃     98.9     98.8     98.5
    98.8     98.9     98.8
130℃     95.4     98.7     99.8
    96.7     98.6     99.6
110℃     82.8     90.5     91.7
    86.2     90.9     85.7
这是个令人吃惊的结果。我们看到使用这一类添加剂使防水性有了很大的改善。为了明白这组添加剂是如何起作用的，我们使用称为ESCA的表面分析技术分析了细纤维垫子。是在明尼苏达大学用ESCA分析了表1所示的10％添加剂试样，其结果示于表2。
       表2.表面组成(聚合物与添加剂之比)
温度                加热时间
    1分钟     3分钟     10分钟
    150℃     40∶60     40∶60     50∶50
    130℃     60∶40     56∶44     62∶82
    110℃     63∶37     64∶36     59∶41
    不加热     77∶23
刚开始，发现添加剂的表面浓度是本体浓度的两倍似乎没有什么意义。可是，我们认为这可通过添加剂的分子量来解释。约为600的添加剂的分子量远小于主纤维形成的聚合物。由于它们的尺寸较小，它们可在蒸发着的溶剂分子上移动。这样，我们就可实现添加剂的较高表面浓度。进一步的处理增加了保护性添加剂的表面浓度。可是，在150℃暴露10分钟并不能使浓度增加。这样就可以表明，由于长链聚合物有时间到处运动，会发生共聚酰胺与低聚物分子这两种组分的混合。该分析告诉我们的是，适当地选择后处理的时间和温度能提高性能，而处理太长的时间会有负面的影响。
我们使用称为Time of Flight SIMS的技术进一步检查了加入了这些添加剂的微米纤维。这个技术是用电子轰击物体，并观察有什么会从表面上出来。不含添加剂的试样显示，在用电子轰击时，有有机氮物质出来。这表明聚酰胺物质发生了断裂。该结果也显示了少量杂质，如钠和硅的存在。含有添加剂但不进行热处理的试样(表面上的添加剂浓度为23％)示出了叔丁基片段形式的主要物质，并观察到聚酰胺小而清晰的峰。同时还观察到与叔丁基酚对应的质量差为148amu的高质量峰。对在150℃处理了10分钟的试样(通过ESCA分析得知表面添加剂浓度为50％)，检查显示，叔丁基片段占主导地位，并有微弱的聚酰胺峰，如果实在有的话。没有显示与整个叔丁基酚及其聚合物相关的峰。检查还示出了与C2H3O片段相关的峰。
ToF SIMS分析显示，聚酰胺纤维本身在受到离子冲击时，会放出暴露的聚合物链上断裂的氮片段和表面上的污染物。加入添加剂但不进行热处理，则覆盖不完全，表明添加剂在表面有些部分上没有覆盖。叔丁基低聚物在表面上结合疏松。当离子束撞击此表面时，完整的分子会连同不稳定的叔丁基片段放出。若加入了添加剂而又进行了热处理，就促使了表明上完全覆盖。另外，分子紧密地排列使得仅有不稳定的片段如叔丁基，以及可能是CH＝CH-OH放出，而叔丁基酚的整个分子不放出。ESCA和ToF SIMS是在表面的不同深度处进行检查的。ESCA检查的较深位置直至100埃，而ToF SIMS仅检查10埃深度。这些分析一致。
实施例6：表面涂布共聚物的开发
开发类型8的尼龙，原本是为了制备涂布和胶粘剂用用途的可溶可交联树脂。该类聚合物是在酸存在的条件下，聚酰胺66与甲醛和醇反应制得的(参照Caims，T.L.；Foster，H.D.；Larcher，A.W.；Schneider，A.K.；Schreiber，R.S.著J.Am.Chem.Soc.1949，71，651)。该类聚合物可以静电抽丝及交联。可是，该聚合物形成的纤维比共聚酰胺差，且交联不易进行。
为了制备类型8的尼龙，按下述比例，装填10加仑的高压反应器加料：
尼龙66(duPont Zytel 101)             10磅
甲醇                                 15.1磅
水                                   2.0磅
甲醛                                 12.0磅
然后，在压力下用氮气冲洗该反应器并加热到至少135℃。当达到所需的温度后，加入少量酸作为催化剂。酸催化剂包括：三氟乙酸、蚁酸、甲苯磺酸、马来酸、马来酸酐、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、磷酸、柠檬酸以及它们的混合物。也可使用Nafion聚合物作为催化剂。加入催化剂之后，反应进行30分钟。在此阶段形成了粘性的均匀聚合物溶液。在规定的反应时间之后，将高压容器内的物料转移到含有甲醇、水和碱如氢氧化铵或氢氧化钠的浴中，使反应速止。在溶液充分淬冷后，将其在去离子水中沉淀，形成松软的颗粒。然后，将聚合物颗粒离心分离，再真空干燥。该聚合物在甲醇、乙醇、丙醇、丁醇以及它们与水不同比例的混合物中可以溶解，也可溶解在一些不同醇的混合物中。
将这样形成的烷氧基烷基改性的类型8聚酰胺溶解在乙醇/水的混合物中。此聚合物溶液用描述于Barris的美国专利No.4,650,516的方法进行静电抽丝。聚合物溶液的粘度会随时间增加。通常已知聚合物粘度对决定纤维尺寸有重要的作用。这样就不容易控制商业规模连续生产的过程。此外，在相同条件下，类型8聚酰胺不能像共聚酰胺一样有效地形成微米纤维。可是，当溶液制备时添加了酸催化剂，如甲苯磺酸、马来酸酐、三氟甲烷磺酸、柠檬酸、抗坏血酸等，并且在纤维成形之后对纤维垫子进行仔细热处理的话，所得的纤维具有非常好的耐化学性(图13)。在交联阶段必须仔细，不要破坏纤维结构。
在类型8聚酰胺(聚酰胺B)与醇可溶共聚酰胺混合时，我们发现了一个令人吃惊的结果。用醇可溶共聚酰胺如SVP 637或651(聚酰胺A)、Elvamide 8061替代30重量％烷氧基烷基改性的聚酰胺66，发现了协同效应。混合物的纤维成形比任一个单独组分更有效。浸在乙醇中并且测定过滤效率，显示了大于98％的过滤效率保持率，THC台试验示出了与单独的类型8聚酰胺类似的结果。这种类型的混合物表明，我们能获得共聚酰胺的有效纤维成形和极好的过滤特性的优点，以及交联的类型8聚酰胺极好耐化学性的优点。醇浸泡试验充分地表明，非可交联共聚酰胺参与了交联，得以保持了98％的过滤效率。
在聚合物A和B的混合物加热至250℃(充分交联)之后，它们的DSC(参见图17-20)变得难以与单独的聚合物A区分，没有可区别的熔融温度。这充分表明，聚合物A和B的混合物此时是通过聚合物B与聚合物A交联形成的完整的聚合物。这是全新的一类聚酰胺。
类似地，聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸丁二酯的熔融混合物具有相似的性质。在温度高于各组分的熔融温度下进行熔融操作的过程中，发生醚基团交换并形成PET和PBT的共聚物。而且，我们这里用的交联温度低于任一单独组分。不能期望该基团交换在低温下发生。因此，将类型A和类型B聚酰胺的溶液混合以及在温度低于各组分的熔点时进行交联，可以确信发现了一类新的聚酰胺。
当加入10重量％的叔丁基酚低聚物(添加剂7)并在交联所需的温度下进行热处理后，我们发现了更好的结果。我们认为是叔丁基酚低聚物的羟基官能团参与了与类型8尼龙的官能团的反应。我们发现，此组分系统提供了较好的纤维成形，改善了对高温和高湿的经久性以及对细纤维层表面的疏水性。
我们制备了聚合物A和聚合物B的混合物试样(试样6A)以及聚合物A、聚合物B和添加剂7的另一个混合物试样(试样6B)。然后，用静电抽丝法形成了纤维，将纤维垫子暴露于300°F 10分钟，然后用ESCA表面分析测定了表面组成。
        表3：试样6A和6B的ESCA分析
组成(％)     试样6A     试样6b
聚合物A     30     30
聚合物B     70     70
添加剂7     0     10
表面组成   W/O加热     W/加热   W/O加热   W/加热
聚合物A和B(％)     100     100     68.9     43.0
添加剂7     0     0     31.1     57.0
除了氢浓度不能提供外，ESCA能提供有关表面组成的信息。它提供了碳、氮和氧的信息。由于添加剂7不含氮，我们可通过比较氮的浓度来估计含氮的聚酰胺与不含氮的添加剂的比例。其它的定性信息可通过检测535-527eV之间结合能的O 1s能谱来得到。C＝O键的结合能为531eV左右，C-O键的结合能为533eV。通过比较这两个峰的峰高，可估计带主要的C＝O的聚酰胺以及仅带C-O基团的添加剂的相对浓度。聚合物B因改性而具有C-O键，并且在交联后C-O键的浓度将下降。ESCA证实该反应确实发生了，因为显示出C-O键的相对减少(图4是没有进行热处理的聚合物A和聚合物B的混合物纤维，图5是进行了热处理的聚合物A和聚合物B的混合物纤维)。当表面上存在添加剂7的分子时，可期望有更多的C-O键。情况确是如此，由图6和7可见(图6是聚合物A、聚合物B和添加剂7抽成的混合物纤维，图7是聚合物A、聚合物B和添加剂7进行了热处理的混合物纤维)。图6示出了实施例7的C-O键浓度有所提高。这个结果与基于图8-11的XPS多路谱的表面浓度一致。
叔丁基低聚物分子迁移到细纤维的表面上并形成约50疏水涂层。类型8的尼龙具有官能团如-CH2OH和-CH2OCH3，我们期望它们会与叔丁基酚的-OH官能团反应。这样，就可以期望在纤维表面上看到较少的低聚物分子。结果发现我们的假设不正确，且共聚物的表面具有一个薄的涂层。
试样6A、6B和描述于第5节的重复试样在100％RH条件下暴露在160°F的THC台上。在前节中，试样暴露在140°F和100％RH下。在这些条件下，叔丁基酚防止了三聚物共聚酰胺的降解。可是，如果温度升高到160°F和100％RH，则叔丁基酚低聚物保护下面的三聚物共聚酰胺的能力不佳。我们在160°F和100％RH比较了这些试样。
表4：暴露在160°F和100％R之后细纤维效率的保持率
    试样     1小时后     2小时后     3小时后
    试样6A     82.6     82.6     85.9
    试样6B     82.4     88.4     91.6
    试样5     10.1
此表表明，试样6B有助于防止高温和高湿的影响。
当我们将纤维垫子与水滴接触时，会显示更为惊人的差别。将DI水滴置于试样6A的表面上时，水滴立即在纤维垫子上铺展并且还润湿基底纸。另一方面，将水滴置于试样6B的表面上时，水滴形成水珠，在垫子表面上不铺展。通过加入对叔丁基酚的低聚物，我们将试样16的表面改性为疏水性。该类产品可用作水雾消除器，因为水滴不会通过试样6B的细纤维表面层。
将试样6A、6B和第5节的重复试样置于温度设定为310°F的炉中。下表表明，试样6A和6b都保持完整，而第5节的试样严重地毁坏。
表5：暴露于310°F后细纤维效率的保留率
    试样     6小时之后     77小时之后
    试样6a     100％     100％
    试样6b     100％     100％
    试样5     34％     33％
虽然单独添加聚合物A的低聚物改善了细纤维层的耐高温性，但添加剂7的加入对暴露于高温并没有什么效果。
我们已清楚地表明，三聚物共聚酰胺、烷氧基烷基改性的尼龙66和叔丁基酚低聚物的混合物能提供在恶劣的环境下保护细纤维的优质产品，同时在制造三聚物共聚酰胺和叔丁基酚低聚物的混合物或者三聚物共聚酰胺和烷氧基烷基改性的尼龙66的混合物时，能提高产率。这些两种组分的混合物比单组分体系也有改进。
实施例7：聚酰胺和双酚A聚合物的相容混合物
一类新的聚合物可通过酚环的氧化偶合来制备(Pecora，A；Cyrus，W.的美国专利4,900,671(1990)和Peroca，A；Cyrus，W.；Johnson，M.的美国专利5,153,298(1992))。其中，特别引起兴趣的是由购自Enzymol公司的双酚A制得的聚合物。双酚A的大豆过氧化物酶催化的氧化可从双酚A中两个侧-OH基团的任一个开始。与线性的双酚A系聚碳酸酯不同，该类双酚A聚合物形成超支聚合物。由于该类聚合物的超枝性质，它们能降低聚合物混合物的粘度。
我们发现，该类双酚A聚合物可以与聚酰胺溶液混合。文献中尼龙的Hansen′s溶解度参数为18.6(“溶解度参数和其它内聚参数手册”第317页，A.Barton编，Florida州Boca Raton的CRC出版社1985年出版)。据此(“溶解度参数手册”第61页)计算的溶解度参数值为28.0。由于这些物质的溶解度参数各不相同，预期它们不会相互混溶。可是，我们发现它们是完全混溶的，并提供了意外的性能。
在乙醇溶液中制得50∶50的分子量3,000的双酚A树脂与共聚酰胺的混合物。在乙醇溶液中的总浓度为10％。单独用共聚酰胺会产生直径0.2微米的纤维。而该混合物形成约1微米纤维的松软层。分子量7,000的双酚A与共聚酰胺在一起时不稳定，容易沉淀。
50∶50混合物的DSC上看不出熔融温度。共聚酰胺的熔融温度在150℃左右，双酚A树脂是Tg约100的玻璃质聚合物。而这两种物质的该混合物没有明显的熔化现象。当纤维垫暴露于100℃时，该纤维垫消失。该混合物可制成极好的过滤介质，该过滤介质的上使用温度不很高，但是所需的压力降较低。该聚合物系统不能以合理的方式进行交联。
实施例8：双酚A作为混合物中的溶剂和固体的双重作用
双酚A聚合物混合物的一个令人吃惊的特征是呈溶液形式的双酚A聚合物起类似溶剂的作用，而呈固体形式的聚合物则起固体作用。我们发现双酚A的这个双重作用是真正独特的。
制得以下制剂：
烷氧基烷基改性的PA 66：聚合物B             180g
双酚A树脂(分子量3,000 MW)：聚合物C         108g
190级别乙醇                                827g
丙酮                                       218g
DI水                                       167g
催化剂                                     9.3g
Brookfield粘度计测得该混合物的粘度为32.6厘泊。总的聚合物浓度为19.2％。含19.2％聚合物B的混合物的溶液，其粘度超过200厘泊。在类似的溶剂中单有12％聚合物B的溶液粘度在60厘泊左右。这是双酚A树脂起类似溶剂作用的明显例子，因为总溶液的粘度低于预期的值。所得的纤维直径为0.157微米。如果聚合物B单独参与纤维成形，则预期的纤维尺寸应小于0.1微米。换句话说，聚合物C也参与纤维成形。我们尚不知道一个组分有如此巨大双重作用的任何其它例子。在试样浸入乙醇中后，测定过滤效率和纤维尺寸。在醇中浸入后，保留了85.6％的过滤效率且纤维尺寸不变。这表明聚合物C参与了交联，起到类似聚合物固体的作用。
另一个聚合物溶液按以下配方制备：
烷氧基烷基改性的PA 66：聚合物B                   225g
双酚A树脂(分子量3,000 MW)：聚合物C               135g
190级别乙醇                                      778g
丙酮                                             205g
DI水                                             15.7g
催化剂                                           11.6g
该混合物的粘度为90.2厘泊。对24％的固体而言，这是一个非常低的粘度值。再者，这表明在溶液中聚合物C起类似溶剂的作用。可是，当该溶液静电抽丝成纤维后，纤维直径为0.438微米。单有聚合物B的15％溶液应产生约0.2微米的纤维。在终态中，聚合物C起到扩大纤维尺寸的作用。再者，本实施例表明，该类分枝聚合物在溶液中起溶剂作用，而在终态起固体作用。在浸入乙醇溶液后，保留了77.9％的过滤效率，且纤维尺寸不变。
实施例9：交联聚酰胺/双酚A聚合物混合物的开发
将树脂、醇和水混合，在60℃搅拌2小时制备三种不同的试样。将溶液冷却至室温并向其中加入催化剂，再搅拌该混合物15分钟。随后，测定溶液的粘度并将其抽成纤维。
下表示出了下列试样：
    配方(g)     试样9A     试样9B     试样9C
    聚合物B     8.4     12.6     14.7
    聚合物A     3.6     5.4     6.3
    聚合物C     7.2     10.8     12.6
  190级别乙醇     89.3     82.7     79.5
    异丙醇     23.5     21.8     21.0
    DI水     18.0     16.7     15.9
    催化剂     .45     0.58     0.79
    粘度(cP)     22.5     73.5     134.2
  纤维尺寸(微米)     0.14     0.258     0.496
我们发现此混合物可有效地产生纤维，与聚合物A的配方相比，产生的纤维质量多大约50％。另外，所得的聚合物微米纤维耐化学性更好。在醇中浸入后，即使固有可交联的聚合物仅为固体组合物的44％，由这些纤维制得的过滤器保持大于90％的过滤效率，并保持纤维直径不变。该共聚酰胺、烷氧基烷基改性的尼龙66和双酚A的三聚合物组合物形成了极好的纤维成形性能以及耐化学性的材料。
实施例10：尼龙66和尼龙46的烷氧基烷基改性的共聚物
在一个10加仑的高压反应器中，进行以下反应，并分析所得的聚合物。在达到反应温度后，加入催化剂并反应15分钟。随后，将聚合物溶液淬冷、沉淀、清洗，然后干燥。
    反应器进料(LB) 试验10A 试验10B 试验10C 试验10D 试验10E
尼龙4，6(duPont Zytel 101)     10     5     5     5     5
尼龙6，6(DSM Stanyl 300)     0     5     5     5     5
甲醛     8     10     8     10     8
DI水     0.2     0.2     2     0.2     2
甲醇     22     20     20     20     20
反应温度(℃)     140     140     140     150     150
Tg(℃)     56.7     38.8     37.7     38.5     31.8
Tm(℃)     241.1     162.3     184.9     175.4     189.5
取代程度
烷氧基(重量％)     11.9     11.7     7.1     11.1     8.4
羟甲基(重量％)     0.14     0.13     0.14     0.26     0.24
用尼龙46和尼龙66制得的聚合物，其DSC显示了宽的单一熔融温度，它低于改性的尼龙46(241℃)或改性的尼龙66(210℃)的熔融温度。这表明在反应过程中，两种组分是沿聚合物链随机地分布的。这样，我们认为已经得到了用烷氧基烷基改性的尼龙46和尼龙66的无规共聚物。这些聚合物可溶解在醇或醇与水的混合物中。
性质 ASTM   尼龙6.6 尼龙4.6
Tm   265℃   295℃
拉伸强度   D638   13.700   8.500
断裂伸长率   D638   15-80   60
拉伸屈服强度   D638   8000-12,000
弯曲强度   D790   17,8000   11,500
拉伸模量×103psi   D638   230-550   250
悬臂梁式冲击ft-lb/英寸凹口   D256A   0.55-1.0   17
在弯曲负载264psi下的挠曲温度   D648   158   194
这两种尼龙都是高结晶的，并且不溶于普通的醇。
来源：《现代塑料大全》1998
实施例11：共聚酰胺和烷氧基改性尼龙46/66共聚物的共聚体的开发以及静电抽丝 纤维的形成
使用上述方法将聚合物10B和10D的试样制成纤维。单独用烷氧基烷基改性的尼龙46/66(聚合物D)成功地进行了静电抽丝。聚合物D与聚合物A的混合可产生下述额外的益处：更有效的纤维成形以及制成更粗纤维而不牺牲聚合物D的交联性，如下表所示：
    聚合物10B     聚合物10D
    单独   W/30％     单独   W/30％
  聚合物A 聚合物A
纤维尺寸(微米)     0.183     0.464     0.19     0.3
纤维质量比     1     3     1     2
过滤效率的保持率(％)     87     90     92     90
纤维质量比是通过纤维的总长度乘以截面积来计算。过滤效率的保持率通过将纤维试样浸入乙醇中来测定。醇中浸泡后纤维，尺寸并无变化。
实施例12：交联的PVA的静电抽丝
PVA粉末购自Aldrich Chemicals公司将这种粉末溶解在水或者甲醇和水的50/50混合物中。在静电抽丝之前，将其与交联剂和甲苯磺酸催化剂混合。在置于THC台之前，将所得的纤维垫置于150℃的炉中交联10分钟。
  试样12A   试样12B   试样12C     试样12d
PVA水解度     98-99     8％89     87-89     87-89
分子量  31,500-50,000   31,500-50,000   31,500-50,000   31,500-50,000
PVA浓度(％)     10     10     10     10
溶剂     水     混合物     混合物(c)    混合物(d)
其它聚合物     无     无     丙烯酸   聚氰胺树脂385
其它聚合物/PVA(％)     0     0     30     30
1小时后THC台上纤维的保留率(％)     0(a)     0(a，b)     95(b)     20(b)
3小时后THC台上纤维的保留率(％)     90(a)
(a)：温度160°F，湿度100％
(b)：温度140°F，湿度100％
(c)：分子量2000
(d)：得自Cytec公司的三聚氰氨甲醛树脂
实施例13
使用常规的纤维素空气过滤介质作为基底。该基底的基重为67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水压降的Frazier渗透率为16英尺/分钟，厚度为0.012英寸，LEFS效率为41.6％。使用所述方法将实施例1的公称纤维直径为0.2微米的细纤维层加到基底表面上。所得复合物的LEFS效率为63.7％，在100％相对湿度下将只是基底的试样暴露于140F的空气1小时后，让试样冷却并干燥，其LEFS效率为36.5％。在100％相对湿度下将复合物暴露于140F的空气1小时后，让试样冷却及干燥，则其LEFS效率为39.7％。使用所述数学公式计算，得到暴露1小时之后保留的细纤维层的效率为13％，保留的有效的细纤维数目为11％。
实施例14
使用常规的纤维素空气过滤介质作为基底。该基底的基重为67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水压降处的Frazier渗透率为16英尺/分钟，厚度为0.012英寸，LEFS效率为41.6％。使用所述方法将实施例5的公称纤维直径为0.2微米的细纤维层加到表面上。所得复合物的LEFS效率为96.0％。在100％相对湿度下将只是基底的试样暴露于160F的空气中3小时后，让试样冷却并干燥，其LEFS效率为35.3％。在100％相对湿度下将复合物暴露于160F的空气3小时后，让试样冷却及干燥，则其LEFS效率为68.0％。使用所述数学公式计算，得到暴露3小时之后保留的细纤维层的效率为58％，保留的有效的细纤维数目为29％。
实施例15
使用常规的纤维素空气过滤介质作为基底。该基底的基重为67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水压降的Frazier渗透率为16英尺/分钟，厚度为0.012英寸，LEFS效率为41.6％。使用所述方法将实施例6所述的公称纤维直径为0.2微米的聚合物A和聚合物B的混合物的细纤维层加到表面上。所得复合物的LEFS效率为92.9％。在100％相对湿度下将只是基底的试样暴露于160F的空气中3小时后，让试样冷却及干燥，其LEFS效率为35.3％。在100％相对湿度下将复合物暴露于160F的空气中3小时后，让试样冷却及干燥，则其LEFS效率为86.0％。使用所述数学公式计算，得到暴露3小时之后保留的细纤维层的效率为96％，保留的有效的细纤维数目为89％。
实施例16
使用常规的纤维素空气过滤介质作为基底。该基底的基重为67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水压降的Frazier渗透率为16英尺/分钟，厚度为0.012英寸，LEFS效率为41.6％。使用所述方法将实施例6所述的公称纤维直径为0.2微米的聚合物A、聚合物B和叔丁基酚低聚物的混合物的细纤维层加到表面上。所得的复合物的LEFS效率为90.4％。在100％相对湿度下将只是基底的试样暴露于160F的空气中3小时后，让试样冷却及干燥，其LEFS效率为35.3％。在100％相对湿度下将复合物暴露于160F的空气中3小时后，让试样冷却及干燥，则其LEFS效率为87.3％。使用所述数学公式计算，得到暴露3小时之后保留的细纤维层的效率为97％，保留的有效的细纤维数目为92％。
实施例17
使用常规的纤维素空气过滤介质作为基底。该基底的基重为67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水压降的Frazier渗透率为16英尺/分钟，厚度为0.012英寸，LEFS效率为41.6％。使用所述方法将实施例12的公称纤维直径为0.2微米的具有聚丙烯酸的交联PVA的细纤维层加到表面上。所得的复合物的LEFS效率为92.9％。在100％相对湿度下将只是基底的试样暴露于160F的空气中2小时后，让试样冷却及干燥，其LEFS效率为35.3％。在100％相对湿度下将复合物暴露于160F的空气中2小时后，让试样冷却及干燥，则其LEFS效率为83.1％。使用所述数学公式计算，得到暴露2小时之后保留的细纤维层的效率为89％，保留的有效的细纤维数目为76％。
实施例18
用实施例1-17所述的方法制得以下过滤介质。
过滤介质的例子
    基底 基底渗透率(Frazier)   基底基重(磅/3000平方英尺)   基底厚度(英寸)   基底效率(LEFS) 复合物效率(LEFS)
在单独的基底上的单一细纤维层(气流从任一个方向流过介质) (+/-10％) (+/-10％) (+/-25％) (+/-5％) (+/-5％)
纤维素空气过滤介质     58     67     0.012     11％     50％
纤维素空气过滤介质     16     67     0.012     43％     58％
纤维素空气过滤介质     58     67     0.012     11％     65％
纤维素空气过滤介质     16     67     0.012     43％     70％
纤维素空气过滤介质     22     52     0.010     17％     70％
纤维素空气过滤介质     16     67     0.012     43％     72％
纤维素/具有防潮树脂的合成混合物     14     70     0.012     30％     70％
阻燃剂纤维素空气过滤介质     17     77     0.012     31％     58％
阻燃剂纤维素空气过滤介质     17     77     0.012     31％     72％
阻燃剂合成纤维空气过滤介质     27     83     0.012     77％
Spunbond Remay(聚酯)     1200     15     0.007     5％     55％
合成纤维/纤维素空气过滤介质     260     76     0.015     6％     17％
合成纤维/玻璃空气过滤介质     31     70     0.012     55％     77％
合成纤维/玻璃空气过滤介质     31     70     0.012     50％     90％
合成纤维(Lutrador聚酯)     300     25     0.008     3％     65％
合成纤维(Lutrador聚酯)     0.016     90％
介质的使用形式有：平面、起皱、折叠、起皱和折叠、平板、折叠的平板、折叠的圆形过滤器、以及Z过滤器。
                                 试验方法
热水浸泡试验
使用过滤效率作为有效地及功能上保留在结构中的细纤维数目的衡量，这要比其它可行的方法如SEM观测具有一些优点。
-过滤测定是对几平方英寸的介质作出评价，这比SEM显微镜照片只能观察小区域(通常小于0.0001平方英寸)能得出更好的平均值。
-过滤测定能确定在结构中保持过滤作用的纤维数目。那些虽保留，但是成群结合或以其它方式在改变的结构中存在的纤维只有在测得的效率和功能中才显示出来。
尽管如此，在过滤效率不易测得的纤维结构中，仍可使用其它方法来测定保留的纤维百分数，此时是相对于50％保留标准来评价。
说明：
本试验是表示过滤介质抗水性的加速试验。本试验使用LEFS试验台来测定浸入水中后过滤介质的性能变化。水温是决定性的参数，根据研究所得的介质的耐久性经验结果将试验时间减至最短的需要和试验区分介质类型的能力来选择水温。一般的水温为70°F、140°F或160°F。
程序：
从介质上割下一个4″直径的试样。使用0.8μm的乳胶球作为在20FPM条件下操作的LEFS(关于LEFS试验的描述，参见ASTM标准F1215-89)台中的试验污染物，测定试样的颗粒捕获效率。然后，将试样浸入(一般是140°F)蒸馏水中5分钟。将试样置于烘干架上让其在室温下干燥(一般是过夜)。在试样干燥以后，使用与初始计算相同的条件在LEFS台上再测试颗粒捕获效率。对细纤维支撑用的基底(但没有细纤维在其上面)重复先前的步骤。
由上述结果可以计算仅由于细纤维而导致的效率成分以及由于水的破坏而导致的最终效率损失。确定了由于细纤维而导致的效率损失后，可计算保留的效率的值。
计算：
细纤维层效率：            Ei＝起始的复合物效率；
                          Es＝起始的基底效率；
                          Fe＝细纤维层
                          Fe＝1-EXP(Ln(1-Ei)-Ln(1-Ex))
细纤维层保留的效率：      Fi＝起始的细纤维层效率；
                          Fx＝浸后的细纤维层效率；
                          Fr＝保留的细纤维
                          Fr＝Fx/Fi
保留的具有有效功能的细纤维的百分数也可由下式计算：
               ％＝log(1-Fx)/log(1-Fi)
合格/不合格标准：效率的保留百分数＞50％
在大多数工业脉冲净化过滤器的用途中，如果保留了至少50％的细纤维效率，则该过滤器足以工作。
THC台(温度、湿度)
说明：
这个试验台的用途是评价在流体动力学条件下细纤维介质耐升高的温度和较高湿度的作用。此试验目的在于模拟工业过滤用途、燃气轮机进气用途、或者重型引擎进气环境中极端的操作条件。将试样取出、干燥并且每隔一段时间进行LEFS测试。此系统主要用于模拟湿热条件，但是也可用于模拟热/冷而干的条件。
温度  -31至390°F
湿度  0-100％RH(100％RH时的最高温度为160°F，在此
      条件下的最长连续时间为16小时)
流速  1-35FPM
程序：
从介质上割下一块4″直径的试样。
使用0.8μm乳胶球作为在20FPM条件下操作的LEFS台中的试验污染物，用来测试试样的颗粒捕获效率。然后，将试样插入THC介质卡盘中。
试验时间可从几分钟到几天，依试验条件而定。
将试样置于烘干架上，在室温下干燥(一般是过夜)。在试样干燥以后，使用与初始试验相同的条件在LEFS台上再测试颗粒捕捉效率。
对细纤维支撑基底(上面没有细纤维)重复先前的步骤进行测试。
由上述测试结果计算仅由于细纤维而导致的效率成分以及由于浸醇的破坏而导致的最终效率损失。
一旦确定了细纤维的效率损失，可计算保留的效率的值。
合格/不合格标准：效率的保留百分数＞50％。
在大多数工业脉冲净化过滤器的用途中，如果细纤维效率保留了至少50％，则该过滤器足以工作。
醇(乙醇)浸泡试验
说明：
本试验使用LEFS试验台测定浸在室温的乙醇中的过滤介质性能的变化。
程序：
从介质上割下一块4″直径的试样。使用0.8μm的乳胶球作为在20FPM条件下操作的LEFS台中的试验污染物，测试试样的颗粒捕捉效率。然后，将试样浸入醇中1分钟。
将试样置于烘干架上，在室温下干燥(一般是过夜)。在试样干燥以后，使用与初始试验相同的条件在LEFS台上再测试颗粒捕捉效率。对细纤维支撑基底(上面没有细纤维)重复先前的步骤进行测试。由上述测试结果可计算仅由于细纤维而导致的效率成分以及由于浸醇的破坏而导致的最终效率损失。一旦确定了细纤维的效率损失，可计算保留的效率的值。
合格/不合格标准：效率的保留百分数＞50％。
上述说明、实施例和数据对本发明进行了阐述。但是，对所述本发明可作许多变化和实施方式。本发明体现于本文后附的权利要求书中。

Claims (90)

1.一种用来过滤燃气轮机进气系统中空气的过滤结构，所述燃气轮机在约140-350°F的温度下操作，吸入的空气是室温并具有至少50％RH的湿度，在燃气轮机的进气系统中的该结构包括至少一个过滤部件，所述过滤部件具有形成管状结构的介质包，该管状结构形成开口过滤器的内部，所述开口过滤器的内部是清洁空气压力通风系统，所述介质包包括介质复合件的折叠结构，所述介质复合件包括至少部分地被一层细纤维覆盖的基底，所述细纤维包含含有加聚物或除了由环内酰胺和C6-10二胺单体或C6-10二酸单体形成的共聚物以外的缩聚物的聚合物组合物以及添加剂。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述基底包含纤维素纤维、合成纤维或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂包含没有烷基部分、分子量约500-3000的芳香族特性低聚物，所述添加剂可与缩聚物混溶；并且包括引导空气通过过滤部件的介质包进入过滤器的内部来净化空气的步骤。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述聚合物是聚对苯二甲酸亚烷基酯。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述聚合物是聚萘二甲酸亚烷基酯。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述聚合物是聚对苯二甲酸亚乙酯。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述聚合物是尼龙共聚物。
8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物的分子量或单体不同。
9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物包含烷氧基烷基改性的聚酰胺。
10.根据权利要求8所述的结构，其特征在于：所述第二尼龙聚合物包含尼龙共聚物。
11.根据权利要求8所述的结构，其特征在于：所述聚合物经处理会形成差示扫描量热计测得为单相材料的单一聚合物组合物。
12.根据权利要求11所述的结构，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物经热处理。
13.根据权利要求12所述的结构，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物在低于这两种聚合物较低一个熔点的温度经热处理。
14.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂是包含下式单元的叔丁基酚的低聚物：
Figure C018170060003C1
式中，n为2-20。
15.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂是包含下式单元的双酚A的低聚物：
Figure C018170060003C2
式中，n为2-20。
16.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂是包含下式单元的二羟基联苯的低聚物：
式中，n为2-20。
17.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂包含树脂添加剂和含氟聚合物的混合物。
18.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂包含氟碳表面活性剂。
19.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述添加剂包含非离子表面活性剂。
20.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物。
21.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物和聚酰胺聚合物的混合物。
22.根据权利要求21所述的结构，其特征在于：所述聚酰胺聚合物包含尼龙。
23.根据权利要求22所述的结构，其特征在于：所述尼龙包含尼龙均聚物、尼龙共聚物或它们的混合物。
24.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含芳香族聚酰胺。
25.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含二胺单体与聚间苯二甲酰间苯二胺的反应产物。
26.根据权利要求24所述的结构，其特征在于：所述聚酰胺是二胺与聚对苯二甲酰对苯二胺的反应产物。
27.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含聚苯并咪唑。
28.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述缩聚物包含聚丙烯酸酯。
29.根据权利要求28所述的结构，其特征在于：所述聚丙烯酸酯聚合物是双酚A与混合的苯二甲酸的缩聚反应产物。
30.一种过滤燃气轮机进气系统中空气的方法，所述燃气轮机在约140-350°F的温度下操作，吸入的空气是室温并具有至少50％RH的湿度，所述方法包含以下步骤：
(a)在邻近燃气轮机的进气系统处安装一个过滤器，所述过滤器包括至少一个过滤部件，该过滤部件具有形成管状结构的介质包，该管状结构形成开口过滤器的内部；所述开口过滤器的内部是清洁空气压力通风系统，所述介质包包括介质复合件的折叠结构，所述介质复合件包括至少部分地被一层细纤维覆盖的基底，所述细纤维包含含有加聚物或除了由环内酰胺和C6-10二胺单体或C6-10二酸单体形成的共聚物以外的缩聚物的聚合物组合物以及添加剂；
(b)引导吸入的空气进入燃气轮机的进气系统。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含没有烷基苯酚部分、分子量约500-3000的芳香族特性低聚物，其中，所述添加剂可与缩聚物混溶；所述方法包括引导空气通过过滤部件的介质包进入开口过滤器的内部来净化空气的步骤。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚合物是聚对苯二甲酸亚烷基酯。
33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚合物是聚萘二甲酸亚烷基酯。
34.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚合物是聚对苯二甲酸亚乙酯。
35.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚合物是尼龙聚合物。
36.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物的分子量或单体组合物不同。
37.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物包含烷氧基烷基改性的聚酰胺。
38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于：所述第二尼龙聚合物包含尼龙共聚物。
39.根据权利要求36所述的方法，其特征在于：所述聚合物经处理会形成差示扫描量热计测得为单相材料的单一聚合物组合物。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物经热处理。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物在低于这两种聚合物的较低一个熔点的温度经热处理。
42.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述添加剂是包含下式单元的叔丁基酚的低聚物：
式中，n为2-20。
43.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述树脂是包含下式单元的双酚A的低聚物：
Figure C018170060006C2
式中，n为2-20。
44.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述树脂是包含下式单元的二羟基联苯的低聚物：
式中，n为2-20。
45.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含树脂添加剂和含氟聚合物的混合物。
46.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含氟碳表面活性剂。
47.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含非离子表面活性剂。
48.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物。
49.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物和聚酰胺聚合物的混合物。
50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于：所述聚酰胺聚合物包含尼龙。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于：所述尼龙包含尼龙均聚物、尼龙共聚物或它们的混合物。
52.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含芳香族聚酰胺。
53.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含二胺单体与聚间苯二甲酰间苯二胺的反应产物。
54.根据权利要求52所述的方法，其特征在于：所述聚酰胺是二胺与聚对苯二甲酰对苯二胺的反应产物。
55.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚苯并咪唑。
56.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚丙烯酸酯。
57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于：所述聚丙烯酸酯聚合物是双酚A与混合的苯二甲酸的缩聚反应产物。
58.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述将空气导入具有至少一个过滤部件的燃气轮机的进气系统的步骤，包括将空气导入具有许多过滤部件对的燃气轮机的进气系统中，各个过滤部件对包括有介质包的第一管状过滤部件和有介质包的第二管状过滤部件，第一管状过滤部件密封在第二管状过滤部件的一端；各个第一和第二管状过滤部件形成清洁空气压力通风系统。
59.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：所述将空气导入具有许多过滤部件对的燃气轮机的进气系统的步骤，包括将空气导入第一管状过滤部件和第二管状过滤部件；其中，第一管状过滤部件是园筒形的，第二管状过滤部件是圆锥形的。
60.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：它还包括将冲量的空气导入各个过滤部件对的各自清洁空气压力通风系统中，从而至少部分地除去收集在各个介质包上的颗粒。
61.一种过滤燃气轮机进气系统中的空气的方法，所述燃气轮机在约140-350°F的温度下操作，吸入的空气是室温并具有至少50％RH的湿度，所述方法包括以下步骤：
(a)将吸入的空气导入具有至少一个过滤部件的燃气轮机进气系统中，该过滤部件具有形成管状结构的介质包，该管状结构形成开口过滤器的内部；所述开口过滤器的内部是清洁空气压力通风系统，所述介质包包括介质复合件的折叠结构，所述介质复合件包括至少部分地被一层细纤维覆盖的基底，所述细纤维包含除了由环内酰胺和C6-10二胺单体或C6-10二酸单体形成的共聚物以外的缩聚物，并且树脂添加剂包含分子量约500-3000并具有芳香族特性的低聚物，所述添加剂可与缩聚物混溶；
(b)引导空气通过过滤部件的介质包进入开口过滤器的内部来净化空气。
62.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物是聚对苯二甲酸亚烷基酯。
63.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物是聚萘二甲酸亚烷基酯。
64.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物是聚对苯二甲酸亚乙酯。
65.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含尼龙聚合物，该尼龙聚合物是具有衍生自环内酰胺的重复单元的均聚物。
66.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物的分子量或单体组合物不同。
67.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述尼龙共聚物与第二尼龙聚合物结合，所述第二尼龙聚合物包含烷氧基烷基改性的聚酰胺。
68.根据权利要求67所述的方法，其特征在于：所述第二尼龙聚合物包含尼龙共聚物。
69.根据权利要求67所述的方法，其特征在于：所述聚合物经处理会形成差示扫描量热计测得为单相材料的单一聚合物组合物。
70.根据权利要求68所述的方法，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物经热处理。
71.根据权利要求68所述的方法，其特征在于：所述共聚物和第二聚合物在低于这两种聚合物较低一个熔点的温度经热处理。
72.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述添加剂是包含下式单元的叔丁基酚的低聚物：
式中，n为2-20。
73.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述树脂是包含下式单元的双酚A的低聚物：
Figure C018170060010C1
式中，n为2-20。
74.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述树脂是包含下式单元的二羟基联苯的低聚物：
式中，n为2-20。
75.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含树脂添加剂和含氟聚合物的混合物。
76.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含氟碳表面活性剂。
77.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述添加剂包含非离子表面活性剂。
78.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物。
79.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚氨酯聚合物和聚酰胺聚合物的混合物。
80.根据权利要求79所述的方法，其特征在于：所述聚酰胺聚合物包含尼龙。
81.根据权利要求80所述的方法，其特征在于：所述尼龙包含尼龙均聚物、尼龙共聚物或它们的混合物。
82.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含芳香族聚酰胺。
83.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含二胺单体与聚间苯二甲酰间苯二胺的反应产物。
84.根据权利要求83所述的方法，其特征在于：所述聚酰胺是二胺与聚对苯二甲酰对苯二胺的反应产物。
85.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚苯并咪唑。
86.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述缩聚物包含聚丙烯酸酯。
87.根据权利要求86所述的方法，其特征在于：所述聚丙烯酸酯聚合物是双酚A与混合的苯二甲酸的缩聚反应产物。
88.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述将空气导入具有至少一个过滤部件的燃气轮机的进气系统的步骤包括将空气导入具有许多过滤部件对的燃气轮机的进气系统中，各个过滤部件对包括有介质包的第一管状过滤部件和有介质包的第二管状过滤部件，第一管状过滤部件密封在第二管状过滤部件的一端；各个第一和第二管状过滤部件形成清洁空气压力通风系统。
89.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：所述将空气导入具有许多过滤部件对的燃气轮机的进气系统的步骤，包括将空气导入第一管状过滤部件和第二管状过滤部件；其中，第一管状过滤部件是园筒形的，第二管状过滤部件是圆锥形的。
90.根据权利要求61所述的方法，其特征在于：它还包括将冲量的空气导入各个过滤部件对的各自清洁空气压力通风系统中，从而至少部分地除去收集在各个介质包上的颗粒。
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