TW201414532A

TW201414532A - 多孔分離物品

Info

Publication number: TW201414532A
Application number: TW102136099A
Authority: TW
Inventors: Sean M Stabler; Thomas F Roland; David A Seiler; Ramin Amin-Sanayei; Walter Kosar
Original assignee: Arkema Inc
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2014-04-16
Also published as: BR112015007171B1; CN111467974A; US20150231576A1; PL2903714T3; KR20150063314A; EP2903714A2; EP2903714B1; JP2015535879A; KR102270893B1; EP2903714A4; US9839881B2; CN104736218A; JP6336456B2; TWI604880B; WO2014055473A3; IN2014DN10721A; BR112015007171A2; WO2014055473A2

Abstract

本發明涉及一種多孔分離物品，該多孔分離物品具有將一或多種類型的相互作用粉末狀材料或者纖維進行相互連結的一氟聚合物或者聚醯胺粘合劑。這種相互連結性係使得該粘合劑以多個離散點而非按一完整的塗層來連結該等粉末狀材料或纖維，從而允許該等材料或者纖維直接接觸流體、並且與其相互作用。所得的物品係一成形的多組分的、相互連結的、帶孔隙率的網狀物。這種分離物品在許多工業應用中在水淨化方面、以及在水系統或非水系統兩者中分離出溶解的或者懸浮的材料方面是有用的。這種分離物品可以在環境溫度下、以及在高溫下起作用。

Description

多孔分離物品

本發明涉及一種多孔分離物品，該多孔分離物品具有將一或多種類型的相互作用粉末狀材料或者纖維進行互連的一氟聚合物或者聚醯胺粘合劑。這種相互連結性係使得該粘合劑以多個離散點而非按一完整的塗層來連結該等粉末狀材料或纖維，從而允許該等材料或者纖維直接接觸流體、並且與其相互作用。所得的物品係一成形的多組分的、相互連結的、具有孔隙率的網狀物。這種分離物品在許多工業使用中在水淨化方面、以及在水系統或非水系統兩者中分離出溶解的或者懸浮的材料是有用的。這種分離物品可以在環境溫度下、以及在高溫下起作用。

氟聚合物過濾隔膜係眾所周知的，如在美國專利諸如US 6,013,688和US 6,110,309中所描述的。氟聚合物，諸如聚偏二氟乙烯(PVDF)係非常化學和生物惰性的並且具有出色的機械特性。它們係耐氧化環境的，例如，廣泛用於水的殺菌中的氯和臭氧。PVDF隔膜還高度地耐大多數無機和有機酸類、脂肪族和芳香族烴類、醇類、以及鹵化的溶劑引起的侵蝕。氟聚合物總體而言，並且尤其是PVDF，是對於例如蒸汽、化學品、紫外輻射、輻射和臭氧的滅菌是有抵抗力的。

US 3,864,124描述了聚四氟乙烯(PTFE)用於固定非纖維化材料的用途。

US 5,019,311,5,147,722和US 5,331,037描述了一種用於生產多孔結構的擠出工藝，該多孔結構含有由一聚合物粘合劑粘結在一起的相互作用顆粒。這種多孔結構被描述為一“連續的網狀物基質”或者“強制的點粘合”。這種固體複合物品作為高性能的水過濾器，諸如在炭精塊過濾器中是有用的。用於在該方法中使用而列出的熱塑性粘合劑包括聚氟乙烯來作為唯一的氟聚合物，氟聚合物的實例為聚乙烯和聚醯胺11。聚氟乙烯難以加工，因為它不是熱塑性材料。

US 2010-0304270描述了含高分子量的水性氟聚合物粘合劑和粉末狀材料(諸如碳)用於生產多孔固體材料的用途，在該多孔固體材料中，該等顆粒僅在多個特定的離散點處粘結在一起以便產生相互連結性。該等顆粒粘結在一起成為一連續的網狀物，而使得每個顆粒的大部分暴露於經過它們的流體中。粘合劑的使用水平為0.5%到25%、較佳的是0.5%-15%、並且最佳的是從1%-10%。

現在已經出人意料地發現，高分子量的氟聚合物和聚醯胺粘合劑可以用於將相互作用顆粒和/或纖維粘合在一起，其方式為產生些顆粒和/或纖維的相互連結性。該等粘結的顆粒或纖維可以形成為用於分離出已經溶解或懸浮在流體中的材料的物品。該等多孔固體分離物品對於以下各項是尤其有用的：從飲用水中去除污染物；從液體或氣態工業流中分離出污染物；從液體流中捕獲和回收小分子，諸如生物和藥物活性部分(moiety)，以及貴金屬；以及，諸如藉由催化作用來進行特定化學反應。根據該等相互作用顆粒的活性類型，該等顆粒可以藉由化學反應、物理捕集、電(電荷或者離子)吸引、或者類似的手段來分離出該等溶解的或者懸浮的材料。

本發明涉及一種用於分離出流體組合物中成分之複合固體物品，該複合固體物品包括： a)0.2到150份的一高分子量氟聚合物或者聚醯胺粘合劑，和b)10到500份的相互作用顆粒，該等顆粒具有的平均粒徑係從0.1到3000微米，其中所述相互作用顆粒展示出相互連結性。

發明的詳細描述

如在此使用的，共聚物係指任何具有兩種或更多種不同單體單元的聚合物，並且往往包括三聚物以及具有多於三種不同單體單元的那些聚合物。

將在本申請中引用的該等參考文件藉由引用結合在此。

如在此使用的“相互連結性”意味著該等相互作用顆粒或纖維係藉由氟聚合物或聚醯胺粘合劑而永久地粘結在一起的，而未完全塗覆該等相互作用顆粒或纖維。該粘合劑在多個特定的離散點處將該等相互作用顆粒粘附在一起以生產一有組織的多孔結構。該多孔結構允許流體穿過該等相互連結的顆粒或纖維，並且該流體組合物直接暴露給該等相互作用顆粒或纖維的這個或該等表面，幫助該等顆粒與該流體組合物成分的相互作用，從而導致了該等成分的分離。因為該聚合物粘合劑只是在多個離散點上粘附到該等相互作用顆粒上，於是在一塗層中使用了較少的粘合劑用於完全連結。

除非另外指出，如在此使用的百分比係重量百分比；並且除非另外說明，分子量係重量平均分子量。

聚醯胺

術語聚醯胺係指以下各項的縮合產物：- 一或多種胺基酸，例如胺基己酸、7-胺基庚酸、11-胺基十一酸以及12-胺基十二酸，或一或多種內醯胺，例如己內醯胺、庚內醯胺以及月桂基內醯胺；- 一或多種鹽或二胺(例如間苯二甲二胺、十二亞甲基二胺、間二甲苯二胺、雙(對胺基環己基)甲烷以及三甲基六亞甲基二胺)與二酸(例如間苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸以及十二烷基二羧酸)的混合物。

可以提及的聚醯胺之實例包括PA 6和PA 6,6。

還可能的是有利使用共聚醯胺。可以提及來自至少兩種α、ω-胺基羧酸或兩種內醯胺或一內醯胺與一α、ω-胺基酸的縮合作用產生的共聚醯胺。還可以提及來自至少一種α、ω-胺基酸(或一內醯胺)、至少一種二胺與至少一種二羧酸的縮合作用產生的共聚醯胺。

可以提及的內醯胺的實例包括在主環上具有3到12個碳原子的那些，該等內醯胺可以被取代。可以提及例如β,β-二甲基丙內醯胺、α,α-二甲基丙內醯胺、戊基內醯胺(amylolactam)、己內醯胺、辛內醯胺以及月桂基內醯胺。

可以提及的α、ω-胺基羧酸的實例包括胺基十一酸和胺基十二酸。可以提及的二羧酸的實例包括：己二酸、癸二酸、間苯二甲酸、丁二酸、1,4-環己烷二甲酸、對苯二甲酸、磺基間苯二甲酸的鈉或鋰鹽、二聚的脂肪酸(該等二聚的脂肪酸具有至少98%的二聚物含量並且較佳的是氫化的)以及十二烷二酸HOOC-(CH₂)₁₀-COOH。

該二胺可以是具有6至12個碳原子的脂肪族二胺；它可以是芳基和/或飽和環型。可以提及的實例包括：六亞甲基二胺、呱嗪、四亞甲基二胺、辛二胺、癸二胺、十二烷二胺、1,5-二胺基己烷、2,2,4-三甲基-1,6-二胺基己烷、二胺多元醇、異佛爾酮二胺(IPD)、甲基五亞甲基二胺(MPDM)、雙(胺基環己基)甲烷(BACM)、以及雙(3-甲基-4-胺基環己基)甲烷(BMACM)。

可以提及的共聚醯胺的實例包括：己內醯胺與月桂基內醯胺的共聚物(PA 6/12)，己內醯胺、己二酸與六亞甲基二胺的共聚物(PA 6/6-6)，己內醯胺、月桂基內醯胺、己二酸與六亞甲基二胺的共聚物 (PA 6/12/6-6)，己內醯胺、月桂基內醯胺、11-胺基十一烷酸、壬二酸與六亞甲基二胺的共聚物(PA 6/6-9/11/12)，己內醯胺、月桂基內醯胺、11-胺基十一烷酸、己二酸與六亞甲基二胺的共聚物(PA 6/6-6/11/12)，以及月桂基內醯胺、壬二酸與六亞甲基二胺的共聚物(PA 6-9/12)。

有利的是，該共聚醯胺係選自PA 6/12和PA 6/6,6。

聚醯胺11和聚醯胺12係尤其較佳的。

氟聚合物

術語氟聚合物係指以下任何聚合物，該聚合物在其鏈上具有至少一個選自含有乙烯基基團能夠打開以便進行聚合的化合物的單體並且該聚合物包含直接附接到這個乙烯基基團上的至少一個氟原子、至少一個氟烷基基團或者至少一個氟烷氧基基團。含氟單體的實例包括但不限於：氟乙烯；偏二氟乙烯(VDF)；三氟乙烯(VF3)；氯三氟乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；全氟(烷基乙烯基)醚，諸如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)；全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-間二氧雜環戊烯)(perfluoro(1,3-dioxole))；全氟(2,2-二甲基-1,3-間二氧雜環戊烯)(PDD)。較佳的氟聚合物包括：聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)的均聚物和共聚物，乙烯與四氟乙烯和六氟丙烯的三聚物(EFEP)，四氟乙烯-六氟丙烯-氟乙烯的三聚物(THV)，氟乙烯的共聚物；以及PVDF與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物和共聚物、或者熱塑性聚胺酯的共混物。PMMA可以按基於PVDF重量的高達49重量百分比、並且較佳的是從5到25重量百分比而存在。PMMA與PVDF係可熔融混合的，並且可以用於給粘合劑增添親水性。一更具親水性的組合物提供了增加的水流動，從而致使橫過該複合物品的壓降更小。

該PVDF可以是一均聚物、共聚物、三聚物、或PVDF均聚物或共聚物與一或多種其他聚合物(與PVDF聚合物或PVDF共聚物係相容的)的共混物。本發明的PVDF共聚物和三聚物係以下該等，其中偏二氟乙烯單元占大於該聚合物中的所有單體單元的總重量的40百分比，並且更佳的是占大於該等單元的總重量的70百分比。偏二氟乙烯的共聚物、三聚物以及更高的聚合物可以藉由使偏二氟乙烯與一或多種來自下組的單體進行反應而制得，該組的構成為：氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯，一或多種部分或完全氟化的α-烯烴，例如3,3,3-三氟-1-丙烯、1,2,3,3,3-五氟丙烯、3,3,3,4,4-五氟-1-丁烯，以及六氟丙烯，部分氟化的烯烴六氟異丁烯，全氟化的乙烯醚，如全氟甲基乙烯醚、全氟乙基乙烯醚、全氟正丙基乙烯醚、以及全氟-2-丙氧基丙基乙烯醚，氟化的間二氧雜環戊烯類，例如全氟(1,3-間二氧雜環戊烯)以及全氟(2,2-二甲基-1,3-間二氧雜環戊烯)、烯丙基的、部分氟化的烯丙基的、或氟化的烯丙基的單體，例如2-羥乙基烯丙基醚、或3-烯丙氧基丙二醇，以及乙烯或丙烯。

在一實施方式中，該偏二氟乙烯聚合物中存在按重量計高達30%、較佳的是高達25%、並且更佳的是高達15%的六氟丙烯(HFP)單元以及按重量計70%，更佳的是75%、更佳的是75%或者更多的VDF單元。

本發明將在以下使用PVDF作為一代表性聚合物粘合劑來總體上進行描述。

用於在本發明中使用的PVDF較佳的是具有高的分子量。如在此使用的高分子量，意思係PVDF具有大於1.0千泊，較佳的是大於5Kp、更佳的是從15到50Kp、並且最佳的是從15到25Kp的熔體粘度，根據ASTM方法D-3835在450℉和100sec^-1下測得。該高分子量的PVDF或聚醯胺提供了相互連結性，因為它具有更高的粘度和更低的流動性，因此它並未完全塗覆該等相互作用顆粒。

在本發明中使用的PVDF總體上是藉由在本領域內已知的手段製備的，使用水性自由基乳液聚合反應-儘管也可以使用懸浮聚合、溶液聚合以及超臨界CO₂聚合方法。在一通常的乳液聚合法中，將一台反應器中裝入去離子水、在聚合過程中能夠乳化該等反應物塊的水溶性表面活性劑以及任選的石蠟防汙劑。將該混合物攪拌並且除氧。然後將一預定量的鏈轉移劑CTA引入該反應器中，反應器的溫度升至所希望的水平並且將偏二氟乙烯(以及有可能的一或多種共聚單體)加入到該反應器中。一旦引入偏二氟乙烯的首次加料並且反應器中的壓力已經達到希望的水平，則引入一引發劑乳液或溶液以開始聚合反應。反應的溫度可以根據使用的引發劑的特徵而改變並且熟習該項技術者將知道怎樣做這些。典型地該溫度將是從約30℃至150℃，較佳的是從約60℃至120℃。一旦反應器中已經達到了所希望的量的聚合物，則將停止進料單體，但可任選地繼續引發劑的進料以消耗殘餘的單體。將殘留氣體(包含未反應的單體)排出並且從該反應器中回收膠乳。

在聚合反應中使用的表面活性劑可以是在本領域內已知的任何表面活性劑，該表面活性劑在PVDF乳液聚合中是有用的，包括全氟化的、部分氟化的、以及未氟化的表面活性劑類。較佳的是，本發明的PVDF乳液係無含氟表面活性劑，其中在該聚合反應的任何部分中均未使用含氟表面活性劑。在該PVDF聚合反應中有用的未氟化的表面活性劑可以在性質上是離子的以及非離子的兩者，包括但不限於：3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鹽、聚乙烯膦酸、聚丙烯酸類、聚乙烯磺酸、以及它們的鹽類、聚乙二醇和/或聚丙二醇以及它們的嵌段共聚物類、烷基膦酸鹽以及基於矽氧烷的表面活性劑類。

PVDF的聚合反應產生了一膠乳，該膠乳總體上具有按重量計10至60百分比，較佳的是10至50百分比的固體水平，並且具有小於500 nm，較佳的是小於400nm，並且更佳的是小於300nm的膠乳重量平均粒徑。該重量平均粒徑總體上是至少20nm並且較佳的是至少50nm。還可以加入額外的助黏附劑以改進粘合特徵並且提供不可逆的連結性。可以將少量的一或多種其他的水混溶性的溶劑(如乙二醇)混入該PVDF膠乳中以改進冷凍-融化穩定性。

該PVDF膠乳可以在本發明中用做一膠乳粘合劑，或者可以藉由本領域內已知的手段將它乾燥成一粉末，該等手段諸如但不限於：噴霧乾燥、凍幹、凝結、以及轉鼓乾燥。乾燥後的PVDF粉末具有的平均粒徑係從0.5到200微米、較佳的是從1到100微米、更佳的是從2到50微米、並且最佳的是從3到20微米。較小尺寸的顆粒係較佳的，因為它們致使相互作用顆粒的距離減少(密度更高)。在用該乳液直接形成的一物品中，該乳液顆粒與兩種或更多種顆粒相互作用並且在該等顆粒上的離散點處粘附到其上。在一擠出工藝中，該聚合物樹脂在非結晶區軟化並且在多個離散點處粘附到該等顆粒上，但未熔化到完全覆蓋該等顆粒。

尤其有用的聚偏二氟乙烯樹脂包括但不限於：來自愛克瑪公司(Arkema Inc.)的KYNAR樹脂，尤其是KYNAR 741，其粒徑為3-8微米並且熔體粘度為16.5-22-5千泊；KYNAR 741F，其粒徑為3-6微米並且熔體粘度為16.5-22-5千泊；KYNAR 761，其粒徑為3-8微米並且熔體粘度為23.0-29.0千泊；KYNAR HSV900，其粒徑為3-8微米並且熔體粘度為44.5-54.5千泊；以及KYNAR MG15，其粒徑為3-8微米並且熔體粘度為35.0-39.0千泊。該等熔體粘度係藉由ASTM D3835在232℃和100s^-1下測得的。

在一實施方式中，使用了VDF和HFP的共聚物。該等共聚物具有較低的表面能。應指出，PVDF總體上具有比其他聚合物諸如聚烯烴類更低的表面。更低的表面能使得相互作用顆粒的潤濕更好並且分散更均勻。這導致了分離裝置的完整性由於具有高表面能的聚合物粘合劑而得到改進，並且應該產生對低水平粘合劑的需要。另外，PVDF/HFP共聚物具有更低的結晶性以及更低的玻璃化轉變溫度(Tg)，並且因此可以在熔融工藝中在更低的溫度下進行加工。

在本發明的一變體中，該PVDF聚合物係一功能性PVDF，諸如來自阿克瑪的馬來酸酐-接枝的PVDF。這種功能性PVDF往往改進了與相互作用顆粒或纖維的粘合，這能夠允許更低水平的PVDF負載在其配製品中。這種更低負載的優異粘合的組合往往改進了這種多孔分離物品的整體滲透性。

相互作用顆粒或纖維

將一或多種類型的相互作用顆粒或纖維與該氟聚合物或聚醯胺粘合劑結合。本發明的該等相互作用顆粒或纖維係在它們接近或者接觸一流體(液體或氣體)組合物中溶解的或者懸浮的材料時具有物理的、電的、或者化學相互作用的那些。根據該等相互作用顆粒的活性類型，該等顆粒可以藉由化學反應、物理捕集、物理附著、電(電荷或者離子)吸引、或者類似的手段來分離出該等溶解的或者懸浮的材料。由本發明預期的相互作用的實例包括但不限於：從流體中來物理捕集化合物，諸如在活性碳中，奈米粘土；或者沸石顆粒；離子交換樹脂類；催化劑類；電磁顆粒；用於中和的酸或者鹼性顆粒；等。

相互作用顆粒或纖維的實例包括，但不限於：410、304、和316不銹鋼的金屬顆粒，銅、鋁、和鎳的粉末，鐵磁材料，活性氧化鋁，活性炭，碳奈米管，矽膠，丙烯酸粉末和纖維，纖維素纖維，玻璃珠粒，各種磨料，常見的礦物質諸如矽石，木屑，離子交換樹脂，陶瓷，沸石，矽藻土，聚酯顆粒和纖維，以及工程樹脂顆粒，諸如聚碳酸酯。

本發明總體上可應用的相互作用顆粒的直徑係在0.1到3000微米的尺寸範圍內，並且纖維的直徑為0.1到250微米且長度與寬度比係基本上無限制的。纖維較佳的是被剁成不大於5mm的長度。纖維或粉末應該具有足夠的導熱性來允許該等粉末混合物的加熱。另外，在一擠出工藝中，該等顆粒或纖維具有的熔點必須充分高過氟聚合物粘合劑樹脂的熔點以便既防止物質熔化又生產出一連續的熔化相而非通常希望的多相系統。

氟聚合物或者聚醯胺粘合劑與相互作用顆粒或纖維的比例係從0.5-35重量百分比的氟聚合物固體與65到99.5重量百分比的相互作用顆粒或纖維，較佳的是從0.5-15重量百分比的氟聚合物固體與85到99.5重量百分比的相互作用顆粒或纖維，更佳的是從1-10重量百分比的氟聚合物固體與90到99重量百分比的相互作用顆粒或纖維，並且在一實施方式中，從0.5-8重量百分比的氟聚合物固體與92到99.5重量百分比的相互作用顆粒或纖維。如果使用更少的氟聚合物，就不可能實現完全的相互連結性，而如果使用更多的氟聚合物，就存在在該等相互作用顆粒與穿過該分離物品的流體之間的接觸的減少。

本發明的分離物品不同於隔膜。隔膜藉由拒絕滲透來工作-具有特定的孔隙尺寸，並且防止比這個孔隙尺寸大的顆粒穿過該隔膜。本發明的該等分離物品卻是依賴於相互作用顆粒的吸附作用或者吸收作用以便從穿過該分離裝置的流體中移除材料。

本發明的具有相互連結的相互作用顆粒的該等分離物品，可以藉由本領域內已知的用於形成固體顆粒的手段來形成。用於形成本發明的該等分離物品的有用方法包括但不限於：擠出法，如在US 5,019,311中傳授的，壓縮模制，一共噴塗乾燥的粉末，以及一(水性)分散粘合法。

擠出法

用於形成嵌段物品的擠出法可以在E.Koslow的多項專利中找到，諸如US 5,331,037，將其藉由引用結合在此。該方法涉及結合至少一種氟聚合物“粘合劑”顆粒，該顆粒由超細顆粒材料組成、是與一或多種類型的相互作用顆粒或者纖維相混合的。該等相互作用顆粒和纖維可以由幾乎任何顆粒的粉末、或者超細材料或者一範圍的精細或者粗糙纖維組成。該等顆粒以及者纖維應該具有顯著比氟聚合物粘合劑顆粒更高的熔點或者軟化點。向這種混合物中，可以添加各種添加劑或者加工助劑。“添加劑”被定義為產生所希望的最終產品的特性變化的材料，諸如產生一更具彈性或者似橡膠的稠度的增塑劑，或者產生剛強、脆性或者更具陶瓷狀的最終產品的硬化劑。“加工助劑”被定義為允許該混合物更大方便加工的材料，諸如用於注塑模制的潤滑劑。該粘合劑應該構成該整體混合物的按重量計約3%到約30%，並且較佳的是約4%到約8%。

設計這種典型地用於將粘合劑和相互作用材料(顆粒和/或纖維)進行混合的混合法係為了生產出一盡可能均勻的最終產品。在該方法中，藉由該混合設備生產的混合物的品質係重要的。該冷混合方法通常要求顯著水平的剪力以便生產一穩定的緊密的混合物，該混合物將在最終加工過程中被轉化成一強的複合材料。例如，球磨研磨必須經常在一裝有物品的改良球磨機中進行以便增大剪力。犁式混合器必須同樣是藉由“塗抹”該等材料的物品來改良的。總體上，粉末混合物(這些不含有顯著數量的長纖維)可以使用一改良球磨機或者犁式混合器有效進行混合，而纖維和顆粒的混合物可以有效地分散在一高強度切碎的混合器中。

另外，據懷疑該方法要求顆粒在該混合物內的特定分佈。粘合劑顆粒必須單獨地或者作為周圍相互作用顆粒之間和之上的小簇進行分散。該等粘合劑顆粒必須粘到該等相互作用顆粒上，其作用係產生一散粉低的、移動緩慢的基質。為了增補這一粘性，粘合劑或相互作用顆粒有時需要藉由一痕量的表面活性劑或者類似材料進行塗覆。

一旦所有的顆粒和組分已經實質上被均勻分散後，然後就根據本發明將得到的混合物藉由一程式進行加工，該程式可以包括經常用於塑膠的眾多常規方法中的任何一種。該等包括擠出以生產具有二維均勻形狀的物體、熱輥壓實以便產生薄片或者厚板的材料、或者壓縮或者注塑模制以便生產複雜塊體形狀。

為了完成該粘合劑樹脂的單獨連續網狀物的形成和該等相互作用顆粒或者纖維的固定或者強制的點-粘合，塑膠模制、擠出、輥壓實、或者其他成形設備可以按這樣一方式進行操作以便在一要求的時間序列內獲得施加壓力、溫度、和剪力的一關鍵性組合。將該等粘合劑顆粒從它們的原始、正常粉末或者球形微粒形式轉化為其最終結構內的一薄的、連續網狀基質所要求的條件根據所使用的樹脂的類型而變化。然而，該等基本要求包括以下步驟。

1.在沒有任何顯著壓力或剪力的情況下，首先使該混合物到達一充分高過(較佳的是高過至少約20℃，最佳的是約40℃)該粘合劑樹脂熔點但正常低於該混合物內該等相互作用顆粒和纖維的熔點的一溫度。

2.在加熱到至少步驟1的溫度之後，將該混合物置於足夠的施加壓力下，總體上為至少約50psi(3.5kg/cm²)、較佳的是至少約1000psi(70.31kg/cm²)、並且最佳的是至少約6,000psi(421.86kg/cm²)以便實質上立即固結這鬆散的材料並且藉由周圍的該等相互作用顆粒使該粘合劑樹脂起作用以便將所述粘合劑材料顆粒的至少一部分轉化為該等相互作用顆粒之間的一連續網狀物。所施加的壓力必須足以將該粘合劑“活化”並且僅在達到如步驟1中提及的必要溫度時才施加。

3.在施加壓力的過程中，該混合物必須經受至少一些最小的(有限的)剪力，縱使該剪力簡單地是所要求的將該質量從其原始鬆散形式固結成一更緊湊形式的顆粒移動。據信，這用於將該等粘合劑顆粒“塗抹”進入薄膜中，該等薄膜彼此聚結從而形成一連續的網狀基質。在擠出過程中，儘管該等顆粒往往在其模具中的加熱期間就預先固結了，但是該材料在該模具的最終成形部分中經歷了剪力和壓力的組合，在該成形部分的地方，溫度、壓降、和剪力足以完成該粘合劑的轉化。

4.熱量和壓力的施加必須是足夠短時間的以使得在該方法過程中形成的連續的網狀物不會恢復到一非連續的條件(由於熔化或者再固結成單獨的小滴或者顆粒)。

5.以高速進行該方法並且然後將所得固定的材料相對快速地冷卻到低於該粘合劑熔點的溫度以便在一旦形成不穩定的結構時就將其“凍結”。

在本發明的另一實施方式中，步驟2中的施加壓力係處於更低的範圍內以使得減少或者停止一連續網狀物的形成並且藉由在該等相互作用顆粒之間的強制的點黏合來形成該複合結構。在該方法中施加熱量和壓力同樣是短時間的，並且其冷卻係相對快速的以使得在該方法過程中形成的該等強制的點-粘合得到保持。

將該結構進行拉絲、切割、或者施加應力到其上就將該聚合物的精細網狀物轉化成非常精細的纖維。所得的該等纖維有時候可以是非常精細的並且被原纖化成均勻的亞微米尺寸。

該工藝的速度似乎主要受熱量可以移動到顆粒混合物中的速度的限制。該連續聚合物網狀物或者強制的點-粘合的形成似乎只要求瞬間施加高壓力和剪力。如果在高溫下將該產品保持一延長的時間段，那麼就會存在著該產品的迅速退化或者該連續網狀物或粘合點的損耗。因此，伴隨該材料內連續粘合劑樹脂結構的形成應該快速、較佳的是盡可能快速地冷卻。在該產品完全冷卻之前，該結構依然是柔軟的並且可以容易地變形。因此，通常允許該產品在從該模具中移出或者從該擠出工具中出現之前就部分稍微冷卻。在這種溫熱的條件下，可以將該產品加進行處理以生產一精細的表面光潔度或者一光滑的片材。噴水或者鼓風可以用於急速冷卻。可以允許在熱輥壓實器上生產的平片材在其從輥開始在進行處理之前行進幾英尺的過程中發生冷卻。在一些情況下，可以將該材料片材進行進一步加工以便平坦同時仍然溫熱且是可彎曲的。

該方法的產品可以是一似橡膠的或者塑膠的材料，其特性可以藉由使用更高的或者更低的壓力或剪力、更高的或者更低的溫度，並且藉由使用各個添加劑(該等添加劑少量就會顯著改變該產品的特性)而得到廣泛變化。

已經觀察到的是增大該混合物上的壓力和施加的剪力將導致該產品結構內粘合劑樹脂的連續性程度的顯著增大。由施加的應力產生的網狀物的厚度似乎隨著溫度從最小溫度增大到了最大溫度產生下降。在某一溫度之上，觀察到所得基質的形成下降了。據懷疑，在一臨界溫度之上，由該方法形成的連續結構不能足夠快速冷卻在一“熔體流動”溫度之下，而該連續網狀物由於隨後流回成球形形式而產生損失。

因此，該方法通常在一較佳的操作溫度範圍內來進行。這個範圍可以隨著正在生產的物體的尺寸和形狀來變化。例如，可以非常快速加熱和冷卻的該等片材可以在與更大的厚片或者塊體形狀相比更低的溫度下成形。因此，這個允許的溫度範圍隨著正在成形的物體的尺寸增大而變得更加受限制。實際上，厚度高達2英寸(5.1cm)的物體可以在一實際的溫度範圍內成形。然而，進行該方法的能力隨著該產品厚度的增大、隨著所要求的溫度的升高以及快速冷卻的能力經受損失而下降。

已經發現要求一最小施加壓力和顯著剪力來使該方法“啟動”。在一臨界壓力之下，未觀察到連續粘合劑結構出現。然而，該等顆粒的強制的點-粘合仍然可以出現。

使用該方法藉由利用具有複雜旋繞形狀(該等可以有效互鎖)(矽藻土係一很好的例子)的小相互作用顆粒，並且藉由在高溫和高壓下操作該方法可以生產出陶瓷狀材料。所得的材料係極其剛性和脆性的。此類結構在要求維持其形狀的產品的某些方法中是特別希望的，如在擠出的結構或者模制的物體的情況下。

該方法可以用於生產正常不相容的顆粒的混合物。例如，可以將離子交換樹脂和磁性不銹鋼粉末的混合物進行結合以便形成一磁性的離子交換樹脂複合顆粒。藉由以下發現使之成為可能，即，粘合劑樹脂顆粒和用痕量的烷基乙氧基化物類型的表面活性劑進行處理可以產生密度非常不同的顆粒的穩定混合物，該等穩定混合物可以被加工成一均勻的產品。作為替代方案，該等吸附劑顆粒可以形成為片材、厚板、或者塊體形狀中，或者可以直接模制到保持結構(諸如，套筒(cartridge)或者壓力容器)中。如果模制到一容器中，則該顆粒可以既被捕獲在該模制方法過程中自然形成的結構內，又還粘結到該容器的該等壁上以便產生一高完整性的結構，這種結構不會沈降、移位、形成通道、或者經受磨耗。

壓縮模制方法

按與活性碳粉末適合的一比例來稱出聚合物粉末(PVDF、聚醯胺、或者聚烯烴)並且將其使用一高速混合器進行混合，諸如一亨舍爾(Henschel)混合器或者一華林(Waring)台頂式攪拌機磨進行混合。混合速度的範圍可以是從800-1500rpm。混合時間根據正在共混的粉末的量值其範圍係從1-3分鐘。

將該共混的粉末裝載到一壓縮模制框架(6” x 6” x 1/8”)中，這樣使得該粉末完全並且均勻地填充該模具框架到達頂部表面。該框架應該是預先設置在更大面積的鋼板上、其中一Kapton薄膜覆蓋模具框架下面該該板的區域。該頂部表面上的略微過量的粉末幫助了該壓縮過程。該模具框架的頂部覆蓋有另一塊KAPTON聚醯亞胺薄膜，並且然後一固體鋼板置於頂部上。

然後將裝載後的模具元件置於一卡維爾(Carver)壓機的經加熱(450℉)的台板上，並且進行壓縮直到該等上部和下部的台板接觸該模具元件達到1000-3000psi的壓力。這係預先加熱的步驟，並且允許該模具在該等條件下加熱持續3-5分鐘。將該壓實壓力增大到10,000psi並且該將模具保持在該溫度下持續另外3-5分鐘。然後釋放該壓力並且將該熱模具直接轉移到一台冷壓機中，在這裡它再次被壓縮至10,000psi持續3分鐘以便冷卻。然後從該壓機中釋放該模具並且分開以便隔離這個凝固的模制的基板。

在將這個程式施加到10%和20%PVDF-碳共混物兩者上時，獲得了多孔的、燒結的固體基板。然後，在測試10%和20%聚乙烯-碳共混物時，該粉末共混物不能燒結在一起，從而留下僅自由流動的粉末。該等結果顯示了，PVDF樹脂如何比聚乙烯粉末更好地粘合活性碳。這一結果可以藉由減少給該方法增加成本的加工條件(溫度、壓力、時間)來使得聚合物-炭精塊過濾器的製造受益。

試著用一冷壓方法來改進該PE-碳粉末混合物的燒結。在該方法中，將6-7g的碳-聚合物粉末混合物置於一卡維爾圓筒模具(1-1/8”直徑x 3”長度)中，並且將這個填充後的圓筒模具置於一冷壓機中並且壓縮到10,000psi持續3分鐘。然後拆卸該模具並且回收了一壓實的聚合物小片。

藉由該方法，該PVDF-碳粉末生產了多孔固體壓實盤。然而，藉由該方法，該PE-碳粉末未能壓實成一固體塊；只是在後面留下一自由流動的粉末。該等結果進一步加強了PVDF樹脂作為用於活性炭的機械粘合劑在與聚烯烴粉末相比較時的優越性。

經共噴霧乾燥的粉末

有待在一熱方法(諸如以上說明的擠出方法和壓縮模制方法)中使用的粉末可以與該等相互作用顆粒進行預先共混。在一實施方式中，該氟聚合物和相互作用顆粒的一密切共混物可以藉由共噴霧乾燥該等成分來進行製備。人們可以將一有效量的PVDF膠乳與粉末狀碳或者其他相互作用顆粒混合在一起並且將它們進行共噴霧乾燥以便實現在奈米尺寸上混合良好的一乾燥粉末。然後可以這種共噴霧乾燥的複合物模制到任何希望形狀的孔隙率。小粒徑的膠乳(總體上20-400nm)提供了與該等相互作用顆粒的極密切的一共混物，並且可以降低所要求的粘合劑水平，而使得最高量值的相互作用顆粒表面可用於分離。這種共噴霧乾燥的複合物包括該等非常小的乳液顆粒，該等乳液顆粒與該等相互作用顆粒藉由該共混物的噴霧乾燥而物理上相聯合。

分散塗覆法

一水性塗覆方法超過該擠出方法的一優點係在製造過程中涉及非常小的壓力，該壓力可能破壞易碎的相互作用顆粒。此外，所選定的聚合物可以是一熱固性物質連同一熱塑性物質，並且因為該聚合物用於一分散體中，如聚合的，其分子量可以非常高，並且仍然是可加工的。一膠乳顆粒的粒徑與一粉末粘合劑顆粒相比是非常小得多的，並且因此許多更大和更小的粘附連結藉由該等膠乳顆粒而在重量基礎上擁有該等相互作用顆粒，正如該等聚合物粉末顆粒一樣。

在一實施方式中，為了提供膠乳的適當存儲穩定性，形成了一PVDF分散體(較佳的是不含有任何含氟表面活性劑)，並且將一預定量的任何一或多種抗沈降劑或者表面活性劑在水中稀釋並且後加入至PVDF分散體中，同時攪拌。在攪拌下向這種PVDF分散體/抗沈降混合物中加入可任選地一或多種濕潤劑，接著是添加任何一或多種增稠劑、以及一或多種短效的助黏附劑並且然後使pH一直到適當的對於該增稠劑係有效的範圍(必要時)。一些增稠劑(如CMC)在一寬的pH範圍內(即對於CMC從3至9)是有效的。然後將該等相互作用顆粒和任何其他成分添加到該混合物中。可以有利的是將該等相互作用顆粒或者纖維分散在短效的助黏附劑、潛溶劑或濕潤劑中以在與水性PVDF粘合劑配方混合之前提供濕潤的粉末狀材料。然後將最終組合物經受高的剪切混合以確保該組合物中的粉末狀材料的均勻分佈。本發明的最終水性組合物應該具有一粘度，該粘度有用於流延或塗覆在一基片上。有用的粘度在25℃時20rpm下是在從2,000至20,000cps的範圍內，取決於應用的方法。

本發明的組合物包含每100份水0至10份，較佳的是從0.1至10份，並且更佳的是0.5至5份的一或多種抗沈降劑類和/或表面活性劑類。在一實施方式中，抗沈降劑或表面活性劑的水平係每100份的水從2.7至10份。將該等抗沈降劑類或表面活性劑類加入到PVDF分散體後聚合反應中，以總體上改進存儲穩定性，並且在漿料製備過程中提供附加的穩定作用。同樣在該聚合方法過程中，在本發明中使用的表面活性劑/抗沈降劑可以在聚合之前全部提前加入；在該聚合過程中連續加入；部分在聚合前加入並且然後在聚合過程中加入、或者在聚合開始並進行一會兒後加入。

有用的抗沈降劑類包括但不限於：離子物質類，如烷基硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽的鹽類(如，十二烷基硫酸鈉以及十二烷基硫酸銨)和部分氟化的烷基硫酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽的鹽類(如，由杜邦公司(DuPont)在商標CAPSTONE下出售的那些)，以及非離子型表面活性劑類如TRITON X系列(來自道公司(Dow))以及PLURONIC系列(來自巴斯夫公司(BASF))。在一實施方案中，僅使用陰離子表面活性劑類。較佳的是在組合物中存在沒有氟化的表面活性劑，它係來自聚合過程中、或者在形成或濃縮一水性分散體的附加的後聚合反應中的剩餘的表面活性劑。

本發明組合物任選地包含每100份的水0至5份，較佳的是從0至3份的一或多種濕潤劑。表面活性劑能夠起濕潤劑的作用，但是濕潤劑還可以包括非表面活性劑。在某些實施方案中，該濕潤劑可以是一有機溶劑。已經發現，可任選地濕潤劑的存在允許一或多種粉末狀的電極材料進入偏二氟乙烯聚合物的水性分散體中的均勻分散。一些電極材料，如含碳的材料在沒有使用濕潤劑時不會在一水性分散體中分散。有用的濕潤劑包括但不限於離子型以及非離子型表面活性劑類，如TRITON系列(來自道公司)和PLURONIC系列(來自巴斯夫公司)，以及與水性分散體相容的有機液體，包括但不限於NMP、DMSO、以及丙酮。

本發明的組合物可以包含每100份的水0至10份，較佳的是從0至5份的一或多種增稠劑或流變改性劑。將水溶的增稠劑或流變改性劑加入以上的分散體中防止或減慢了相互作用顆粒或纖維材料的沈降，同時給一流延過程提供了適當的漿料粘度。有用的增稠劑包括但不限於ACRYSOL系列(來自道化學公司)；部分中和的聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)，如來自路博潤公司(Lubrizol)的CARBOPOL；以及羧基化的烷基纖維素，如羧基化的甲基纖維素(CMC)。配方的pH的調節能夠改進一些增稠劑的效果。除有機流變改性劑類之外，還可以單獨或結合使用無機流變改性劑類。有用的無機流變改性劑類包括但不限於無機流變改性劑類，包括但不限於：天然粘土類如蒙脫土以及膨潤土，人造粘土類如合成黏土，以及其他的如矽石、以及滑石。

本發明的增稠劑類在包含PVDF和粉末狀的電極材料的水性組合物中使用，而不以在JP 2000357505參考文件中說明的作為一第二塗覆組合物以純的形式使用。

要求一短效的助黏附劑以產生本發明的組合物所需要的相互連結性。如在此使用的“短效的助黏附劑”意思係一試劑，該試劑在塗覆到一基片上之後增加了組合物的相互連結性。然後該短效的助黏附劑能夠從形成的電極上總體上藉由蒸發(對於一化學品)或藉由消散(對於加入的能量)來去除。

該短效的助黏附劑可以是一化學材料、一與壓力結合的能量源、或一組合，以一有效量使用以引起在電極的形成過程中水性組合物的多個部件的相互連結性。對於一化學的短效的助黏附劑，該組合物包含每100份的水0至150份，較佳的是1至100份，並且更佳的是從2至30份的一或多種短效的助黏附劑。較佳的是這係一有機液體，它係在水中是可溶的或易混合的。這種有機液體充當一增塑劑用於PVDF顆粒，使它們發粘並且能夠在乾燥步驟中充當多個離散的粘附點。PVDF聚合物顆粒在製造過程中能夠軟化、流動並且粘附到粉末狀材料上，從而導致高的不可逆的連結性。在一實施方案中，有機液體係一潛溶劑，它在室溫下不溶解或實質上膨脹PVDF樹脂，但是在升高的溫度下將使PVDF樹脂溶劑化的一溶劑。在一實施方案中，一有用的有機溶劑係N-甲基-2-吡咯烷酮。其他的有用的短效的助黏附劑試劑類包括但不限於：二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲亞碸(DMSO)、六甲基磷醯胺、二噁烷、四氫呋喃、四甲基脲、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯以及四乙基脲。

在能量作為短效的助黏附劑的情況下，有用的能量源包括但不限於：熱量、紅外輻射、以及射頻(RF)。對於僅加熱而言，將PVDF組合物在一電極上處理的過程中溫度應該是在聚合物的熔點之上約20℃至50℃。在僅能量作為短效的助黏附劑使用時，較佳的是將熱量與壓力相結合-如一壓延步驟，用於良好的相互連結性。

本發明的組合物可以進一步包含有效量的其他的添加劑類，包括但不限於：填充劑類、均化劑類、抗發泡劑類、pH緩衝劑類、以及其他的典型地在水生配方中使用的輔助劑類。

將該水性組合物模製成一最終物品，或者塗覆在一多孔的藉由本領域內已知的手段成形的薄基底上，藉由刷擦、輥、噴墨、橡皮輥壓、泡沫塗布機、簾幕塗覆、真空塗覆、或者噴霧。然後乾燥這個模制的物品或者塗覆的基底以便形成一連貫的複合材料，該複合材料可以任選地在高溫下進行烘烤以便實現高的粘附強度。

該水性PVDF分散體用作一粘合劑，其中聚合物顆粒將該等相互作用顆粒或者纖維僅僅在多個特定的離散點處粘合在一起以便產生相互連結性。

在本發明的一實施方式中，分離物品可以是一混合過濾物品，該混合過濾物品由兩個二次過濾器組成以便在該流體穿過該氟聚合物固體分離物品之前就去除大顆粒。這個二次過濾部件可以是網孔更大的過濾器、紡成纖維、鬆散的纖維填充物、篩子、或者其他已知的二次過濾裝置。該二次過濾裝置可以是任何材料，儘管氟聚合物材料由於其化學和生物惰性、以及高機械和熱機械特性會是尤其有用的。

在一實施方式中，直徑正常為2.5英寸的炭精塊過濾器會在直徑上減少到1.5英寸，並且在一個二次過濾介質中被替換以便構造高達2.5英寸的外部直徑。

用途

與其他粘合劑材料(諸如典型使用的聚乙烯)相比較，由於氟聚合物和聚醯胺材料的該等的有利特性，包括化學惰性、生物純度、以及較佳的機械和熱機械特性，本發明的分離物品可以用於各種不同的且要求多的環境中。高溫、高反應性、鹼性或酸性環境、與生物試劑相接觸的無菌環境，是其中本發明的該等分離物品具有超過其他聚合物粘合劑體系獨特優勢的環境。該等分離物品可以用於對穿過該分離物品的流體進行純化且從其中去除不希望的材料，產生一有待在各種商業或者消費應用中使用的更純的流體。該分離物品還可以用於捕獲或者從流體流中濃縮材料，該等捕獲的材料然後從該分離物品中移出用於另外的用途。該等分離裝置可以用於飲用水的純化(熱水或冷水)，並且還有用於工業使用。工業使用係指在高溫(大於50℃、大於75℃、大於100℃、大於125℃、並且甚至大於150℃、一直到該聚合物粘合劑的熔點)下使用；與有機溶劑一起使用，以及在製藥和生物清潔和純化用途中使用。

本發明的一些物品包括但不限於：濾油器，其中該複合膠乳可以塗覆到該紙過濾介質上。

炭精塊過濾系統。

離子交換隔膜或者柱。

用於促進化學反應的催化介質。

製藥和生物活性成分的生物分離和回收。

在水性和非水性介質中溶解的氣體(兩者均來自其他氣體)以及氣體中懸浮的微粒的氣體分離。

化學滌氣器，特別用於非常酸的環境中的煙道氣。

耐化學品的防護性衣服和覆蓋物。

熱水過程(>80℃)，用於防垢積聚物的過濾和有機污染物的去除。

汽車廢氣過濾。

閉合回路工業水系統。

工業水處理。

溫室氣體的排氣、通風、以及通氣道的捕獲。

污染的地下水的處理。

將鹽水和咸水處理成飲用水。

用作一微粒過濾器。

在臭氧暴露時處理

純化和/或過濾以下各項：脂肪烴溶劑，強酸，熱的(>80℃)化合物，烴類，氫氟酸，柴油和生物柴油燃料，酮類，胺類，強鹼類，“發煙”酸類，強氧化劑類，芳香族化合物類、醚類、酮類、二醇類、鹵素、酯類、醛類，以及胺類，苯、甲苯、丁基醚、丙酮、乙二醇的化合物，二氯化乙烯、乙酸乙酯、甲醛、丁胺等等。

從水性、非水性、以及氣態懸浮液或者溶液中去除無機和離子種類，包括但不限於：氫、鋁、鈣、鋰、鈉、和鉀的陽離子；硝酸鹽、氰化物、和氯化物的陰離子；金屬，包括但不限於：鉻、鋅、鉛、汞、銅、銀、金、鉑、鐵、和其他貴金屬和金屬離子；鹽類，包括但不限於：氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉；以及從水性溶液或者懸浮液中去除有機化合物。

基於列舉用途的清單，以及本發明書中的說明，熟習該項技術者能夠想像到本發明的複合固體樣品的各種各樣的其他用途。

實例 實例1：

使用上述的壓縮模制方法，將PVDF樹脂(平均Mw~580000，在12.5kg重量時MFI為2.5g/10min，平均粒徑為3-8微米)和活性炭的50：50的混合物(ACTICABONE 2SW)進行壓實。生產了一固體多孔片材。這個片材具有良好的機械完整性並且不會容易地藉由人工作業而分裂開。

將一個25mm直徑的盤切成片材用於藉由毛細管流動氣孔測量法進行測試。該同一樣品還被用於測試水在壓力下的滲透性。該等數據呈現在表1中。

實例2：

使用上述的壓縮模制方法，將PVDF樹脂(平均Mw~300,000，在12.5kg重量時MFI為12.0g/10min，平均粒徑為3-8微米)和活性炭的50：50的混合物(ACTICABONE 2SW)進行壓實。生產了一固體多孔片材。這個片材具有可接受的機械完整性並且在操作過程中略微被磨蝕。

實例3：

使用上述的壓縮模制方法，將PVDF-HFP共聚合物樹脂(平均Mw ~500,000，在21.6kg重量時MFI為6.0g/10min)和活性炭(ACTICABONE 2SW)的50：50混合物進行壓實。生產了一固體多孔片材。這個片材具有非常好的機械完整性並且不會容易地藉由人工作業而分裂開。

實例4：

使用上述的壓縮模制方法，將PVDF樹脂(平均Mw~300,000，在12.5kg重量時MFI為12.0g/10min，平均粒徑為3-8微米)和活性炭的20：80的混合物(ACTICABONE 2SW)進行壓實。生產了一固體多孔片材。這個片材係非常脆性的，但是可以不藉由分裂進行操作。

實例5：

使用上述的壓縮模制方法，將PVDF樹脂(平均Mw~300,000，在12.5kg重量時MFI為12.0g/10min，平均粒徑為3-8微米)和活性炭的10：90的混合物(ACTICABONE 2SW)進行壓實。生產了一固體多孔片材。這個片材係非常易碎的並且必須操作地非常謹慎從而防止破裂。這種材料容易磨蝕。

對比實例1：

使用上述的壓縮模制方法，將聚乙烯樹脂(Marlex HMN TR-938，在2.16kg重量時MFI為3.0g/10min)和活性炭(ACTICABONE 2SW)的50：50混合物進行壓實。生產了一粗糙的固體多孔片材。這個片材的形態非常不規則，其中一些部分非常緻密和緊湊，而其他部分則非常稀薄且是粉末狀的。這個片材非常易碎並且能夠容易破碎。

將一個25mm直徑的盤切成片材用於藉由毛細管流動氣孔測量法進行測試。該同一樣品還被用於測試水在壓力下的滲透性。該等數據呈現在表1中。該等氣孔測量法數據證實了該壓實結構的不規則性，如在該起泡點直徑與裝置孔隙直徑之間的大的差值證明的。藉由PVDF樹脂製成的多孔片材在孔結構上是更加均勻的多的，這藉由起泡點與平均孔隙直徑相靠近來證明。

此外，該聚乙烯-碳共混物的不規則結構(具有緻密、緊湊的多個區域)藉由在與PVDF樹脂的共混物相比時低的水滲透性得到證明。

對比實例2：

使用上述的壓縮模制方法，將聚乙烯樹脂(Marlex HMN TR-938，在2.16kg重量時MFI為3.0g/10min)和活性炭(ACTICABONE 2SW)的20：80混合物進行壓實。這種共混物未能形成一固體片材，並且仍然處於粉末形式。

對比實例3：

使用上述的熱壓制方法，將聚乙烯樹脂(Marlex HMN TR-938，在2.16kg重量時MFI為3.0g/10min)和活性炭(ACTICABONE 2SW)的10：90混合物進行壓實。這種共混物未能形成一固體片材，並且仍然處於粉末形式。

使用ASTM F316在一自動化的毛細管流動氣孔計(PMI)上測試氣孔測量數據，並且水滲透性測試係藉由類似於ASTM D4491的程式進行運行的。

實例6：

使用相同的等級和一批編號的活性炭顆粒往往生產出KYNAR PVDF炭精塊和聚乙烯炭精塊過濾器。然後將兩個炭精塊組裝以過濾含有25%溴濃度的水流體。往往預期的是，視覺上該KYNAR炭精塊過濾器將在40℃溫度下保持適合用於適當過濾的多種特性。該聚乙烯炭精塊過濾器往往不預期提供適當的特性來過濾這樣一種往往隨後導致特性全部失效的溶液，這歸因於溴直接在該聚乙烯粘合劑上。

實例7：

為了測試多種粘合劑材料與不同燃料之間的相容性，在KYNAR PVDF與聚乙烯之間檢測物理特性和滲透作用。在60℃下，持續6個月，測量兩種粘合材料的重量變化和長度變化。在設計一炭精塊時，這兩個變數都是關鍵性的，該炭精塊需要保持對於絕對過濾的連同對於模組設計規範的緊密公差。已經將特性上具有最大為4%的變化確定為截止點。對於在60℃下完全浸沒在50vol%異辛烷和50vol%甲苯的共混物中的KYNAR 740而言，它顯示出2.3%的重量變化和1.8%的長度變化。對於在60℃下完全浸沒在42.5vol%異辛烷、42.5vol%甲苯、以及15vol%的共混物中的KYNAR 740而言，它顯示出3.0%的重量變化和3.6%的長度變化。對於在60℃下完全浸沒在50vol%異辛烷和50vol%甲苯的共混物中的聚乙烯而言，它顯示出10.8%的重量變化和5.3%的長度變化。對於在60℃下完全浸沒在42.5vol%異辛烷、42.5vol%甲苯、以及15vol%的共混物中的聚乙烯而言，它顯示出9.6%的重量變化和5.3%的長度變化。KYNAR 740 PVDF在這個測試中表現優異，在這裡聚乙烯的耐化學性卻被發現是不適合於該應用的。(我並不確定是否你想要或不想要這樣，但是所用的PE係艾克森美孚HD7800P等級)

Claims

一種用於從流體中分離出成分的複合多孔固體物品，該複合多孔固體物品包括：a)0.5到35重量百分比的一高分子氟聚合物或聚醯胺粘合劑，該粘合劑具有如根據ASTM D3835在232℃和100s^-1下測量的為大於1千泊的熔體粘度，以及b)65到99.5重量百分比的相互作用顆粒，該等相互作用顆粒具有的平均粒徑係從0.1到3,000微米，該重量百分比係基於熱塑性氟聚合物和相互作用顆粒的總數，其中所述相互作用顆粒展示出相互連結性。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述氟聚合物係選自下組，該組由以下各項組成：偏二氟乙烯均聚物和共聚物、四氟乙烯均聚物和共聚物、以及氯三氟乙烯均聚物和共聚物。
如申請專利範圍第2項所述之複合固體物品，其中，該氟聚合物包括偏二氟乙烯的均聚物、或者含大於50重量百分比的偏二氟乙烯單元的共聚物。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中該氟聚合物粘合劑係5到49重量百分比的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或者具有51到95重量百分比的氟聚合物的共聚物的一共混物。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，該氟聚合物或聚醯胺粘合劑具有15到50千泊的熔體粘度。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述聚醯胺包括聚醯胺11或聚醯胺12。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述流體包括能夠被分離出的溶解的或者懸浮的材料。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，能夠被分離出的溶解的或者懸浮的材料係選自下組，該組由以下各項組成：微粒；生物或藥物的活性成分；有機化合物；酸類、鹼類、氫氟酸；氫、鋁、鈣、鋰、鈉、和鉀的陽離子；硝酸鹽、氰化物和氯化物的陰離子；金屬：鉻、鋅、鉛、汞、銅、銀、金、鉑、鐵；鹽類、氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述流體包括一氣體。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述流體包括一水性或非水性的液體。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中所述流體係選自下組，該組由以下各項組成：水、鹽水、油、柴油、生物柴油、藥物或者生物藥物流體、脂肪族溶劑類、強酸類、熱的(>80℃)化合物、烴類、氫氟酸、乙醇、甲醇、酮類、胺類、強鹼類、“發煙”酸類、強氧化劑類、芳香族化合物類、醚類、酮類、二醇類、鹵素類、酯類、醛類和胺類、苯的化合物類、氯的化合物類、溴的化合物類、甲苯、丁基醚、丙酮、乙二醇、二氯化乙烯、乙酸乙酯、甲醛、丁基胺、排氣、汽車廢氣、以及地下水。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，該等相互作用顆粒係選自下組，該組由以下各項組成：410、304、和316不銹鋼的金屬顆粒，銅、鋁、和鎳的粉末，鐵磁材料，活性氧化鋁，活性炭，碳奈米管，矽膠，丙烯酸粉末和纖維，纖維素纖維，玻璃珠粒，各種磨料，常見的礦物質諸如矽石，木屑，離子交換樹脂，陶瓷，沸石，矽藻土，聚酯顆粒和纖維，以及工程樹脂顆粒諸如聚碳酸酯。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，該等相互作用顆粒包括活性炭。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中所述物品係炭精塊系統的一部分用於水過濾、或流體工業過濾。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中所述物品係一進一步包括二次過濾系統之混合物品。
如申請專利範圍第1項所述之複合固體物品，其中，所述氟聚合物係一官能化的氟聚合物。
一種用於從流體中分離出化合物的方法，包括使該流體穿過如申請專利範圍第1項所述之多孔固體物品。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，所述流體係選自下組，該組由以下各項組成：冷水、大於50℃的熱水、有機溶劑類、以及藥物或生物製劑類。