CN116785834A - 驻极体材料、过滤器以及母料 - Google Patents
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- C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
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Abstract
本发明提供驻极体材料、过滤器以及母料,提供捕集性能优异的驻极体材料、使用其的过滤器、以及用于制造驻极体材料的母料。一种驻极体材料,其包含热塑性树脂、以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂,上述电荷增强剂包含选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂。
Description
技术领域
本发明涉及驻极体材料、过滤器以及母料。
背景技术
对用于空气过滤器等的熔喷纤维进行驻极体化而成的材料的使用是众所公知的。
专利文献1中记载了一种混配有聚偏二氟乙烯等添加剂的驻极体纤维。
专利文献2中记载了一种混配有丙烯酸系等全氟烷基化合物的驻极体纤维片。
专利文献3中记载了一种通过蒸镀等使n-C10F22等化合物附着于载体表面而成的驻极体。
专利文献4~5中记载了混配有脂肪酸金属盐、受阻胺系化合物的驻极体化纤维。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-049824号公报
专利文献2:日本特开2018-071018号公报
专利文献3:国际公开第2015/152207号
专利文献4:日本特开昭63-123414号公报
专利文献5:国际公开第2021/033700号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供捕集性能优异的驻极体材料、使用其的过滤器、以及用于制造驻极体材料的母料。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种驻极体材料,其包含:热塑性树脂、以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂,其中,
上述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂。
上述氟系电荷增强剂优选为低分子量聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物。
上述偏二氟乙烯聚合物优选为选自由聚偏二氟乙烯以及偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物组成的组中的至少一种。
上述烃系电荷增强剂优选为选自由金属皂、受阻胺系化合物、三嗪系化合物、透明化剂以及低分子酰胺化合物组成的组中的至少一种。
上述烃系电荷增强剂优选为金属皂和低分子酰胺化合物。
上述金属皂优选为脂肪酸的元素周期表第2族金属盐。
上述低分子酰胺化合物优选为选自由脂肪酸酰胺以及脂肪酸双酰胺组成的组中的至少一种。
上述氟系电荷增强剂与上述烃系电荷增强剂的质量比(氟系/烃系)优选为1/99~99/1。
上述热塑性树脂优选为聚烯烃系树脂。
上述驻极体材料利用XPS(X射线光电子能谱法)测定的上述驻极体材料表面上的F元素含量相对于C元素含量的比例(F/C)优选为0.20%以下。
上述电荷增强剂的总量相对于上述热塑性树脂优选为0.01~5.0质量%。
上述驻极体材料优选为纤维片。
本发明还涉及使用了上述驻极体材料的过滤器。
上述过滤器优选为防尘口罩用过滤器。
本发明还涉及一种母料,其是用于制造驻极体材料的母料,其中,
该母料包含:热塑性树脂、以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂,
上述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂,
上述电荷增强剂的总量相对于上述热塑性树脂大于5.0质量%且为50质量%以下。
发明的效果
根据本发明,能够提供捕集性能优异的驻极体材料、使用了该驻极体材料的过滤器以及用于制造驻极体材料的母料。
具体实施方式
以下具体说明本发明。
本发明涉及一种驻极体材料,其包含:热塑性树脂、以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂,其中,上述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂。
本发明的驻极体材料中,通过将特定的氟系电荷增强剂与烃系电荷增强剂合用,NaCl粒子、PAO(聚-α-烯烃)粒子等粒子的捕集性能(例如PF值)优异。
作为上述热塑性树脂,例如可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸等聚酯系树脂;聚碳酸酯系树脂;聚苯乙烯系树脂;聚苯硫醚系树脂;氟系树脂;聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚氨酯弹性体等热塑性弹性体;它们的共聚物或混合物等。
这些之中,优选使用聚烯烃系树脂。聚烯烃系树脂的体积电阻率高,并且吸水性低,因此进行了纤维化时的带电性和电荷保持性强。因此能够实现高捕集效率。
作为聚烯烃系树脂的种类,可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及聚甲基戊烯等均聚物等。另外,也可以使用在这些均聚物中共聚有不同成分的共聚物、2种以上不同的聚合物共混品。这些之中,从带电保持性的方面出发,优选使用聚丙烯和聚甲基戊烯。另外,从能够低成本地利用的方面出发,更优选使用聚丙烯。
上述聚丙烯中,从得到纺丝性良好、拉伸强度等机械强度良好的熔喷无纺布的方面出发,熔体流动速率(MFR)优选为600g/10min以上、更优选为800g/10min以上、进一步优选为1100g/10min以上,并且优选为2500g/10min以下、更优选为1800g/10min以下、进一步优选为1500g/10min以下。
上述MFR依据ASTM D-1238在230℃、负荷2160g的条件下进行测定。
上述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯(PTFE)和偏二氟乙烯(VdF)聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂。上述氟系电荷增强剂的耐热性优异。
上述PTFE优选为低分子量PTFE。
上述低分子量PTFE在380℃的熔融粘度为1.0×102~7.0×105Pa·s。本发明中,“低分子量”是指上述熔融粘度处于上述范围内。
上述熔融粘度优选为1.5×103Pa·s以上,并且优选为3.0×105Pa·s以下、更优选为1.0×105Pa·s以下。
上述熔融粘度是依据ASTM D 1238,使用流动试验仪(岛津制作所公司制造)和的模头,将预先在380℃加热5分钟的2g试样在0.7MPa的负荷下保持在上述温度进行测定而得到的值。
上述低分子量PTFE的熔点优选为320~340℃、更优选为324℃以上,并且更优选为336℃以下。
关于上述熔点,使用差示扫描量热计(DSC),事先使用铟、铅作为标准样品进行温度校正后,将约3mg低分子量PTFE放入铝制盘(压盖容器)中,在200ml/分钟的空气气流下在250~380℃的温度区域以10℃/分钟进行升温,将上述区域中的熔解热的极小点作为熔点。
从抑制熔喷模头堵塞的方面出发,上述低分子量PTFE优选平均粒径为0.1~100μm的粒子。上述平均粒径更优选为50μm以下、进一步优选为10μm以下、特别优选为6μm以下,并且更优选为0.5μm以上、进一步优选为1.0μm以上。
关于上述平均粒径,使用日本电子株式会社制造的激光衍射式粒度分布测定装置(HELOS&RODOS),在不使用级联的条件下以分散压力1.0bar进行测定,上述平均粒径等于粒度分布积分(体积基准)的50%所对应的粒径。
上述低分子量PTFE可以为仅由四氟乙烯(TFE)单元构成的TFE均聚物,也可以为包含TFE单元和基于能够与TFE共聚的改性单体的改性单体单元的改性PTFE。
上述改性PTFE中,上述改性单体单元的含量优选为全部单体单元的0.001~1质量%、更优选为0.01质量%以上,并且更优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下。本说明书中,上述改性单体单元是改性PTFE的分子结构的一部分,是指来自改性单体的部分,全部单体单元是指改性PTFE的分子结构中的来自全部单体的部分。上述改性单体单元的含量可以通过傅利叶变换型红外分光法(FT-IR)等公知的方法来求出。
作为上述改性单体,只要能够与TFE共聚就没有特别限定,例如可以举出:六氟丙烯[HFP]等全氟烯烃;三氟氯乙烯[CTFE]等氟氯烯烃;三氟乙烯、偏二氟乙烯[VDF]等含氢氟代烯烃;全氟乙烯基醚;全氟烷基乙烯;乙烯等。另外,所使用的改性单体可以为1种,也可以为2种以上。
作为上述全氟乙烯基醚没有特别限定,例如可以举出下述通式(1)
CF2=CF-ORf (1)
(式中,Rf表示全氟有机基团)所表示的全氟不饱和化合物等。本说明书中,上述“全氟有机基团”是指与碳原子键合的氢原子全部被氟原子取代而成的有机基团。上述全氟有机基团可以具有醚氧。
作为上述全氟乙烯基醚,例如可以举出上述通式(1)中的Rf表示碳原子数1~10的全氟烷基的全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]。上述全氟烷基的碳原子数优选为1~5。
作为上述PAVE中的全氟烷基,例如可以举出全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基等,优选全氟烷基为全氟丙基的全氟(丙基乙烯基醚)[PPVE]。
作为上述全氟乙烯基醚,还可以举出上述通式(1)中的Rf为碳原子数4~9的全氟(烷氧基烷基)的物质、Rf为下式:
[化1]
(式中,m表示0或1~4的整数)所表示的基团的物质、Rf为下式:
[化2]
(式中,n表示1~4的整数)所表示的基团的物质等。
作为全氟烷基乙烯没有特别限定,例如可以举出(全氟丁基)乙烯(PFBE)、(全氟己基)乙烯、(全氟辛基)乙烯等。
作为上述改性PTFE中的改性单体,优选为选自由HFP、CTFE、VDF、PPVE、PFBE和乙烯组成的组中的至少一种。更优选为选自由PPVE、HFP和CTFE组成的组中的至少一种。
上述VdF聚合物优选为选自由聚偏二氟乙烯(PVdF)以及VdF/TFE共聚物组成的组中的至少一种。
上述PVdF可以为仅由基于VdF的聚合单元构成的均聚物,也可以为包含基于VdF的聚合单元、以及基于能够与VdF共聚的单体(α)的聚合单元的物质。
上述单体(α)可以具有烯键式不饱和双键。作为上述单体(α)的具体例,包括:含氟单体[例如氟乙烯(VF)、三氟乙烯(TrFE)、六氟丙烯(HFP)、1-氯-1-氟乙烯(1,1-CFE)、1-氯-2-氟乙烯(1,2-CFE)、1-氯-2,2-二氟乙烯(CDFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、三氟乙烯基单体、1,1,2-三氟丁烯-4-溴-1-丁烯、1,1,2-三氟丁烯-4-硅烷-1-丁烯、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基丙烯酸酯)]、非含氟单体[例如α-烯烃(例如乙烯、丙烯);不饱和二羧酸或其衍生物(例如马来酸、马来酸酐);乙烯基醚(例如乙基乙烯基醚);烯丙基醚(例如烯丙基缩水甘油醚);乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯);丙烯酸或其酯;甲基丙烯酸或其酯]、以及它们中的1种或2种以上的组合。
上述PVdF中,在来自全部单体的重复单元中,来自上述单体(α)的重复单元例如可以在10摩尔%以下、优选在5摩尔%以下的范围内含有。另外,优选可以在0.01摩尔%以上的范围内含有。
上述PVdF中,重均分子量(聚苯乙烯换算)优选为50000~2000000。上述重均分子量更优选为80000以上,并且更优选为1900000以下。
上述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂在50℃进行测定。
上述PVdF的数均分子量(聚苯乙烯换算)优选为150000~1400000。上述数均分子量更优选为200000以上,并且更优选为1300000以下。
上述数均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂在50℃进行测定。
上述VdF/TFE共聚物中,来自VdF的重复单元(-CH2-CF2-)和来自TFE的重复单元(-CF2-CF2-)的摩尔比((-CH2-CF2-)/(-CF2-CF2-))没有限定,例如可以为50/50~99/1的范围内。上述摩尔比优选为55/45以上、更优选为60/40以上、进一步优选为70/30以上,并且优选为97/3以下、更优选为95/5以下、进一步优选为90/10以下。
上述VdF/TFE共聚物可以为仅由VdF和TFE构成的共聚物,也可以为本质上由VdF和TFE构成的共聚物。上述VdF/TFE共聚物还可以包含来自能够与VdF和TFE共聚的单体(β)的重复单元。
作为上述单体(β),可以举出与上述PVdF中说明的上述单体(α)同样的单体。
上述VdF/TFE共聚物中,在来自全部单体的重复单元中,来自上述单体(β)的重复单元例如可以在10摩尔%以下、优选在5摩尔%以下的范围内含有。另外,优选可以在0.01摩尔%以上的范围内含有。
上述VdF/TFE共聚物的重均分子量(聚苯乙烯换算)优选为50000~2000000。上述重均分子量更优选为80000以上、进一步优选为100000以上,并且更优选为1950000以下、进一步优选为1500000以下。
上述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂在50℃进行测定。
上述VdF/TFE共聚物的数均分子量(聚苯乙烯换算)优选为10000~1400000。上述数均分子量更优选为16000以上、进一步优选为20000以上,并且更优选为1300000以下、进一步优选为1200000以下。
上述数均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂在50℃进行测定。
作为上述VdF聚合物,优选上述VdF/TFE共聚物。
另外,作为上述VdF聚合物,还优选将上述PVdF和上述VdF/TFE共聚物混合使用。这种情况下,质量比[(VdF/TFE共聚物)/PVdF]优选为5/95以上、更优选为10/90以上、进一步优选为20/80以上,并且优选为90/10以下、更优选为85/15以下。
上述氟系电荷增强剂优选为上述PTFE和上述VdF聚合物,更优选为上述低分子量PTFE和上述VdF聚合物,进一步优选为上述低分子量PTFE、上述PVdF和上述VdF/TFE共聚物。
上述氟系电荷增强剂为上述PTFE和上述VdF聚合物的情况下,从进一步提高捕集性能的方面出发,上述PTFE与上述VdF聚合物的质量比(PTFE/VdF聚合物)优选为1/99~70/30。上述质量比更优选为5/95以上、进一步优选为10/90以上、特别优选为15/85以上。另外,上述质量比更优选为60/40以下、进一步优选为50/50以下、进一步更优选为40/60以下、特别优选为30/70以下。
上述电荷增强剂包含至少一种烃系电荷增强剂。上述烃系电荷增强剂可以为非氟系电荷增强剂。
作为上述烃系电荷增强剂,可以举出金属皂、受阻胺系化合物、三嗪系化合物、透明化剂、低分子酰胺化合物等。
上述金属皂可以为脂肪酸金属盐。据认为,在将热塑性树脂组合物进行驻极体化时,脂肪酸金属盐有效地捕获从例如由电晕电极释放出的离子流到达了该组合物上的电荷。
上述脂肪酸金属盐中的脂肪酸的碳原子数优选为10~50、更优选为12以上、进一步优选为16以上,并且更优选为30以下、进一步优选为22以下。
作为上述脂肪酸,可以举出月桂酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸等直链状饱和脂肪酸;油酸、芥酸等直链状不饱和脂肪酸等。其中优选直链状饱和脂肪酸、更优选硬脂酸。
作为上述脂肪酸金属盐中的金属,可以举出:镁、钙等元素周期表第2族金属;锌等元素周期表第12族金属;铝等元素周期表第13族金属等。其中优选元素周期表第2族金属、更优选镁。
上述脂肪酸金属盐的熔点优选为80℃以上、更优选为100℃以上,并且可以为300℃以下。另外,热分解温度优选为200℃以上,并且可以为300℃以下。
与上述金属键合的脂肪酸链可以为1~3条,优选为2条。
上述金属皂优选为脂肪酸的元素周期表第2族金属盐,更优选为直链状饱和脂肪酸的元素周期表第2族金属盐,进一步优选为直链状饱和脂肪酸的镁盐,特别优选为硬脂酸镁。
上述金属皂还优选为脂肪酸镁盐。
作为上述受阻胺系化合物,例如可以举出聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)](例如BASF Japan株式会社制造的“Chimassorb”(注册商标)944LD)、琥珀酸二甲酯-1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶缩聚物(例如BASFJapan株式会社制造的“Tinuvin”(注册商标)622LD)、以及2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(例如BASF Japan株式会社制造的“Tinuvin”(注册商标)144)等。
作为上述受阻胺系化合物,优选具有三嗪结构,更优选聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)](例如BASF Japan株式会社制造的“Chimassorb”(注册商标)944LD)。
作为上述三嗪系化合物,例如可以举出聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)亚氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)](例如BASF Japan株式会社制造的“Chimassorb”(注册商标)944LD)、以及2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-((己基)氧代)-苯酚(例如BASF Japan株式会社制造的“Tinuvin”(注册商标)1577FF)等。
上述三嗪系化合物可以不具有受阻胺结构。
上述透明化剂可以为结晶成核剂。
作为上述结晶成核剂,例如可以举出山梨糖醇系成核剂、壬糖醇系成核剂、木糖醇系成核剂、磷酸系成核剂、三氨基苯衍生物成核剂以及羧酸金属盐成核剂。
作为上述山梨糖醇系成核剂,例如可以举出二亚苄基山梨糖醇(DBS)、单甲基二亚苄基山梨糖醇(例如,1,3:2,4-双(对甲基亚苄基)山梨糖醇(p-MDBS))、二甲基二亚苄基山梨糖醇(例如1,3:2,4-双(3,4-二甲基亚苄基)山梨糖醇(3,4-DMDBS))等,作为市售品,可以举出“Millad”(注册商标)3988(Milliken Japan株式会社制)、以及“GEL ALL”(注册商标)E-200(新日本理化株式会社制)等。
作为上述壬糖醇系成核剂,例如可以举出1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-[(4-丙基苯基)亚甲基]-壬糖醇等,作为市售品,可以举出“Millad”(注册商标)NX8000(MillikenJapan株式会社制)等。
作为上述木糖醇系成核剂,例如可以举出双-1,3:2,4-(5’,6’,7’,8’-四氢-2-萘醛亚苄基)1-烯丙基木糖醇等。
作为上述磷酸系成核剂,例如可以举出双(4,4’,6,6’-四-叔丁基-2,2’-亚甲基二苯基-磷酸酯)氢氧化铝等,作为市售品,可以举出“ADKSTAB”(注册商标)NA-11(株式会社ADEKA制)、“ADKSTAB”(注册商标)NA-21(株式会社ADEKA制)等。
作为上述三氨基苯衍生物成核剂,例如可以举出1,3,5-三(2,2-二甲基丙酰胺)苯等,作为市售品,可以举出“Irgaclear”(注册商标)XT386”(BASF Japan株式会社制)等。
作为上述羧酸金属盐成核剂,例如可以举出苯甲酸钠、1,2-环己烷二羧酸钙盐等。
作为上述透明化剂,优选为选自由山梨糖醇系成核剂、壬糖醇系成核剂、木糖醇系成核剂、磷酸系成核剂、三氨基苯衍生物成核剂以及羧酸金属盐成核剂组成的组中的至少一种,更优选为选自由山梨糖醇系成核剂和磷酸系成核剂组成的组中的至少一种。
上述低分子酰胺化合物的分子量优选为100~1000、更优选为200以上、进一步优选为500以上,并且优选为800以下、进一步优选为700以下。
上述分子量可以由分子结构(化学式)求出。
作为上述低分子酰胺化合物,可以举出脂肪酸酰胺、脂肪酸双酰胺等。
上述脂肪酸酰胺和上述脂肪酸双酰胺中的脂肪酸的碳原子数优选为8~60、更优选为10以上、进一步优选为20以上、特别优选为30以上,并且更优选为50以下、进一步优选为40以下。
作为上述脂肪酸,可以举出月桂酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸等直链状饱和脂肪酸;异硬脂酸等支链状饱和脂肪酸;油酸、芥酸等直链状不饱和脂肪酸等。其中优选直链状饱和脂肪酸,更优选硬脂酸。
作为上述脂肪酸酰胺,可以举出月桂酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、山萮酰胺、羟基硬脂酰胺、N-月桂基月桂酰胺、N-棕榈基棕榈酰胺、N-硬脂基硬脂酰胺、N-硬脂基-羟基硬脂酰胺、油酸酰胺等。
其中优选硬脂酰胺。
作为上述脂肪酸双酰胺,可以举出亚甲基双硬脂酰胺、亚甲基双月桂酰胺、亚甲基双羟基硬脂酰胺、亚乙基双辛酰胺、亚乙基双癸酰胺、亚乙基双月桂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双异硬脂酰胺、亚乙基双羟基硬脂酰胺、亚乙基双山萮酰胺、六亚甲基双硬脂酰胺、六亚甲基双山萮酰胺、六亚甲基双羟基硬脂酰胺、亚丁基双羟基硬脂酰胺、N,N’-二硬脂基己二酰胺、N,N’-二硬脂基癸二酰胺、亚甲基双油酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双芥酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油基己二酰胺、N,N’-二油基癸二酰胺、间亚二甲苯基双硬脂酰胺、N,N’-二硬脂基间苯二甲酰胺等。
其中优选亚乙基双硬脂酰胺等亚烷基双脂肪酰胺。
上述低分子酰胺化合物优选为选自由脂肪酸酰胺以及脂肪酸双酰胺组成的组中的至少一种,更优选为脂肪酸双酰胺,进一步优选为亚烷基双脂肪酸酰胺,特别优选为亚乙基双硬脂酰胺。
上述烃系电荷增强剂优选为选自由金属皂、受阻胺系化合物、三嗪系化合物、透明化剂以及低分子酰胺化合物组成的组中的至少一种,更优选为选自由金属皂、受阻胺系化合物、透明化剂和低分子酰胺化合物组成的组中的至少一种,进一步优选为选自由金属皂和低分子酰胺化合物组成的组中的至少一种,特别优选为金属皂和低分子酰胺化合物。
上述烃系电荷增强剂为上述金属皂和上述低分子酰胺化合物的情况下,从捕集性能进一步提高的方面出发,上述金属皂与上述低分子酰胺化合物的质量比(金属皂/低分子酰胺)优选为30/70~99/1。上述质量比更优选为40/60以上、进一步优选为50/50以上、进一步更优选为60/40以上、特别优选为70/30以上。另外,上述质量比更优选为95/5以下、进一步优选为90/10以下、特别优选为85/15以下。
本发明的驻极体材料中,从进一步提高捕集性能的方面出发,上述氟系电荷增强剂与上述烃系电荷增强剂的质量比(氟系/烃系)优选为1/99~99/1。上述质量比更优选为10/90以上、进一步优选为20/80以上、进一步更优选为30/70以上、特别优选为40/60以上。另外,上述质量比更优选为90/10以下、进一步优选为80/20以下、进一步更优选为70/30以下、特别优选为60/40以下。
本发明的驻极体材料中,从进一步提高捕集性能的方面出发,上述电荷增强剂的总量、即上述氟系电荷增强剂和上述烃系电荷增强剂的总量相对于上述热塑性树脂优选为0.01~5.0质量%。上述总量更优选为0.10质量%以上、进一步优选为0.20质量%以上、进一步更优选为0.30质量%以上、特别优选为0.40质量%以上。另外,上述总量更优选为1.0质量%以下、进一步优选为0.8质量%以下、进一步优选为0.7质量%以下、特别优选为0.6质量%以下。
上述电荷增强剂包含在上述热塑性树脂中。像这样构成的驻极体材料可以通过将上述热塑性树脂与上述电荷增强剂进行混合来制造,因此不必通过蒸镀、浸渗之类的后加工使上述电荷增强剂附着,能够简化制造步骤。另外,还能够防止由于电荷增强剂从表面的剥离所致的捕集性能的降低。
上述电荷增强剂可以分散在上述热塑性树脂中。
本发明的驻极体材料中,利用XPS(X射线光电子能谱法)测定的上述驻极体材料表面上的F元素含量相对于C元素含量的比例(F/C)优选为0.20%以下、更优选为0.10%以下、进一步优选为0.03%以下,并且优选为0.0005%以上、更优选为0.0006%以上、进一步优选为0.0008%以上。
上述比例(F/C)处于上述范围内表示上述电荷增强剂包含在上述热塑性树脂中(上述电荷增强剂不是通过后加工而附着于表面)。
上述比例(F/C)可以使用通过XPS(X射线光电子能谱法)测定得到的值并利用下述方法计算出。
比例(F/C)=A/B
A:F元素的峰面积值
B:C元素的峰面积值
本发明的驻极体材料可以在无损于效果的范围内包含其他成分。作为上述其他成分,可以举出去光剂、颜料、防霉剂、抗菌剂、阻燃剂、热稳定剂、耐候剂、阻聚剂等。
可以将上述热塑性树脂、上述电荷增强剂以及必要时的其他成分进行混合,制作树脂组合物,之后对该树脂组合物进行驻极体化处理,由此制造出本发明的驻极体材料。
上述热塑性树脂和电荷增强剂的混合可以通过将包含上述热塑性树脂和电荷增强剂的母料与上述热塑性树脂混合来实施。关于上述母料如下文所述。
在上述驻极体化处理前和/或上述驻极体化处理后可以将上述树脂组合物加工成所期望的形状。
作为将上述热塑性树脂和电荷增强剂进行混合的方法,优选熔融混炼。在使用上述母料的情况下,优选将上述母料与上述热塑性树脂进行熔融混炼。
上述熔融混炼可以通过公知的方法进行,例如可以使用单螺杆和双螺杆挤出机、开炼机、捏合机、班伯里混炼机等来进行。
上述熔融混炼的温度优选高于上述热塑性树脂的熔点,更优选为比上述热塑性树脂的熔点高5℃以上的温度。
作为上述驻极体化处理的方法,可以从施加电晕荷电法、液体接触荷电法、摩擦带电法、电场荷电法、热电场荷电法、电子射线照射法等公知的带电方法的方法中任意选择。作为具体的驻极体化法,优选可以使用基于高电压进行的分极、荷电离子的碰撞、荷电粒子的注入等基于电气作用的方法;摩擦、碰撞等基于与固体的相互作用的方法;利用与液体的接触和碰撞的方法等现有公知方法。
本发明的驻极体材料的形状没有特别限定,可以为纤维状、片状、膜状、粒子状、杆状、管状等。
本发明的驻极体材料优选为纤维状,更优选为纤维片。
构成上述纤维片的纤维的平均纤维直径优选为0.001μm以上、更优选为0.1μm以上、进一步优选为0.2μm以上、特别优选为0.5μm以上。另外,优选为100μm以下、更优选为20μm以下、进一步优选为10μm以下、特别优选为5μm以下。纤维的平均纤维直径比100μm粗的情况下,难以得到实用的捕集效率,电荷衰减时的效率降低显著。纤维的平均纤维直径比0.001μm细的情况下,难以制作赋予了电荷的驻极体。
上述平均纤维直径如下进行测定。使用扫描型电子显微镜(商品名:SU8020、HITACHI公司制),在以5000倍的倍率拍摄的电子显微镜照片中,对任意的25μm×20μm的区域进行观察,画出纵横正交的直线,利用尺子测定与各直线交叉的全部纤维的直径,进行比例尺换算,求出纤维径(μm)。接着,对于所求出的纤维径的累计频率分布,在对数概率纸上在横轴采用纤维径、在纵轴采用累计频率来绘制对数正态图,将累计频率为50%的值作为平均纤维径(中值径)。
上述纤维片可以为由单独的制法、材料构成的均匀物,也可以为使用制法、材料和纤维径不同的2种以上的材料而成的混合物。
从得到通气性和捕集特性优异的驻极体纤维片的方面出发,上述纤维片的基重优选为3g/m2以上、更优选为5g/m2以上、进一步优选为10g/m2以上。另外,优选为100g/m2以下、更优选为70g/m2以下、进一步优选为50g/m2以下。
从得到通气性和捕集特性优异的驻极体纤维片的方面出发,上述纤维片的厚度优选为0.01mm以上、更优选为0.05mm以上、进一步优选为0.1mm以上。另外,优选为1.0mm以下、更优选为0.7mm以下、进一步优选为0.5mm以下。
上述纤维片优选为无纺布。
作为得到上述无纺布的方法,可以使用下述现有公知的方法:通过梳理、气流成网、湿式抄纸法等将单成分纤维、芯鞘纤维或并列纤维之类的复合纤维、分割纤维等短纤维制成片的方法;通过纺粘法、熔喷法、静电纺丝法、离心纺丝法(フォーススピニング法)等将连续纤维制成片的方法;等等。其中,从有效地利用机械性捕集机构的观点出发,优选容易得到致密且细纤度的熔喷法、静电纺丝法、离心纺丝法,从无需进行残留溶剂处理的方面出发,更优选熔喷法、熔融静电纺丝法、熔融离心纺丝法,进一步优选熔喷法。
上述纤维片优选为熔喷无纺布。
本发明的驻极体材料、优选上述纤维片的捕集性能优异,因此能够适当地用于过滤器。本发明还涉及使用了本发明的驻极体材料的过滤器。
本发明的过滤器可以以集尘、保护、透气等为目的在防尘口罩、各种空调用元件、空气净化器、舱室过滤器、各种装置等中使用。其中能够适宜地用于防尘口罩用。
本发明还涉及一种母料,其是用于制造驻极体材料的母料,其包含热塑性树脂、以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂,上述电荷增强剂包含选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂,上述电荷增强剂的总量相对于上述热塑性树脂大于5.0质量%且为50质量%以下。
作为本发明的母料中的热塑性树脂,可以使用与能够在本发明的驻极体材料中使用的热塑性树脂同样的物质。
作为本发明的母料中的电荷增强剂,可以使用与能够在本发明的驻极体材料中使用的电荷增强剂同样的物质。并且,关于优选的电荷增强剂的组合、组合时的优选比例,也可以采用与本发明的驻极体材料同样的方案。
本发明的母料中,上述电荷增强剂的总量相对于上述热塑性树脂大于5.0质量%且为50质量%以下。上述总量更优选为10质量%以上、进一步优选为15质量%以上,并且更优选为40质量%以下、进一步优选为30质量%以下。
本发明的母料可以根据需要包含其他成分。作为其他成分,可以举出与本发明的驻极体材料能够包含的其他成分同样的成分。
本发明的母料可以未被驻极体化,也可以进行了驻极体化。
本发明的母料可以通过将上述热塑性树脂、上述电荷增强剂以及必要时的其他成分进行混合来制造。上述混合可以使用单螺杆和双螺杆挤出机、开炼机、捏合机、班伯里混炼机等来进行。
本发明的母料可以是粉末、颗粒、粒料等任何形态,从将上述电荷增强剂以微分散的状态保持在上述热塑性树脂中的方面出发,优选为通过熔融混炼得到的粒料。
上述熔融混炼的温度优选高于上述热塑性树脂的熔点,更优选比上述热塑性树脂的熔点高5℃以上的温度。
本发明的母料被用于制造驻极体材料。上述母料可以用于制造包含热塑性树脂以及含有在上述热塑性树脂中的电荷增强剂的驻极体材料,优选用于制造上述本发明的驻极体材料。
实施例
接着举出实施例更详细地说明本发明,但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例和比较例中,使用以下的原料。
<热塑性树脂>
聚丙烯(PP)(MFR:1500g/10min)
<氟系电荷增强剂>
PTFE:低分子量PTFE(平均粒径:4μm、熔融粘度:5.0×104Pa·s、熔点:329℃)。
VdF聚合物1:VdF/TFE共聚物(VdF/TFE(摩尔比)=81/19、重均分子量:1300000)。
VdF聚合物2:PVdF(重均分子量:1850000)与VdF/TFE共聚物(VdF/TFE(摩尔比)=81/19、重均分子量:1300000))的质量比75/25的混合物。
<烃系电荷增强剂>
金属皂:硬脂酸镁(StMg)
低分子酰胺化合物:亚乙基双硬脂酰胺(EBS)
各种物性通过下述方法测定。
<基于XPS(X射线光电子能谱法)的表面测定>
通过XPS(X射线光电子能谱法)利用下述方法对于所得到的驻极体纤维片的表面进行测定。测定中使用ESCA3400(SHIMADZU公司制造)。射线源使用MgKα射线(1253.6eV),在测定区域直径约3mm、检测深度约7nm(光电子取出角90°)的条件下进行测定。
[比例(F/C)]
使用通过XPS(X射线光电子能谱法)测定得到的值,利用下述方法进行计算。
比例(F/C)=A/B
A:F元素的峰面积值
B:C元素的峰面积值
<捕集性能评价>
将驻极体纤维片在恒温恒湿槽(温度38℃、湿度85%)中保存25小时后,在下述以条件下对捕集性能进行评价。
(压力损失)
将驻极体纤维片的测定样品设置于有效面积65cm2的过滤器固定器,用压缩器将入口侧加压,用流速计将空气的透过流量调整为9.6cm/秒。之后利用压力计测定此时的压力损失。
(粒径0.3μm的NaCl粒子的捕集效率)
依据JIS B9928附件5(规定)“NaCl气溶胶的发生方法(加压喷雾法)”中记载的方法,利用静电分级器(TSI公司制造)将由喷雾器产生的NaCl粒子分级为粒径0.3μm,使用镅241将粒子带电中和后,将透过流量调整为9.6cm/秒,使用粒子计数器(TSI公司制造、CNC)求出作为测定试样的纤维片的前后侧的粒子数,通过下式计算出捕集效率。需要说明的是,关于捕集效率的初期值,利用未被使用的状态的纤维片进行测定。
透过率(%)=(CO/CI)×100
捕集效率(%)=100-透过率(%)
CO=在测定试样的下游侧(纤维片的后侧)计数的NaCl 0.3μm的粒子数
CI=在测定试样的上游侧(纤维片的前侧)计数的NaCl 0.3μm的粒子数
(粒径0.3μm的NaCl粒子的PF值)
使用粒径0.3μm的NaCl粒子,根据驻极体纤维片的压力损失和捕集效率(粒径0.3μm的NaCl粒子的捕集效率),按照下式求出PF值。
PF值={-log((100-捕集效率(%))/100)}/(压力损失(Pa)/1000)
实施例1~13
[母料的制作]
将PP和表1中记载的电荷增强剂按照电荷增强剂的总量相对于PP为10质量%的方式进行混合,投入到双螺杆挤出机(株式会社东洋精机制作所制造、转矩流变仪(LABOPLASTOMILL)30C150)中,进行熔融混炼,由此得到母料的粒料。
[驻极体纤维片的制作]
将PP和上述制作的母料按照电荷增强剂相对于100质量份的PP为表1中记载的混配量的方式进行混合,投入到纺丝机的原料进料斗中,使用将直径0.2mm的出料孔每隔1个配置在一直线上的模口(孔距:0.9mm、孔数:275孔、宽度:250mm),通过熔喷法在聚合物排出量为500g/小时、喷嘴温度为220℃、空气压力为0.15MPa的条件下进行喷射,通过调整捕集输送机速度而得到基重为25g/m2的无纺布片。对所得到的熔喷无纺布片进行电晕充电处理,得到驻极体纤维片。使用所得到的驻极体纤维片利用上述方法进行评价。将结果示于表1。
比较例1
仅使用PP,与实施例同样地制作驻极体纤维片,进行评价。将结果示于表1。
比较例2~5
除了使用表1中记载的电荷增强剂以外,与实施例同样地制作驻极体纤维片,进行评价。将结果示于表1。
[表1]
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Claims (15)
1.一种驻极体材料,其包含:热塑性树脂、以及含有在所述热塑性树脂中的电荷增强剂,其中,
所述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂。
2.如权利要求1所述的驻极体材料,其中,所述氟系电荷增强剂为低分子量聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物。
3.如权利要求1或2所述的驻极体材料,其中,所述偏二氟乙烯聚合物为选自由聚偏二氟乙烯以及偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物组成的组中的至少一种。
4.如权利要求1~3中任一项所述的驻极体材料,其中,所述烃系电荷增强剂为选自由金属皂、受阻胺系化合物、三嗪系化合物、透明化剂以及低分子酰胺化合物组成的组中的至少一种。
5.如权利要求1~4中任一项所述的驻极体材料,其中,所述烃系电荷增强剂为金属皂和低分子酰胺化合物。
6.如权利要求4或5所述的驻极体材料,其中,所述金属皂为脂肪酸的元素周期表第2族金属盐。
7.如权利要求4~6中任一项所述的驻极体材料,其中,所述低分子酰胺化合物为选自由脂肪酸酰胺以及脂肪酸双酰胺组成的组中的至少一种。
8.如权利要求1~7中任一项所述的驻极体材料,其中,所述氟系电荷增强剂与所述烃系电荷增强剂的质量比、即氟系/烃系为1/99~99/1。
9.如权利要求1~8中任一项所述的驻极体材料,其中,所述热塑性树脂为聚烯烃系树脂。
10.如权利要求1~9中任一项所述的驻极体材料,其中,由XPS即X射线光电子能谱法测定的所述驻极体材料表面上的F元素含量相对于C元素含量的比例即F/C为0.20%以下。
11.如权利要求1~10中任一项所述的驻极体材料,其中,所述电荷增强剂的总量相对于所述热塑性树脂为0.01质量%~5.0质量%。
12.如权利要求1~11中任一项所述的驻极体材料,其为纤维片。
13.一种过滤器,其使用了权利要求1~12中任一项所述的驻极体材料。
14.如权利要求13所述的过滤器,其为防尘口罩用过滤器。
15.一种母料,其是用于制造驻极体材料的母料,其中,
该母料包含:热塑性树脂、以及含有在所述热塑性树脂中的电荷增强剂,
所述电荷增强剂包含:选自由聚四氟乙烯和偏二氟乙烯聚合物组成的组中的至少一种氟系电荷增强剂、以及至少一种烃系电荷增强剂,
所述电荷增强剂的总量相对于所述热塑性树脂大于5.0质量%且为50质量%以下。
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