CN102112680B

CN102112680B - 制备基于ζ电势的驻极体制品的方法

Info

Publication number: CN102112680B
Application number: CN2009801279300A
Authority: CN
Inventors: 约翰·M·塞巴斯蒂安; 马尔文·E·琼斯; 李福明; 周世宏; 内森·E·舒尔茨; 贾斯廷·L·基奥; 拉胡尔·B·沙阿; 丹尼尔·A·亚蓬蒂奇
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-04-14
Also published as: WO2009148703A1; EP2291562A4; RU2472885C1; RU2011121015A; JP5385978B2; KR101596531B1; CN102112680A; EP2291562B1; ES2619730T3; BRPI0909967B1; US20090293279A1; JP2011522137A; BRPI0909967A2; KR20110025184A; US7765698B2; PL2291562T3; EP2291562A1; AU2009255525A1; AU2009255525B2

Abstract

本发明提供了由具有大于或小于-7.5mV的ζ电势的聚合物制品制备驻极体制品的方法。所述制品通过与具有如下pH值和电导率的含水液体接触而带电：(i)若所述制品具有-7.5mV或更小的ζ电势，则所述接触液体具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的电导率；并且(ii)若所述制品具有大于-7.5mV的ζ电势，则所述接触液体具有7或更小的pH值和5至5,500μS/cm的电导率。通过这种方式制备的驻极体制品可提供改善的驻极体性能，特别是改善的驻极体过滤制品性能。

Description

制备基于ζ电势的驻极体制品的方法

本发明涉及为聚合物驻极体制品充电的新方法。该方法涉及使用具有电导率和pH值的含水液体，其中根据制品的ζ电势选择电导率和pH值。

背景技术

已知驻极体制品(即显示具有至少准永久性电荷的电介质制品)显示出良好的过滤性质。这些制品已被制备成多种构造，但对于空气过滤目的来说，该制品通常采用非织造聚合物纤维网的形式。此类产品的例子为3M公司销售的FiltreteTM牌炉过滤器。另外，非织造聚合物驻极体过滤器已应用于个人呼吸保护装置，参见(例如)授予Berg的美国专利4,536,440、授予Dyrud等人的美国专利4,807,619、授予Kronzer等人的美国专利5,307,796、授予Braun等人的美国专利5,804,295和授予Rekow等人的美国专利6,216,693。

电荷增强了非织造网对穿过纤维网的流体中悬浮的粒子的捕集能力。非织造网通常包含含有介电(即不导电)聚合物的纤维。多年以来，已经开发出多种用于制备驻极体制品的技术。

与使聚合物箔带电相关的早期工作在P.W.Chudleigh所著Mechanismof Charge Transfer to a Polymer Surface by a Conducting Liquid Contact，21APPL.PHYS.LETT.，547-48(Dec.1，1972)(通过接触导电液体将电荷传输到聚合物表面的机制，《应用物理快报》第21卷第547-548页，1972年12月1日)和Charging of Polymer Foils Using Liquid Contacts，47 J.APPL.PHYS.，4475-83(October 1976)(利用液体接触使聚合物箔带电，《应用物理杂志》第47卷第4475-4483页，1976年10月)中有所描述。Chudleigh的方法涉及通过向箔施加电压而使聚氟乙烯聚合物箔带电。通过接触箔表面的导电液体施加电压。

用于制备具有纤维形式的聚合物驻极体的早期已知技术在授予Kubic和Davis的美国专利4,215,682中有所公开。在该方法中，纤维在离开模孔时被带电粒子轰击。纤维使用“熔喷”方法制备，其中在模孔附近高速喷出的气体流将挤出的聚合物材料抽出并冷却成硬化纤维。被轰击的熔喷纤维随机聚集在收集器上，形成驻极体纤维网。该专利提及，当以这种方式使熔喷纤维带电时，过滤效率会提高两倍或更多倍。

也已通过电晕充电制备驻极体纤维网。例如，授予Klaase等人的美国专利4,588,537示出了一种纤维网，该纤维网在设置为邻近基本上封闭的电介质箔的一个主表面的同时被连续送入电晕放电装置。电晕由连接到带相反电荷的薄钨丝的高压电源产生。赋予非织造网静电电荷的另一种高压技术在授予Nakao的美国专利4,592,815中有所描述。在该充电方法中，将纤维网与表面光滑的接地电极紧密接触。

驻极体纤维网也可由聚合物膜或箔制备，如授予van Turnhout的美国专利Re.30,782、Re.31,285和Re.32,171中所描述的那样。先使聚合物膜或箔带上静电，再将其原纤化为纤维，随后收集这些纤维，并加工成非织造纤维过滤器。

也已经使用机械方法使纤维带电。授予Brown的美国专利4,798,850描述了过滤材料，该过滤材料包含两种不同的卷曲合成聚合物纤维的混合物，其中聚合物纤维已被梳理成棉网，然后织成毡。该专利描述了在梳理过程中将纤维充分混合以使其带电的过程。授予Brown的专利中所公开的方法通常称为“摩擦带电”。

在不带电的高速气体或液体射流经过介电膜表面上方时也可以发生摩擦带电。在美国专利5,280,406中，Coufal等人公开了当不带电的流体射流撞击介电膜表面时表面会带电这一现象。

最近开发了使用水赋予非织造纤维网电荷的技术(参见授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507)。加压的水射流或水滴流撞击到包含不导电微纤维的非织造网，以产生电荷。在水充电操作之前让纤维网经受空气电晕放电处理可进一步增强充电。所得电荷提供了过滤增强性质。有关用水制备驻极体制品的其他方法，还可参见授予Eitzman等人的美国专利6,824,718和6,406,657、授予Angadjivand等人的美国专利6,783,574、6,375,886和6,119,691，以及授予Insley等人的美国专利6,743,464。非水极性液体也已经用于制备驻极体纤维制品，参见授予Eitzman等人的美国专利6,454,986。

向纤维网内添加某些添加剂已经改善了驻极体性能。一种用于改善抗油雾气溶胶性的方法包括在形成聚合物纤维制品的过程中向聚合物中加入可熔融加工的含氟化合物添加剂(例如含氟化合物噁唑烷酮、含氟化合物哌嗪或全氟化烷烃)，参见(例如)授予Crater等人的美国专利No.5,025,052和5,099,026，以及授予Jones等人的美国专利No.5,411,576和5,472,481。含氟化合物为可熔融加工的，即它们在用来在驻极体纤维网内形成纤维的熔融加工条件下基本上不降解，还可参见授予Rousseau等人的美国专利No.5,908,598。除了熔融加工法之外，还可以将聚合物制品放入包含含氟物质和惰性气体的气氛中，然后放电以改变聚合物制品的表面化学性质，通过这种方式制备氟化驻极体。放电可具有等离子体形式，例如AC电晕放电。等离子体氟化法使氟原子存在于聚合物制品的表面上。使用(例如)上述水充电技术可使氟化聚合物制品带电荷。等离子体氟化法在授予Jones/Lyons等人的多个美国专利6,397,458、6,398,847、6,409,806、6,432,175、6,562,112、6,660,210和6,808,551中有所描述。具有高的氟饱和系数的驻极体制品在授予Spartz等人的美国专利7,244,291中有所描述，而具有低的氟饱和系数并结合杂原子的驻极体制品在授予Kirk等人的美国专利7,244,292中有所描述。公开了氟化技术的其他专利公开包括：美国专利No.6,419,871、6,238,466、6,214,094、6,213,122、5,908,598、4,557,945、4,508,781和4,264,750；美国专利公开US 2003/0134515 A1和US 2002/0174869 A1；以及国际专利公开WO 01/07144。

过滤器纤维网也已经在并非有意对纤维或纤维网进行后充电或“驻极体化”的情况下制备，参见授予Chou等人的美国专利5,780,153。纤维由共聚物制成，该共聚物包括：乙烯、5重量％至25重量％的(甲基)丙烯酸和可任选地(虽然较不优选)最多40重量％的(甲基)丙烯酸烷基酯(其烷基具有1至8个碳原子)的共聚物。5％至70％的酸基与金属离子(尤其是锌、钠、锂或镁离子、或这些离子的混合物)中和。该共聚物的熔融指数为5至1000克(g)/10分钟。其余部分可以是聚丙烯或聚乙烯之类的聚烯烃。纤维可通过熔喷法制备，并且可以用水快速冷却，以避免过度粘合。该专利公开了上述纤维对任何现有的或有意、专门产生的静电荷具有较高的静电保持作用。

包含添加剂的其他驻极体在授予Nishiura的美国专利5,057,710中有所描述。授予Nishiura的专利中所公开的聚丙烯驻极体包含至少一种稳定剂，其选自阻胺、含氮阻酚和含金属阻酚。该专利提出，含有这些添加剂的驻极体可提供较高的热稳定性。通过将非织造织物片材置于针状电极和接地电极之间，可以执行驻极体处理。授予Ohmori等人的美国专利4,652,282和4,789,504描述了将脂肪酸金属盐加入绝缘聚合物以长时间保持高除尘性能的方法。日本专利Kokoku JP60-947描述了包含聚(4-甲基-1-戊烯)和至少一种选自下列的化合物的驻极体：(a)含有酚羟基的化合物、(b)高级脂族羧酸及其金属盐、(c)硫代羧酸酯化合物、(d)磷化合物和(e)酯化合物。此专利指出，该驻极体具有长期贮存稳定性。

公开了制备驻极体制品的方法的其他日本专利公开包括2002-115178、2002-115177A、2003-013359、2004-66026、2004-66027和2004-195357。

有关界面处的离子化学、以及吸附水传递并促进离子以产生驻极体的方式的简述请参见McCarty and Whitesides，Electrostatic Charging Due toSeparation of Ions at Interfaces：Contact Electrification of Ion Electrets，47ANGW.CHEM.INT.2-22(2008)(McCarty和Whitesides，由于离子在界面处分离产生的静电充电：离子驻极体的接触起电，《德国应用化学》2008年第47卷第2-22页)；还可参见McCarty et al.，Ionic Electrets：ElectrostaticCharging of Surfaces by Transferring Mobile Ions Upon Contact，129 J.AM.CHEM.SOC.4075-88(2007)(McCarty等人，离子驻极体：通过在接触后转移可动离子使表面带静电，《美国化学会志》2007年第129卷第4075-4088页)和Kudin et al.，Why Are Water - Hydrophobic IntersurfacesInterfaces Charged？，J.AM.CHEM.SOC.(received September 17，2007)(Kudin等人，水/疏水界面为何会带电？《美国化学会志》，2007年9月17日收稿)。

术语表

在本文件中：

“水性”是指含水液体包含至少约40％体积的水；

“包含”是指其在专利术语中的标准定义，即大致与“包括”、“具有”或“含有”同义的开放式术语。虽然“包含”、“包括”、“具有”和“含有”以及它们的变型是常用的开放式术语，但本发明也可以用诸如“基本上由...组成”之类更狭义的术语恰当地描述，该术语为半开放式术语，因为其仅仅排除了在执行其预期功能时会对驻极体制品的性能产生有害影响的那些事物或要素；

“导电性”是指物质传输电流的能力；

“电荷”是指存在电荷分离；

“焓”是指用“H”表示的物质的热力学性质，其中H＝U+pV，U为内能，p为压力，且V为体积；焓H为系统的内能加上压力与体积的乘积；焓变为系统内热量的变化，即，等于在恒压下系统吸收的热；

“去质子化焓”是指从分子中脱除质子所需的焓(ΔH_dp)；

“纤维性”是指具有纤维，并可能具有其他成分；

“驻极体纤维网”是指含有纤维并显示具有准永久性电荷的网；

“液态”是指介于固态和气态之间的物态；

“不导电”是指在室温(22℃)下具有约10¹⁴Ω·cm或以上的体积电阻率；

“非织造”是指其中的成分(如纤维)通过除织造之外的方式保持在一起的结构或结构的一部分；

“N-取代氨基芳香族”是指具有1至3个稠环(如苯、萘或三嗪)并且被至少一个-NR¹R²类的取代氨基取代的芳族基团，其中基团R¹为氢、具有1至20个碳原子的烷基、具有可以连接或稠合的1至5个环的芳基、具有1至20个碳原子的杂烷基或具有1至20个碳原子的取代烷基，且基团R²为氢、具有1至20个碳原子的烷基、具有可以连接或稠合的1至5个环的芳基、具有1至20个碳原子的杂烷基或具有1至20个碳原子的取代烷基。

“pH”是指溶液在室温和常压(22℃，101,300帕斯卡)下的酸度或碱度的量度，其对数标度为0至14，其中中性用数值7表示，酸性越强数值越小，且碱性越强数值越大，该值的正式定义为常规氢离子活性以10为底的负对数；

“聚合物”是指包含规则或不规则排列的重复连接分子单元或基团的有机材料；

“聚合物型”是指包含聚合物和任选的其他成分；

“聚合物成纤材料”是指包含聚合物或包含能够制备聚合物的单体的组合物，该组合物还可能包含其他成分，并能够成型为固体纤维；

“质子亲和力”或“PA”是指当质子附接到分子时的负焓变，单位为千卡/摩尔(kcal/mol)；

“品质因数”是指根据下文示出的品质因数测试确定的品质因数QF；

“准永久性”是指电荷以可被明显测得的程度在标准大气条件(22℃，101,300帕斯卡大气压力，以及50％的湿度)下留存于制品中足够长的时间；

“水”是指H₂O；以及

“ζ电势”是指在零电流下的电势差(也称为电动电势)，它是由液体在压力梯度下的流动所引起的。

发明内容

本发明涉及制备驻极体制品的新方法。该方法包括：(a)提供待充电的聚合物制品；并且(b)使要充电的聚合物制品接触具有如下pH值和电导率的含水液体：(i)如果该制品具有小于-7.5毫伏(mV)的ζ电势，则接触水具有约5至9,000微西门子/厘米(μS/cm)的电导率和大于7的pH值；且(ii)如果该制品具有大于-7.5mV的ζ电势，则接触水具有约5至5,500微西门子/厘米(μS/cm)的电导率和等于或小于7的pH值。该制品可以主动(利用真空或加热)干燥或被动干燥(悬挂干燥)、或采用这两种方式的组合进行干燥。

本发明的方法提供了用于制备驻极体的新配方，当采用该配方时，可以改善适合此目的的驻极体制品的过滤性能。发明人发现，当使用选择的含水液体(其具有的电导率和pH值取决于ζ电势)使该制品带电时，可以实现过滤性能的改善，改善效果用已知参数品质因数(QF)来衡量。发明人还发现，当在构成驻极体制品的聚合物材料中使用某些添加剂时，质子亲和力(PA)和去质子化焓(ΔH_dp)也会发挥作用。具有改善的过滤性能可允许使用较少过滤介质实现相同的过滤效果，因而是有益的。所得驻极体制品具备更高的电荷水平或更为优化的电荷分布，这可能有助于增强性能。

附图说明

图1为可使用本发明的驻极体过滤介质的一次性呼吸面罩10的前透视图。

图2为图1所示面罩主体12的剖视图，示出了纤维驻极体过滤层20。

图3为具有可包括本发明的驻极体过滤介质的滤筒28的呼吸面罩24的透视图。

图4为可结合本发明使用的非纤维驻极体制品40的图示。

图5为用于制备非织造微纤维网的设备的局部侧剖视图。

图6为可用于结合本发明制备驻极体制品的液体流喷洒装置的透视图。

具体实施方式

在描述本发明的优选实施例时，为清楚起见，将使用具体的术语。但是，本发明并非意图限于所选的特定术语，并且应当理解，所选的每个术语都包括与操作方式类似的所有技术等同物。

在实施本发明的过程中，可以首先提供待充电的制品，然后使该制品与具有根据待充电制品的ζ电势而变化的电导率和pH值的含水液体接触，来制备驻极体制品。如果待充电制品具有大于-7.5mV的ζ电势，则接触含水液体将具有5至5,500μS/cm的电导率和等于或小于7的pH值。并且如果ζ电势小于或等于-7.5mV，则含水液体将具有5至9,000μS/cm的电导率和大于7的pH值。如果聚合物制品包含的N-取代氨基芳香族添加剂具有大于约230千卡/摩尔(kcal/mol)的质子亲和力和大于约335kcal/mol的去质子化焓、以及小于约230kcal/mol的质子亲和力，则含水液体将具有等于或小于7的pH值和5至5,500μS/cm的电导率。如果聚合物制品包含的N-取代氨基芳香族添加剂具有小于约335kcal/mol的去质子化焓，则含水液体将具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的电导率。通过控制水中各种化学物质的类型和浓度，可以改变含水液体的所需pH值和电导率，以根据本发明赋予电荷。例如，通过向水中加入更多的氢氧化钠，既可增大氢氧化钠(NaOH)水溶液的pH值、又可增大该水溶液的电导率。通过向水中加入乙酸，可以逐步减小乙酸(CH₃COOH)水溶液的pH值，并逐步增大其电导率。通过加入用于控制pH值的恒量氢氧化钠(NaOH)，并改变用于控制电导率的中性氯化钠(NaCl)的量，可以在调节含水液体的电导率的同时使其pH值保持恒定。在连续工艺中，可以在延长时间段内连续测定pH值和电导率，特别是从新鲜含水液体刚供应完毕开始。

申请人的制备驻极体制品的方法能够制备性能良好的驻极体制品，该性能对用于过滤应用的制品尤其有益。结合本发明制备的驻极体制品可具有多种形状和构型。制品可以为实心、多孔、纤维性的等。

适用于本发明的纤维制品可由多种技术制成，包括气纺法、湿法成网法、水缠结法、纺粘法和熔喷法，例如在Van A.Wente，SuperfineThermoplastic Fibers，48 INDUS.ENGN.CHEM.1342-46(Van A.Wente，超细热塑性纤维，《工业工程化学》第48卷第1342-1346页)和Van A.Wente等人所著的出版于1954年5月25日的名为Manufacture of Super FineOrganic Fibers(超细有机纤维的制造)的Report No.4364 of the NavalResearch Laboratories(海军研究实验室第4364号报告)中所描述的那些。纤维制品可为纤维网形式，可使用这些技术的组合和这些纤维的组合制备。微纤维(特别是熔喷微纤维)尤其适用于用作过滤器的纤维网。如本文所用，“微纤维”是指有效直径为约25微米或更小的纤维。有效纤维直径可使用Davies，C.N.，The Separation of Airborne Dust and Particles，INST.MECH.ENGN.，LONDON PROC.1B(1952)(Davies，C.N.，气载尘埃与粒子的间距，《机械工程师学会会报》1B辑，伦敦，1952年)中的第12号公式计算。对于过滤应用，微纤维通常具有小于20微米、更典型地为约1至约10微米的有效纤维直径。还可使用由原纤化膜制成的纤维，参见(例如)授予Van Turnout的美国专利RE30,782、RE32,171、3,998,916和4,178,157。用本发明的方法制备的非织造网可具有超出1.0、1.2、1.5、1.6、1.7、1.8、2.0、2.3、2.4和3.4的品质因数。通常，按照本发明制备的非织造驻极体网具有的品质因数比不按照本发明的方法制备的相同制品高出15％、更典型地高出50％。

也可以将短纤维与微纤维混合，以提高纤维网的蓬松度，即降低其密度。减小纤维网密度可降低整个纤维网上的压降，从而使空气更易于通过过滤器。较低的压降在个人呼吸保护装置中尤其可取，因为它使呼吸器的佩戴更为舒适。当压降较低时，驱使空气通过过滤器所需的能量较少。因此，佩戴负压面罩(即需要佩戴者肺部产生的负压驱使空气通过过滤器的呼吸器)的呼吸器佩戴者不必用力呼吸过滤空气。较低的能量要求还有利于降低动力过滤系统中与向风机供能相关的成本，并有利于延长电池供电系统中电池的使用寿命。在典型的非织造纤维过滤器中，存在不超过约90重量％、更典型地不超过约70重量％的短纤维。通常，纤维的其余部分为微纤维。包含短纤维的网的例子在授予Hauser的美国专利4,118,531中有所公开。

驻极体纤维网内还可以包含活性颗粒以用于各种目的，包括吸附剂、催化剂以及其他目的。例如，授予Senkus等人的美国专利5,696,199描述了可能适用的各种类型的活性颗粒。纤维网内可包含具有吸附性质的活性颗粒(例如活性炭或氧化铝)，以除去过滤操作期间的有机蒸气。纤维网内可能存在的活性颗粒的体积百分比最多为约95％。添加颗粒的非织造网的例子在(例如)授予Braun的美国专利3,971,373、授予Anderson的美国专利4,100,324和授予Kolpin等人的美国专利4,429,001中有所描述。

可能适用于制备驻极体制品的聚合物包括热塑性有机不导电聚合物。这些聚合物通常能够保持大量的捕获电荷，并能够(例如)通过熔喷设备或纺粘设备加工成纤维。术语“有机”是指聚合物的主链包含碳原子。优选的聚合物包括聚烯烃(例如聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯))、包含这些聚合物中的一种或多种的共混物或共聚物以及这些聚合物的组合。其他聚合物可包括聚乙烯、其他聚烯烃、全氟聚合物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其他聚酯(例如聚交酯)、以及这些聚合物的组合，并且可任选地是，其他不导电聚合物可用作聚合物成纤材料或用于制备其他驻极体制品。

用于结合本发明制备驻极体制品的聚合物制品也可以被挤出或以其他方式成形为包含多个聚合物组分，参见授予Krueger和Dyrud的美国专利4,729,371以及授予Krueger和Meyer的美国专利4,795,668和4,547,420。不同的聚合物组分可沿要形成的纤维(例如双组分纤维)的长度同心或纵向排列。纤维可以被布置为形成“宏观均匀的”网，即由各自具有相同的一般组成的纤维制成的网。

由聚合物材料制成的纤维还可包含其他合适的添加剂。可能的添加剂包括热稳定的有机三嗪化合物或低聚物，这些化合物或低聚物包含至少一个不属于三嗪环的氮原子，参见授予Rousseau等人的美国专利6,268,495、5,976,208、5,968,635、5,919,847和5,908,598。已知的可促进驻极体被水射流充电的另一种添加剂为可得自Ciba Specialty Chemicals，Inc.的ChimassorbTM 944 LF(聚[[6-(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]均三嗪-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]])。添加剂可为N-取代氨基芳香族化合物，特别是(例如)下方示出的式(1)或(2)的三氨基取代化合物：

其中Ar为由0至3个氮原子取代的三价芳基，n为1至20的整数，每个R可以独立地为具有少于约20个非氢非金属原子的基团。例如，每个R可独立地为：氢；卤素，例如氟；羟基；具有最多20个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基等；卤素取代的烷基，例如三氟甲基；具有1至20个碳原子的烷氧基，例如甲氧基；具有2至20个碳原子的酯，例如甲氧羰基；包含2至20个碳原子的取代胺，例如甲氨基；以及硝基。符合这些式的充电添加剂在下方实例部分中示出。电荷加强添加剂的其他例子在与本专利申请同日提交的名称为“Charge-Enhancing Additives For Electrets”(用于驻极体的电荷加强添加剂)的美国专利申请No.61/058,029(代理人案卷号64263US002)和名称为“Electret Webs With Charging-EnhancingAdditives”(具有电荷加强添加剂的驻极体网)的美国专利申请No.61/058,041(代理人案卷号64170US002)中提供。通常，聚合物制品中存在的添加剂的含量为约0.1重量％至5重量％，更典型地为约0.25重量％至2重量％。

其他添加剂包括光稳定剂、主抗氧化剂和辅助抗氧化剂、金属减活化剂、阻胺、阻酚、脂肪酸金属盐、亚磷酸三酯、磷酸盐、含氟化合物、三聚氰胺、以及下列专利中提及的添加剂：美国临时专利申请No.60/992745、授予Leir等人的美国专利公开No.2007/0180997、授予Nishiura等人的美国专利5,057,710、日本专利公开No.2002212439、日本专利公开No.2005131485。

在将聚合物和添加剂的受热熔融共混物成形之后，可以使包含添加剂的纤维淬火(随后是退火和充电步骤)，以形成驻极体制品。通过这种方式制备驻极体，可以赋予制品增强的过滤性能，参见授予Rousseau等人的美国专利6,068,799。还可将驻极体制品制成具有低含量的可萃取烃(＜3.0重量％)，以改善负载性能，参见授予Rousseau等人的美国专利6,776,951。

用于根据本发明的方法制备驻极体制品的聚合物材料在室温下可具有10¹⁴Ω·cm或更大的体积电阻率。体积电阻率还可以为约10¹⁶Ω·cm或更大。聚合物成纤材料的电阻率可按照标准化测试方法ASTM D 257-93进行测量。用于制备驻极体制品的聚合物成纤材料(例如熔喷纤维)还应基本上不含抗静电剂之类的组分，这些组分会增加电导率或以其他方式妨碍驻极体制品接受并保持静电电荷的能力。

包含非织造聚合物纤维网的用于呼吸过滤器的驻极体通常具有约2至500克/平方米(g/m²)、更典型地约20至150g/m²的“基重”。基重是指每单位面积过滤网的质量。此类非织造聚合物纤维网的厚度通常为约0.25至20毫米(mm)，更优选地为约0.5至2mm。过滤元件中通常使用多层驻极体纤维网。驻极体纤维网的密实度通常为约1％至25％、更典型地为约3％至10％。密实度为限定制品中固体比率的无量纲参数。在基本不考虑基重、厚度或密实度的情况下，本发明的制品在整个带电的非织造纤维网上可包含大致均匀的电荷分布。

本发明的驻极体制品可用作至少适合覆盖佩戴者口鼻的过滤罩中的过滤器。

图1示出了过滤面罩10的实例，该面罩可被构造成包括根据本发明制备的带电非织造网。可将大致杯状的主体部分12模制成贴合佩戴者鼻和口的形状。主体部分12是多孔的，以使得吸入的气体能够从中穿过。驻极体过滤介质设置在面罩主体12内(通常几乎覆盖整个表面积)，用于去除吸入气体中的污染物。在面罩主体上可设置适形的鼻夹13，以帮助维持面罩主体与佩戴者鼻子的紧密贴合。鼻夹可为授予Castiglione的美国专利Des.412,573和5,558,089中有所描述的“M形”夹。可以设置带子或带具系统14，以将面罩主体12支撑在佩戴者面部。虽然图1所示为双带系统，但是带具14可以仅采用一根带子16，并可具有多种其他构型，参见(例如)授予Japuntich等人的美国专利4,827,924、授予Seppalla等人的美国专利5,237,986、授予Byram的美国专利5,464,010、授予Dyrud等人的美国专利6,095,143和授予Xue等人的美国专利6,332,465。可以在面罩主体上安装呼气阀，用于快速排放从面罩内部呼出的气体，参见授予Japuntich等人的美国专利5,325,892、5,509,436、6,843,248、6,854,463、7,117,868和7,311,104；授予Bowers的美国专利RE37,974；以及授予Martin等人的美国专利7,013,895、7,028,689和7,188,622。

图2示出了面罩主体12的横截面的实例。面罩主体12可具有如编号18、20和22所示的多个层。驻极体过滤介质可用由热粘合纤维(例如双组分纤维，其具有使纤维能够在纤维交叉点处粘合到其他纤维的外部热塑性组分)制成的成形层之类的其他层支撑。层18可以为外部成形层，层20可以为过滤层，且层22可以为内部成形层。成形层18和22支撑着过滤层20，并为面罩主体12提供形状。虽然这样描述术语“成形层”，但成形层还具有其他功能，该功能对于最外层来说甚至可能是主要功能，例如保护过滤层并预过滤气流。此外，虽然采用术语“层”的说法，但一层事实上可以包括若干次层，这些次层经组装后获得所需厚度或重量。在一些实施例中，面罩内仅包括一个成形层(通常为内成形层)，但如果使用两个成形层(例如，如图2所示，过滤层的每一侧各一个)，则可以更为牢固并方便地实现成形。成形层的实例在下列专利中有所描述：授予Berg的美国专利4,536,440、授予Dyrud等人的美国专利4,807,619、授予Kronzer等人的美国专利5,307,796、授予Burgio的美国专利5,374,458和授予Skov的美国专利4,850,347。虽然图1和2所示的面罩主体具有大致圆形的杯状构型，但面罩主体可具有其他形状，参见(例如)授予Japuntich的美国专利4,883,547。此外，面罩主体可具有内部和/或外部覆盖纤维网，来使佩戴者获得平滑舒适的面部接触感受和/或防止来自成形层和过滤层的纤维从面罩主体中松脱，参见授予Angadjivand等人的美国专利6,041,782。呼吸面罩还可以具有平折的面罩主体(而非模制的面罩主体)，参见(例如)授予Chen的美国专利6,394,090和授予Bostock等人的美国专利6,484,722。

图3示出可将本发明的驻极体制品用作过滤器的另一个呼吸器24。呼吸器24包括具有固定到其上的滤筒28的弹性体面罩主体26。面罩主体26通常包括适形地贴合在人的鼻和口上方的弹性体面罩30。滤筒28可包括根据本发明制备的驻极体过滤介质，用于捕集污染物以免佩戴者将其吸入体内。过滤元件可包括单独的聚合物驻极体过滤器制品、或与活性炭床之类的气体过滤器相结合的聚合物驻极体过滤器制品。可以在滤筒上设置多孔覆盖件或筛网32，以保护过滤元件的外表面。公开了可使用本发明的驻极体过滤介质的其他滤筒的实例，例如用于呼吸器的滤筒，诸如授予Brostrom等人的美国专利No.Re.35,062或授予Burns和Reischel的美国专利5,062,421中所公开的滤筒。如这些专利所示，可使用多个滤筒。滤筒还可以拆除和更换。此外，本发明的过滤介质可用于电动空气净化呼吸器(PAPR)的滤筒中。PAPR的实例在授予Bennett等人的美国专利6,666,209和授予Cook等人的美国专利6,575,165中示出。此外，本发明的过滤介质可用于逃生头罩的滤筒，参见授予Martinson等人的美国专利D480,476和授予Resnick的美国专利6,302,103、6,371,116、6,701,925。

图4示出了过滤介质阵列40的透视图。阵列40的结构可包括多个流动通道42，流动通道在阵列40的第一侧面44上具有入口43，并在阵列40的第二侧面48上具有出口46。流动通道可由波状或微结构化的层50和覆盖层52限定。波状层50可以在一个或多个峰或谷处连接到覆盖层52。通过层叠结构化和平面构件的多个层，可获得微通道化的布置方式。流动通道往往具有高纵横比，并且膜层优选带电，以使制品40具有良好的捕集效率。在整个阵列40上从第一侧面44到第二侧面48的压降可忽略不计。

因此，用于过滤目的的非纤维驻极体制品可采用成形膜、微结构化表面或多个微结构化通道的形式。非纤维驻极体制品的实例在授予Insley等人的美国专利6,752,889、授予Insley等人的美国专利6,280,824、授予VanTurnout的美国专利4,016,375和授予Rutherford的美国专利2,204,705中有所公开。

可利用各种已知(或后来开发的)设备赋予聚合物制品驻极体电荷。描述已知水充电设备的文献包括授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507、6119,691、6,375,886和6,783,574、授予Eitzman等人的美国专利6,406,657，以及授予Insley等人的美国专利6,743,464。

使与本发明有关的待充电的制品与含水液体接触，该含水液体具有根据制品ζ电势变化的pH值和电导率。制品的ζ电势可通过下面示出的ζ电势测试测定。水的电导率和pH值可使用下面示出的电导率测量和pH测量方法测定。

水充电方法将正负电荷均沉积到纤维上，使得正负电荷随机分散在整张纤维网上。电荷随机分散会产生未极化网。因此，通过使用水之类的极性液体充电制备的非织造驻极体纤维网可以在垂直于纤维网平面的平面内基本上未极化。已通过这种方式进行充电的纤维理想地具有授予Angadjivand等人的美国专利6,119,691中图5C所示出的电荷位形。如果纤维网还经受了电晕处理操作，则会呈现出与该专利中图5B所示出的位形相类似的电荷位形。由仅使用水充电而带上电荷的纤维制成的纤维网通常在纤维网的整个体积上具有未极化的捕获电荷。“基本上未极化的捕获电荷”是指具有小于1μC/m²的可检测放电电流(使用热模拟放电电流(TSDC)分析测得)的驻极体纤维网，其中分母为驻极体的表面积。通过对纤维网进行TSDC分析，可显示其电荷位形。可用的水充电方法的一个实例包括使水射流或水滴流在一定压力下撞击到制品上并持续足够的时间，以将促进过滤的驻极体电荷施加到纤维网上，然后干燥制品，参见授予Angadjivand等人的美国专利No.5,496,507。用于优化向制品施加过滤增强驻极体电荷所必需的压力将根据下列因素变化：所用喷雾器的类型、用于形成制品的聚合物的类型、加入聚合物的添加剂的类型和浓度以及制品的厚度和密度。压力在约10至约500psi(69至3450kPa)范围内为宜。水射流或水滴流可以由任何合适的喷雾装置提供。可用喷雾装置的一个实例是用于水力缠结纤维的设备。

还可以将电晕预处理或后处理与上述水充电设备结合起来使用，参见授予van Turnhout的美国专利RE 30,782、31,285和32,171、授予Wadsworth等人的美国专利4,375,718和5,401,446、授予Klasse等人的美国专利4,588,537，以及授予Nakao的美国专利4,592,815。由本文所述方法形成的驻极体适合用作(例如)高压静电发生器、静电记录仪、呼吸器(例如，预过滤器、过滤罐和可更换滤筒)、暖通空调和面罩内的(例如)麦克风、耳机和扬声器、流体过滤器、尘粒控制装置之类电声装置中的静电元件。

可用于本发明的非织造微纤维网可使用图5所示设备制备。该设备包括具有挤出室61的模具60，液化的成纤材料在该挤出室中推进并穿过其中。在模具的整个前端可以成一直线布置模孔62，并从这些模孔中挤出成纤材料。气体(通常为受热的空气)可以从配合的气孔63中高速挤出。高速气流将挤出的成纤材料拉出并拉细，从而使成纤材料在移动至收集器64的过程中固化为微纤维，以形成纤维网65。

当纤维网内存在短纤维时，利用设置在图5所示微纤维吹制设备上方的刺辊66可以引入短纤维。短纤维的纤维网67(通常为松散的非织造网，例如在打回丝机或兰多成网机(RANDO-WEBBER)上制备的非织造网)在驱动辊69下方沿平台68推进，其前沿在驱动辊处与刺辊66啮合。刺辊66从纤维网67的前沿上卷起纤维，并将纤维彼此分离。用空气流将卷起的纤维输送通过倾斜的槽或管道70，并进入吹塑微纤维流，该纤维在吹塑微纤维流中与吹塑微纤维混合在一起。要将颗粒物引入纤维网时，可以使用类似于管道70的上料机构添加。

通过使纤维网与足以为纤维网提供过滤增强驻极体电荷的含水液体接触，可以进行水充电。根据制品的ζ电势选择含水液体的pH值和电导率。可通过将含水液体以喷射、浸泡、凝结等方式施加到待充电的聚合物制品上来实现含水液体接触。如果使用喷雾器，则达到最佳效果所必需的压力可根据下列因素变化：所使用喷雾器的类型、用于形成制品的聚合物的类型、制品的厚度和密度以及水充电前是否进行了电晕放电处理之类的预处理。一般来讲，压力在约10至500psi(69至3450kPa)范围内为宜。选择含水液体，该液体在制品的ζ电势为-7.5mV或更小时具有约5至9,000μS/cm的电导率。当ζ电势大于-7.5mV时，接触液体的电导率为约5至5,500μS/cm。在任何一种情况下，电导率通常为约7至3,000μS/cm，并且更典型地为约10至1,000μS/cm。当电导率值较低时，在连续工艺中保持的目标电导率存在较大的相对过程波动。因此，例如当目标电导率为7μS/cm时，存在约正或负(+/-)4μS/cm的波动。相同的波动也出现在较大的电导率(如＞100)上，但差异百分比较小。蒸馏水或去离子水优于自来水。含水液体可以是通过(例如)蒸馏、反渗透或去离子法制备的纯化水，而不是单纯的自来水。优选纯化水，因为不纯净的水可能包含会妨碍对纤维进行有效充电的不可控的有机或无机杂质。水具有约1.85德拜的偶极矩，并具有78至80的介电常数，而含水液体可具有至少0.5德拜的偶极矩。含水液体将包含至少40％体积、更通常地为60％体积、还更通常地为80％体积的水。优选地，含水液体将包含大致为100％体积的水。含水充电液体可以大致为包含少量其他成分或添加剂的纯水。可使用电导率仪测定电导率(电阻的倒数)，并以μS/cm表示。

液体射流或液滴流基本上可通过任何合适的喷雾装置提供。可用于水力缠结纤维的设备通常可在本发明的方法中使用，但实施水充电操作的压力比实施水缠绕操作通常所用的压力低。

图6示出了合适的喷雾装置的实例，其中纤维网65在流体射流74下方的支承装置72上传输。传输装置可采用传输带(优选为多孔)的形式，例如目网筛或织物。流体射流74由喷射头76喷出，并在喷射点78′处喷到纤维网65上。可以在多孔支承体下方提供真空，以帮助含水液体穿过纤维网，并降低干燥能量要求。

适用于本发明的方法的喷雾装置的其他实例包括喷雾器和手压式喷雾器。对于喷雾器而言，由流体管道提供的含水液体和由空气管道提供的压缩空气被送往喷嘴，从而得到喷雾，以冲击待充电制品；对于手压式喷雾器而言，泵手柄迫使由供给装置提供的液体通过喷嘴以形成喷雾。授予Angadjivand等人的美国专利6,119,691中提供了有关提供水接触的该方法的更多描述。作为另外一种选择，可使用多种其他设备使待充电的制品与含水液体接触，包括授予Eitzman等人的美国专利6,406,657、授予Angadjivand等人的美国专利6,375,886、授予Eitzman等人的美国专利6,454,986和授予Eitzman等人的美国专利6,824,718中所述的设备。

实例

这些实例仅用于示例性目的，并且无意于限制所附权利要求的范围。除非另外指明，否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其他试剂均得自Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee，Wisconsin)。

测量电导率

用于每个实例或比较例的每种水充电流体的电导率是在室温下使用ORION 3-Star电导率仪(Thermo Fisher Scientific，Inc.(Waltham，MA))测得的。其他电导率测量仪器可提供同等的结果。

测量pH值

用于每个实例或比较例的每种水充电流体的pH值是在室温下使用具有Triode pH/ATC组合电极的自动温度补偿ORION 3-Star pH计(组合电极与pH计均得自Thermo Fisher Scientific，Inc.(Waltham，MA))测得的，(其他pH计可提供同等的结果)。如文献(ASTM D 5464-07 Standard TestMethod for pH Measurement of Water of Low Conductivity(测量低电导率水的pH值的标准测试方法)；ASTM D 5128-90(2005)Standard Test Methodfor On-Line pH Measurement of Water of Low Conductivity(在线测量低电导率水的pH值的标准测试方法)；“Back to Basics-Measuring pH in HighPurity Water”，W.F.Harfst，Ultrapure Water，Oct.1994，p 75.(追根溯源-测量高纯度水的pH值，W.F.Harfst，超纯水，1994年10月，第75页))所述，对于纯度很高的水来说，由于其电导率低，产生的电信号弱，并易受环境(尤其是CO₂)污染，所以要测量其pH值可能是个颇具挑战性的问题。正如ASTM D 5464-07中所提出的，测量电导率低于2μS/cm的溶液的pH值尤其困难。在实施过程中，为防止环境污染，应按ASTM D5128-90(2005)中推荐的方法在低电导率(＜100μS/cm)溶液即将与待充电制品接触前在线测量其pH值。对于连续充电方法，优选地是连续测量pH值。本文中，在每次制备水充电流体之后尽快完成pH值测量，以最大限度减少上述影响；然而，考虑到低电导率情况下测量pH值的难度，对于测得的电导率为2μS/cm或更小的充电液体，仅将pH测量值视为标称值。

质子亲和力测试

计算化学法被称为密度泛函理论(DFT)(Kohn，W.，71 Rev.Mod.Phys.，1253(1999)(Kohn，W.，《现代物理评论》1999年第71卷第1253页))方法。我们使用Kohn-Sham方程(Kohn，W.；Sham，L.J.，140 Phys.Rev.，A1133(1965)(Kohn，W.、Sham，L.J.，《物理评论》1965年第140卷A1133页))，并在NWChem 5.0版(Bylaska，E.J.et al.NWChem，AComputational Chemistry Package for Parallel Computers，Version 5.0(2006)，Pacific Northwest National Laboratory，Richland，Washington 99352-0999，USA(Bylaska，E.J.等人，NWChem，用于并行计算机的计算化学软件包，2006年5.0版，Pacific Northwest National Laboratory(西北太平洋国家实验室)(Richland，Washington 99352-0999，USA)))中执行，计算的详细过程由具体的交换关联泛函和单电子基组(Hehre，W.J.；Radom，L.；Schleyer，P.v.R.；Pople，J.A.Ab Initio Molecular Orbital Theory，Wiley：New York(1986)(Hehre，W.J.、Radom，L.、Schleyer，P.v.R.和Pople，J.A.，Ab Initio分子轨道理论，Wiley：New York，1986年))限定。我们使用标准的斜线记法来限定具体方法(Foresman，J.B.；Frisch，AE in Exploring Chemistry withElectronic Structure Methods 2^nd Ed.，(1996)(Foresman，J.B.和Frisch AE.，探索化学用电子结构方法，第二版，1996年))。例如，计算方法B3LYP/MIDI！意味着使用了B3LYP交换关联泛函(Stephens，P.J.；Devlin，F.J.；Chabalowski，C.F.；Frisch，M.J.，98 J.Phys.Chem.11623(1994)(Stephens，P.J.、Devlin，F.J.、Chabalowski，C.F.和Frisch，M.J.，《物理化学学报》1994年第98卷第11623页)和MIDI！单电子基组(Easton，R.E.；Giesen，D.J.；Welch，A.；Cramer，C.J.；Truhlar，D.G.93 Theor.Chem.Acc.1432(1996)(Easton，R.E.、Giesen，D.J.、Welch，A.、Cramer，C.J.、Truhlar，D.G.，《理论化学报道》1996年第93卷第1432页))。计算的计算要求很大程度上取决于单电子基组的规模，虽然较大的基组往往更为准确，但成本却高得惊人。计算化学面临的挑战之一是要确定何种水平的理论(即交换关联泛函和基组)在合理的时间内能生成可接受的结果。

利用DFT方法可计算多个性质。计算的性质是电子能、分子几何构型和振动模式。通过将体系电子能相对于核坐标最小化，计算出分子的几何构型。首先最小化几何构型，然后计算对核坐标的二阶导数，以计算振动频率。振动计算对于计算零点振动能校正和热能校正很重要。振动频率和几何构型的计算比能量计算更为复杂。因此，我们采用较小的基组来优化几何构型并计算谐频。

采用密度泛函理论(DFT)计算质子亲和力(PA)(Gal，J.-F.；Maria，P.-C.；Raczynska，E.D.，36 J.Mass Spectrom.699(2001)(Gal，J.-F.、Maria，P.-C.、Raczynska，E.D.，《质谱学报》2001年第36卷第699页))。PA是具有以下定义的气相热力学性质：

PA＝质子附接到分子时释放的焓。

X+H⁺→XH⁺ PA＝-ΔH_PA (1)

值得注意的是，PA为质子化过程焓变的负值，因此较大的PA值对应放热更多的过程。

分子可能具有不止一个质子化位点；因此，检验所有可能的位点，并报告碱性最强位点的PA，并将碱性最强位点定义为PA最大的位点。

所有计算均由NWChem 5.0版执行。按下列程序(步骤1-7)计算T＝298.15K时的PA。

(1)用B3LYP泛函和MIDI！基组优化中性分子的几何构型。

(2)使用B3LYP/MIDI！方法在优化的几何构型上计算谐频。利用这些谐频计算热能校正和零点能校正，二者分别表示为E_T和E_ZPE。

(3)采用PW6B95泛函(Zhao，Y.；Truhlar，D.，109 J.Phys.Chem.A5656(2005)(Zhao，Y.、Truhlar，D.，《物理化学A学报》2005年第109卷第5656页))和6-31+G(d，p)基组(Hehre，W.J.；Radom，L.；Schleyer，P.v.R.；Pople，J.A.，Ab Initio Molecular Orbital Theory，Wiley：New York(1986)(Hehre，W.J.、Radom，L.、Schleyer，P.v.R.、Pople，J.A.，从头算分子轨道理论，Wiley：New York，1986年))在步骤(1)中优化的几何构型上计算电子能。将该能量表示为E_elec。

(4)中性分子的总能量E_N为E_N＝E_elec+E_T+E_ZPE。

(5)按照步骤1-4计算术语E_elec、E_T和E_ZPE，用于求算质子化物种的能量，质子化物种的能量E_P计算为E_P＝E_elec+E_T+E_ZPE。

(6)裸质子不具有电子能或零点能，但是却具有等于5/2RT的热能，其中R为普适气体常数，且T为温度。因此，质子能量E_H+＝5/2RT。

(7)如式1所述，PA＝E_H++E_N-E_P。

采用一组实验PA对所选方法进行验证。实验数据来自NIST(美国国家标准与技术研究所)网络图书(Lias，S.；Bartness，J.E.，Gas Phase IonThermochemistry in NIST Chemistry WebBook，NIST Standard ReferenceDatabase Number 69，Eds.P.J.Linstrom and W.G.Mallard，June 2005，NationalInstitute of Standards and Technology，Gaithersburg MD，20899(http://webbook.nist.gov)(Lias，S.、Bartness，J.E.，NIST化学网络图书中的“气相离子热化学”，NIST标准参考数据库第69号，P.J.Linstrom和W.G.Mallard编辑，2005年6月，美国国家标准与技术研究所(Gaithersburg，MD20899)(http://webbook.nist.gov)))并在表1中列出。根据化学结构的多样性、而非测量的准确性选择数据。在多数情况下，实验误差大于计算误差。然而，还是将数据包括在内。还通过将化学上的冗余结构排除在外限制数据集的规模。例如，将CH₃NH₂的数据包括在内，却将CH₃(CH₂)_nNH₂(n≥1)的所有实验数据排除在外。通过排除冗余数据，数据库便不会不公平地偏重任何一类分子；因此，验证过程更加客观。表1给出了PA的计算值以及PW6B95/6-31+G(d，p)方法的平均无符号误差(也称为“平均绝对偏差”)MUE。PA的MUE为1.8kcal/mol。通过增加基组和/或改善几何构型，期望进一步减小该误差。

去质子化焓测定：

仍然使用密度泛函理论DFT计算去质子化焓(Gal，J.-F.；Maria，P.-C.；Raczynska，E.D.；36 J.Mass Spectrom.699(2001)(Gal，J.-F.、Maria，P.-C.、Raczynska，E.D.，《质谱学报》2001年第36卷第699页))ΔH_dp。ΔH_dp气相热力学性质定义如下。

ΔH_dp＝从分子中脱除质子所需的焓。

XH→X^-+H⁺ ΔH_dp (2)

在分子具有多个酸性质子的情况下，检验所有去质子化位点，并报告酸性最强质子的ΔH_dp值，其中酸性最强质子是指具有最低ΔH_dp的质子。

所有计算均由NWChem 5.0版执行。采用下列程序计算T＝298.15K时的ΔH_dp。

1.按照以上部分所述计算E_N。

2.按照以上部分中的步骤1-4计算术语E_elec、E_T和E_ZPE，以求算去质子化物种的能量。去质子化物种的能量E_D计算为E_D＝E_elec+E_T+E_ZPE。

3 裸质子不具有电子能或零点能，但是却具有等于5/2RT的热能，其中R为普适气体常数，T为温度。因此，质子能量E_H+＝5/2RT。

4.如上式(2)所述，ΔH_dp＝E_N-E_D-E_H+。

对于PA，采用来自NIST数据集的一组实验数据对ΔH_dp值进行校正，并将数据示于表1。表1还给出了ΔH_dp的计算值。计算值的平均无符号误差为1.7kcal/mol，接近计算PA的误差。

表1

实验PA和计算的PA，以及ΔH _dp (单位kcal/mol)。

ζ电势测试

为了测量ζ电势，在这些实例中使用了可从Anton Paar GmbH(Graz，Austria)商购获得的EKA动电分析仪(EKA ELECTRO KINETICANALYZER)。使用下方示出方案的其他仪器应提供类似的测量结果。测量通过毛细管、塞子、隔膜或膜的液体流因液体在压力梯度下流动而产生的零电流下的电势差。可以测量毛细管末端之间、整个塞子上或隔膜或膜的相对侧的电势差。迫使电解质溶液通过多孔塞材料时，因离子在扩散层内运动而产生泳动电势，该电势可用动电分析仪(EKA)测量。然后，如下所述利用泳动电势计算ζ电势。动电测量技术的一般性综述可见于Pure Appl.Chem.，Vol.77，No.10，pp.1753-1805，2005.Measurement And InterpretationOf Electrokinetic Phenomena(IUPAC Technical Report)(《纯粹应用化学》2005年第77卷第10期第1753至1805页，动电现象的测量与解释(IUPAC技术报告))。

EKA仪器包括分析仪、直径为20mm的圆柱形样品室、Ag/AgCl可逆电极和数据控制系统。分析仪包括泵，该泵可产生将来自贮存器的电解质溶液(通常为氯化钾)递送通过包括本文所述过滤介质样品的测量单元所需的压力。用于测量温度、压降、电导率和pH值的传感器设置在测量单元外部。将电解质溶液泵送通过多孔材料。电解质溶液通过样品时，发生电荷位移。可使用设置在样品两端的电极检测所得泳动电势和/或流动电流。然后，按照考虑电解质电导率的Fairbrother和Mastin的方法(F.Fairbrother，H.Mastin，Studies in electro-endosmosis，125 J.CHEM.SOC.2319-30(1924)(F.Fairbrother、H.Mastin，电内渗现象研究，《化学会志》1924年第125卷第2319至2330页))，计算确定样品的ζ电势。EKA系统由运行用于EKA的Visiolab控制与评估软件(Visiolab Control And EvaluationSoftware)1.0版的数据采集计算机远程控制，该软件也得自Anton PaarGmbH。Visiolab软件包括经温度校正的动态粘度和电容率的值。将EKA连接到远程滴定单元(RTU)，用于在计算机控制下进行自动滴定。每次测试均使用去离子(DI)水，这些去离子水是由得自Millipore Corporation(Billerica，MA)的MILLI-Q PLUS ZD4011584-4型四柱水纯化系统就地制备的，该水纯化系统使用Organex-Q柱除去有机污染物。

遵循EKA的操作手册、使用说明和VISIOLAB的使用手册中的一般程序。特别地，将每个待测纤维网样品折叠成10层的层叠件，然后切割成直径为13/16英寸(20.6毫米)、重量通常为约0.2克的圆片。用镊子夹持样品，以尽量减小污染。将每个样品置于EKA样品室内，并将两个平行电极调节为相距约3毫米(mm)，注意别将调节螺丝拧得过紧。这致使样品的堆密度达到纯聚丙烯密度的约20％，以允许使用Fairbrother和Mastin分析技术。

然后将样品室连接到EKA单元上，并连接好其电触点和管件接头。将约400+/-20毫升(ml)的新鲜去离子(DI)水加入贮存器烧杯，并在测试过程中用搅拌棒轻轻搅拌，以确保充分混合。将EKA的泵设置为“bypass”(旁路)模式，用于在EKA入口管和探针组件下降至贮存器烧杯内的同时将水抽入EKA管件，从而防止烧杯盖接触烧杯内的水。在EKA泵和相关管件注满之后，将水从交替方向泵过样品室，以排出系统样品室内的残存空气。因为除覆盖溶液贮存器之外未采取惰化系统的方法(例如未使用氮气吹扫)，所以随时间推移可能会结合来自空气的二氧化碳。因此，通过对新鲜样品进行最少量的冲洗以排出空气，并且在合理的情况下尽快开始每次测试，最大限度地减少了因任何溶解的二氧化碳转变为碳酸导致任何程度的电导率增大和pH值减小的可能性。

输入VISIOLAB程序的测试参数如下：

样品设置：

测量类型：自动滴定

评价方法：Fairbrother-Mastin法

电解质：KCl(水溶液)

分子量：18.02g/mol

开始浓度：0.001摩尔/升(mol/L)

开始体积：400ml

粘度：H₂O

介电常数：H₂O

压力程序：

最大压力：500毫巴(mbar)

时间：60s

量度：电压

重复次数：2

冲洗程序：

最大压力：400mbar

旁路时间：10秒(s)

样品室时间：15s

重复次数：1

自动滴定程序：

滴定类型：电导率

所用注射器：RTU1左(KCl(水溶液))，1.0mol/L

所需电导率差：50μS/cm

开始体积：0.25mL

所用电导率极限

最小电导率：1μS/cm

最大电导率：3000μS/cm

编程的测试程序具有自动冲洗循环，以进一步排出系统中的空气。使用自动滴定程序和1mol/L KCl溶液进行电导率滴定。因此，在测试过程中不对pH值进行调节，但测量的pH值在典型测试过程中在4至6的范围内变化。典型样品测试的最小步进为50μS/cm、首次加药量为0.25mL的1摩尔的KCl溶液。

在每次测试开始前，测量样品室内初始溶液的电导率，确保其小于10μS/cm，从而保证去离子水确实纯净。如发现电导率大于10μS/cm，则中止测试。在正确编程并检查系统参数之后，开始实验。完整的实验通常需耗时6-7小时。

每次测试完成之后，反复冲洗样品室，然后将其从EKA中取出，并用去离子水冲洗掉测试完成后残留在系统中的高电导率电解质，直到电导率达到20μS/cm以下。将样品室和循环管路排干，以减少进入下一样品的残留物。移除样品室、电极和样品，注意不要划伤Ag/AgCl电极。最后，在放入新鲜样品之前再次用去离子水充分冲洗样品室。

ζ电势评价：EKA系统利用Fairbrother-Mastin方法根据直接测量的泳动电势和所用电解质的具体电导率计算样品的ζ电势。

ζ = \frac{dU}{dp} \cdot \frac{η}{ϵ \cdot ϵ_{0}} \times 10^{- 8}

其中：

ζ[mV]为ζ电势；

dU/dp[mV/mbar]为泳动电势比压力的斜率；

η[mPa-s]为电解质粘度；

ε[As/Vm]为电解质的介电常数；以及

ε0[As/Vm]为自由空间电容率。

采用常规做法，即每个纤维网样品的ζ电势的符号为EKA仪器报告的值。在典型的电导率扫描过程中，开始时ζ电势往往会上升或下降，然后当电解质溶液的电导率大小升高至约500μS/cm时达到平稳值。将电导率在1000μS/cm和2000μS/cm之间时该ζ电势平稳值的平均值作为每个被测样品的ζ电势测量值。要验证结果是否准确，可以重复程序。

品质因数(QF)测试

对每个熔喷微纤维样品进行DOP气溶胶渗透百分率(％ Pen)和压降(ΔP)测试，并计算品质因数(QF)。使用自动过滤器测试仪AFT型号8127(Automated Filter Tester AFT Model 8127)(得自TSI，Inc.(St.Paul，MN))评估非织造微纤维织物的过滤性能(％Pen和QF)，该自动过滤器测试仪使用邻苯二酸二辛酯(DOP)作为测试用气溶胶，并使用MKS压力传感器测量整个过滤器的压降(ΔP(mm H₂O柱))。其他过滤测试仪器使用下方示出的方案可提供类似的测量值。上游浓度为70至110mg/m³的DOP气溶胶具有标称的单分散0.3微米质量中位直径。迫使气溶胶以校准的42.5升/分钟(6.9cm/s的面速度)的流速通过过滤器介质样品，同时关闭气溶胶离子发生器。总测试时间为23秒(上升时间为15秒、试样时间为4秒、吹扫时间为4秒)。使用校准的光度计通过在过滤器介质上游和下游进行光散射来测量DOP气溶胶浓度。将DOP的％Pen定义为：％ Pen＝100×(DOP下游浓度/DOP上游浓度)。对每种材料而言，均在吹塑微纤维(BMF)织物上的不同位置进行6次单独的测量，并将测量结果进行平均。

使用％Pen和ΔP由下列公式计算QF：

QF＝-ln(％ Pen/100)/ΔP，

其中ln代表自然对数。较高的QF值表明过滤性能较好，而减小的QF值与过滤性能降低密切相关。

下列实例仅用于示例性目的，并且无意于限制所附权利要求的范围。除非另外指明，否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其他试剂均得自Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee，Wisconsin)。

表2

材料缩写

充电添加剂-1 充电添加剂-2

充电添加剂-3 充电添加剂-4

充电添加剂-5 充电添加剂-6

充电添加剂-7 充电添加剂-8

充电添加剂-9 充电添加剂-10

充电添加剂-11 充电添加剂-12

充电添加剂-13 充电添加剂-14

充电添加剂-15

合成实例

合成实例1：充电添加剂3的制备

在氮气氛下，将1-十四醇(96.3克，449毫摩尔(mmol))、吡啶(40毫升)和二氯甲烷(1000毫升)的混合物加热至30℃。在二十分钟时间内将4-硝基苯甲酰氯(100克，539mmol)逐份加入混合物中。将反应混合物加热至回流并保持十六小时。然后用水(2×500毫升)冲洗反应混合物两次。将有机层在减压下浓缩成黄色固体。加入一千(1000)毫升己烷，并将混合物加热至回流。将混合物冷却并过滤浓缩成黄色固体。使用乙醇将黄色固体重结晶两次，获得77.0克的黄色结晶4-硝基苯甲酸十四烷基酯。

在氮气吹扫下，将10％的铂碳(2.5克)加入Parr容器中的4-硝基苯甲酸十四烷基酯(25克，69mmol)和乙酸乙酯(250毫升)的混合物中。将该容器置于氢压力下(49psi，3.3×10⁵Pa)十六小时。加入二氯甲烷，并使该反应混合物通过一层CELITE助滤剂过滤。将滤液减压浓缩，得到棕褐色固体。使用乙醇将该固体重结晶，获得15克的浅棕色针状4-氨基苯甲酸十四烷基酯。

在氮气氛下，将在二甲苯溶液(460毫升)中的4-氨基苯甲酸十四烷基酯(45.6克，137mmol)和氰尿酰氯(8.40克，45.6mmol)的混合物加热至回流并保持二十四小时。将反应混合物冷却至90℃，并用饱和碳酸氢钠水溶液(2×500毫升)洗涤，随后再用水(3×500毫升)洗涤。在二甲苯溶液冷却过夜时形成白色沉淀物。过滤分离白色沉淀物，然后用过量二甲苯洗涤该沉淀物。使用34∶66的二氯甲烷∶甲醇(750毫升)将该固体重结晶两次，再使用二甲苯(300毫升)将其重结晶一次，从而得到27.6克白色固体状的2，4，6-三苯胺基(对-碳-十四烷基-氧)-1，3，5-三嗪。

组成分析：C₆₆H₁₀₂N₆O₆的计算值为：％ C，73.70；％ H，9.56；％ N，7.81。测量值为：％ C，73.44；％ H，9.37；％ N，7.62。

合成实例2：充电添加剂4的制备

在氮气氛下，将在二甲苯(500毫升)中的4-十八烷基苯胺(50克，145mmol)和氰尿酰氯(8.9克，48mmol)的混合物加热至回流并保持二十四小时。将反应混合物冷却至90℃，并用饱和碳酸氢钠水溶液(2×500毫升)洗涤，随后再用水(2×500毫升)洗涤。在二甲苯溶液冷却过夜时形成白色沉淀物。过滤分离白色沉淀物，然后用过量二甲苯洗涤该沉淀物。使用90∶10的氯仿∶甲醇(500毫升)将固体重结晶两次，再使用二甲苯(500毫升)将其重结晶一次，从而得到45克白色固体状的N，N′，N″-三(4-十八烷基苯基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺。

组成分析：C₇₅H₁₂₆N₆的计算值为：％C，81.02；％H，11.42；％N，7.56。测量值为：％C，81.05；％H，11.38；％N，7.60。

合成实例3：充电添加剂5的制备

在氮气氛下，将十八烷基胺(389克，1.44mol)、二(丙二醇)二甲醚(1.50升)、醋酸钠(134克，1.63mol)和氰尿酰氯(88.4克，0.479mol)的混合物搅拌三十分钟，随后加热至85℃并保持两小时。将反应混合物加热至155℃，在该温度下可以将醋酸从反应混合物中回流除去。将反应混合物加热至170℃并保持十六小时。反应混合物冷却至80℃后，将2-丙醇(1.60升)加入反应混合物中。在室温下过滤沉淀，然后用过量的2-丙醇洗涤沉淀。在回流水中(2.00升)搅拌固体两小时，过滤该固体并用过量的水洗涤。在回流的2-丙醇(2.00升)中搅拌固体、过滤该固体并用过量的2-丙醇洗涤，得到377克白色固体状的N，N′，N″-三(十八烷基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺。

合成实例4：充电添加剂15的制备

向配有磁性搅棒的250mL三颈圆底烧瓶内加入间苯三酚(6.63g，97％)、4-十二烷基苯胺(36.40g，97％)和碘(0.13g，99％)，然后加入甲苯(30mL)。在烧瓶上装上Dean-Stark分水器和冷凝器之后，在不断搅拌下加热至130℃并保持12小时。待反应混合物温度冷却至约60℃(该温度下混合物为粘滞液体)后，将其缓慢倾注到200mL乙醇中，以生成沉淀。通过过滤沉淀物获得粉色固体。使用乙醇(每次150mL)重结晶两次，并在50℃的真空(27mmHg)下过夜干燥，得到浅粉色粉末状的充电添加剂1(31.0g，87.8％)。

组成分析：计算值为：C，84.15；H，10.95；N，4.91；测量值为：C，84.28；H，10.86，N，4.85。

实例1-110和比较例C1-C60

每个实例和比较例都按照下述步骤进行。

样品制备

步骤A-熔喷微纤维网的制备：

对于每个实例和比较例，使用上述缩写表中所列的一种聚合物树脂或它们的组合(一些情况下还包含上表所列的一种充电添加剂或它们的组合)挤出吹塑微纤维(BMF)非织造网。挤出通常按照Van A.Wente，Superfine Thermoplastic Fibers，48 INDUST.ENGN.CHEM.，1342-46(Van A.Wente，超细热塑性纤维，《工业与工程化学》第48卷第1342至1346页)和Naval Research Laboratory Report 111437(Apr.15，1954)(海军研究实验所报告第111437号，1954年4月15日)中所述通过下文详述的这两种挤出方法中的一种进行。表3汇总了每个实例和比较例的具体纤维网特性和充电添加剂浓度。

挤出方法1：挤出机连接到每厘米具有10个孔(每英寸具有25个孔)并且孔直径为0.38mm(0.015英寸)的熔喷模具，在约240℃至330℃的工作温度下形成基重为约45至70g/m²、有效纤维直径为约6.5至15微米、密实度为约4至10％且厚度为约0.6至2.5毫米的BMF织物。将充电添加剂与树脂以干粉或20至35重量％浓缩物的形式直接送入挤出机。

挤出方法2：使用(WO/2008/016782)Monocomtponent MonolayerMeltblown Web And Meltblowing Apparatus(单组分单层熔喷纤维网和熔喷装置)的实例1中所述一般方法形成BMF织物，所形成的BMF织物具有双峰纤维粒度分布、约50至150g/m²的基重、约12至16微米的有效纤维直径、约5至8％的密实度以及约0.6至2.5毫米的厚度。将充电添加剂与树脂以干粉或20至35重量％浓缩物的形式直接送入挤出机。

步骤B- 制备驻极体：

使用下列三种驻极体充电方法中的一种对上述步骤A中制备的每个BMF织物样品进行充电：水充电、电晕预处理和水充电、或等离子体氟化预处理和水充电。表5汇总了每个样品使用的具体充电方法。

充电方法1-水充电：

水充电流体的制备：使用经反渗透和去离子法纯化的水和表4所列化合物制备各种水性水充电流体，表5中列出的每一个实例和比较例所使用的这些水充电流体的浓度单位为按重量计的份/一百万份(PPM)。下列程序描述了三种Na₂CO₃去离子(DI)水溶液(50PPM、100PPM和1000PPM)的制备过程。其他溶液使用相同的程序制备。

a)1000PPM Na₂CO₃溶液：使用分析天平进行称量，将3.6g Na₂CO₃溶解于3596.4g去离子水中，制成0.1重量％的溶液(1000PPM)。

b)100PPM Na₂CO₃溶液：使用分析天平进行称量，将360g 1000PPMNa₂CO₃溶液溶解于3240g去离子水中，制成0.01重量％的溶液(100PPM)。

c)50PPM Na₂CO₃溶液：使用分析天平进行称量，将1800g 100PPMNa₂CO₃溶液溶解于1800g去离子水中，制成0.005重量％的溶液(50PPM)。

表4

加入水性水充电液体中的化合物

按上述方式测量每个实例或比较例所用的每一种水充电液体的电导率和pH值，结果列在下表5中。

水充电程序：

按照美国专利No.5,496,507(Angadjivand等人)中提出的技术使用所需充电液体对BMF织物进行水充电。连接到一不锈钢储罐的喷嘴中连续产生水充电液体的细喷雾，该储罐加压至655千帕(95psig)，流量为大约1.4升/分钟。多孔传送带以大约10厘米/秒的速度将步骤A中制备的选定BMF织物传送穿过水喷雾，与此同时真空驱使水充电液体从该织物下方穿过。将每个BMF织物两次运送穿过水充电器(每个侧面依次穿过一次)，然后在过滤器测试前使其彻底风干过夜。

充电方法2- 电晕预处理和水充电：

通过DC电晕放电对上述步骤A中制备的选定BMF织物进行预处理。通过在接地表面上以约3厘米/秒的速率将BMF织物传送通过电晕刷形源下方而完成电晕预处理，其中电晕刷形源在每厘米的放电源长度上具有约0.01毫安的电晕电流。该电晕源在运载织物的接地表面上方约3.5厘米。该电晕源由正直流电压驱动。在电晕处理之后，使用充电方法1中描述的所需充电液体通过水充电使BMF织物带电。

充电方法3-等离子体氟化预处理和水充电：

按照授予Kirk等人的、名称为Electret Article Having Heteroatoms AndLow Fluorosaturation Ratio(具有杂原子和低氟饱和系数的驻极体制品)的美国专利7,244,292的“General Web Making，Plasma Treatment，and ElectretCharging Procedures”(织物制备、等离子体处理和驻极体充电的一般程序)中描述的程序，并使用得自3M公司(St.Paul，MN)的全氟丙烷(C₃F₈)气体对上述步骤A中制备的选定BMF织物进行等离子体氟化预处理。在等离子体预处理之后，利用上述充电方法1中描述的所需充电液体通过水充电使BMF织物带电。

ζ电势和QF

对于步骤A中制备的代表性BMF样品，使用上述方法测量ζ电势。确定在1000至2000μS/cm之间的电导率扫描过程中测得的ζ电势的平均值，将结果记录于表5中。在一些情况下，该值为在相同BMF样品材料上进行的多次测试的平均值。

将在上述步骤B中制备的每个充电样品切成两个1米的节段。测试一个节段初始状态的DOP气溶胶渗透百分率(％ Pen)和压降，并按照上述测试方法中描述的方法计算品质因数(QF)。对于一些样品，利用第二节段测量ζ电势。这些结果在下表5中记录为％Pen、压降和QF。

实例1-60和比较例C1-C60：

比较例1a、1b&实例1：对于由不含充电添加剂的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-1)，测得其ζ电势为-9.3mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.6)的实例1的品质因数(0.33)大于仅用去离子水(pH 7.5)充电的比较例1a的品质因数(0.27)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例1b的品质因数(0.24)。

比较例2a、2b&实例2：对于由不含充电添加剂的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-2)，电晕预处理后测得其ζ电势为-10.8mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.6)的实例2的品质因数(1.04)大于仅用去离子水(pH 8.1)充电的比较例2a的品质因数(0.78)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.3)充电的比较例2b的品质因数(0.65)。

比较例3a &实例3a、3b：对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-6)，测得其ζ电势为-10.2mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，仅用水(pH 7.5)充电的实例3a的品质因数(1.02)和使用50PPMNa₂CO₃(pH 10.1)的实例3b的品质因数(1.41)大于用50PPM CH₃COOH(pH4.4)充电的比较例3的品质因数(0.30)。

比较例4a、4b&实例4：对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-6)，电晕预处理后测得其ζ电势为-10.8mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例4的品质因数(1.59)大于仅用去离子水(pH 8.1)充电的比较例4a的品质因数(1.24)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例4b的品质因数(0.47)。

比较例5a、5b &实例5：对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-6)，测得其ζ电势为-10.2mV。采用充电方法-1(仅水充电)(溶液含有机溶剂(10重量％丙酮的去离子水溶液))时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.7)的实例5的品质因数(1.41)大于仅用10重量％丙酮去离子水溶液(pH 9.7)充电的比较例5a的品质因数(1.15)或使用50PPMCH₃COOH(pH 5.0)充电的比较例5b的品质因数(0.20)。

比较例6a、6b&实例6：对于由含1重量％充电添加剂-2的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-10)，电晕预处理后测得其ζ电势为-10.7mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例6的品质因数(1.61)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例6a的品质因数(1.28)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例6b的品质因数(0.46)。

比较例7a、7b&实例7a、7b、7c：对于由含1重量％充电添加剂-2的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-10)，测得其ζ电势为-10.9mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.5，电导率139μS/cm)的实例7a的品质因数(1.62)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例7的品质因数(1.06)。向实例7a的碱性50PPM Na₂CO₃水充电溶液中不断加入中性盐NaCl，pH值略微降低，但电导率显著增加，并且实例7b(50PPMNa₂CO₃，50PPM NaCl，pH 10.3，电导率230.4μS/cm，QF 1.45)、实例7c(50PPM Na₂CO₃，500PPM NaCl，pH 10.3，电导率1150μS/cm，QF 1.25)和比较例7b(50PPM Na₂CO₃，5000PPM NaCl，pH 10.3，电导率9340μS/cm，QF 0.75)的QF相比实例7a下降。

比较例8a、8b &实例8：对于由含1重量％充电添加剂-7的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-14)，电晕预处理后测得其ζ电势为-8.4mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例8的品质因数(1.75)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例8a的品质因数(1.15)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例8b的品质因数(0.70)。

比较例9a、9b、9c &实例9a、9b、9c：对于由含1重量％充电添加剂-7的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-14)，测得其ζ电势为-11.8mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4，电导率136.4μS/cm)的实例9a的品质因数(1.85)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例9a的品质因数(1.14)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例9c的品质因数(0.48)。向实例9a的碱性50PPM Na₂CO₃水充电溶液中不断加入中性盐NaCl，pH值略微降低，但电导率显著增加，并且实例9b(50PPM Na₂CO₃，50PPM NaCl，pH 10.3，电导率230.4μS/cm，QF1.53)、实例9c(50PPM Na₂CO₃，500PPM NaCl，pH 10.3，电导率1150μS/cm，QF 1.33)和比较例9c(50PPM Na₂CO₃，5000PPM NaCl，pH10.3，电导率9340μS/cm，QF 0.90)的QF相比实例9a下降。

比较例10a、10b &实例10：对于由含1重量％充电添加剂-8的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-15)，测得其ζ电势为-10.4mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.5)的实例10的品质因数(1.46)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例10a的品质因数(1.08)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.1)充电的比较例10b的品质因数(0.66)。

比较例11a、11b &实例11：对于由含1重量％充电添加剂-8的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-16)，电晕预处理后测得其ζ电势为-9.6mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.5)的实例11的品质因数(2.05)大于仅用去离子水(pH 8.1)充电的比较例11a的品质因数(1.63)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.3)充电的比较例11b的品质因数(1.72)。

比较例12a、12b &实例12a、12b：对于由不含充电添加剂的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-17)，等离子体氟化预处理后测得其ζ电势为-24.1mV。采用充电方法-3(等离子体氟化预处理，然后水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例12a(QF 2.35)和使用50PPM NH₄OH(pH10.6)的实例12b(QF 2.38)具有的品质因数均大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例12a(2.18)或用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例12b(1.96)的品质因数。

比较例13a、13b &实例13：对于由含0.75重量％充电添加剂-6的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-19)，测得其ζ电势为3.8mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)的实例13的品质因数(2.40)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例13a的品质因数(2.35)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例13b的品质因数(1.21)。

比较例14a、14b&实例14：对于由含0.5重量％充电添加剂-6的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-18)，电晕预处理后测得其ζ电势为0.5mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH4.2)的实例14的品质因数(2.32)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例14a的品质因数(1.88)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例14b的品质因数(1.68)。

比较例15a、15b &实例15：对于由含1重量％充电添加剂-5的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-20)，测得其ζ电势为-1.9mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.4)的实例15的品质因数(2.85)大于仅用去离子水(pH 7.5)充电的比较例15a的品质因数(2.18)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.1)充电的比较例15b的品质因数(1.55)。

比较例16a、16b &实例16：对于由含0.5重量％充电添加剂-5的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-21)，电晕预处理后测得的ζ电势为-3.3mV。采用充电方法-2(电晕预处理，然后水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH4.2)的实例16的品质因数(2.34)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例16a的品质因数(1.59)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例16b的品质因数(1.43)。

比较例17a、17b &实例17：对于由含0.5重量％充电添加剂-5的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-31)，测得其ζ电势为-6mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)的实例17的品质因数(1.68)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例17a的品质因数(0.5)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例17b的品质因数(0.35)。

比较例18a、18b &实例18：对于由含0.75重量％充电添加剂-15的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-35)，测得其ζ电势为-1.0mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)的实例18的品质因数(2.64)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例18a的品质因数(2.22)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例18b的品质因数(1.42)。

比较例19a、19b&实例19：对于由含0.75重量％充电添加剂-5和0.2重量％充电添加剂-10的聚丙烯制备的BMF织物(BMF-37)，测得其ζ电势为0.6mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH4.2)的实例19的品质因数(3.04)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例19a的品质因数(2.35)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例19b的品质因数(0.99)。

比较例20a、20b &实例20：对于由含1重量％充电添加剂-5的聚乙烯制备的BMF织物(BMF-47)，测得其ζ电势为2.7mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.3)的实例20的品质因数(1.70)大于仅用去离子水(pH 8.1)充电的比较例20a的品质因数(1.28)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.5)充电的比较例20b的品质因数(0.92)。

比较例21a、21b &实例21：对于用不含充电添加剂的聚(4-甲基-1-戊烯)制备的BMF织物(BMF-48)，测得其ζ电势为-9.9mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.8)的实例21的品质因数(1.72)大于仅用去离子水(pH 5.9)充电的比较例21a的品质因数(0.41)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.6)充电的比较例21b的品质因数(0.52)。

比较例22 &实例22a、22b：对于用不含充电添加剂的聚(4-甲基-1-戊烯)制备的BMF织物(BMF-48)，测得其ζ电势为-9.9mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM Na₂CO₃(pH 8.2)的实例22a的品质因数(0.33)和使用100PPM Na₂CO₃(pH 9.7)的实例22b的品质因数(0.40)均大于仅用去离子水(pH 6.0)充电的比较例22的品质因数(0.19)。

比较例23a、23b &实例23：对于用含1重量％充电添加剂-1的聚(4-甲基-1-戊烯)制备的BMF织物(BMF-49)，测得其ζ电势为-8.3mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.8)的实例23的品质因数(1.39)大于仅用去离子水(pH 5.9)充电的比较例23a的品质因数(0.41)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.6)充电的比较例23b的品质因数(0.33)。

比较例24&实例24a、24b：对于用含1重量％充电添加剂-1的聚(4-甲基-1-戊烯)制备的BMF织物(BMF-49)，测得其ζ电势为-8.3mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM Na₂CO₃(pH 8.2)的实例24a的品质因数(0.72)和使用100PPM Na₂CO₃(pH 9.7)的实例24b的品质因数(0.91)均大于仅用去离子水(pH 6.0)充电的比较例24的品质因数(0.54)。

比较例25&实例25a、25b：对于用含1重量％充电添加剂-5的聚(4-甲基-1-戊烯)制备的BMF织物(BMF-50)，测得其ζ电势为-4.8mV。采用充电方法-1(仅水充电)时，仅用去离子水(pH 5.9)充电的实例25a的品质因数(1.18)或用50PPM CH₃COOH(pH 4.6)的实例25b的品质因数(1.78)均大于使用100PPM Na₂CO₃(pH 9.7)充电的比较例25的品质因数(0.43)。

比较例26a、26b&实例26a、26b、26c：对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-3)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM K₂CO₃(pH 7.7，电导率120μS/cm)的实例26a的品质因数(0.73)大于仅用去离子水(pH 6.5)充电的比较例26a的品质因数(0.45)。对于实例26b(500PPM，pH 10，电导率1000μS/cm，QF 0.78)，QF随着水充电溶液内K₂CO₃量的增加而增大。随着实例26c(5000PPM，pH 11，电导率5000μS/cm，QF 0.68)和比较例26b(15000PPM，pH 11.8，电导率22,000μS/cm，QF 0.58)的水充电溶液中K₂CO₃量的进一步增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例26a下降。

比较例27a、27b、27c&实例27a、27b、27c、27d、27e、27f：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-3)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-2(电晕预处理和水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 7.7，电导率123.6μS/cm)的实例27a的品质因数(1.51)大于仅用去离子水(pH 6.8)充电的比较例27a的品质因数(0.84)。同样，对于实例27b(5PPM NH₄OH，pH 7.1，电导率24μS/cm，QF 1.29)、实例27c(50PPM NH₄OH，pH 8.5，电导率64μS/cm，QF1.26)、实例27d(50PPM NaHCO₃，pH 8.5，电导率56.7μS/cm，QF1.22)、实例27e(50PPM CH₃COONa，pH 7.1，电导率42μS/cm，QF1.09)和实例27f(50PPM KOH，pH 8.3，电导率212μS/cm，QF 1.34)，它们的QF大于比较例27a、比较例27b(15000PPM KOH，pH 13，电导率68,000μS/cm，QF 1.07)和比较例27c(500PPM CuCl₂，pH 4.7，电导率721μS/cm，QF 0.55)的QF。

比较例28a、28b &实例28a、28b：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-4)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM NaOH(pH 7.1，电导率23.3μS/cm)的实例28a的品质因数(0.80)大于仅用去离子水(pH 6.8)充电的比较例28a的品质因数(0.22)。对于实例28b(100PPM，pH 9，电导率325μS/cm，QF 1.01)，QF随着水充电溶液内NaOH量的增加而增大。随着比较例28b(5000PPM，pH 13，电导率26,000μS/cm，QF 0.71)的水充电溶液中NaOH量的进一步增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例28a下降。

比较例29a、29b &实例29a、29b、29c：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-4)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-2(电晕预处理和水充电)时，使用50PPM K₂CO₃(pH 7.7，电导率120μS/cm)的实例29a的品质因数(1.46)大于仅用去离子水(pH 6.5)充电的比较例29a的品质因数(0.97)。同样，对于实例29b(50PPM KOH，pH 8.3，电导率212μS/cm，QF 1.19)和实例29c(50PPM NaOH，pH 8.5，电导率246μS/cm，QF 1.32)，它们的QF大于比较例29a和比较例29b(5,000PPM NaOH，pH 12.8，电导率27,400μS/cm，QF 1.12)的QF。

比较例30a、30b、30c、30d、30e：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-3)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-2(电晕预处理和水充电)时，使用去离子水(pH6.8)的比较例30a的QF(1.66)大于比较例30b(10PPM NH₄Cl，pH 6.8，电导率28.2μS/cm，QF 1.61)、比较例30c(100PPM NH₄Cl，pH 5.8，电导率273μS/cm，QF 1.39)、比较例30d(1,000PPM NH₄Cl，pH 5.5，电导率2580μS/cm，QF 1.28)和比较例30e(5,000PPM NH₄Cl，pH 5.3，电导率11,800μS/cm，QF 1.01)的QF。

比较例31a、31b&实例31a、31b：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-5)(基本上与实例1所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的实例31a(10PPM十二烷基苯磺酸钠，pH 7.9，QF 0.32)和实例31b(10PPM十二烷基苯磺酸钠和100PPM Na₂CO₃，pH 10.2，QF0.53)具有的QF均大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例31a(0.23)和比较例31b(10PPM十二烷基苯磺酸钠和100PPM HCl，pH 2.6，QF 0.16)的QF。

比较例32a、32b &实例32a、32b：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-7)(基本上与实例3所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用1PPM NaOH(pH 9.6，电导率5.19μS/cm)的实例32a的QF(1.19)大于仅用去离子水(pH 6.3)充电的比较例32a的QF(0.93)。对于实例32b(10PPM，pH 10.8，电导率61.7μS/cm，QF 1.48)，QF随着水充电溶液内NaOH量的增加而增大。随着比较例32b(5,000PPM，pH 13，电导率26,000μS/cm，QF 0.88)的水充电溶液中NaOH量的进一步增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例32a下降。

比较例33&实例33a、33b：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-8)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用20PPM NaOH(pH 11)的实例33a的QF(1.40)大于仅用去离子水(pH 7.5)充电的比较例33的QF(1.05)。用相同的20PPM NaOH溶液(pH11)对织物(BMF-8)第二次进行水充电，会进一步增大实例33b的QF(1.62)。

比较例34a、34b、34c、34d、34e、34f：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-7)(基本上与实例3所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用去离子水(pH 6.8)的比较例34a的QF(1.32)大于比较例34b(1PPM NH₄Cl，pH 6.8，电导率3.7μS/cm，QF 1.30)、比较例34c(10PPM NH₄Cl，pH 6.8，电导率28.2μS/cm，QF 1.25)、比较例34d(100PPM NH₄Cl，pH 5.8，电导率273μS/cm，QF 1.12)、比较例34e(1,000PPM NH₄Cl，pH 5.5，电导率2,580μS/cm，QF 0.85)和比较例34f(5,000PPM NH₄Cl，pH 5.3，电导率11,800μS/cm，QF 0.55)的QF。

比较例35 &实例35a、35b、35c：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-9)(基本上与实例4所用的BMF织物相当)，采用充电方法-2(电晕预处理和水充电)时，使用1PPM NaOH(pH 9.6，电导率5.19μS/cm)的实例35a的QF(1.91)大于仅用去离子水(pH 6.3)充电的比较例35的QF(1.62)。随着实例35b(10PPM，pH 10.8，电导率61.7μS/cm，QF 1.85)和实例35c(1,000PPM，pH 12.4，电导率5,820μS/cm，QF 1.62)的水充电溶液中NaOH量的增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例35a下降。

比较例36a、36b &实例36a、36b：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-11)(类似于实例4所用的BMF织物)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用1PPM NaOH(pH9.6，电导率5.19μS/cm)的实例36a的QF(1.10)大于仅用去离子水(pH 6.3)充电的比较例36a的QF(0.77)。对于实例36b(10PPM，pH 10.8，电导率61.7μS/cm，QF 1.38)，QF随着水充电溶液内NaOH量的增加而增大。随着比较例36b(5,000PPM，pH 13，电导率26,000μS/cm，QF 0.85)的水充电溶液中NaOH量的进一步增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例36a下降。

比较例37&实例37a、37b、37c：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-2的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-12)(类似于实例6所用的BMF织物)，采用充电方法-2(电晕预处理和水充电)时，使用1PPMNaOH(pH 9.6，电导率5.19μS/cm)的实例37a的QF(1.96)大于仅用去离子水(pH 6.3)充电的比较例37的QF(1.52)。对于实例37b(10PPM，pH10.8，电导率61.7μS/cm，QF 1.99)，QF随着水充电溶液内NaOH量的增加而增大。随着实例37c(1,000PPM，pH 12.4，电导率5,820μS/cm，QF1.61)的水充电溶液中NaOH量的进一步增加，其pH值和电导率均增大，但QF往往会相对于实例37a下降，但仍大于比较例37。

比较例38a、38b &实例38：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-3的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-13)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例38的品质因数(1.68)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例38a的品质因数(1.38)，或大于用50PPMCH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例38b的品质因数(0.58)。

比较例39a、39b&实例39：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-22)(基本上与实例15所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)(溶液含有机溶剂(10重量％乙醇的去离子水溶液))时，使用50PPM CH₃COOH(pH 5.2)的实例39的QF(2.57)大于仅用10重量％乙醇的去离子水溶液(pH 8.8)充电的比较例39a(1.75)或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.3)充电的比较例39b(1.34)的QF。

比较例40&实例40a、40b：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-23)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用20PPM HCl(pH 3.4)的实例40a的QF(2.23)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例40的QF(1.85)。用相同的20PPM HCl溶液(pH 3.4)对织物(BMF-23)第二次进行水充电，会进一步增大实例40b的QF(2.31)。

比较例41&实例41a、41b：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-24)(基本上与实例15所用的BMF相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM CH₃COOH(pH6，电导率21.6μS/cm)的实例41a的QF(2.76)大于仅用去离子水(pH 7.3)充电的比较例41的QF(2.59)。对于实例41b(100PPM，pH 4，电导率70.6μS/cm，QF 2.87)，QF随着水充电溶液内CH₃COOH量的增加而增大。

比较例42a、42b &实例42：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-25)(基本上与实例15所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用100PPM CuCl₂(pH5.5，电导率146.5μS/cm)的实例42的QF(2.24)大于仅用去离子水(pH 6.1)充电的比较例42a的QF(2.13)。对于比较例42b(5000PPM，pH 4.5，电导率5980μS/cm，QF 1.88)，QF随着水充电溶液中CuCl₂量的增加而降低。

比较例43a、43b &实例43a、43b、43c：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-26)(基本上与实例15所用的BMF织物相当)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.6，电导率45.3μS/cm)的实例43a的品质因数(2.34)大于仅用去离子水(pH 7.6)充电的比较例43a的品质因数(2.06)。向实例43a的酸性50PPM CH₃COOH水充电溶液中不断加入中性盐NaCl，pH值略微降低，但电导率显著增加，并且实例43b(50PPM CH₃COOH，50PPM NaCl，pH 4.4，电导率130.2μS/cm，QF 2.16)、实例43c(50PPMCH₃COOH，500PPM NaCl，pH 4.0，电导率280.6μS/cm，QF 2.13)和比较例43b(CH₃COOH Na₂CO₃，5000PPM NaCl，pH 4.0，电导率9230μS/cm，QF 1.94)的QF相比实例43a下降。

比较例44a、44b&实例44：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-4的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-27)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)的实例44的品质因数(1.86)大于仅用去离子水(pH 8.2)充电的比较例44a的品质因数(0.56)，或大于用50PPMNa₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例44b的品质因数(0.85)。

比较例45a、45b&实例45a、45b、45c：该组实例证明，对于由含0.1重量％充电添加剂-9的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-28)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用100PPM CH₃COOH(pH 3.9)的实例45a的品质因数(1.72)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例45a的品质因数(0.79)，或大于用100PPM Na₂CO₃(pH 10.7)充电的比较例45b的品质因数(0.37)。此外，对于含0.5重量％充电添加剂-9的BMF-29，用相同的100PPMCH₃COOH溶液(pH 3.9)水充电导致实例45b的QF(2.76)更高，而对于同样含0.5重量％充电添加剂-9的BMF-30，用10PPM HCl溶液(pH 4.2)水充电也导致实例45c的QF(2.57)比实例45a的高。

比较例46a、46b&实例46：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-11的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-32)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.1)的实例46的品质因数(1.83)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例46a的品质因数(0.26)，或大于用50PPMNa₂CO₃(pH 10.5)充电的比较例46b的品质因数(0.45)。

比较例47a、47b&实例47：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-12的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-33)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.1)的实例47的品质因数(1.40)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例47a的品质因数(0.24)，或大于用50PPMNa₂CO₃(pH 10.5)充电的比较例47b的品质因数(0.39)。

比较例48a、48b&实例48：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-13的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-34)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.1)的实例48的品质因数(1.68)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例48a的品质因数(0.62)，或大于用50PPMNa₂CO₃(pH 10.5)充电的比较例48b的品质因数(0.65)。

比较例49a、49b&实例49：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-14的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-36)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.5)的实例49的品质因数(0.99)大于仅用去离子水(pH 7.2)充电的比较例49a的品质因数(0.60)，或大于用50PPMCH₃COOH(pH 4.1)充电的比较例49b的品质因数(0.49)。

比较例50a、50b&实例50：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-1和0.4重量％充电添加剂-7的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-38)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)的实例50的品质因数(1.61)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例50a的品质因数(1.02)，或大于用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)充电的比较例50b的品质因数(0.34)。

比较例51a、51b&实例51a、51b：该组实例证明，对于由含0.5重量％充电添加剂-1和0.2重量％充电添加剂-8的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-39)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM Na₂CO₃(pH10.4，电导率131.8)的实例51a的品质因数(1.59)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例51a的品质因数(1.25)。向实例51a的碱性50PPM Na₂CO₃水充电溶液中不断加入中性盐NaCl，pH值略微降低，但电导率显著增加，并且实例51b(50PPM Na₂CO₃，50PPM NaCl，pH 10.3，电导率230.4μS/cm，QF 1.42)和比较例51b(50PPM Na₂CO₃，5000PPM NaCl，pH 10.3，电导率9340μS/cm，QF 0.77)的QF相比实例51a下降。

比较例52、53、54、55、56&实例52、53、54、55、56：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的EFD、基重和纤维粒度分布不同的BMF织物(BMF-40、41、42、43&44)(即用挤出方法-1与挤出方法-2比较)，采用充电方法-1(仅水充电)时，用100PPMNa₂CO₃(pH 9.2)充电的实例52(1.77)、实例53(2.19)、实例54(1.77)、实例55(2.55)和实例56(2.03)的QF均大于其仅用去离子水(pH 7.0)充电的对应的比较例：比较例52(0.86)、比较例53(0.91)、比较例54(0.88)、比较例55(1.17)和比较例56(0.81)的QF。

比较例57a、57b&实例57：该组实例证明，对于采用挤出方法-2由含0.5重量％充电添加剂-6和0.2重量％充电添加剂-9的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-45)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用50PPM CH₃COOH(pH 4.2)的实例57的品质因数(3.48)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例57a的品质因数(3.07)，或大于用50PPM Na₂CO₃(pH 10.4)充电的比较例57b的品质因数(1.68)。

比较例58&实例58a：该组实例证明，对于采用挤出方法-2由含0.8重量％充电添加剂-5的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-46)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用10PPM CH₃COOH(pH 5.4)的实例58的品质因数(3.50)大于仅用去离子水(pH 8.8)充电的比较例58的品质因数(2.58)。

比较例59a、59b&实例59：该组实例证明，对于由含1重量％充电添加剂-1的聚丙烯制成的BMF织物(BMF-51)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用20PPM NaOH(pH 11)的实例59的品质因数(1.42)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例59a的品质因数(1.10)，或大于用20PPM HCl(pH3.5)充电的比较例59b的品质因数(0.48)。

比较例60a、60b&实例60：该组实例证明，对于由不含充电添加剂的95％聚丙烯和5％环烯烃共聚物制成的BMF织物(BMF-52)，采用充电方法-1(仅水充电)时，使用20PPM NaOH(pH 11)的实例60的品质因数(2.21)大于仅用去离子水(pH 7.7)充电的比较例60a的品质因数(1.77)，或大于用20PPM HCl(pH 3.5)充电的比较例60b的品质因数(0.70)。

实例61-66

利用上述计算化学法计算模型化学体系的PA和ΔH_dp，就充电中心的电子结构而言，该化学体系与上述氨基取代的芳族充电添加剂(即充电添加剂1至6和15)相当。下文提供了模型结构，其中截去了脂族尾端，以缩短所需的计算时间。为证明截去脂族尾端是合理的，检验了尾端影响充电中心电子结构的方式，其中充电中心为质子化/去质子化位点。官能团影响芳族中心电子结构的程度可通过Hammett-Sigma参数σ_p认识(Dean，J.A.，Physicochemical Relationships.Lange′s Handbook of Chemistry，15th Edition；McGraw-Hill：New York，1999.(Dean，J.A.，物理化学关系，《兰氏化学手册》第15版，McGraw-Hill：New York，1999年))。R＝CH₃、CH₂CH₃、CH₂CH₂CH₃和CH₂CH₂CH₂CH₃时，其σ_p值分别为-0.17、-0.15、-0.15和-0.16。这些R基团σ_p值的相似性表明，亚甲基重复基团的数目不会显著影响充电中心的电子结构。化学上不同的R基团的例子为R＝-H、-CH₃和CO-OCH₃，这些基团的σ_p值分别为0.0、-0.17和0.39(Dean，J.A.，Physicochemical Relationships.Lange′s Handbook of Chemistry，15th Edition；McGraw-Hill：New York，1999.(Dean，J.A.，物理化学关系，《兰氏化学手册》第15版，McGraw-Hill：New York，1999年))。

质子亲和力：表6提供了结构化模型的PA，以及含有与结构化模型相当的充电添加剂并用不同pH值的充电流体充电的BMF织物的典型QF，以及基于计算的PA和ΔH_dp的对应优选pH值(如下所述)。这些结果表明，分子的PA与添加剂的充电性质存在良好的双向相关性。首先发现的是，大于约230kcal/mol的PA值会改善用酸性水喷雾充电的织物样品的性能，而PA值小于约230kcal/mol的添加剂不会改善接触酸性水喷雾的织物样品的性能。

去质子化焓：表6还提供了所有模型体系的ΔH_dp。这些结果表明，分子的ΔH_dp以和PA相似的方式与添加剂的充电性质存在良好的相关性。首先发现的是，小于约335kcal/mol的ΔH_dp值表明添加剂会改善用碱性水喷雾充电的织物样品的性能，而ΔH_dp值大于约335kcal/mol的添加剂在接触碱性水喷雾时不会改善样品的充电行为。注意到去质子化是放热过程，因此优选较小的数目。

用于构建对应充电添加剂模型的化合物：

表6

模型充电添加剂的计算所得PA和ΔH _dp 以及测量所得QF。

a DI水：去离子水，测得其pH值为：实例62和65为7.5，实例61、63、64和66为8.2。

b 酸性水：含50ppm CH₃COOH的水；测得酸性水的pH值为：实例61、63、64和66为4.2，实例62和65为4.4。

c 碱性水：含50ppm Na₂CO₃的水；测得碱性水的pH值为：实例62和65为10.1，实例61、63、64和66为10.4。

实例67-110

除上文计算的具体充电添加剂的性质之外，还计算了多种充电添加剂的充电性质，用于确定充电添加剂的化学范围。为了确定化学范围，检验了上式(1)和(2)所示的两类添加剂。式(1)包括结构模型-2，其中存在键合有三个(NH)-CH₂-CH₃基团的芳香族核，而式(2)包括结构模型-3、4、5和6，其中存在键合到三个对位取代苯胺衍生物的芳香族核。这些结构的芳香族核经过选择，以使其具有不同的芳香性，并且根据基团的吸电子能力/放电子能力选择式(2)的R-基团。按照芳香性递增的顺序，芳环为三嗪、嘧啶、吡啶和苯(Shishkin，O.V.；Pichugin，K.Y.；Gorb，L.；Leszczynski，J.616 J.Mol.Struc.159(2002)(Shishkin，O.V.、Pichugin，K.Y.、Gorb，L.、Leszczynski，J.，《分子结构杂志》2002年第616期第159页))。按照吸电子能力递增的顺序，R-基团为(NH)-CH₃、-OH、-O-CH₃、-CH₃、-H、-F、-C(＝O)-NH-CH₃、-C(＝O)-O-CH₃、CF₃和-NO₂。吸电子强度通过Hammett-Sigma参数σ_p量化(Dean，J.A.，Physicochemical Relationships.Lange′s Handbook of Chemistry，15th Edition；McGraw-Hill：New York，1999(Dean，J.A.，物理化学关系，《兰氏化学手册》第15版，McGraw-Hill：New York，1999年))。

计算上方示出的式(1)和(2)的添加剂的PA和ΔH_dp值，结果记录于表7中。基于这些计算，所有式(1)添加剂(实例67-70)均为碱性添加剂，因为其PA值显著大于230kcal/mol，并且其ΔH_dp值显著大于335kcal/mol，所以要想使充电效果更理想，预计使用酸性充电流体(pH＜7)进行充电。

实例71-106的目的是显示R-基团的吸电子能力/放电子能力如何影响充电添加剂的酸碱性。当R具备放电子能力(即σ_p＜0.0)时，分子变得更具碱性，当R具备供电子能力(即σ_p＞0.0)时，添加剂变得更具酸性。使添加剂在酸性和碱性之间转变的σ_p的精确值取决于芳香族核。例如，具有三嗪核的添加剂在酸性和碱性之间的转变发生在σ_p≈0时，具有苯核的添加剂在酸性和碱性之间的转变发生在σ_p≈0.32时。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述内容，而是受以下权利要求书和其任何等同物提及的限制的控制。

本发明也可以在不存在本文未具体描述的任何元件的情况下适当地实施。

以上引用的所有专利和专利申请，包括在背景技术章节中的那些，均以全文引用方式并入本文。当这些并入的文件中的公开内容与上述说明书之间存在冲突或差异时，应以上述说明书为准。

Claims

1.一种制备驻极体制品的方法，所述方法包括：

(a)提供待充电的聚合物制品；

(b)使所述待充电的聚合物制品接触具有以下pH值和电导率的含水液体：

(i)若所述制品具有-7.5mV或更小的ζ电势，则所述含水液体具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的电导率；

(ii)若所述制品具有大于-7.5mV的ζ电势，则所述含水液体具有7或更小的pH值和5至5,500μS/cm的电导率；以及

(c)干燥所述制品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水液体具有7至3,000μS/cm的电导率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水液体具有10至1,000μS/cm的电导率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含质子亲和力大于230kcal/mol且去质子化焓大于335kcal/mol的N-取代氨基芳香族添加剂，并且其中所述含水液体具有7或更小的pH值和5至5,500μS/cm的电导率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含去质子化焓小于335kcal/mol且质子亲和力小于230kcal/mol的氨基取代芳香族添加剂，并且其中所述含水液体具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的电导率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品包含在室温下具有10¹⁴Ω·cm或更大的体积电阻率的聚合物材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述体积电阻率为10¹⁶Ω·cm或更大。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚合物制品具有非织造网的形式，所述非织造网包含纤维并具有2至500g/m²的基重、0.25至20mm的厚度和1％至25％的密实度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述非织造网具有20至150g/m²的基重，并具有0.5至2mm的厚度以及3％至10％的密实度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述待充电的聚合物制品包含添加剂，所述添加剂包括以下示出的式1或2的化合物

其中Ar为由0至3个氮原子取代的三价芳基，n为1至20的整数，且每个R都可以独立地为具有少于20个非氢非金属原子的基团。

11.根据权利要求10所述的方法，其中每个R都可独立地为氢、卤素、具有20个碳原子的烷基、具有1至20个碳原子的卤代烷基、具有2至20个碳原子的酯、包含2至20个碳原子的取代胺以及它们的组合。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水液体包含纯化水。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水液体包含60％体积的水。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述含水液体包含80％体积的水，并且其中所述驻极体制品由连续工艺制备，在所述连续工艺过程中对所述pH值进行连续测量。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥步骤包括真空干燥、加热干燥或它们的组合。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物制品为含有包含聚丙烯的微纤维的非织造纤维网。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述微纤维为熔喷微纤维。

18.一种制备过滤元件的方法，所述方法包括将权利要求16所述的非织造纤维网置于滤筒或面罩主体内。

19.一种制造呼吸器的方法，所述方法包括将权利要求16所述的非织造纤维网置于面罩主体内，所述面罩主体适于佩戴到人的鼻和口上方，所述非织造纤维网设置在所述面罩主体内，使得待过滤空气在被所述呼吸器的使用者吸入之前通过所述非织造纤维网。

20.一种制备纤维驻极体制品的方法，所述方法包括：

(a)提供包含纤维的非织造网，所述非织造网在室温下具有10¹⁴Ω·cm或更大的体积电阻率；以及

(b)使所述非织造网接触具有以下pH值和电导率的含水液体：

(i)若所述制品具有-7.5mV或更小的ζ电势，则所述含水液体具有大于7的pH值和5至9,000μS/cm的电导率；并且

(c)干燥所述非织造网。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述非织造网包含微纤维，并呈现出1.5/mmH₂O或更大的品质因数。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所呈现的品质因数为2/mmH₂O或更大。