具有催化混合基质膜层的多层复合物

本申请是申请人W.L.戈尔及同仁股份有限公司提交的申请日为2017年11月17日的中国专利申请201780096917.8(以下称为“母案”)的分案，所述母案是PCT申请PCT/US2017/062272的中国国家阶段。

技术领域

本公开涉及一种用于过滤材料的催化复合物，该复合物可以从流体流中去除包括目标物质在内的污染物。具体的，涉及包含催化剂含氟聚合物膜的催化剂复合物。

背景

催化过滤器用于各种流体过滤应用。通常，这些过滤器在基质中结合了催化材料(例如，TiO

表1：示例性催化剂

先前生产催化过滤装置的尝试的例子包括美国专利第4,220,633号和美国专利第4,309,386号中提出的那些，其中滤袋被涂有合适的催化剂以促进NO

生产催化过滤装置的其它例子包括：Fujita等人的JP H08-196830中所述的那些，其中，吸附剂、反应物等的微粉负载在过滤层内部中。在JP H09-155123中，在滤布上形成脱硝层。在JP H09-220466中，催化剂过滤器通过如下制备：用氧化钛溶胶浸渍玻璃纤维布，然后对其进行热处理并进一步用偏钒酸铵浸渍。在JP H04-219124中，为了防止催化剂分离，将用于袋式过滤材料的催化剂填充密实、厚且高度透气的滤布。在美国专利第5,620,669号中，过滤器包括具有节点和原纤维结构的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)的复合纤维，其中，催化剂颗粒被束缚在该结构内。美国专利第6,331,351号揭示了通过聚合物粘合剂附着至多孔基材的化学活性颗粒。微孔层附着于多孔基材的至少一侧或内部。所得的过滤材料在粉尘能够堵塞活性催化部位之前从过滤流中去除了污染物，例如粉尘，以及通过催化或反应去除了不希望的物质。

在过滤器工作期间，常规构造通常会出现两个主要问题，即化学劣化和机械劣化。关于化学劣化，过滤器的化学功能可能由于污染而变得无用，这对于几乎所有常规活性过滤装置、特别是催化过滤装置来说都是严重的问题。根据定义，尽管催化剂在催化反应过程中不被消耗，但由于来自流体流的颗粒、液体和气体污染物(即，细粉尘颗粒、金属、二氧化硅、盐、金属氧化物、烃、水、酸性气体、磷、碱性金属、砷、碱金属氧化物等)，催化过滤器的工作寿命可能有限。失活的发生是因为过滤器内活性颗粒上的活性部位被物理掩蔽或化学改变了。除非这些污染物可以从过滤器中排出，否则过滤器的效率将迅速降低，直到必须更换为止。另外，在某些情况下，用于制造的加工助剂会引起催化剂的劣化。存在各种清洁设备以去除过滤器(例如，振动筛滤袋、反向脉冲滤袋和滤芯、反向空气滤袋等)的粉尘，但是这些装置在去除包埋在过滤材料内的粉尘方面不是特别有效。

另一种形式的化学劣化是由于运行过程中插入的催化剂的损失。在许多情况下，催化剂颗粒没有牢固地附着在主体纤维上，无法承受正常运行的苛刻条件。结果，催化剂颗粒从过滤器中掉出，从而不仅降低了过滤器的效率，而且污染了清洁的流体流。

关于机械劣化，过滤器的机械功能可能会因运行过程中过滤纤维的磨损或过滤器中粉尘污染物的渗透和聚集而劣化。另一个机械故障是由于粉尘颗粒穿透。另外，典型的过滤系统和袋式除尘器中的高温(例如，至少160℃)运行和反应性化学物质会导致过滤介质在数年或有时数月内劣化。

JP H10-230119涉及过滤材料，其通过以下方式形成：将待形成为滤布的纤维浸没在液体催化剂中，使催化剂干燥，将纤维模塑为滤布，并将四氟乙烯树脂连续多孔薄膜施加至滤布。

美国专利第5,843,390号描述了一种催化过滤器，用于从流体流中去除污染物，例如NO

如上所述，已经公开了用于从流体流中过滤污染物的各种催化材料；但是，这些材料容易遭受许多形式的破坏，劣化或堵塞。因此，仍然需要催化过滤材料，其能够有效地处置污染同时保持耐用性并提供足够的流速以用作过滤器。

发明内容

在一个实施方式中，本公开涉及催化复合物。该催化复合物包括催化层状组件，该催化层状组件包括：具有第一上游侧和第二下游侧的多孔催化含氟聚合物膜；和一个或多个毡毛层(felt batt)。将第一毡毛层定位在多孔催化含氟聚合物膜的上游侧附近以形成催化复合物，并且对含氟聚合物膜进行穿孔以增强含氟聚合物膜的透气性，而不会降低催化复合物用于催化还原或去除从中流过的流体中的化学污染物的适用性。每个毡毛层可由PTFE短纤维形成的抓毛绒(fleece)形成。复合物可通过针冲(needle punching)工艺、针刺(needling)工艺或这两者形成的多个穿孔连接在一起。多孔催化含氟聚合物膜可通过以下方式来穿孔：以对应于0.3-6.5mm的冲头直径的直径冲孔；或以对应于0.1-3.0mm的针直径的直径进行针刺。每个毡毛层可由含氟聚合物形成，例如但不限于PTFE毡，PTFE抓毛绒，ePTFE毡或抓毛绒，或含氟聚合物短纤维织造物或非织造物。催化复合物还可包括多个多孔催化含氟聚合物膜。

该复合物可包括另外的层，例如位于多孔催化含氟聚合物膜的下游侧的稀松布(scrim)，位于多孔催化含氟聚合物层的下游和/或稀松布的下游的第二毡毛层，以及设置在第一毡毛层的上游侧上用于阻止颗粒进入的多孔保护层。多孔保护层可以是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜或其他合适的多孔膨胀ePTFE层。

根据一些实施方式，所述催化复合物可仅在所述多孔催化含氟聚合物膜中包括穿孔；或者，在一些情况中，可以将多个层穿孔在一起。例如，在一个实施方式中，含氟聚合物膜、毡毛层和其他层可通过对含氟聚合物膜穿孔的针刺和/或针冲操作连接在一起。含氟聚合物膜可具有穿孔图案，从而导致含氟聚合物膜的开口面积为0.14％至50％。所得催化复合物的渗透性可导致在124.5Pa下的流速在0.9至21.3米/分钟的范围内。

在一个实施方式中，本公开涉及一种由穿孔的多孔膜形成的催化复合物，该多孔膜被催化材料填充并被穿孔。

在一个实施方式中，本公开涉及形成如上所述的催化复合物的方法。可以通过形成催化层状组件，通过在多孔催化含氟聚合物膜的第一侧上用第一毡毛层与多孔催化含氟聚合物膜相层叠而形成催化复合物。可以将层状组件连接在一起以形成多层复合物，并且可以对含氟聚合物膜进行穿孔，以使多层复合物在124.5Pa下的最小透气率为至少0.9米/分钟。

该方法可以包括在连接步骤之前添加层的步骤，例如，将稀松布添加到催化层状组件的多孔催化含氟聚合物膜的与第一侧相背的第二侧上，将第二毡毛层添加到层状组件中与稀松布相邻并且与多孔催化含氟聚合物膜相背；和/或将多孔保护膜添加到层状组件中与第一毡毛层相邻并且与多孔催化含氟聚合物膜相背。

将层状组件连接在一起以形成多层复合物可包括经由穿孔步骤，经由粘合剂，经由热处理步骤或这些步骤的任何适当组合来将催化层状组件连接在一起。例如，在至少一个实施方式中，催化层状组件通过热处理步骤设置，该步骤包括在290℃至330℃范围内的温度下对多层复合物进行热处理至少1分钟，或直至组件已达到热稳定为止。

含氟聚合物膜的穿孔可包括针冲工艺，针刺工艺或两者的组合。例如，可以将穿孔图案刺入含氟聚合物膜中至开口面积为至少0.2％。或者，可以将穿孔图案针冲到多层复合物中至开口面积为至少0.2％。此外，可以在包括其他组装层的层状组件上进行针刺或针冲步骤，从而导致含氟聚合物膜的穿孔以及相邻层的较小变形/穿孔，其可以将各层连接。

在一个实施方式中，本公开涉及一种催化制品，该催化制品包括其中包含催化材料的穿孔的多孔聚合物膜。穿孔的多孔聚合物膜包含多个孔；催化材料至少部分地填充该多孔膜的孔。在一些具体的实施方式中，多孔膜具有包括原纤维或在某些情况下基本上由原纤维构成的微结构。催化材料可以缠结微结构的原纤维中。在各种实施方式中，催化材料延伸到多孔膜的孔中。

在一个实施方式中，本公开涉及一种使用包括如上所述的催化复合物的催化过滤器的方法。例如，在一个实施方式中，提供了一种催化过滤器，其包括如上所述的催化复合物。将催化过滤器放置在流体流中，并取向为使稀松布在流体流的流动方向上位于含氟聚合物膜的上游，使流体流通过催化过滤器以从中除去化学和/或颗粒污染物。

结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施方式以及它们的许多优点和特征。

附图简要说明

包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据本公开的一个实施方式的复合过滤材料的示意图，该复合过滤材料包括与上游毡毛层组装在一起的穿孔的多孔催化含氟聚合物膜；

图2是第二复合过滤材料的示意图，该第二复合过滤材料包括穿孔的多孔催化含氟聚合物膜，其与稀松布，上游和下游毡毛层以及保护性多孔膜组装在一起；

图3是第三复合过滤材料的示意图，该第三复合过滤材料包括穿孔的多孔催化含氟聚合物膜，其与上游毡毛层和保护性多孔膜组装在一起；

图4示出了用于组装复合过滤材料的示例性过程；和

图5示出了如图4所示的用于组装复合过滤材料的过程的具体方面。

尽管以下内容适于各种修改和替代形式，但是已经通过附图中的非限制性示例示出了特定实施方式，并且在下文中对其进行了详细描述。该描述涵盖其所有修改，等同形式和替代形式。

具体实施方式

本领域的技术人员容易理解，可通过构造以实施所需作用的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。

本文所使用的术语“过滤器”旨在涵盖阻挡、捕集和/或改变穿过装置的颗粒或分子的任何装置。在本申请中使用术语“流体”旨在涵盖任何形式的容易流动的材料，包括液体和气体。术语“催化”旨在表示过滤器能够催化流体流中的一种或多种污染物，以加速将污染物改变(即，还原或氧化)为无污染或污染较小的物质的反应。本文所用的术语“高温纤维”旨在涵盖能够承受连续暴露于至少150℃，或者在某些情况中至少160℃的温度而没有显著热降解的任何纤维。

本公开涉及一种用于去除流体流中所发现的目标物质的催化复合物。该复合物包括一个或多个毡毛层形式的高温短纤维，其中至少一个毡毛层位于穿孔的多孔催化含氟聚合物膜的上游。如本文所用，术语“穿孔的”是指在薄膜或膜的一部分或全部上间隔开的穿孔(即孔)，并且具有最小的穿孔密度(即每cm

参考图1，示出了催化复合物100的第一示例，其包括多孔催化含氟聚合物膜102和毡毛层104。上游方向106是根据进入的流体流110的主要方向来限定的，而下游方向108是根据离开的流体流112的主要方向来限定的。毡毛层104位于多孔催化膜102的上游，并且可操作以从进入的流体流110中收集碎屑120(例如，粉尘等)。多孔催化含氟聚合物膜102是在基材含氟聚合物膜中包含合适的嵌入催化剂的催化材料。合适的催化剂和基材描述于美国专利第5,843,390号中，出于所有目的通过引用将其并入本文。例如，美国专利第5,843,390号描述了一种纤维状催化聚四氟乙烯(PTFE)过滤器，该过滤器通过以下方式形成：形成具有低粒度的活性催化剂，将该催化剂与含氟聚合物树脂结合，然后使用该催化材料形成毡。合适的催化剂包括但不限于：针对NO

在一个实施方式中，多孔催化含氟聚合物膜102被穿孔，包括完整部分116和穿孔118。穿孔118可以通过针刺操作形成在膜102中，并且可以根据针刺操作而改变尺寸。合适的针刺操作可以包括将针压过膜同时刺穿材料和使得材料移位，或者其中针去除一部分膜的针冲操作。在一个实施方式中，含氟聚合物膜102被针刺，并且穿孔对应于0.1至3.0mm的针直径。在另一个实施方式中，含氟聚合物膜102被针冲，并且穿孔对应于0.1至3.0mm的针直径。在任一情况下，穿孔118在整个含氟聚合物膜102上间隔开，其穿孔密度为每平方厘米约185至558个孔，或每平方厘米1至64个孔。或者，可以用含氟聚合物膜102的开口面积百分比来描述穿孔的含氟聚合物膜102的渗透率，该百分比可以为1至50％。穿孔与含氟聚合物膜的孔隙率相结合，为催化复合物100整体提供了适用于过滤的透气性。例如，催化复合物100可以适应每单位面积的高流速，这可以根据弗雷泽数(Frazier number)来描述。在一个实施方式中，催化复合物100的弗雷泽数为2或更高，对应于在弗雷泽空气渗透率测试下在0.5英寸水柱下2CFM的流速，或在124.5Pa下0.61米/分钟的流速。

在本公开的各个实施方式中，在多孔催化含氟聚合物膜102中以图案形成穿孔118。该图案提供每平方厘米至少一个孔的穿孔密度和至少0.2％的开口面积。因此，较大的穿孔可以对应于相邻穿孔之间的较大间隔，而较小的穿孔可以对应于相邻穿孔之间的较小间隔。在一些具体示例中，穿孔密度可以在每平方厘米185至558个孔的范围内。该图案优选地被组织成使得通过穿孔的气流在膜102上是规则的。一些合适的图案可以包括正方形图案，三角形紧密间隔的图案，无定形图案或通常符合最小穿孔密度的任何其他相当的图案。

多孔催化含氟聚合物膜102通过含氟聚合物膜中的集成催化材料来促进目标物质的催化还原或去除。然而，含氟聚合物膜102的结构与现有的催化结构明显不同。例如，在没有穿孔118的情况下，认为含氟聚合物膜102的主体(即，完整部分116)不允许足够的气流，不能充当催化过滤材料的成分。穿孔118减小了含氟聚合物膜102上的压降(即，增加了透气率)，使其可用于多种应用。穿孔的含氟聚合物膜102在124.5Pa的压力下可具有1.5至61米/分钟的透气率，或在某些情况下为1.5至61米/分钟的透气率。令人惊讶地，流体通过穿孔118不会破坏含氟聚合物膜102作为催化结构的可用性，即使很大一部分流体流过穿孔而不是流过未穿孔的完整部分116。根据至少一个实施方式，穿孔完全延伸穿过膜并提供通道供很大一部分流体从中通过。但是，足够的流体接触多孔催化含氟聚合物膜并与其中的催化材料相互作用，从而有效地处置了流体流中的污染物。据信含氟聚合物膜102和毡毛层104的组装组合至少部分地贡献了该复合物作为催化过滤器的功效。例如，含氟聚合物膜102和毡毛层104相互作用，毡毛层104的内部结构114(例如，短纤维)使得进入的流体流110在毡毛层104内循环，尤其是沿着毡毛层和含氟聚合物膜102的界面122循环。这种循环使进入的流体流110与多孔催化含氟聚合物膜102充分接触，以催化进入的流体流并还原或去除化学污染物。

毡毛层104可以包括能够过滤颗粒污染物120和/或调节进入的流体流110以引入到含氟聚合物膜102的任何合适的多孔结构。毡毛层104可以由具有高多孔性内部结构的任何合适的织造物或非织造物构成，该织造或非织造物例如但不限于短纤维织造物或非织造物，PTFE短纤维织造物或非织造物，由含氟聚合物短纤维形成的抓毛绒，或含氟聚合物短纤维织造物或非织造物。在一个实施方式中，毡毛层104是PTFE纤维毡或PTFE纤维抓毛绒。

在一个实施方式中，催化复合物100的组成层通过针刺或针冲操作连接在一起，即，可以将针或冲头压过组装的毡毛层104和含氟聚合物膜102两者，以使这些层局部变形，从而将这些层保持接触。通常，针刺操作会穿透材料并使之变形，而针冲操作也会去除一小块材料；但是这两种操作都可以称为“针刺”。催化复合物100中的各层还可以通过层压或施加的热处理，通过粘合剂(通常是不连续的粘合剂)，通过外部连接器，通过编织或其他类似的连接方式，或通过上述的任何合适的组合而保持在一起。在一个实施方式中，催化复合物100的组成层通过针刺和/或针冲结合，随后进行后续热处理以使复合物固定。或者，可以通过在已经将穿孔施加到含氟聚合物膜102之后将各层压在一起而将催化复合物100的各组成层结合在一起，然后对层状组件进行热处理以形成催化复合物。

在一个实施方式中，催化制品可以由穿孔的多孔聚合物膜(例如，包括穿孔118的含氟聚合物膜，如膜102)和被吸入、缠结入、嵌入或以其他方式包含在该膜中的催化材料形成。在一些具体的实施方式中，多孔膜具有原纤化的微结构，即包括原纤维或基本上由原纤维构成的微结构。原纤化的微结构可以包括节点和原纤维，或者可以基本上由没有节点的原纤维组成。在这样的实施方式中，催化材料，例如催化颗粒等，可缠结入微结构的原纤维中。在各个实施方式中，催化材料可延伸到多孔膜的孔中；并且在一些实施方式中，可以延伸到穿孔中。在各种实施方式中，催化制品可以与如上所述的支撑层或毡层组装，或不与如上所述的支撑层或毡层组装。换句话说，可以生产出一种催化制品，该催化制品包含穿孔的多孔聚合物膜，该膜中含有催化材料，并且该制品没有载体或毡层。

催化复合物100的层(例如，含氟聚合物膜102，毡毛层104)也可以与其他层结合。例如，图2示出了包括其他层的催化复合物200的示例。催化复合物200及其成分可以用面对进入的流体流216的上游侧212和离开的流体流218由此离开的下游侧214来描述。图2示出了类似于含氟聚合物膜102(图1)的多孔催化含氟聚合物膜202，其在含氟聚合物膜202的上游方向212上层叠有第一毡毛层204和保护性多孔膜208；具有位于下游方向214上的支撑性稀松布206和第二毡毛层210。催化复合物200能够过滤可能悬浮在进入的流体流216中的颗粒220，并且还能够在催化复合物中的多孔催化含氟聚合物膜202处通过催化反应还原或去除化学污染物。

含氟聚合物膜202由类似于如上参照图1所述的含氟聚合物膜102的穿孔的催化含氟聚合物膜形成，包括被穿孔224打断的完整部分222。穿孔224可通过针刺操作或者通过针冲操作形成在膜202中，如上文参照穿孔118(图1)所述。类似于催化复合物100(图1)，相邻的含氟聚合物膜202和第一毡毛层204的构造提供了进入的流体流216在穿孔224处或经由完整部分222中的孔而通过含氟聚合物膜202之前，该流体在第一毡毛层的内部结构226内并且在含氟聚合物膜202的催化材料附近循环。根据各个实施方式，含氟聚合物膜202和第一毡毛层204可以具有与上文参照图1所述的含氟聚合物膜102和毡毛层104相似的厚度，渗透性和材料性质。

在一个实施方式中，保护膜208位于第一毡毛层204的上游侧上，并且能够捕获或防止颗粒220进入。保护膜208可以捕获颗粒(例如，粉尘，烟炱，灰等)以防止颗粒进入含氟聚合物膜102或毡毛层104中，防止堵塞膜的穿孔118，并防止含氟聚合物膜结垢，这可能阻碍与其中的催化材料接触。保护膜208可以将颗粒220收集在可以容易地从保护膜中清洗掉的膜或饼中，从而提供对复合物200的轻松维护。保护膜208可以由任何合适的多孔膜材料构成，例如但不限于多孔的织造或非织造膜，PTFE织造物或非织造物，ePTFE膜，含氟聚合物膜等。保护膜208是多孔的或微孔的，并且可以通过层压、热处理、不连续或连续的粘合剂、或其他合适的方法与第一毡毛层204连接。合适的保护膜在例如美国专利第5,843,390号中进行了描述。

根据一个实施方式，含氟聚合物膜202由稀松布206支撑，该稀松布206提供结构支撑而不显著影响催化复合物200的整体流体渗透性。稀松布206可以是能够支撑催化复合物200的任何合适的多孔背衬材料。稀松布可以是例如含氟聚合物织造物或非织造物，PTFE织造物或非织造物，或者在一个特定实施方式中，是由ePTFE纤维(例如440分特

在一个实施方式中，催化复合物200还可包括第二毡毛层210，其位于含氟聚合物膜202的下游方向214。第二毡毛层210可具有与第一毡毛层204类似的构造和尺寸，例如，第二毡毛层可以由任何合适的织造或非织造物构成，例如但不限于短纤维织造物或非织造物，PTFE短纤维织造物或非织造物，或者含氟聚合物短纤维织造物或非织造物。例如，第二毡毛层210可以是PTFE纤维毡或PTFE纤维抓毛绒。

含氟聚合物膜202，稀松布206以及第一毡毛层204和第二毡毛层210可以通过针刺或针冲操作，关于图1的含氟聚合物膜102和毡毛层104所描述的其他方法，或以上技术的组合而连接在一起。在一个实施方式中，仅对含氟聚合物膜202穿孔，因为该穿孔提供了合适的流体流穿过含氟聚合物膜202，而其他层通常比含氟聚合物膜202具有更高的透气性。或者，可以通过使用针刺或针冲将各层连接在一起的过程来对上述元件的子组合进行穿孔，所述子组合例如是含氟聚合物膜202和稀松布206，含氟聚合物膜202和第一毡毛层204，或含氟聚合物膜202、第一毡毛层204和稀松布206。一些层或所有层可进一步通过热处理、粘合剂或其他合适的连接方法来连接。例如，保护膜208可以通过粘附、热处理或不导致保护膜穿孔的其他方法来与其余层附接。或者，保护膜208也可以通过针刺或针冲与其余层连接。

上文参照图1和图2描述的催化复合物100、200是催化复合物的说明性实施方式，该催化复合物利用在毡毛层附近并在毡毛层下游的穿孔的催化含氟聚合物膜，其组合能够引导被污染的流体沿着催化含氟聚合物膜流动并穿过该膜以减轻流体中的污染。各种其他组件，例如，上文参照图2描述的保护膜208、稀松布206和第二毡毛层210增强了催化复合物200的强度，并且可以提供额外的优点，例如改善过滤器性能或减少颗粒的渗透。

上文关于图2描述的层状元件的其他组合可以包括在本公开内容的范围内，而基本上不偏离本公开内容，并且在其中添加其他过滤或催化元件也是可行的。例如，保护膜208，第一和第二毡毛层204、210和稀松布206中的一者或多者可以具有催化性质。另外，可以在上文关于图2描述的层之间添加或去除层，例如，其他催化含氟聚合物膜，其他毡毛层，其他催化材料，例如催化毡(例如，美国专利第5,843,390号中所述的那些)，其他支撑层或稀松布，或者比上述更少的层。

可以提供类似于多孔催化含氟聚合物膜202的另外的一个或多个催化含氟聚合物膜；它们位于含氟聚合物膜202的上游或下游，包含不同的催化剂或催化剂组，以使复合物200能够对流体流中多种特定污染物的处置有催化作用。在具有另外的一个或多个催化含氟聚合物膜的一个实施方式中，可以在每个催化含氟聚合物膜的上游和下游分别设置另外的中间毡毛层和/或稀松布，以隔开催化含氟聚合物膜并为在膜之间的循环提供空间。

图3示出了替代的催化复合膜300，其仅包括催化含氟聚合物膜302，位于含氟聚合物膜上游的毡毛层304和位于毡毛层上游的保护膜306。在此，保护膜306、毡毛层304和含氟聚合物膜302的组合以与上文参照图2描述的膜208、第一毡毛层204和含氟聚合物膜202几乎相同的方式运行。进入的空气流314穿过保护膜306，该保护膜306至少部分地阻止颗粒316的进入。然后进入的空气流314穿过毡毛层304，即在毡毛层的内部结构312内，在此空气流314可以与催化含氟聚合物膜302相互作用并开始穿过该催化含氟聚合物膜302。

如上文关于含氟聚合物膜102(图1)所述，对含氟聚合物膜302进行穿孔，使得一部分进入的空气流314穿过含氟聚合物膜的完整部分308，而另一通常较大比例的部分穿过穿孔310。如上所述，可以通过针刺或针冲操作来形成穿孔318。可以在单个操作中将含氟聚合物膜302、毡毛层304和保护膜306中的两个层或在某些情况下所有三层针刺或针冲在一起，这样既形成了穿孔310，又连接了这些层。额外的连接步骤，例如热处理或粘合步骤可用于将各层连接在一起。

图4描述了用于组装催化复合物的示例性方法400，图5描述了催化复合物组装方法500的特定实施方式。

例如，如图4所示，可以通过将催化含氟聚合物膜与毡毛层(例如PTFE短纤维抓毛绒或相似层)层叠在一起形成层状组件来组装催化复合物(例如催化复合物100、200、300，图1-3)(操作402)。该第一毡毛层层叠在催化含氟聚合物膜的第一上游侧上。其他层可以与第一毡毛层和含氟聚合物膜组装，例如稀松布，其相邻于与第一毡毛层相背的催化含氟聚合物膜的下游侧(操作404)，以及与稀松布的下游侧相邻的第二毡毛层(操作406)。可以相邻于第一毡毛层的上游侧将保护性多孔膜层添加到组件中(操作408)。可以对组装层或一部分组装层进行穿孔步骤，包括针刺，针冲或这两种操作(操作410)。在仅一部分组装层被穿孔的情况下，可以在一个或多个上述层叠步骤之前，进行针刺或针冲步骤(操作410)，例如在与第一毡毛层组装之前，对含氟聚合物膜进行针刺或针冲步骤，在层叠稀松布之前，对组合的含氟聚合物膜和第一毡毛层进行针刺或针冲步骤，在添加其他层之前，对组合的含氟聚合物膜、稀松布和第一毡毛层进行针刺或针冲步骤，等等。针刺或针冲步骤可以在层之间产生较弱的附着力，可以单独地适用于连接各层，或者可以补充使用粘合剂、连接器或热处理来粘接各层以形成催化复合物。例如，组装层或一部分组装层可以进一步通过粘合剂连接在一起(操作412)，该粘合剂可以包括将两个或更多个层粘合的连续或不连续的粘合剂。组装层或一部分的组装层可通过热处理连接在一起(操作414)，该热处理至少部分地将各层粘附在一起。注意，与穿孔步骤(操作410)一样，粘合和/或热处理步骤(操作412、414)可以在组装的中间阶段进行，例如，在添加稀松布(操作406)，第二毡毛层(操作408)或多孔保护膜(操作408)之前进行。例如，在针刺或针冲步骤之前，可以生产包括含氟聚合物膜、稀松布以及第一和第二毡毛层的层状组件，然后层叠非穿孔的保护膜层，然后进行热处理以形成催化复合物。或者，可以生产包括上述所有层的层状组件(包括保护膜层)，随后对其进行针刺或针冲，然后通过热处理进行固定以形成催化复合物；或者可以省略热处理步骤(操作414)，或者用粘合步骤(操作412)代替。

在图5中示出了说明特定示例性组装过程500的简化框图。根据一个实施方式，可以在短纤维502上进行第一梳理操作，以产生第一毡毛层或抓毛绒504；在另一短纤维510上进行第二梳理操作，以产生第二毡毛层或抓绒毛512。可以将这些毡毛层504、512层叠在催化含氟聚合物膜506和稀松布508的任一侧上，以形成层状组件，对该层状组件进行穿孔步骤，例如进行针刺过程或针冲过程514。该步骤导致催化组件连接在一起，并且其中催化含氟聚合物膜506被穿孔。

可以使用热定型过程516进一步连接各层，其中通过将组件在高于290℃的温度加热1至2分钟来固定各层。热定型温度可以从290℃到330℃不等；热定型时间可以为1到2分钟。然后，可以将热定型催化复合物卷绕518，或进行其他制造步骤。可以包括层添加过程520以将层添加到催化复合物中，例如保护膜(例如保护膜208(图2)或306(图3))。在针冲/针刺过程514之后将其他层或膜与连接层组合，使得其他层不经受针刺，但是仍通过热定型过程516与组件附接。其他层或膜可以在热定型过程516之后但在卷绕518之前粘附或以其他方式附接至催化复合物。或者，可以在针刺或针冲过程514之前将其他层或膜添加到组装层，因此其他层或膜也可以被穿孔。

在替代实施方式中，如上文参照图1所述的含氟聚合物膜102(或膜202，图2，等等)可以被合适的穿孔的多孔膜代替，该穿孔的多孔膜基本上填充或完全填充有催化材料，即穿孔的催化多孔膜。这样的膜可以是含氟聚合物膜或薄膜，或替代材料，包括多孔的非含氟聚合物膜；并且其可以吸收、涂覆、缠结、填充或以其他方式结合有如上所述的任何合适的催化材料(例如，催化颗粒)。合适的膜材料可包括但不限于：含氟聚合物，包括PTFE和ePTFE，芳族聚酰胺，聚酯和聚亚苯基酯(PPE)。

在一些实施方式中，在将穿孔引入多孔膜之前，可将催化材料吸入多孔膜的孔中。在一些替代实施方式中，作为将催化材料吸入膜的孔中的做法的替代或附加方式，还可以将催化材料引入(例如吸入)多孔膜的穿孔中，或者不将催化材料吸入膜的孔中，而是将催化材料引入(例如吸入)多孔膜的穿孔中。在各个实施方式中，催化材料可延伸到多孔膜的孔中和/或延伸到多孔膜的穿孔中。

在一些实施方式中，多孔膜可以具有原纤化的微结构，即包括原纤维的微结构。合适的原纤化的微结构描述于例如美国专利第5,849,235号中，出于所有目的通过引用将其并入本文。在多孔膜具有包括原纤维的微结构的情况下，催化材料可以被吸入到膜的孔中，可以嵌入在微结构的原纤维内，或者既吸入到膜的孔中又嵌入在微结构的原纤维内。在具有嵌入的催化材料的实施方式中，在对膜进行穿孔之前，将催化材料(可以是催化颗粒)嵌入到原纤维微结构内。这种填充的结构消除了对用于将催化材料保持在位的粘合剂的需要，使得催化材料可通过多孔膜的孔或通过穿孔而接近污染物。其他合适的微结构描述于例如美国专利第7,572,502号，美国专利第7,118,801号，美国专利第5,891,402号，美国专利第4,096,227号，美国专利第3,953,566号和美国专利申请公开第2015/0315352A1号。

为了清楚和理解的目的，现已经详细描述了本发明。然而，本领域技术人员应理解，可以在所附权利要求的范围内进行某些改变和修改。

在前面的说明中，为了进行解释，已经阐述了许多细节以提供对本公开的各种实施方式的理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，某些实施方式可以在没有这些具体细节中的一些、或具有另外细节的情况下实施。此外，除了明确禁止的地方以外，可以结合或使用如参考一个实施方式所述的特定材料和材料特性(例如，材料密度、孔隙率、厚度、替代材料等)来代替在其他实施方式中描述的材料。

虽然已经描述了一些实施方式，但是本领域技术人员能够认识到，可以在不背离实施方式精神的前提下进行各种改良、替代结构和等价方式。另外，为了避免不必要地使本公开模糊不清，并未描述许多已知的方法和元件。因此，以上描述不应被视为对本公开或权利要求范围进行限制。

提供数值范围时，也应视作具体公开了该范围的上限和下限之间的以下限单位的最小分数为间隔的各中间数值，除非上下文另有明确说明。涵盖了在所述范围内的任何规定值或未规定的中间值之间的任意更窄的范围以及该规定范围内的任意其它所述值或中间值。所述范围可独立地包含或排除这些较小范围的上限、下限，本公开也包括这些较小范围不包含限值、包含任一或两个限值的各范围，以设定范围内任何限值的明确排除为准。设定范围包含一个或两个限值时，也包括了排除所述限值中的任一或两个的范围。

除非上下文另有明确说明，本文和所附权利要求书所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数含义。而且当在本说明书和所附权利要求书中使用时，词语“包含”、“包括”、“含有”、“含”、“具有”、“有”、“拥有”旨在表示存在所示特征、整数、步骤或组分，但不排除存在或添加一种或多种其他特征、整数、步骤或组分或其组合。

在下文中，描述了其它示例以便于理解本公开：

E1.一种催化复合物可包括催化层状组件，该催化层状组件包括具有第一上游侧和第二下游侧的多孔催化含氟聚合物膜；和一个或多个毡毛层，包括至少一个相邻于多孔催化含氟聚合物膜的上游侧定位的第一毡毛层，以形成催化复合物；其中所述含氟聚合物膜是穿孔的。

E2.如前述示例所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层由PTFE短纤维形成的抓毛绒形成。

E3.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述层状组件通过针冲工艺形成的多个穿孔连接在一起。

E4.如前述权利要求中任一项所述的复合物，还包括位于所述多孔催化含氟聚合物膜的下游侧上的稀松布。

E5.如权利要求4所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层还包括位于所述多孔催化含氟聚合物层下游的第二毡毛层。

E6.如权利要求5所述的复合物，其中，所述第一毡毛层被定位成紧邻所述多孔催化含氟聚合物膜，并且其中，所述第二毡毛层被定位成紧邻所述稀松布的下游侧。

E7.如前述权利要求中任一项所述的复合物，还包括设置在第一毡毛层的上游侧上的多孔保护层，用于阻止颗粒进入。

E8.如权利要求7所述的复合物，其中，所述多孔保护层是低阻力ePTFE膜。

E9.如权利要求7所述的复合物，其中，所述多孔保护层是多孔膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)层。

E10.如权利要求7-9中任一项所述的复合物，其中，所述多孔保护层具有由透气率限定的孔隙率，所述透气率在124.5Pa下在0.6至16.0米/分钟的范围内。

E11.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述多孔催化含氟聚合物膜通过以对应于0.3-6.5mm的冲孔直径的直径进行冲孔来穿孔。

E12.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述多孔催化含氟聚合物膜通过以对应于0.1-3.0mm的针直径的直径进行针刺来穿孔。

E13.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层包含含氟聚合物。

E14.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述含氟聚合物膜是膨胀含氟聚合物膜。

E15.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述含氟聚合物膜是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。

E16.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述多孔催化含氟聚合物膜是第一多孔催化含氟聚合物膜，并且还包括在所述第一多孔催化含氟聚合物膜的下游层叠的第二多孔催化含氟聚合物膜。

E17.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述含氟聚合物膜包括悬浮在ePTFE基质中的催化颗粒。

E18.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层中的每一个毡毛层均由含氟聚合物形成。

E19.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层中的每一个毡毛层均由PTFE短纤维形成的PTFE毡抓绒毛形成。

E20.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述一个或多个毡毛层中的每一个毡毛层均包含密度为200克/平方米至450克/平方米的含氟聚合物。

E21.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述含氟聚合物膜以穿孔图案穿孔，所述穿孔图案具有的开口面积百分比为至少0.2％。

E22.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述复合物的透气率相当于在124.5Pa下至少为0.6米/分钟的流速。

E23.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述复合物的透气率相当于在124.5Pa下0.6-21.3米/分钟范围内的流速。

E24.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述复合物能够承受连续暴露于至少150℃的温度。

E25.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述多孔膜具有包含原纤维的微结构。

E26.如前述示例所述的复合物，其中，所述催化材料缠结在微结构的原纤维中。

E27.如前述示例中任一示例所述的复合物，其中，所述催化材料延伸到多孔膜的孔中。

E28.一种过滤器，其包括如前述示例中任一示例所述的复合物。

E29.一种催化制品，其包括其中包含催化材料的穿孔的多孔聚合物膜。

E30.如前述示例中任一示例所述的催化制品，其中，所述穿孔的多孔膜具有包含原纤维的微结构。

E31.如前述示例所述的催化制品，其中，所述催化材料缠结在微结构的原纤维中。

E32.如前述示例中任一示例所述的催化制品，其中，所述催化材料延伸到多孔膜的孔中。

E33.如前述示例中任一示例所述的催化制品，其中，所述催化材料被吸入到多孔膜的孔中。

E34.如前述示例中任一示例所述的催化制品，其中，所述催化材料被吸入到多孔膜的穿孔中。

E35.一种形成催化复合物的方法，该方法包括：通过在多孔催化含氟聚合物膜的第一侧上用第一毡毛层来层叠多孔催化含氟聚合物膜而形成催化层状组件；将多孔催化含氟聚合物膜与第一毡毛层连接以形成多层复合物；对含氟聚合物膜进行穿孔，以使多层复合物在124.5Pa下具有至少0.9米/分钟的最小透气率。

E36.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括将稀松布添加到催化层状组件的多孔催化含氟聚合物膜的与第一侧相背的第二侧上。

E37.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括将第二毡毛层添加到层状组件中与稀松布相邻并且与多孔催化含氟聚合物膜相背。

E38.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括将多孔保护膜添加到层状组件中与第一毡毛层相邻并且与多孔催化含氟聚合物膜相背。

E39.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括通过粘合剂将催化层状组件连接在一起。

E40.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括在290℃至330℃范围内的温度下将多层复合物热处理至少1分钟。

E41.如前述示例中任一示例所述的方法，还包括通过对多层复合物进行热处理直至在260℃下保持2小时后测得的无约束收缩率在横向和纵向上均小于2％来对多层复合材料进行热定形。

E42.如前述示例中任一示例所述的方法，其中，对含氟聚合物膜进行穿孔还包括将穿孔图案针冲入含氟聚合物膜至开口面积为至少0.2％。

E43.如前述示例中任一示例所述的方法，其中，对含氟聚合物膜进行穿孔还包括将穿孔图案针冲入多层复合物至开口面积为至少0.2％。

E44.如前述示例中任一示例所述的方法，其中，对含氟聚合物膜进行穿孔还包括将穿孔图案针刺入含氟聚合物膜至开口面积为至少0.2％。

E45.如前述示例中任一示例所述的方法，其中，对含氟聚合物膜进行穿孔还包括将穿孔图案针刺入多层复合物至开口面积为至少0.2％。

E46.一种过滤流体的方法，该方法包括提供催化过滤器，该催化过滤器包括催化层状组件，该催化层状组件具有多孔催化含氟聚合物膜和邻近于该含氟聚合物膜定位的至少一个毡毛层，其中该含氟聚合物膜被穿孔；将过滤器放置在流体流中，并且取向为使稀松布在流体流的流动方向上位于含氟聚合物膜的上游；使流体流通过催化过滤器。