JP2019509888A - アルデヒド類のためのポリマー吸着剤を含む複合顆粒 - Google Patents

アルデヒド類のためのポリマー吸着剤を含む複合顆粒 Download PDF

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Abstract

バインダーと、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を捕捉するためのポリマー吸着剤材料とを含有する複合顆粒が提供される。更に、複合顆粒を製造する方法、複合顆粒を使用してアルデヒドを捕捉する方法、及び複合顆粒をアルデヒドと反応させることによって形成される組成物もまた、提供される。複合顆粒中に含まれるポリマー吸着剤材料は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料と窒素含有化合物との反応生成物である。この反応は、ポリマー吸着剤に共有結合している窒素含有基の形成をもたらす。アルデヒド類は、窒素含有基と反応することができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６２／３０７８３１号（２０１６年３月１４日出願）、同第６２／４６５２１４号（２０１７年３月１日出願）、同第６２／４６５２０９号（２０１７年３月１日出願）、及び同第６２／４６５２２１号（２０１７年３月１日出願）の利益を主張し、これらの開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
アルデヒド類のためのポリマー吸着剤材料を含有する複合顆粒が提供される。
ホルムアルデヒドは、既知の発癌性物質であり、アレルゲンである。このため、米国労働安全衛生庁（ＯＳＨＡ）は、ホルムアルデヒド蒸気に関して、８時間の曝露制限を０．７５ｐｐｍ（parts per million）、１５分の曝露制限を２ｐｐｍに設定している。その毒性にもかかわらず、ホルムアルデヒドは、大量生産されている工業的化合物である。例えば、発泡断熱材、パーティクルボード、カーペット、塗料及びワニスを含む、種々の建築材料における広範な使用が認められる多数のポリマー材料を調製するために使用される。これらの建築材料からの残留ホルムアルデヒドのアウトガスにより、ホルムアルデヒドは、最も主要な室内空気汚染物質の１つになっている。ホルムアルデヒドはまた、有機材料の燃焼の副生成物でもある。そのため、ホルムアルデヒドは、自動車排ガス、メタン燃焼、森林火災及びタバコの煙から生じる一般的な外気汚染物質でもある。
北米では、ホルムアルデヒドの厳しいアウトガス制限が建築材料に課されているが、世界の全ての地域でそうであるわけではない。例えば、アジアの一部の国々では、建築材料に対する制限はほとんどない。家庭用暖房及び自動車走行へのバイオ燃料の使用増加と重なり、危険レベルのホルムアルデヒド蒸気が室内空気と外気の両方で発生する可能性がある。このため、室内空気と外気の両方の汚染物質であるホルムアルデヒド蒸気に対するヒト曝露を減じるための解決策が直ちに必要である。
ホルムアルデヒドは揮発性が高い（室温で気体である）ため、物理吸着の機構のみで捕捉することは極めて難しい。しかしながら、ホルムアルデヒドは反応性であることから、化学吸着によって、より容易に捕捉することができる。化学吸着の場合、ホルムアルデヒド蒸気は、吸着剤自体又は吸着剤に含浸させた化学物質との化学的反応により捕捉される。したがって、ホルムアルデヒド用高容量吸着剤を作製するのに重要な点は、ホルムアルデヒドに対する反応部位を多く有する吸着剤を用意することである。
ホルムアルデヒドの捕捉に使用されている典型的な吸着剤材料の１つは、活性炭スキャフォールド（scaffold）によるものである。しかし、活性炭のスキャフォールドは、比較的不活性であり、この不活性により、活性炭スキャフォールド自体に高密度の反応性基を組み込むことは難しい。このため、ホルムアルデヒド用吸着剤の製造に対する努力のほとんどは、ホルムアルデヒドと反応できる含浸化学物質を見出すことに焦点が当てられてきた。そのため、活性炭スキャフォールドには、典型的には、ホルムアルデヒドと反応する種々の化学物質が含浸されている。ホルムアルデヒドの捕捉に使用される最も一般的な２つの含浸化学物質は、スルファミン酸のナトリウム塩及びリン酸と共含浸させたエチレン尿素である。様々なその他の金属塩も同様に使用されてきた。
含浸は、一般に、吸着剤の作製にいくつかの欠点を有する。まず、含浸化学物質は、移動する場合があり、これは、特に、他の吸着剤が同じ製品中に使用されている場合、問題となる。含浸の別の欠点は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を吸着する活性炭の能力が排除されてしまうことである。含浸化学物質が活性炭の孔を占有するため、物理吸着によってのみ捕捉される非反応性蒸気の捕捉に利用できる表面積が減少する。
アルデヒド類用の吸着剤材料がなお必要とされている。
ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を捕捉するためのポリマー吸着剤材料を含有する複合顆粒が提供される。更に、複合顆粒を製造する方法、複合顆粒を使用してアルデヒドを捕捉する方法、及び複合顆粒をアルデヒドと反応させることによって形成される組成物もまた、提供される。複合顆粒中に含まれるポリマー吸着剤は、アルデヒド化合物と反応する共有結合した窒素含有基を有する。
第１の態様では、複合顆粒が提供される。複合顆粒は、バインダーとポリマー吸着剤とを含み、ポリマー吸着剤は（ａ）前駆体ポリマー材料と（ｂ）窒素含有化合物との反応生成物である。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される。
第２の態様では、アルデヒドを吸着させる（すなわち、捕捉する）方法が提供される。本方法は、上記のようにバインダーとポリマー吸着剤とを含む複合顆粒を用意する工程を含む。本方法は、複合顆粒をアルデヒドに曝露する工程と、アルデヒドをポリマー吸着剤上に吸着させる工程と、を更に含む。アルデヒドは、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。
第３の態様では、アルデヒドと複合顆粒との反応生成物を含む組成物が提供される。本複合顆粒は、上記のようにバインダーとポリマー吸着剤とを含有する。アルデヒドは、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。
第４の態様において、複合顆粒を調製する方法が提供される。方法は、前駆体ポリマー材料を用意する工程を含む。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に対して８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に対して３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に対して０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。方法は、前駆体ポリマー材料を、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される窒素含有化合物と反応させる工程を更に含む。反応は、共有結合した窒素含有基を有するポリマー吸着剤の形成をもたらす。本方法は、ポリマー吸着剤をバインダーと配合して、配合材料を形成する工程と、この配合材料から複合顆粒を調製する工程とをなお更に含む。
バインダーと、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を捕捉するためのポリマー吸着剤材料とを含有する複合顆粒が提供される。更に、複合顆粒を製造する方法、複合顆粒を使用してアルデヒドを捕捉する方法、及び複合顆粒をアルデヒドと反応させることによって形成される組成物もまた、提供される。複合顆粒中に含まれるポリマー吸着剤材料は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料と窒素含有化合物との反応生成物である。得られるポリマー吸着剤は、共有結合した窒素含有基を有する。ポリマー吸着剤は、典型的には、多孔質であり、ポリマー吸着剤の細孔は多くの場合、メソ細孔及び／又はミクロ細孔の寸法範囲にある。
より詳細には、複合顆粒中のポリマー吸着剤は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料と窒素含有化合物との反応生成物である。得られるポリマー吸着剤は、共有結合した窒素含有基を有する。ポリマー吸着剤を使用して、室温又は使用条件下で揮発性であるアルデヒドを吸着することができる。好適なアルデヒドは、典型的には、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。いくつかの実施形態では、アルデヒドはホルムアルデヒド（Ｒ２が水素である）、又はアセトアルデヒド（Ｒ２がメチルである）である。
「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」などの用語は、単数の実体のみを指すことを意図するものではなく、具体例を例示するために用いることができる一般的な種類を含む。用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、用語「少なくとも１つの」と互換的に使用される。列挙が後続する「〜のうちの少なくとも１つ」及び「〜のうちの少なくとも１つを含む」という語句は、列挙内の項目のうちのいずれか１つ、及び、列挙内の２つ以上の項目のいずれかの組み合わせを指す。
「及び／又は（and／or）」という用語は、一方又は両方を意味する。例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、Ｂのみ、又はＡとＢとの両方を意味する。
端点による数値範囲の記載は、その範囲内に包含される全ての数及びその端点を含むものである（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等を含む）。
用語「の範囲」又は「の範囲内」（及び類似の記載）は、その記載された範囲の終点を含む。
「ポリマー」及び「ポリマー材料」という用語は、交換可能に使用され、１つ以上のモノマーを反応させることによって形成された材料を指す。これらの用語は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマーなどを含む。同様に、「重合させる」及び「重合させること」という用語は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマーなどであり得るポリマー材料を製造するプロセスを指す。
「ポリマー吸着剤」及び「多孔質ポリマー吸着剤」という用語は、同じ意味で用いられ、多孔質であり、例えば、アルデヒドなどのガス状物質を吸着できるポリマー材料を指す。ポリマー吸着剤などの多孔質材料は、それらの細孔の径に基づいて特性評価することができる。「ミクロ細孔」という用語は、２ナノメートル未満の直径を有する細孔を指す。「メソ細孔」という用語は、２〜５０ナノメートルの範囲の直径を有する細孔を指す。「マクロ細孔」という用語は、５０ナノメートルより大きい直径を有する細孔を指す。ポリマー吸着剤の多孔度（porosity）は、極低温条件下（例えば、７７Ｋの液体窒素）での多孔質材料による窒素又はアルゴンなどの不活性ガスの吸着等温線から特性評価することができる。吸着等温線は、典型的には、約１０−６〜約０．９８±０．０１の範囲の複数の相対圧力における多孔質ポリマー吸着剤による、アルゴンなどの不活性ガスの吸着率を測定することによって得られる。次いで等温線を、比表面積を計算するためのＢＥＴ（Brunauer−Emmett−Teller）法、多孔度及び孔径分布を特性評価するための密度関数理論（ＤＦＴ）などの様々な方法を用いて分析する。
「吸着している」という用語、並びに、「吸着する」、「吸着した」、及び「吸着」などの同様の単語は、吸着、吸収、又はその両方により、第１の物質（例えば、アルデヒドなどのガス）を、第２の物質（例えば、多孔質ポリマー吸着剤などのポリマー材料）に付加することを指す。同様に、「吸着剤」という用語は、吸着、吸収、又はその両方により、第１の物質を吸着する第２の物質を指す。吸着剤は、物理吸着、化学吸着、又はその両方によって吸着される第１の物質と相互作用することができる。
「重合性組成物」という用語は、ポリマー材料を形成するために使用される、反応混合物に含まれる全ての材料を含む。重合性組成物には、例えば、モノマー混合物、有機溶媒、開始剤、及び他の任意の成分が含まれる。有機溶媒などの重合性組成物中の成分のうちのいくつかは、化学反応は起こさないものの、化学反応及び得られるポリマー材料に影響を与え得る。
「モノマー混合物」という用語は、重合性組成物の、モノマーを含む部分を指す。より具体的には、本明細書で使用する場合、モノマー混合物は、少なくともジビニルベンゼン及び無水マレイン酸を含む。
「ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料」、及び「ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料」という用語は、同じ意味で用いられ、ジビニルベンゼン、無水マレイン酸、及び任意でスチレン型モノマーから調製されるポリマー材料を指す。
「スチレン型モノマー」という用語は、スチレン、アルキル置換スチレン（例えばエチルスチレン）、又はそれらの混合物を指す。これらのモノマーは、ジビニルベンゼン中に不純物としてしばしば存在する。
「表面積」という用語は、到達可能な細孔の内表面を含む、材料表面の総面積のことを指す。表面積は、典型的には、ある範囲の相対圧力にわたって極低温条件下（例えば、７７Ｋの液体窒素）で材料の表面に吸着する、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスの量を測定することによって得られる吸着等温線から計算される。「ＢＥＴ比表面積」「ＳＡＢＥＴ」という用語は、ＢＥＴ法を使用して０．０５〜０．３０の相対圧力範囲にわたる不活性ガスの吸着等温線データから通常は計算される、材料１ｇ当たりの表面積（典型的には、ｍ２／ｇ）である。
用語「複合顆粒」は、バインダーで一緒に保持された複数のポリマー吸着剤粒子を指す。複合顆粒は、少なくとも３０ミクロンの平均顆粒サイズ（すなわち、顆粒が球状である場合の直径である顆粒の最大寸法）を有する。ある特定の実施形態では、顆粒サイズは、少なくとも１００ミクロンである。ある特定の実施形態において、顆粒サイズは、最大３０，０００ミクロン以上、最大２５，０００ミクロン、最大２０，０００ミクロン、最大１０，０００ミクロン、最大５，０００ミクロン、又は最大２，５００ミクロンである。
「室温」という用語は、２０℃〜３０℃の範囲、２０℃〜２５℃の範囲、２５℃に近接した及び２５℃を含む範囲、又は２５℃の温度を指す。
複合顆粒は、アルデヒドの化合物を捕捉するために付与される。複合顆粒に含まれるポリマー吸着剤及び／又はポリマー吸着剤の前駆体は、ポリマー材料の単一ブロックとして加圧反応器中で調製されることが多い。このポリマー材料のブロックは、次いで回転ハンマーミルを用いて微細粒子に分解かつ破砕される。典型的なミルはスクリーンを含み、スクリーンは、全ての破砕粒子がスクリーンの孔のサイズよりも小さくなるようにしておくことにより、粒径の制御を助ける。ポリマー材料の破砕及び粉砕の間、濾過用途のようないくつかの用途で使用するには小さすぎることがある微細粒子が、かなりの量で生成される。例えば、破砕及び粉砕されるポリマー材料の３分の１程の量は、ある特定の濾過用途で使用するには小さすぎることがある。小さすぎると考えられるものは、特定の用途及び許容される圧力降下に応じて様々であり得る。
ポリマー材料の微細粒子は、バインダーと組み合わせることで大きな粒子（すなわち複合顆粒）に形成することができる。複合顆粒は、通常、濾過用途で使用するために好適であるサイズを有する。このように、複合顆粒を形成することにより、反応器内に形成されるポリマー材料の全てを十分に使用することができ、これによって、ポリマー吸着剤の全体的な製造コストを低減することができる。
更に、ポリマー吸着剤を含有する物品（例えば、濾過用品）を製造するためのいくつかのプロセスは、追加の微細粒子の形成をもたらし得る。例えば、ポリマー吸着剤添着ウェブの作製、呼吸器カートリッジの装填、及び呼吸器並びに呼吸器カートリッジの超音波溶着は、ポリマー吸着剤材料の微粉化をもたらし、微細粒子の形成をもたらし得る。ポリマー吸着剤を、微粒子化を低減する形態で提供することは、加工の観点から有益であり得る。ポリマー吸着剤をバインダーと組み合わせることが、バインダーを含まないポリマー吸着剤と比べて、改善された靭性（例えば、粉々に砕ける可能性が低い）を有する複合顆粒の形成をもたらし得ることが判明している。加えて、本開示の複合顆粒は、アルデヒド化合物を吸着するためのポリマー吸着剤の能力に、複合顆粒が吸着剤として有用でない程度にまで悪影響を及ぼすことなく、製造することができる。
ポリマー吸着剤
複合顆粒中に含まれるポリマー吸着剤は、前駆体ポリマー材料を、窒素含有化合物と反応させることにより形成される。前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン、無水マレイン酸、及び任意のスチレン型モノマーから形成される。前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料と称することができる。前駆体ポリマー材料を合成するために使用される条件が選択され、少なくとも２５ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ比表面積を有するポリマー吸着剤を生成する。窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料中の無水物基と反応する。この反応の結果、窒素含有基をポリマー材料に結合させる共有結合が形成される。即ち、ポリマー吸着剤は、共有結合した窒素含有基を含有する。
より具体的には、前駆体ポリマー材料（即ち、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料）は、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及び任意のスチレン型モノマーを含有するモノマー混合物を含む重合性組成物から合成される。前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるモノマー混合物は、１）８〜６５重量％の無水マレイン酸、２）３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び３）０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせであるスチレン型モノマー、を含有する。量は、重合性組成物中のモノマーの総重量に相当するモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。前駆体ポリマー材料を使用して、アルデヒドの吸着に特に効果的なポリマー吸着剤を形成する場合、モノマー混合物は、多くの場合、１）１５〜６５重量％の無水マレイン酸、２）３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び３）０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせであるスチレン型モノマー、を含有する。
モノマー混合物に含まれる無水マレイン酸は、前駆体ポリマー材料内に式（ＩＩ）の無水マレイン酸モノマー単位の形成をもたらす。
Figure 2019509888
 この式及び本明細書に含まれる他の式中のアスタリスクは、モノマー単位の別のモノマー単位又は末端基への結合位置を示す。
前駆体ポリマー材料を形成するために使用される無水マレイン酸の量は、前駆体ポリマー材料と反応してポリマー吸着剤を形成することができる窒素含有化合物の量に影響を与える。窒素含有化合物は、無水物基と反応して、ポリマー吸着剤であるポリマー材料に共有結合するようになる。
いくつかの実施形態では、モノマー混合物に含まれる無水マレイン酸の量は、少なくとも８重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１２重量％、少なくとも１５重量％、又は少なくとも２０重量％である。無水マレイン酸の量は、６５重量％まで、６０重量％まで、５５重量％まで、５０重量％まで、４５重量％まで、４０重量％まで、３５重量％まで、３０重量％まで、又は２５重量％までとすることができる。例えば、無水マレイン酸は、８〜６５重量％、１５〜６５重量％、１５〜６０重量％、１５〜５０重量％、１５〜４０重量％、２０〜６５重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５０重量％、４０〜６５重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で存在してもよい。量は、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
言い方を変えれば、前駆体ポリマー材料は、式（ＩＩ）のモノマー単位を、８〜６５重量％、１５〜６５重量％、１５〜６０重量％、１５〜５０重量％、１５〜４０重量％、２０〜６５重量％、２０〜６０重量％、２０〜５０重量％、２０〜４０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５０重量％、４０〜６５重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
モノマー混合物に含まれるジビニルベンゼンは、前駆体ポリマー材料内に式（ＩＩＩ）のジビニルベンゼンモノマー単位の形成をもたらす。
Figure 2019509888
 ベンゼン環と結合した２つの基は、互いにオルト位、メタ位又はパラ位であることができる。式（ＩＩＩ）のモノマー単位は、高い架橋密度並びにミクロ細孔及び／又はメソ細孔を有する硬質ポリマー材料の形成に寄与する。
前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるジビニルベンゼンの量は、前駆体ポリマー材料及びポリマー吸着剤の両方のＢＥＴ比表面積に大きな影響を有し得る。ＢＥＴ比表面積は、前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるモノマー混合物中のジビニルベンゼンの量の増加と共に、及びポリマー吸着剤中の式（ＩＩＩ）のモノマー単位の得られる量と共に増大する傾向がある。ジビニルベンゼンの量が３０重量％未満である場合、ポリマー吸着剤が、十分に高いＢＥＴ比表面積を有しなくなる場合がある。他方では、ジビニルベンゼンの量が８５重量％よりも高い場合、ポリマー吸着剤中の窒素含有基がより少ないので、吸着したアルデヒドの量が損なわれる場合がある。いくつかの実施形態では、モノマー混合物に含まれるジビニルベンゼンの量は、少なくとも３０重量％、少なくとも３５重量％、少なくとも４０重量％、又は少なくとも４５重量％である。ジビニルベンゼンの量は、８５重量％まで、８０重量％まで、７５重量％まで、７０重量％まで、６５重量％まで、６０重量％まで、又は５０重量％までとすることができる。例えば、量は、３０〜８５重量％、３０〜８０重量％、３０〜７５重量％、３０〜７０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５５重量％、３０〜５０重量％、３５〜８０重量％、３５〜７０重量％、３５〜６０重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、４０〜７０重量％、又は４０〜６０重量％の範囲とすることができる。量は、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
言い方を変えれば、前駆体ポリマー材料は、式（ＩＩＩ）のモノマー単位を、３０〜８５重量％、３０〜８０重量％、３０〜７５重量％、３０〜７０重量％、３０〜６５重量％、３０〜６０重量％、３０〜５５重量％、３０〜５０重量％、３５〜８０重量％、３５〜７０重量％、３５〜６０重量％、４０〜８５重量％、４０〜８０重量％、４０〜７０重量％、又は４０〜６０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
ジビニルベンゼンは、純粋な形態で得ることが困難である場合がある。例えば、ジビニルベンゼンは、５５重量％という低い純度で市販されていることが多い。ジビニルベンゼンを約８０重量％よりも高い純度で得ることは、困難かつ／又は高コストでありうる。ジビニルベンゼンに付随する不純物は、典型的には、スチレン、アルキル置換スチレン（例えばエチルスチレン）、又はこれらの混合物などのスチレン型モノマーである。したがって、スチレン型モノマーは、多くの場合、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のジビニルベンゼン及び無水マレイン酸と共に存在する。モノマー混合物は、典型的には、モノマー混合物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーを含んでいる。スチレン型モノマーの含有量が４０重量％よりも高い場合、望ましいＢＥＴ比表面積（例えば、少なくとも２５ｍ２／ｇ）を有するポリマー吸着剤を提供するには、架橋密度が低すぎる可能性があり、及び／又は架橋間距離が大きすぎる場合がある。架橋密度が低下するに従って、ポリマー吸着剤の剛性は低くなり、多孔度は低くなる傾向がある。典型的には、５５重量％の純度を有するジビニルベンゼンは、スチレン型モノマー不純物の含有量が高すぎることから、前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるモノマー混合物中での使用には適さない。即ち、ジビニルベンゼンの好適な量を有するモノマー混合物を得るためには、ジビニルベンゼンは、多くの場合、少なくとも約８０重量％の純度である。約８０重量％よりも低い純度を有するジビニルベンゼンを使用すると、不所望に低いＢＥＴ比表面積を有する前駆体ポリマー材料及び／又はポリマー吸着剤が生成され得る。
モノマー混合物に含まれるスチレン型モノマーは、前駆体ポリマー材料内に式（ＩＶ）のスチレン型モノマー単位の存在をもたらす。
Figure 2019509888
 基Ｒ３は、水素又はアルキル（例えば、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル）である。
いくつかの実施形態では、前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるスチレン型モノマーの量は、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、又は少なくとも５重量％である。スチレン型モノマーの量は、４０重量％まで、３０重量％まで、２０重量％まで、又は１０重量％までとすることができる。例えば、量は、０〜４０重量％、１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜４０重量％、０〜３０重量％、１〜３０重量％、５〜３０重量％、１０〜３０重量％、０〜２０重量％、１〜２０重量％、５〜２０重量％、又は１０〜２０重量％の範囲であることができる。量は、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物に含有されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
言い方を変えれば、前駆体ポリマー材料は、式（ＩＶ）のモノマー単位を、０〜４０重量％、１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜４０重量％、０〜３０重量％、１〜３０重量％、５〜３０重量％、１０〜３０重量％、０〜２０重量％、１〜２０重量％、５〜２０重量％、又は１０〜２０重量％の範囲で含有する。これらの量は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
全体として、前駆体ポリマー材料は、８〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び０〜４０重量％のスチレン型モノマーを含む、モノマー混合物を含有する重合性組成物から形成される。いくつかの実施形態では、モノマー混合物は、１５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び０〜４０重量％（又は５〜４０重量％）のスチレン型モノマーを含む。いくつかの実施形態では、２５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％）のスチレン型モノマーを含む。いくつかの実施形態では、２５〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜７５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜３０重量％（又は５〜３０重量％、若しくは１０〜３０重量％）のスチレン型モノマーを含む。更にその他の実施形態では、モノマー混合物は、３０〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７０重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）のスチレン型モノマーを含む。更にその他の実施形態では、モノマー混合物は、３０〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜６５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）のスチレン型モノマーを含む。更なる実施形態では、モノマー混合物は、４０〜６０重量％の無水マレイン酸、３０〜５５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）のスチレン型モノマーを含む。更に他の実施形態では、モノマー混合物は、２０〜４０重量％の無水マレイン酸、５０〜７０重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）のスチレン型モノマーを含む。重量％値は、前駆体ポリマー材料を形成するために使用されるモノマー混合物中のモノマーの総重量に基づく。
前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物に含まれるモノマー混合物は、典型的には、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及びスチレン型モノマーから選択されるモノマーを少なくとも９５重量％含む。例えば、モノマー混合物中のモノマーの少なくとも９７重量％、少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．９重量％、又は１００重量％は、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、及びスチレン型モノマーから選択される。高純度のジビニルベンゼンが使用されるいくつかの実施形態では、モノマー混合物は、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸のみを含有する。即ち、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸の量の合計は、１００重量％である。
モノマー混合物に加えて、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物は、有機溶媒を含む。重合性組成物は、重合前には単一の相である。言い換えると、重合前には、重合性組成物は懸濁液ではない。有機溶媒は、モノマー混合物中に含まれるモノマーを溶解し、前駆体ポリマー材料が生成されはじめる際にこれを可溶化するように選択される。有機溶媒としては、典型的には、ケトン、エステル、アセトニトリル、又はこれらの混合物が挙げられる。
有機溶媒は、前駆体ポリマー材料の形成中にポロゲンとして機能することができる。有機溶媒の選択は、ＢＥＴ比表面積、及び前駆体ポリマー材料中に形成される細孔の径に大きく影響を与え得る。モノマー及び形成するポリマーの両方と混和性の有機溶媒を使用することにより、前駆体ポリマー材料内のミクロ細孔及びメソ細孔が形成されやすくなる。モノマー及び形成するポリマーに好適な溶媒を用いることにより、最終的なポリマー吸着剤の多孔度のより多くの部分がミクロ細孔及びメソ細孔の形態になりやすい。
特に適当な有機溶媒としては、ケトン、エステル、アセトニトリル、及びこれらの混合物が挙げられる。得られる前駆体ポリマー材料が少なくとも１００ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ比表面積を有するのであれば、その他の有機溶媒は、これらの有機溶媒の１つ以上と共に添加することができる。好適なケトンの例としては、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンなどのアルキルケトンが挙げられるが、これらに限定されない。適当なエステルの例としては、これらに限定されるものではないが、エチルアセテート、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、及び酢酸ｔｅｒｔ−ブチルなどの酢酸エステルが挙げられる。
有機溶媒は、任意の望ましい量で使用することができる。重合性組成物は、多くの場合、１〜７５重量％の範囲の固形分率を有する（即ち、重合性組成物は、２５〜９９重量％の有機溶媒を含有する。）。固形分率が低すぎると、重合時間が不必要に長くなることがある。固形分率は、多くの場合、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、又は少なくとも１５重量％である。しかしながら固形分重量％が高すぎると、モノマーは有機溶媒と共に単一の相を形成しない。更に、固形分率を増大させると、より低いＢＥＴ比表面積を有する前駆体ポリマー材料が形成される傾向がある。固形分率（％）は、７５重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、４０重量％以下、３０重量％以下、又は２５重量％以下であってよい。例えば、固形分率は、５〜７５重量％、５〜７０重量％、５〜６０重量％、５〜５０重量％、５〜４０重量％、５〜３０重量％又は５〜２５重量％の範囲であることができる。
モノマー混合物及び有機溶媒に加えて、前駆体ポリマー材料を形成するために使用される重合性組成物は、典型的には、フリーラジカル重合反応のための開始剤を含む。任意の好適なフリーラジカル開始剤を使用することができる。好適なフリーラジカル開始剤は、通常、重合性組成物中に含まれるモノマーと混和性であるように選択される。いくつかの実施形態では、フリーラジカル開始剤は、室温よりも高い温度で活性化され得る熱開始剤である。別の実施形態では、フリーラジカル開始剤はレドックス開始剤である。重合反応はフリーラジカル反応であるため、重合性組成物中の酸素の量を最小限に抑えることが望ましい。
開始剤の種類及び量はいずれも重合速度に影響し得る。一般的に、開始剤の量を増やすとＢＥＴ比表面積が低下する傾向にあるが、開始剤の量が少なすぎるとモノマーからポリマー材料への高い変換率を得ることが困難となりうる。フリーラジカル開始剤は、通常、０．０５〜１０重量％、０．０５〜８重量％、０．０５〜５重量％、０．１〜１０重量％、０．１〜８重量％、０．１〜５重量％、０．５〜１０重量％、０．５〜８重量％、０．５〜５重量％、１〜１０重量％、１〜８重量％、又は１〜５重量％の範囲の量で存在する。重量％は、重合性組成物中のモノマーの総重量に基づく。
好適な熱開始剤としては、有機過酸化物及びアゾ化合物が挙げられる。アゾ化合物の例としては、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から商標表記ＶＡＺＯで市販されているもの、例えば、ＶＡＺＯ ６４（２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル））（多くの場合、ＡＩＢＮと称される）及びＶＡＺＯ ５２（２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル））が挙げられるが、これらに限定されない。他のアゾ化合物は、Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＶＡ）から市販されており、例えば、Ｖ−６０１（ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート））、Ｖ−６５（２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル））、及びＶ−５９（２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル））などである。有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド（ＢＰＯ）などのビス（１−オキソアリール）ペルオキシド、過酸化ラウロイルなどのビス（１−オキソアルキル）ペルオキシド、及び過酸化ジクミル又は過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチルなどのジアルキルペルオキシド、並びにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。熱開始剤を活性化するために必要とされる温度はしばしば、２５℃〜１６０℃の範囲、３０℃〜１５０℃の範囲、４０℃〜１５０℃の範囲、５０℃〜１５０℃の範囲、５０℃〜１２０℃の範囲、又は５０℃〜１１０℃の範囲である。
好適なレドックス開始剤としては、アリールスルフィン酸塩、トリアリールスルホニウム塩、又は酸化状態の金属、過酸化物若しくは過硫酸塩と組み合わせたＮ，Ｎ−ジアルキルアニリン（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン）が挙げられる。具体的なアリールスルフィン酸塩としては、テトラブチルアンモニウム４−エトキシカルボニルベンゼンスルフィネート、テトラブチルアンモニウム４−トリフルオロメチルベンゼンスルフィネート、及びテトラブチルアンモニウム３−トリフルオロメチルベンゼンスルフィネートなどのテトラアルキルアンモニウムアリールスルフィネートが挙げられる。具体的なトリアリールスルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウム陽イオンを有するもの、並びにＰＦ６ −、ＡｓＦ６ −、及びＳｂＦ６ −から選択される陰イオンを有するものが挙げられる。好適な金属イオンとしては、例えば、第３族の金属イオン、遷移金属、及びランタニド金属が挙げられる。具体的な金属イオンとしては、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩＩ）、Ａｇ（Ｉ）、Ａｇ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｃｅ（ＩＩＩ）、Ａｌ（ＩＩＩ）、Ｍｏ（ＶＩ）、及びＺｎ（ＩＩ）が挙げられるが、これらに限定されない。好適な過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド、過酸化ラウロイルなどが挙げられる。好適な過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸テトラアルキルアンモニウム（例えば、過硫酸テトラブチルアンモニウム）などが挙げられる。
重合性組成物は通常、界面活性剤を含まないか又は実質的に含まない。本明細書で使用する場合、界面活性剤に関する「実質的に含まない」という用語は、界面活性剤が重合性組成物に意図的に添加されていることはなく、存在し得る界面活性剤は、重合性組成物の成分のうちの１つに存在する不純物（例えば有機溶媒又はモノマーのうちの１つに存在する不純物）に由来するものであることを意味する。重合性組成物は通常、重合性組成物の総重量に基づいて０．５重量％未満、０．３重量％未満、０．２重量％未満、０．１重量％未満、０．０５重量％未満、又は０．０１重量％未満の界面活性剤を含有する。界面活性剤は前駆体ポリマー材料中のミクロ細孔及びメソ細孔への進入を制限する傾向があり、場合によってはこれらの細孔を塞ぐ傾向があるため、これらの材料を含まないことが有利である。
重合性組成物がフリーラジカル開始剤の存在下で加熱されると、モノマー混合物中のモノマーの重合が起こる。モノマー混合物中の各モノマーの量のバランスをとることによって、かつ、モノマーの全て及び成長中のポリマー材料をその初期の形成段階において可溶化することができる有機溶媒を選択することによって、少なくとも１００ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ比表面積を有する前駆体ポリマー材料を調製することができる。前駆体ポリマー材料のＢＥＴ比表面積は、少なくとも１５０ｍ２／ｇ、少なくとも２００ｍ２／ｇ、又は少なくとも３００ｍ２／ｇであることができる。ＢＥＴ比表面積は、例えば、１０００ｍ２／ｇまで又はそれ以上、９００ｍ２／ｇまで、８００ｍ２／ｇまで、７５０ｍ２／ｇまで、又は７００ｍ２／ｇまでとすることができる。
前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の反応生成物である。重合性組成物から形成される前駆体ポリマー材料は、（ａ）８〜６５重量％の、式（ＩＩ）の第１のモノマー単位と、
Figure 2019509888
 （ｂ）３０〜８５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２のモノマー単位と、
Figure 2019509888
 （ｃ）０〜４０重量％の、式（ＩＶ）（式中、Ｒ３は、水素又はアルキル（例えば、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル）である。）の第３のモノマー単位と、を含有する。
Figure 2019509888
 多くの実施形態では、アルデヒド用ポリマー吸着剤として特に効果的であるように、前駆体ポリマー材料は、（ａ）１５〜６５重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、（ｂ）３０〜８５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び（ｃ）０〜４０重量％（又は５〜４０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。各重量％値は、前駆体ポリマー材料中のモノマー単位の総重量に基づく。
前駆体ポリマー材料のいくつかの実施形態は、２５〜６５重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、３０〜７５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。いくつかの実施形態は、２５〜６０重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、３０〜７５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜３０重量％（又は５〜３０重量％、若しくは１０〜３０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。更にその他の実施形態では、モノマー混合物は、３０〜６５重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、３０〜７０重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。更にその他の実施形態では、モノマー混合物は、３０〜６０重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、３０〜６５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。更なる実施形態では、モノマー混合物は、４０〜６０重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、３０〜５５重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。更に他の実施形態では、モノマー混合物は、２０〜４０重量％の、式（ＩＩ）の第１モノマー単位、５０〜７０重量％の、式（ＩＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％、若しくは１０〜２０重量％）の、式（ＩＶ）の第３モノマー単位、を含有する。重量％値は、前駆体ポリマー材料中で使用されるモノマー単位の総重量に基づく。
ポリマー吸着剤は、前駆体ポリマー材料を、窒素含有化合物と反応させることにより形成される。通常塩基性である窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料中の無水物基と反応する。即ち、窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料内の式（ＩＩ）のモノマー単位と反応する。この反応の結果、窒素含有化合物をポリマー材料に結合させる共有結合が形成される。即ち、ポリマー吸着剤は共有結合した窒素含有基を有する。
窒素含有化合物は、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］の基を２つ以上有する化合物である。好適なアルキルＲ基（即ち、アルキルがアルカンの一価の基である）は、多くの場合、１〜２０個の炭素原子を有する。例えば、アルキルは、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有することができ、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態では、アルキルは、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子又は１〜４個の炭素原子を有する。
単一の一級アミノ基を有する窒素含有化合物は、一級アミン化合物であり、典型的には、その他の一級及び／又は二級アミノ基を含まない。即ち、単一の窒素含有基があり、それは−ＮＨ２である。式−ＮＨＲのアミノ基を少なくとも２つ有する窒素含有化合物は、２つ以上の一級アミノ基（Ｒは水素に相当する）を有することができるか、２つ以上の二級アミノ基（Ｒはアルキルに相当する）を有することができるか、又は少なくとも１つの一級アミノ基に加えて少なくとも１つの二級アミノ基を有することができる。
多くの好適な窒素含有化合物は、式（Ｖ）の化合物である。
Ｒ４ＮＨＲ１
（Ｖ）
式（Ｖ）では、基Ｒ１は水素又はアルキルである。基Ｒ４は、水素、アルキル、又は式−Ｒ５−ＮＨＲ６、若しくは−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基である。基Ｒ５は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。基Ｒ６は、水素、アルキル又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
Ｒ１及びＲ４の両方が水素である場合、式（Ｖ）はアンモニアに相当する。Ｒ１が水素であり、Ｒ４がアルキルである場合、式（Ｖ）は単一の一級アミノ基を有する化合物に相当する。Ｒ４が−Ｒ５−ＮＨＲ６である場合、又はＲ４が−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である場合、式（Ｖ）は式−ＮＨＲの基を２つ以上有する化合物に相当する。
式（Ｖ）のＲ１のための好適なアルキル基は、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有することができ、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態では、アルキルは、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子又は１〜４個の炭素原子を有する。
いくつかの実施形態では、式（Ｖ）のＲ４は、アルキルである。窒素含有化合物として好適であるためには、Ｒ４がアルキルである場合、Ｒ１は水素に相当する。即ち、式（Ｖ）の化合物は、一級アミン化合物である。Ｒ４のための好適なアルキル基は、多くの場合、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態では、アルキルは、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子又は１〜４個の炭素原子を有する。好適な一級アミン化合物の例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、及びシクロヘキシルアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、式（Ｖ）のＲ４は式−Ｒ５−ＮＨＲ６の基であり、窒素含有化合物は式（Ｖ−１）の化合物である。
Ｒ６ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−１）
このような化合物は、式−ＮＨＲのアミノ基を少なくとも２つ有する。式（Ｖ−１）のＲ６のための好適なアルキル基は、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有することができ、最大２０個の炭素原子、最大１８個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態では、アルキルは、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子又は１〜４個の炭素原子を有する。基Ｒ５は、共有結合（即ち、窒素含有化合物がヒドラジン化合物である）、アルキレン（即ち、アルキレンがアルカンの二価の基である）、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであることができる。
式（Ｖ−１）の好適なアルキレンＲ５基は、通常、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、少なくとも３個の炭素原子、又は少なくとも４個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、最大１０個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。いくつかの窒素含有化合物は、Ｒ１が水素であり、Ｒ５がアルキレンであり、Ｒ６が水素である、式（Ｖ−１）の化合物である。このような窒素含有化合物の例は、例えば、メチレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、及びブチレンジアミンなどのアルキレンジアミンである。Ｒ１及びＲ６の両方がアルキルに相当する式（Ｖ−１）の窒素含有化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミンが挙げられる。
式（Ｖ−１）の化合物の他の実施形態では、基Ｒ５は、少なくとも１つのカテナリー−Ｏ−又は−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレン（即ち、ヘテロアルキレンは、カテナリーヘテロ原子を有するアルカンである、ヘテロアルカンの二価のラジカルである）である。言い方を変えれば、ヘテロアルキレンＲ３基は、式−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−又は−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−［式中、各Ｒａ及び各Ｒｂは、独立してアルキレンであり、ｎは１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、１〜１０、１〜６若しくは１〜４の範囲の整数である。］の基を１つ以上有する。好適なＲａ及びＲｂアルキレン基は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を有する。ヘテロアルキレンは、多くの場合、最大３０個の炭素原子及び最大１６個のヘテロ原子、最大２０個の炭素原子及び最大１１個のヘテロ原子、又は最大１０個の炭素原子及び最大６個のヘテロ原子を有する。このような窒素含有化合物は、式（Ｖ−２）及び（Ｖ−３）によって表すことができる。
Ｒ６ＨＮ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ１
（Ｖ−２）
Ｒ６ＨＮ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ１
（Ｖ−３）
いくつかの窒素含有化合物は、Ｒ１が水素であり、Ｒ５が−Ｏ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ６が水素である、式（Ｖ−２）の化合物である。このような窒素含有化合物の例は、ポリエチレングリコールジアミン及びポリプロピレングリコールジアミンなどのポリ（アルキレンオキシド）ジアミンである。更なる窒素含有化合物は、Ｒ１が水素であり、Ｒ５が−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ６が水素である、式（Ｖ−３）の化合物である。このような窒素含有化合物は、例えば、式Ｈ２Ｎ−［（ＣＨ２）ｘＮＨ］ｙ−（ＣＨ２）ｘＮＨ２［式中、ｘは１〜４の範囲の整数であり、ｙは１〜１０の範囲である。］の化合物であることができる。例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミンが挙げられる。
式（Ｖ−１）のＲ５基は、アリーレン基又はアラルキレン基であることもできる。好適なアリーレン（即ち、炭素環式の芳香族化合物の二価のラジカル）Ｒ５基は、典型的には、６〜１２個の炭素原子を有し、多くの場合、フェニレン又はジフェニレンである。好適なアラルキレンＲ５基とは、アリール基により置換されたアルキレン基、アルキル基で置換されたアリーレン基、又はアルキレン基に結合したアリーレン基を有する二価の基を指す。アルキレン又はアラルキレンのアルキル部分は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する。アリール又はアラルキレンのアリーレン部分は、多くの場合、６〜１２個の炭素原子を有し、多くの場合、フェニル又はフェニレンのどちらかである。Ｒ１及びＲ６の両方が水素であり、Ｒ５がアリーレンである式（Ｖ−１）の窒素含有化合物の例としては、フェニレンジアミンが挙げられるが、これに限定されない。
更に他の窒素含有化合物は、Ｒ６が
式（Ｖ−４）にて示すような−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である式（Ｖ−１）の化合物である。
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−４）
例えば、いくつかの化合物では、Ｒ１は水素であり、Ｒ５はアルキレンである。このような化合物の１つは、アグマチンである。アグマチンは、その他の共鳴構造によっても同様に表すことができるが、式（Ｖ−１）及び（Ｖ−４）の両方の範囲内であると考えられる。
式（Ｖ）のその他の実施形態では、Ｒ４は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２基である。得られる化合物は、式（Ｖ−５）の化合物である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１
（Ｖ−５）
Ｒ１が水素である場合、この化合物はグアニジンである。
その他の好適な窒素含有化合物は、式−ＮＨＲ１［式中、Ｒ１は水素又はアルキルである。］の基を少なくとも３つ有するポリアミンである。このような化合物は、式（ＶＩ）の化合物であることができる。
Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ
（ＶＩ）
式（ＶＩ）では、Ｒ１は上記に定義したとおりであり、変数ｚは少なくとも３に相当し、最大１０、最大８、最大６、又は最大４であることができる。Ｒ７基は、多くの場合、アルカンのｚ価基、又はヘテロアルカンのｚ価基である。好適なアルカンのｚ価基は、多くの場合、４つの隣接基のうちの少なくとも３つが−ＣＨ２−である分枝状炭素原子を有する。好適なヘテロアルカンのｚ価基は、多くの場合、３つの隣接炭素原子（例えば、アルキレン基若しくはアルキル基である３つの隣接基）を有する分枝状窒素原子を有するか、又は４つの隣接原子のうちの少なくとも３つが炭素（即ち、アルキレン基若しくはアルキル基である３つの隣接基）である分枝状炭素原子を有する。これらのヘテロアルカンのｚ価基は、多くの場合、式−Ｒｃ−［ＮＨ−Ｒｄ］ｐ−［式中、各Ｒｃ及び各Ｒｄは、独立してアルキレンであり、ｐは１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、１〜１０、１〜６若しくは１〜４の範囲の整数である。］の基を１つ以上含む。好適なＲｃ及びＲｄアルキレン基は、多くの場合、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を有する。アルカンのｚ価基は、多くの場合、少なくとも２個の炭素原子、少なくとも３個の炭素原子、少なくとも４個の炭素原子、又は少なくとも５個の炭素原子を有し、最大２０個の炭素原子、最大１６個の炭素原子、最大１２個の炭素原子、又は最大８個の炭素原子を有する。ヘテロアルカンのｚ価基は、多くの場合、最大３０個の炭素原子及び最大１６個のヘテロ原子、最大２０個の炭素原子及び最大１１個のヘテロ原子、又は最大１０個の炭素原子及び最大６個のヘテロ原子を有する。
特定の式Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚのポリアミンとしては、様々なポリイミンが挙げられる。いくつかのポリイミンは、各窒素分枝状原子が式−Ｒｃ−［ＮＨ−Ｒｄ］ｐ−の基３つに結合した、１つ以上の分枝状窒素原子を含む。各分枝状部分の末端基は、多くの場合、−ＮＨ２などの式−ＮＨＲ１の基である。例としては、様々な分枝状ポリエチレンイミンが挙げられる。別の特定のポリアミンは、Ｒ７がアルカンの三価の基（即ち、炭素分枝状原子が３つの隣接アルキレン基及び１つの隣接メチル基を有する４つの炭素原子に結合している）であり、各Ｒ１が水素であり、ｚが３に相当する、２−（アミノメチル）−２−メチル−１，３−プロパンジアミンである。
多くの実施形態では、このような式（Ｖ）（式Ｖ−１〜Ｖ−５を含む）、及び式（ＶＩ）の化合物などの窒素含有化合物は、２０００ダルトン（Ｄａ）以下の分子量（又は重量平均分子量）を有する。例えば、分子量（又は重量平均分子量）は、１５００Ｄａ以下、１０００Ｄａ以下、７５０Ｄａ以下、５００Ｄａ以下、又は２５０Ｄａ以下である。
窒素含有化合物は、前駆体ポリマー材料中の式（ＩＩ）のモノマー単位と反応する。この反応により、窒素含有化合物が、反応部位が式（ＩＩ）のモノマー単位の無水物基（−（ＣＯ）−Ｏ−（ＣＯ）−）であるポリマー材料に共有結合することになる。環状構造は典型的には開かれて、式（ＶＩＩ）、式（ＶＩＩＩ）、又はこれらの組み合わせのモノマー単位を形成する。
Figure 2019509888
Figure 2019509888
 式（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）では、式（Ｖ）の窒素含有化合物が使用される場合、基Ａは−ＮＲ１Ｒ４に相当し、式（ＶＩ）の窒素含有化合物が使用される場合、基Ａは−ＮＲ１−Ｒ７（ＮＨＲ１）ｚ−１に相当する。あるいは、環状構造は、場合により、式（ＩＸ）［式中、Ａ１は二価の基であり、式（Ｖ）の化合物、又は式（ＶＩ）の化合物から水素原子を２個除いたものに相当する。］にて示すような形態であり得る。
Figure 2019509888
いくつかの実施形態では、ポリマー吸着剤は、窒素含有化合物として式（Ｖ）の化合物を使用して形成される。
Ｒ４ＮＨＲ１
（Ｖ）
Ｒ４が水素である場合、ポリマー吸着剤は式−ＮＨＲ１の窒素含有基を含有する。水素に相当するＲ１基を有するこのようなポリマー吸着剤がアルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露される場合、得られるポリマー材料は、式−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの組み合わせを有し得る。アルキルに相当するＲ１基を有するこのようなポリマー吸着剤がアルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露される場合、得られるポリマー材料は、式−ＮＲ１−ＣＨＲ２−ＯＨの基を有することができる。
その他の実施形態では、ポリマー吸着剤は、窒素含有化合物として式（Ｖ−１）の化合物を使用して形成される。
Ｒ６ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−１）
得られるポリマー吸着剤は、式−ＮＲ６−Ｒ５−ＮＨＲ１、−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨＲ６の窒素含有基、又はその両方を有することができる。式−ＮＲ６−Ｒ５−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１が水素である場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ６−Ｒ５−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＲ６−Ｒ５−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＲ６−Ｒ５−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの混合物を有することができる。同様に、式−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨＲ６の基の末端Ｒ６が水素である場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＲ１−Ｒ５−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＲ１−Ｒ５−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれら混合物を有することができる。式−ＮＲ６−Ｒ５−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１がアルキルである場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ６−Ｒ５−ＮＲ１−ＣＨＲ２−ＯＨの基を有することができる。同様に、式−ＮＲ1−Ｒ５−ＮＨＲ6の基の末端Ｒ6がアルキルである場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ1−Ｒ５−ＮＲ6−ＣＨＲ２−ＯＨの基を有することができる。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
更に他の実施形態では、ポリマー吸着剤は、窒素含有化合物として式（Ｖ−４）の化合物を使用して形成される。
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−４）
得られるポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−ＮＨＲ１、−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の窒素含有基、又はその両方を有することができる。式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１が水素である場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの混合物を有することができる。式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１がアルキルである場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−Ｒ５−ＮＲ１−ＣＨＲ２−ＯＨの基を有することができる。ポリマー吸着剤が式−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基を有する場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＲ１−Ｒ５−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの混合物を有することができる。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
更に他の実施形態では、ポリマー吸着剤は、窒素含有化合物として式
（Ｖ−５）
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１
（Ｖ−５）
の化合物を使用して形成される。得られるポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１、−ＮＲ１−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の窒素含有基、又はその両方を有することができる。式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１が水素である場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの混合物を有することができる。式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１の基の末端Ｒ１がアルキルである場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＲ１−ＣＨＲ２−ＯＨの基を有することができる。ポリマー吸着剤が式−ＮＲ１−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基を有する場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ−ＣＨＲ２−ＯＨ、−ＮＲ１−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ（ＣＨＲ２−ＯＨ）２、−ＮＲ１−（Ｃ＝ＮＨ）−Ｎ＝ＣＲ２Ｈの基、又はそれらの混合物を有することができる。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
更に他の実施形態では、ポリマー吸着剤は、窒素含有化合物として式（ＶＩ）の化合物を使用して形成される。
Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ
（ＶＩ）
得られるポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−１の窒素含有基を有することができる。式−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−１の基の末端Ｒ１が水素である場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−２（ＮＨ−ＣＨＲ２ＯＨ）、−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−２（Ｎ（ＣＨＲ２ＯＨ）２）、−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−２（Ｎ＝ＣＲ２Ｈ）基、又はそれらの混合物を有することができる。式−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−１の基の末端Ｒ１のうちの１つがアルキルである場合、アルデヒドＲ２−（ＣＯ）−Ｈに曝露後のポリマー吸着剤は、式−ＮＲ１−Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ−２（ＮＲ１−ＣＨＲ２ＯＨ）の基を有することができる。これらの実施形態のいくつかでは、２つ以上の末端−ＮＨＲ１基がアルデヒドと反応することができる。末端基に加えて、アルデヒドは、ポリマー吸着剤上の任意のその他の一級及び／又は二級アミノ基と反応することができる。
前駆体ポリマー材料中の式（ＩＩ）のモノマー単位の各モルに対して、最大２モルの窒素含有化合物を添加することができた。即ち、最大２００モル％の窒素含有化合物は、式（ＩＩ）のモノマー単位の総モルに基づいて、前駆体ポリマー材料と反応することができる。いくつかの実施形態では、添加される窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（ＩＩ）のモノマー単位の総モルに対して、最大１７５モル％、最大１５０モル％、最大１２５モル％、又は最大１００モル％である。窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（ＩＩ）のモノマー単位の総モルに対して、少なくとも１モル％、少なくとも２モル％、少なくとも５モル％、少なくとも１０モル％、少なくとも２０モル％、少なくとも５０モル％、少なくとも７５モル％、又は少なくとも１００モル％であることができる。いくつかの実施形態では、窒素含有化合物の量は、前駆体ポリマー材料中の式（ＩＩ）のモノマー単位の総モルに対して、１〜２００モル％の範囲、１０〜２００モル％の範囲、５０〜２００モル％の範囲、５０〜１５０モル％の範囲、７５〜１５０モル％の範囲、７５〜１２５モル％の範囲、又は１００〜２００モル％の範囲である。
窒素含有化合物を前駆体ポリマー材料と反応させるために、多くの場合、窒素含有化合物を水及び／又は好適な有機溶媒中に溶解させるが、他の方法が使用されてもよい。好適な有機溶媒は、窒素含有化合物を溶解するが、窒素含有化合物と反応しないようなものである。例示的な有機溶媒としては、アルコール、例えばテトラヒドロフラン及びジエチルエーテルなどのエーテル、並びに例えばメチレンクロリド及びクロロホルムなどの様々な塩素系溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。水及び／又は有機溶媒中の窒素含有化合物の濃度は、窒素含有化合物の溶解度に応じて任意の好適な量であることができる。いくつかの実施形態では、水及び／又は有機溶媒中の窒素含有化合物の濃度は、１〜４０重量％の範囲、１〜３０重量％の範囲、１〜２０重量％の範囲、又は１〜１０重量％の範囲である。
窒素含有化合物の溶液を前駆体ポリマー材料と混合する。窒素含有化合物と式（ＩＩ）のモノマー単位との間の反応は、室温で行うことができるか、又は混合物を室温より高い温度まで加熱することによって行うことができる。例えば、３０℃〜１２０℃の範囲の温度にて、数時間〜数日の間、混合物を加熱することができる。いくつかの実施形態では、懸濁液は、３０℃〜１００℃の範囲、４０℃〜９０℃の範囲、５０℃〜９０℃の範囲、又は６０℃〜８０℃の範囲の温度で１２〜２４時間加熱される。
ポリマー吸着剤は、典型的には、前駆体ポリマー材料よりも低いＢＥＴ比表面積を有する。式（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）のモノマー単位を形成するための無水物基の開環により、主鎖の立体配座の自由度は十分に大きくなり、多孔度は低下し得る。加えて、式（ＶＩＩ）、（ＶＩＩＩ）及び（ＩＸ）のモノマー単位中の窒素含有基間の水素結合は、場合により、細孔へのアクセスを制限又はブロックする可能性がある。このような低下のため、多くの場合、最も高い可能性のＢＥＴ比表面積を有するが、窒素含有化合物と反応するのに充分な無水物基を有する前駆体ポリマー材料を調製することが望ましい。
ポリマー吸着剤は、典型的には、少なくとも２５ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ比表面積を有する。いくつかの実施形態では、ＢＥＴ比表面積は、少なくとも５０ｍ２／ｇ、少なくとも７５ｍ２／ｇ、又は少なくとも１００ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積は、最大７００ｍ２／ｇ若しくはそれ以上、最大６００ｍ２／ｇ、最大５００ｍ２／ｇ、最大４００ｍ２／ｇ、最大３００ｍ２／ｇ、又は最大２００ｍ２／ｇであることができる。いくつかの実施形態では、ＢＥＴ比表面積は、２５〜６００ｍ２／ｇの範囲、２５〜５００ｍ２／ｇの範囲、２５〜４００ｍ２／ｇの範囲、２５〜３００ｍ２／ｇの範囲、５０〜３００ｍ２／ｇの範囲、５０〜２００ｍ２／ｇの範囲、７５〜２００ｍ２／ｇの範囲、又は５０〜１００ｍ２／ｇの範囲である。
ＢＥＴ比表面積は、ポリマー吸着剤中のミクロ細孔及び／又はメソ細孔の存在に少なくとも一部起因するものである。ポリマー吸着剤のアルゴン吸着等温線（７７Ｋにて）は、０．１よりも低い相対圧力において相当量のアルゴン吸着があることを示しており、これはミクロ細孔が存在することを示唆するものである。０．１〜約０．９５の相対圧力で、吸着は徐々に増大する。この増大は、メソ細孔が広くサイズ分布していることを示すものである。
いくつかの実施形態では、ポリマー吸着剤のＢＥＴ比表面積の少なくとも２０％は、ミクロ細孔及び／又はメソ細孔が存在することに起因する。ミクロ細孔及び／又はメソ細孔が存在することに起因し得るＢＥＴ比表面積の比率は、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、又は少なくとも６０％であり得る。いくつかの実施形態では、ミクロ細孔及び／又はメソ細孔が存在することに起因し得るＢＥＴ比表面積の比率は、最大９０％若しくはそれ以上、最大８０％若しくはそれ以上、又は最大７５％若しくはそれ以上とすることができる。
多孔質ポリマー吸着剤は、少なくとも０．０５ｃｍ３／ｇに相当する総細孔容積を有する。総細孔容積は、液体窒素温度（７７Ｋ）にて、約０．９８（例えば、０．９８±０．０１）に相当する相対圧力（ｐ／ｐ°）での吸着アルゴン量から算出される。いくつかの実施形態では、総細孔容積は、少なくとも０．０７５ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．１０ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．１５ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．２０ｃｍ３／ｇ、少なくとも０．２５ｃｍ３／ｇ、又は少なくとも０．３０ｃｍ３／ｇである。総細孔容積は、最大１．０ｃｍ３／ｇ若しくは更にそれ以上、最大０．９ｃｍ３／ｇ、最大０．８ｃｍ３／ｇ、最大０．７ｃｍ３／ｇ、最大０．６ｃｍ３／ｇ、最大０．５ｃｍ３／ｇ、最大０．４ｃｍ３／ｇ、最大０．３ｃｍ３／ｇ、又は最大０．２ｃｍ３／ｇであることができる。細孔容積は、多くの場合、０．０５〜１ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．８ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．６ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．４ｃｍ３／ｇの範囲、０．０５〜０．２ｃｍ３／ｇの範囲、又は０．０７５〜０．２ｃｍ３／ｇの範囲である。
ジビニルベンゼン／無水マレイン酸ポリマー材料の構造は、多孔質ポリマー吸着剤用の前駆体ポリマー材料としての使用に特によく適している。スチレン型モノマーからの式（ＩＶ）のモノマー単位の含有量が低いのであれば、ジビニルベンゼン／無水マレイン酸前駆体ポリマー材料は、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸からの交互モノマー単位を有する。この構造は高い架橋をもたらし、多孔質ポリマー材料、特にミクロ細孔及び／又はメソ細孔の含有量が高い多孔質ポリマー材料の形成に寄与する。
いくつかの実施形態では、ポリマー吸着剤は、酸塩基比色指示薬（colorimetric indicator）を更に含む。酸塩基比色指示薬（即ち、酸性形態から塩基性形態に変化するときに色が変わる染料（典型的には有機染料））は、窒素含有化合物と同時に、又は窒素含有化合物を添加後、添加することができる。酸塩基比色指示薬は、典型的には、窒素含有化合物のｐＫｂ未満のｐＫｂを有するように選択される。即ち、酸塩基比色指示薬は、ポリマー吸着剤上の利用可能な窒素含有基の全部又は大部分がアルデヒドと反応した場合に、第１の色から第２の色に変わるように選択される。色の変化は、ポリマー吸着剤がアルデヒドを吸着する容量の限度に達するか、又は限度に近いことを知らせる。本明細書で使用する場合、「限度に近い」という用語は、容量の限度の少なくとも６０％又はそれ以上に達する（即ち、利用可能な吸着部位の少なくとも６０％又はそれ以上がアルデヒドの吸着に使用されている）ことを指す。例えば、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％の吸着部位が、アルデヒドの吸着に使用されている。
窒素含有化合物のｐＫｂを知ることで、当業者は、より低いｐＫｂ値を有する酸塩基比色指示薬を容易に選択することができる。いくつかの用途では、窒素含有化合物のｐＫｂ値と、酸塩基比色指示薬のｐＫｂとの間の差が、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、又は少なくとも４である。酸塩基比色指示薬のｐＫｂは、多くの場合、３〜１０の範囲である。
酸塩基比色指示薬の例としては、メチルレッド、ブロモキシレノールブルー、パラローザニリン、クリソイジン、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェニルブルー（bromophenyl blue）、コンゴレッド、メチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、アゾリトミン、ブロモクレゾールパープル、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、ナフトールフタレイン、クレゾールレッド、フェノールフタレイン、及びチモールフタレインが挙げられるが、これらに限定されない。
酸塩基比色指示薬は、任意の好適な方法を使用してポリマー吸着剤に添加することができる。いくつかの実施形態では、ポリマー吸着剤を、酸塩基比色指示薬の溶液中に少なくとも１０分間、少なくとも２０分間、少なくとも３０分間、少なくとも１時間、少なくとも２時間、少なくとも４時間、又は少なくとも８時間、浸漬する。酸塩基比色指示薬の溶液は、多くの場合、５〜１０ｍｇ／ｍＬの範囲の濃度である。多くの場合、約０．５ｇのポリマー吸着剤を、約１０ｍＬの溶液中に浸漬する。
ポリマー吸着剤は、捕捉剤の含浸に基づいて吸着剤に優る異なる利点を提供する。補捉剤は、典型的には、例えば、活性炭などのマトリックス材料上で単純に吸着する。即ち、補捉剤は、通常、マトリックス材料に共有結合しておらず、移動することができる。対照的に、本明細書に記載されるポリマー吸着剤は、アルデヒドと相互作用し、移動しない共有結合した窒素含有基を有する。
バインダー
バインダーをポリマー吸着剤と組み合わせて、複合顆粒を調製する。バインダーは、有機材料（例えば、セルロース樹脂など）、無機材料（例えば、金属ケイ酸塩など）、又はそれらの組み合わせ（例えば、無機部分と有機部分とを有する化合物、例えば金属カルボン酸塩など）であってよい。多くの実施形態では、バインダーは、塩又はポリマー材料である。
ある特定の実施形態では、バインダーは、高分子電解質材料である。任意の好適な高分子電解質材料を、有機又は無機の対イオンを含むものを含めて使用することができる。好適な高分子電解質材料は、天然ポリマー又は変性天然ポリマーから誘導される。例示的な高分子電解質材料としては、ポリアミン、ポリアミド、ポリアルコール、多糖類、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、フミン酸、タンパク質、塩化ポリジアリルジメチルアンモニウムなどのポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ポリアミン−塩化ポリジアリルジメチルアンモニウムのブレンド、ポリ四級アミン、無機物−ポリアミンのブレンド、並びに無機物−塩化ポリジアリルジメチルアンモニウムのブレンド、カチオン性デンプン、カチオン性ポリメチルメタクリレート、ビニルイミダゾリウムメトクロライドとビニルピロリドンとのコポリマー、四級化ビニルピロリドン／ジメチルアミノエチルメタクリレートコポリマー、ポリエチレンイミン、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ある特定の実施形態では、高分子電解質材料は、カチオン性デンプンを含む。
ある特定の実施形態では、バインダーは、金属水酸化物、金属酸化物、金属塩、有機金属化合物、又はそれらの組み合わせを含む。好適な金属酸化物、金属水酸化物、及び金属塩バインダーは、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、又は鉄（ポリ硫酸アルミニウム及びポリ塩化アルミニウムを含む）から誘導される。他の例示的なバインダーは、ポリオルガノジルコネート、ポリオルガノアルミネート、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシラザン、ポリカルボシラン、ポリボロシラン、ジルコニウムジメタクリレート、ジルコニウムテトラメタクリレート、ジルコニウム２−エチルヘキサノエート、アルミニウムブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシドエチルアセトアセテート、テトラメチルジシロキサン、トリストリメチルシリルホスフェート、トリストリメチルシロキシボロン、及びそれらの組み合わせである。いくつかの例示的な金属塩は、金属カルボン酸塩、例えば１０〜２０個の炭素原子を有する金属カルボン酸塩（例えばステアリン酸マグネシウム）である。他の例示的な無機バインダーは、ケイ酸塩（例えば、金属ケイ酸塩）である。例示的な金属ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム（例えば、メタケイ酸ナトリウム）、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、及びそれらの組み合わせが挙げられる。ある特定の実施形態では、ケイ酸塩は、メタケイ酸ナトリウムである。
他の例示的なバインダーとしては、熱可塑性ポリマーが挙げられる。熱可塑性ポリマーは、例えば、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、例えば、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、他のポリオレフィンとのポリエチレンコポリマー、及びポリプロピレン）、ポリ塩化ビニル（可塑化及び非可塑化の両方）、フルオロカーボン樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）、ポリスチレン、アクリル系樹脂（例えば、ポリアクリレート及びポリメタクリレート）、スチレンコポリマー（例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン及びアクリロニトリル−スチレン）、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルアルコール、ポリオキシメチレン、ポリホルムアルデヒド、ポリアセタール、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ポリエーテルエーテルケトン、及びフェノール−ホルムアルデヒド樹脂（例えば、レゾール及びノボラック）、及びそれらの組み合わせから選択することができる。
更に他の例としては、熱硬化性ポリマーが挙げられる。熱硬化性ポリマーは、例えば、ポリウレタン、シリコーン、フルオロシリコーン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、及び尿素ホルムアルデヒド樹脂から選択される。
更に他の例示的なバインダーとしては、エラストマーが挙げられる。ある特定の実施形態では、エラストマーは、天然ゴム、合成ゴム（例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ポリクロロプレン（ネオプレン）、ニトリルゴム、及びブチル系ゴム）、シリコーン、ポリウレタン、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン、ポリオレフィン、クロロスルホン化ポリエチレン、ペルフルオロエラストマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、塩素化ポリエチレン、フルオロエラストマー、及びそれらの混合物から選択される。
ある特定の実施形態では、バインダーとしては、天然由来のポリマーが挙げられる。例示的な天然由来のポリマーは、セルロース、コラーゲン、有機酸、及びそれらの組み合わせから選択することができる。例えば、天然由来のポリマーは、生分解性ポリマーであってもよい。好適な生分解性ポリマーは、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂（例えば、セルロースアセテートブチレート、カルボキシメチルセルロース、及びヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのセルロースエーテル）、アルギン酸、海藻から単離されたカラギーナン、多糖類、ペクチン、キサンタン、デンプン、ポリラクチドグリコライドのコポリマー、及びそれらの組み合わせから選択することができる。いくつかの実施形態では、生分解性ポリマーは、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリラクチドグリコライドのコポリマー、及びそれらの混合物から選択される。
ある特定の実施形態では、バインダーとしては、導電性ポリマーが挙げられる。例示的な導電性ポリマーは、ドープされたポリアニリン及びポリチオフェンから選択することができる。
ある特定の実施形態では、バインダーとしては、ゲル化材、吸収性材料、又はそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な吸収性バインダー材料は、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリアルコール、ポリアミン、ポリエチレンオキシド、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース、キチン、ゼラチン、デンプン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、アルギン酸、海藻から単離されたカラギーナン、多糖類、ペクチン、キサンタン、塩化ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリビニルピリジン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸、及びそれらの組み合わせなどの超吸収性材料とすることができる。
複合顆粒を製造する方法
別の態様では、複合顆粒を調製する方法が提供される。方法は、前駆体ポリマー材料を用意する工程を含む。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。方法は、前駆体ポリマー材料を、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される窒素含有化合物と反応させる工程を更に含む。反応は、共有結合した窒素含有基を有するポリマー吸着剤の形成をもたらす。本方法は、ポリマー吸着剤をバインダーと配合して、配合材料を形成する工程と、この配合材料から複合顆粒を調製する工程とをなお更に含む。
本複合顆粒は、多くの場合、複合顆粒の総重量に基づいて、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％、少なくとも５重量％、又は少なくとも１０重量％の量のバインダーを含有する。ある特定の実施形態では、バインダーは、複合顆粒の総重量に基づいて、最大３０重量％、最大２５重量％、又は最大２０重量％の量で複合顆粒中に存在する。
複合顆粒は、多くの場合、複合顆粒の総重量に基づいて、少なくとも７０重量％、少なくとも７５重量％、又は少なくとも８０重量％の量でポリマー吸着剤を含有する。ある特定の実施形態では、ポリマー吸着剤は、複合顆粒の総重量に基づいて、最大９０重量％、最大９５重量％、最大９８重量％、又は最大９９重量％の量で複合顆粒中に存在する。
いくつかの実施形態では、複合顆粒は、複合顆粒の総重量に基づいて、１〜３０重量％のバインダーと、７０〜９９重量％のポリマー吸着剤とを含有する。例えば、本複合顆粒は、５〜３０重量％のバインダーと７０〜９５重量％のポリマー吸着剤、１０〜３０重量％のバインダーと７０〜９０重量％のポリマー吸着剤、１〜２５重量％のバインダーと７５〜９９重量％のポリマー吸着剤、５〜２５重量％のバインダーと７５〜９５重量％のポリマー吸着剤、１０〜２５重量％のバインダーと７５〜９０重量％のポリマー吸着剤、１〜２０重量％のバインダーと８０〜９９重量％のポリマー吸着剤、５〜２０重量％のバインダーと８０〜９５重量％のポリマー吸着剤、又は１０〜２０重量％のバインダーと８０〜９０重量％のポリマー吸着剤を含有することができる。
ポリマー吸着剤及び結着剤は、水又は有機溶媒などのいかなる液体も使用することなく、一緒に配合されることが多い。次いで、配合材料は、ペレット又はディスクに押圧され、これが続いてすりつぶされ又は粉砕され、その後に篩分けされて、所望のサイズの複合顆粒を得ることができる（例えば、所望のサイズの複合顆粒は、篩上に保持される）。篩を通過するいかなる材料も、追加のペレット又はディスクに押圧することによって回収し再利用することができる。
任意の好適な圧力が、ペレット又はディスクを形成するために使用され得る。配合材料は、ペレット又はディスクを形成する過程で任意に加熱することができる。いくつかの実施形態では、配合材料は、バインダーの融点近く（しかしながら、多くの場合それ未満）の温度まで加熱することができる。圧力及び温度は、破壊されるとき、粉々に砕けない（若しくは粉々に砕けるのが最小限である）ペレット又はディスクをもたらすように選択される。ペレット又はディスクは、例えば、０．５〜３センチメートル、１〜３センチメートル、又は２〜３センチメートルなどの任意の好適なサイズを有することができる。
ペレット又はディスクを形成するために選択された圧力は、典型的には、６，０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）〜６０，０００ｐｓｉ又は更にそれ以上の範囲にある。例えば、圧力は、多くの場合、少なくとも６，０００ｐｓｉ、少なくとも６，４００ｐｓｉ、少なくとも６，５００ｐｓｉ、少なくとも１０，０００ｐｓｉ、少なくとも２０，０００ｐｓｉ、又は少なくとも２５，０００ｐｓｉであり、最大６０，０００ｐｓｉ、最大５０，０００ｐｓｉ、最大４０，０００ｐｓｉ、又は最大３０，０００ｐｓｉとすることができる。放置時間（dwell time）（力がかかる時間）は、数秒から数分に変化することができる。例えば、放置時間は、１秒〜１０分の範囲とすることができる。
アルデヒドを吸着させる方法及びそれから得られる組成物
更に別の態様では、アルデヒドを吸着させる（すなわち、捕捉する）方法が提供される。本方法は、上記のようにバインダーとポリマー吸着剤とを含む複合顆粒を用意する工程を含む。本方法は、複合顆粒をアルデヒドに曝露する工程と、アルデヒドをポリマー吸着剤上に吸着させる工程と、を更に含む。アルデヒドは、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は水素、アルキル、ビニル、アリール、又はアルキルで置換されたアリールである。］である。好適なアルキル基は、典型的には、１〜１０個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、１〜３個の炭素原子、又は１個の炭素原子を有する。アリール基は、最大１２個の炭素原子、又は最大６個の炭素原子を有することができる。アリール基は、多くの場合、フェニルである。アリール基は、１〜４個の炭素原子、又は１〜３個の炭素原子を有するアルキル基などのアルキル基で置換可能である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。アルデヒドは、ポリマー吸着剤上に存在する任意の一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
更に別の態様では、アルデヒドと複合顆粒との反応生成物を含む組成物が提供される。本複合顆粒は、上記のようにバインダーとポリマー吸着剤とを含有する。アルデヒドは、上述するように式（Ｉ）のアルデヒドである。アルデヒドは、複合粒子中に含まれるポリマー吸着剤の窒素含有基と反応する。
アルデヒドは、複合顆粒のポリマー吸着剤部分によって吸着されたときに蒸気の形態である。したがって、アルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／ｍｏｌ以下、１５０ｇ／ｍｏｌ以下、１００ｇ／ｍｏｌ以下、７５ｇ／ｍｏｌ以下、又は５０ｇ／ｍｏｌ以下である。好適なアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ペンタナール（バレルアルデヒド）、イソバレルアルデヒド、ヘキサナール、ベンズアルデヒド、２，５−ジメチルベンズアルデヒド、２，４−ジメチルベンズアルデヒド、２，３−ジメチルベンズアルデヒド、トルアルデヒド（オルト−トルアルデヒド、メタ−トルアルデヒド、パラ−トルアルデヒド、及びこれらの混合物）、アクロレイン、並びにクロトンアルデヒドが挙げられるが、これらに限定されない。
アルデヒドは、室温にて、又は−３０℃〜１５０℃、−３０℃〜１００℃の範囲、若しくは−２０℃〜５０℃の範囲などの任意の所望の温度にて、吸着させることができる。
室温（例えば２５℃）及び標準圧力にてポリマー吸着剤により吸着されたアルデヒドの量は、多くの場合、少なくとも０．５ｍｍｏｌ／ｇ（即ち、ポリマー吸着剤１ｇにつき少なくとも０．５ｍｍｏｌのアルデヒド）である。例えば、吸着されたアルデヒドの量は、少なくとも１ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも１．５ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも２ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも２．５ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも３ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも３．５ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも４ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも４．５ｍｍｏｌ／ｇ、又は少なくとも５ｍｍｏｌ／ｇであることができる。吸着された量は、最大１２ｍｍｏｌ／ｇ又は更にそれ以上、最大１０ｍｍｏｌ／ｇ、最大９ｍｍｏｌ／ｇ、最大８ｍｍｏｌ／ｇ、又は最大７ｍｍｏｌ／ｇであることができる。吸着された量は、多くの場合、０．５〜１２ｍｍｏｌ／ｇの範囲、１〜１２ｍｍｏｌ／ｇの範囲、２〜１２ｍｍｏｌ／ｇの範囲、１〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、２〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、３〜１２ｍｍｏｌ／ｇの範囲、３〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、又は３〜８ｍｍｏｌ／ｇの範囲である。
室温で複合顆粒が吸着するアルデヒドの量は、ポリマー吸着剤に組み込まれた窒素含有基の量に関連する。複合顆粒が吸着するアルデヒドの量は、少なくとも０．３５ｍｍｏｌ／ｇであり、１０ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。多くの実施形態において、吸着される量は、少なくとも１ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも２ｍｍｏｌ／ｇ、又は少なくとも３ｍｍｏｌ／ｇである。吸着される量は、例えば、最大９ｍｍｏｌ／ｇ、最大８ｍｍｏｌ／ｇ、最大７ｍｍｏｌ／ｇ、最大６ｍｍｏｌ／ｇ、又は最大５ｍｍｏｌ／ｇであることができる。
例示的な実施形態
複合顆粒、複合顆粒を調製する方法、アルデヒドを複合顆粒上へ吸着させる方法、又は吸着されたアルデヒドを有する複合顆粒である、様々な実施形態が提供される。
実施形態１Ａは、バインダーとポリマー吸着剤とを含む複合顆粒であって、ポリマー吸着剤が（ａ）前駆体ポリマー材料と（ｂ）窒素含有化合物との反応生成物である、複合顆粒である。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される。
実施形態２Ａは、バインダーが、金属水酸化物、金属酸化物、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態３Ａは、バインダーが、塩（例えば、金属塩）又はポリマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態４Ａは、バインダーが、ケイ酸塩（例えば、金属ケイ酸塩）を含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態５Ａは、ケイ酸塩が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、メタケイ酸ナトリウム、又はそれらの混合物を含む、実施形態４Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態６Ａは、ケイ酸塩が、メタケイ酸ナトリウムを含む、実施形態５Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態７Ａは、バインダーが、ポリオルガノジルコネート、ポリオルガノアルミネート、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリシラザン、ポリカルボシラン、ポリボロシラン、ジルコニウムジメタクリレート、ジルコニウムテトラメタクリレート、ジルコニウム２−エチルヘキサノエート、アルミニウムブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシドエチルアセトアセテート、テトラメチルジシロキサン、トリストリメチルシリルホスフェート、トリストリメチルシロキシボロン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態８Ａは、バインダーが、カルボン酸塩を含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態９Ａは、カルボン酸アニオンが、少なくとも１０個の炭素原子を有する、実施形態８Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１０Ａは、カルボン酸塩が、ステアリン酸マグネシウムを含む、実施形態８Ａ又は９Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態１１Ａは、バインダーが、熱可塑性ポリマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１２Ａは、バインダーが、熱硬化性ポリマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１３Ａは、バインダーが、エラストマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１４Ａは、バインダーが、天然由来のポリマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１５Ａは、天然由来のポリマーがセルロース系樹脂である、実施形態１４Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１６Ａは、バインダーが、導電性ポリマーを含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１７Ａは、バインダーが、ゲル化材、吸収性材物、又はそれらの混合物を含む、実施形態１Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態１８Ａは、バインダーが、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリアルコール、ポリアミン、ポリエチレンオキシド、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース、キチン、ゼラチン、デンプン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、アルギン酸、海藻から単離されたカラギーナン、多糖類、ペクチン、キサンタン、塩化ポリジアリルジメチルアンモニウム、ポリビニルピリジン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸、及びそれらの混合物を含む超吸収性材料を含む、実施形態１７Ａに記載の複合顆粒である。
実施例１９Ａは、重合性組成物が、１５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜８５重量％のジビニルベンゼン、及び０〜４０重量％のスチレン型モノマーを含む、実施形態１Ａ〜１８Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施例２０Ａは、重合性組成物が、２５〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７５重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％のスチレン型モノマーを含む、実施形態１Ａ〜１９Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施例２１Ａは、重合性組成物が、３０〜６５重量％の無水マレイン酸、３０〜７０重量％のジビニルベンゼン、及び１〜２０重量％のスチレン型モノマーを含む、実施形態１Ａ〜２０Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態２２Ａは、窒素含有化合物が、式（Ｖ）の化合物：
Ｒ４ＮＨＲ１
（Ｖ）
である、実施形態１Ａ〜２１Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
式（Ｖ）では、Ｒ１は水素又はアルキルであり、Ｒ４は水素、アルキル、式−Ｒ５−ＮＨＲ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２であり、Ｒ５は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ６は水素、アルキル、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施例２３Ａは、式（Ｖ）の窒素含有化合物が、２０００ダルトン以下の分子量を有する、実施形態２２Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態２４Ａは、式（Ｖ）の窒素含有化合物が、式（Ｖ−１）の化合物である、実施形態２２Ａ又は２３Ａに記載のポリマー吸着剤である。
Ｒ６ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−１）
式（Ｖ−１）では、Ｒ１は水素又はアルキルであり、Ｒ５は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ６は水素、アルキル、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態２５Ａは、Ｒ５がヘテロアルキレンであり、窒素含有化合物が式（Ｖ−２）又は式（Ｖ−３）の化合物である、実施形態２２Ａ又は２３Ａに記載のポリマー吸着剤である。
Ｒ６ＨＮ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ１
（Ｖ−２）
Ｒ６ＨＮ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ１
（Ｖ−３）
これらの式では、Ｒａはアルキレンであり、Ｒｂはアルキレンであり、ｎは１〜５０の範囲の整数である。
実施形態２６Ａは、式（Ｖ−１）の窒素含有化合物が、式（Ｖ−４）の化合物：
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ５−ＮＨＲ１
（Ｖ−４）
［式中、Ｒ５はアルキレンである。］である、実施形態２４Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態２７Ａは、式（Ｖ）の窒素含有化合物が、式（Ｖ−５）の化合物である、実施形態２２Ａ又は２３Ａに記載のポリマー吸着剤である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ１
（Ｖ−５）
実施形態２８Ａは、窒素含有化合物が、式（ＶＩ）の化合物：
Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ
（ＶＩ）
［式中、
Ｒ７は、アルカンのｚ価ラジカル、又はヘテロアルカンのｚ価ラジカルであり、
ｚは、３〜１０の範囲の整数である。］である、実施形態１Ａ〜２１Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態２９Ａは、ポリマー吸着剤が、酸塩基比色指示薬を更に含む、実施形態１Ａ〜２８Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態３０Ａは、酸塩基比色指示薬が、窒素含有化合物よりも低いｐＫｂを有する、実施形態２９Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態３１Ａは、窒素含有化合物のｐＫｂと、酸塩基指示薬のｐＫｂとの間の差が、少なくとも２に相当する、実施形態２８Ａ又は２９Ａに記載の複合顆粒である。
実施形態３２Ａは、ポリマー吸着剤が、少なくとも２５ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ比表面積を有する、実施形態１Ａ〜３１Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態３３Ａは、複合顆粒が、複合顆粒の総重量に基づいて、１〜３０重量％のバインダーと、７０〜９９重量％のポリマー吸着剤とを含む、実施形態１Ａ〜３２Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態３４Ａは、複合顆粒が、複合顆粒の総重量に基づいて、１〜２５重量％のバインダーと、７５〜９９重量％のポリマー吸着剤とを含む、実施形態１Ａ〜３２Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態３５Ａは、複合顆粒が、複合顆粒の総重量に基づいて、１〜２０重量％のバインダーと、８０〜９９重量％のポリマー吸着剤とを含む、実施形態１Ａ〜３２Ａのいずれか１つに記載の複合顆粒である。
実施形態１Ｂは、アルデヒドを吸着させる（すなわち、捕捉する）方法である。本方法は、バインダーとポリマー吸着剤とを含有する複合顆粒を用意する工程を含む。ポリマー吸着剤は、（ａ）前駆体ポリマー材料と（ｂ）窒素含有化合物との反応生成物である。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される。本方法は、複合顆粒をアルデヒドに曝露する工程と、アルデヒドをポリマー吸着剤上に吸着させる工程と、を更に含む。アルデヒドは、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。
実施形態２Ｂは、複合顆粒が実施形態２Ａ〜３５Ａのいずれか１つに記載のものである、実施形態１Ｂに記載の方法である。
実施形態３Ｂは、Ｒ２が、水素又はメチルである、実施形態１Ｂ又は２Ｂに記載の方法である。
実施形態４Ｂは、ポリマー吸着剤が、複合顆粒の重量に基づいて、１ｇ当たり０．３５〜１０ｍｍｏｌの範囲の量のアルデヒドを吸着する、実施形態１Ｂ〜３Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態５Ｂは、ポリマー吸着剤が酸塩基比色指示薬を更に含み、酸塩基比色指示薬は、ポリマー吸着剤のアルデヒド吸着容量が限度に達するか又は限度に近い場合に変色する、実施形態１Ｂ〜４Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態１Ｃは、バインダーとポリマー吸着剤とを含有する複合顆粒とアルデヒドとの反応生成物を含む組成物である。ポリマー吸着剤は、（ａ）前駆体ポリマー材料と（ｂ）窒素含有化合物との反応生成物である。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される。アルデヒドは、式（Ｉ）のアルデヒド：
Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
（Ｉ）
［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］である。式（Ｉ）のアルデヒドの分子量は、典型的には、２００ｇ／モル以下である。
実施形態２Ｃは、複合顆粒が実施形態２Ａ〜３５Ａのいずれか１つに記載のものである、実施形態１Ｃに記載の組成物である。
実施形態３Ｃは、Ｒ２が、水素又はメチルである、実施形態１Ｃに記載の組成物である。
実施形態４Ｃは、ポリマー吸着剤が、複合顆粒の重量に基づいて、１ｇ当たり０．３５〜１０ｍｍｏｌの範囲の量のアルデヒドを吸着する、実施形態１Ｃ〜３Ｃのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態１Ｄは、複合顆粒を調製する方法である。方法は、前駆体ポリマー材料を用意する工程を含む。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含み、重合性組成物は、（１）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、（２）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、（３）重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、を含む。方法は、前駆体ポリマー材料を、アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される窒素含有化合物と反応させる工程を更に含む。反応は、共有結合した窒素含有基を有するポリマー吸着剤の形成をもたらす。本方法は、ポリマー吸着剤をバインダーと配合して、配合材料を形成する工程と、この配合材料から複合顆粒を調製する工程とをなお更に含む。
実施形態２Ｄは、ポリマー吸着剤が実施形態２Ａ〜３５Ａのいずれか１つに記載のものである、実施形態１Ｄに記載の方法である。
実施形態３Ｄは、複合顆粒を調製する工程が、配合材料からペレット又はディスクを形成する工程と、ペレット又はディスクを粉砕して粉砕生成物を形成する工程と、粉砕生成物を篩分けして、篩分けされた生成物を回収する工程とを含む、実施形態１Ｄ又は２Ｄに記載の方法である。
材料
材料及びそれらの供給元は、表１に列挙されたとおりであった。別段の指示がない限り、全ての材料は民間の供給元から入手し、受領した状態で使用した。
Figure 2019509888
ガス吸着分析
Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡ）製のＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ ａｎｄ Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ（高効率比表面積／細孔分布測定）（ＡＳＡＰ）２０２０システムを使用して、多孔度及びガス吸着実験を行った。吸着質は、超高純度のものであった。以下は、例示されている材料内部の多孔度を特性評価するために使用した典型的な方法である。Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓの直径１／２インチ（１．３センチメートル（ｃｍ））の試料管内で、ＡＳＡＰ２０２０の分析ポート上で超高真空下（３〜７μｍＨｇ）で加熱することによって５０〜２５０ｍｇの材料を脱気して、残留溶媒及び他の吸着質を除去した。前駆体ポリマー材料のための脱気手順は、１５０℃にて３時間であった。
０．１未満の相対圧力（ｐ／ｐ°）の低圧印加量を用い（５ｃｍ３／ｇ（ｃｍ３／ｇ））、かつ０．１〜０．９８の範囲のｐ／ｐ°の間で等間隔で設けられた圧力点の圧力テーブルを使用して、７７Ｋでのアルゴン吸着等温線を得た。全ての等温線のための方法に、以下の平衡化時間間隔を用いた。１０−５未満のｐ／ｐ°で９０秒、１０−５〜０．１の範囲のｐ／ｐ°で４０秒、及び０．１を超えるｐ／ｐ°で２０秒。アルゴン吸着分析後、周囲温度及び７７Ｋの両方にてヘリウムを使用して、フリースペースを求めた。複数点Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）分析により、アルゴン吸着データから、ＢＥＴ比表面積（ＳＡＢＥＴ）を算出した。非線形密度汎関数理論（ＮＬＤＦＴ）モデルにより炭素スリット細孔で７７Ｋにおいてアルゴンを使用して、密度汎関数理論（ＤＦＴ）分析によってアルゴン吸着データから見かけのミクロ細孔分布を算出した。約０．９８に相当するｐ／ｐ°において吸着したアルゴンの総量から総細孔容積を算出した。ＢＥＴ、ＤＦＴ及び総細孔容積分析は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＭｉｃｒｏＡｃｔｉｖｅ Ｖｅｒｓｉｏｎ ４．００ソフトウェアを使用して実施した。
ホルムアルデヒド容量試験
単純な特注の貫流送達系を使用して、既知の濃度のホルムアルデヒドを測定用試料に送達した。送達系全体にプラスチック管を使用したが、ホルムアルデヒドが生成される箇所より下流部分にはフルオロポリマー管を使用した。パラホルムアルデヒド４．８６重量％の溶液を２．５ミリリットル（ｍＬ）ＧＡＳＴＩＧＨＴ注射器（製品番号８１４２０、Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｒｅｎｏ，ＮＶ）を用いて水中に送達することにより、ホルムアルデヒドを生成した。このシリンジは、シリンジポンプ、モデル７８０２００−Ｖ（ＫＤ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｈｏｌｌｉｓｔｏｎ，ＭＡ）によって特定の速度で操作した。溶液中のパラホルムアルデヒド濃度及びシリンジの断面積がわかっていることにより、正確な速度でパラホルムアルデヒド溶液を送達できた。この溶液を、パラホルムアルデヒドを分解し、生じたホルムアルデヒドを蒸発させるためのフラスコ中の一片の熱した金箔上に送達した。このフラスコを介して、２５０ｍＬ／分の窒素ガスを通過させ、アナログ質量流量コントローラ、モデルＧＦＣ１７（Ａａｌｂｏｒｇ，Ｏｒａｎｇｅｂｕｒｇ，ＮＹ）により、０〜５００ｍＬ／分の範囲で制御した。コントローラの出力において２０〜６０００ｍＬの較正セルを有するモデル８００２８６ ＧＩＬＩＢＲＡＴＯＲ平衡石鹸泡流量計を配置することにより、このコントローラを較正した。ＧＩＬＩＢＲＡＴＯＲ流量計を使用して、検量線を作成するために使用した各フローコントローラからの一定範囲のフローを測定した。ホルムアルデヒドの蒸発により、窒素中に２５０百万分率（ｐｐｍ）の濃度のホルムアルデヒドが生成した。水もまた窒素中に蒸発させ、これにより、気流を約５０％相対湿度まで加湿した。これらの検量線を使用して、質量流量コントローラを、所望のホルムアルデヒド濃度及び湿度を所望のガス流量で送達するように設定した。
充填後の試験管内の層の厚さ（bed depth）が１．０ｃｍになるまで、篩分けした試験材料粒子を計量済み試験管に加えることによって、試験材料のホルムアルデヒド除去能力を測定した。試験管の内径は、１．０ｃｍであった。次いで、試験管中の試験材料の重量を量ることによって、試験材料の質量を測定した。次いで、試験管をシステムと直列につなぎ、２５０ｐｐｍのホルムアルデヒド気流が試験材料を通って流れるようにした。試験管の下流側に、ガスクロマトグラフ計器（ＳＲＩ ８６１０Ｃ、ＳＲＩ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｔｏｒｒａｎｃｅ，ＣＡ）まで続く管材を接続した。ホルムアルデヒドガス流が試験試料を通過しはじめたときに試験が開始されたものとみなし、タイマーをスタートさせた。ガスクロマトグラフは、ガスストリームを周期的にサンプリングし、取り込まれた各データポイントのタイムスタンプを記録し、この試料をＲＴ−Ｕ−ＢＯＮＤ ３０メートルカラム（Ｒｅｓｔｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｌｌｅｆｏｎｔｅ，ＰＡ）を通過させた。
次いで、このカラムからの流出物を、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を装備したメタナイザに通した。メタナイザは、ホルムアルデヒドをメタンに変換し、次いで、メタンがイオン化され、ＦＩＤにより検出された。その後、シグナルは、装置付属のデータ収集ソフトウェアに報告され、記録された。ガスクロマトグラフにより気流を６秒間サンプリングしたところ、ホルムアルデヒド蒸気が良好に検出されたため、試料を１４４秒間カラムを通過させ、その後、分析する次の試料の気流を引き込む前に気流の試料を６０秒間流出させた。
試験の前に、ガスクロマトグラフのソフトウェアを較正するために、窒素ガス流中に異なる速度のホルムアルデヒドを送達させた。このようにして、シグナル−濃度曲線を作成することができ、ガスクロマトグラフ上の任意の強度のシグナルについてホルムアルデヒド濃度との相関をとることができた。
試験材料の床を通過したホルムアルデヒド溶出物が、１ｐｐｍに相当する信号を超える信号をＦＩＤ検出器において生成したときに相当する時点を、ホルムアルデヒド用量試験の終わりと定義した。各試験材料の性能は、前述の試験を行いながら１ｐｐｍのブレークスルーが観察されるまでの時間（分単位）として報告した。加えて、１ｐｐｍブレークスルーまでのブレークスループロットの曲線下面積を、この一定容積試験において使用された試験材料の既知の質量と共に使用して、最小二乗式の和を用いて各試験材料についてミリモル／グラム（ｍｍｏｌ／ｇ）の容量を算出した。
調製実施例１：前駆体ポリマー材料の調製
２リットル（Ｌ）のＰａｒｒステンレス鋼圧力容器において、１７７．１１ｇ（１．０９ｍｏｌ）のジビニルベンゼン、２４０．０５ｇ（２．４５ｍｏｌ）の無水マレイン酸（ＭＡ）、及び４．１７ｇ（１６．８ｍｍｏｌ）のＶＡＺＯ ５２を、６２５．９２ｇの酢酸エチル（ＥｔＯＡｃ）中に溶解させた。重合性組成物は、ＥｔＯＡｃ中に４０．０重量％の固形分を含んでおり、モノマー混合物（３４．０重量％のＤＶＢ、５７．５重量％のＭＡ、及び８．５重量％のスチレン型モノマー）及び１重量％のＶＡＺＯ ５２（モノマーの総重量に基づいて）を含有していた。この重合性組成物を窒素で１５分間バブリングした。次いで、圧力容器を密閉し、６０℃の水浴に入れた。この高温で１８時間、重合性組成物を加熱した。形成した白色の沈澱物を真空濾過によって単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。固体を４Ｌ三角フラスコに入れ、このフラスコに２．０ＬのＥｔＯＡｃを添加した。固体をＥｔＯＡｃ中、室温で１時間静置した。真空濾過により固体を再び単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。固体を再び４Ｌの三角フラスコに入れ、このフラスコに２．０ＬのＥｔＯＡｃを添加した。固体をＥｔＯＡｃ中で一晩静置した。真空濾過により固体を再び単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。次いで、固体を１００℃のバッチ式オーブン中で１８時間乾燥した。アルゴン吸着によって測定したこの前駆体ポリマー材料のＳＡＢＥＴは３２０．８メートル２／グラム（ｍ２／ｇ）であり、総細孔容積は０．２５０ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９７７）であった。
調製実施例２：ポリマー吸着剤の調製
調製実施例１に記載の前駆体ポリマー材料を、エチレンジアミン（ＥＤＡ）で処理した。より具体的には、１Ｌの広口瓶内で、５７ｍＬ（８５４ｍｍｏｌ）のＥＤＡを、２３０ｍＬのエチルアルコール（ＥｔＯＨ）と合わせた。この混合物に、ＵＳＡ標準試験用の１２０番及び１７０番のワイヤメッシュ篩（ＡＳＴＭ Ｅ−１１標準；Ｈｏｇｅｎｔｏｇｌｅｒ ａｎｄ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＭＤ）を利用して単離することによって、１２０×１７０のメッシュの粒径範囲に篩分けされた上記の前駆体ポリマー材料３５ｇを添加し、Ｍｅｉｎｚｅｒ ＩＩ篩振盪器（ＣＳＣ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｆａｉｒｆａｘ，ＶＡ）を１５分間作動させて、その後分離材料を回収した。
次いで、広口瓶に蓋をして８０℃のサンドバス中に入れた。この高温で１８時間、この懸濁液を加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。次いで、この固体を８オンス（ｏｚ．）の広口瓶に入れ、１００ｍＬのＥｔＯＨを添加した。固体をＥｔＯＨ中で４時間静置した。真空濾過により固体を再び単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。次いで、固体を１２０℃のオーブン中で４時間真空下で乾燥した。
実施例１〜６
実施例１〜６についての試料を、２０ｍＬのバイアル内で、調製実施例２で調製したポリマー吸着剤１．２５ｇを以下の表２に列挙した種類及び量のバインダーと組み合わせることによって調製した。
Figure 2019509888
次いで、各試料を、Ｃａｒｖｅｒ，Ｉｎｃ．（Ｗａｂａｓｈ，ＩＮ）による２５ｍｍの内径のペレットダイに個別に添加した。次いで、ペレットダイを、Ｃａｒｖｅｒ，Ｉｎｃ．（Ｗａｂａｓｈ，ＩＮ）による２３０ボルトの温度コントローラ、モデル４３８９を備えた熱プレスされたベンチトップの２つの圧盤の間に配置した。その後、ベンチトッププレスを用いて、３８，０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の圧力及び１００℃の温度で、一度に一つずつ試料を５分間圧縮した。
その後、ベンチトッププレスを用いて、試料をペレットダイから排出した。一旦排出されると、今圧縮された材料の錠剤を、ＩＫＡ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＮＣ）による、２．０ｍｍの篩スクリーンを備えた回転ハンマーミルを用いて、破壊し、破砕させた。次いで破砕材料を、ＵＳＡ標準試験用の４０番のワイヤメッシュ篩（ＡＳＴＭ Ｅ−１１標準；Ｈｏｇｅｎｔｏｇｌｅｒ ａｎｄ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＭＤ）を利用して篩分けして、４０メッシュ未満である全ての材料を単離し、Ｍｅｉｎｚｅｒ ＩＩ篩振盪器（ＣＳＣ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｆａｉｒｆａｘ，ＶＡ）を１５分間作動させて、その後分離材料を回収した。４０メッシュ未満の材料を、新しい清潔な２０ｍＬのバイアルに回収した。表３は、篩分け後にどの程度の材料が回収されたか、及び実施例１〜６についての収率を列記している。篩分け後に、試料を再び、９０℃のオーブン内で高真空下で、一晩乾燥させた。残っている微細な材料（４０メッシュ以上の材料）を、再度押圧してペレット状にして、すりつぶし、篩分けして、最終的にほぼ１００％に近い複合顆粒を得ることができた。
Figure 2019509888
複合顆粒（４０メッシュ未満の材料）を使用して、上記のようにホルムアルデヒドの容量試験を行い、実施例１〜６の複合顆粒のホルムアルデヒド容量を測定した。実施例１〜６についての各試験で持続した分数及び算出されたｍｍｏｌ／ｇの容量を表４で見出すことができる。
Figure 2019509888

Claims (15)

  1. バインダーと、
    反応生成物を含むポリマー吸着剤と、
    を含む複合顆粒であって、当該反応生成物が、
    （ａ）重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、
    前記重合性組成物が、
    （１）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて８〜６５重量％の無水マレイン酸と、
    （２）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて３０〜８５重量％のジビニルベンゼンと、
    （３）前記重合性組成物中のノマーの総重量に基づいて０〜４０重量％のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、
    を含む、前駆体ポリマー材料と、
    （ｂ）アンモニア、単一の一級アミノ基（−ＮＨ２）を有する化合物、又は式−ＮＨＲ［式中、Ｒは水素若しくはアルキルである。］のアミノ基を少なくとも２つ有する化合物から選択される窒素含有化合物と、
    の反応生成物である、複合顆粒。
  2. 前記バインダーの量が、前記複合顆粒の重量に基づいて１〜３０重量％の範囲内にある、請求項１に記載の複合顆粒。
  3. 前記バインダーが、塩又はポリマー材料を含む、請求項１又は２に記載の複合顆粒。
  4. 前記バインダーが、ケイ酸塩を含む、請求項３に記載の複合顆粒。
  5. 前記バインダーが、カルボン酸塩を含み、前記カルボン酸塩が、１０〜２０個の炭素原子を有する、請求項３に記載の複合顆粒。
  6. 前記バインダーが、天然由来のポリマーを含む、請求項３に記載の複合顆粒。
  7. 前記バインダーが、セルロース系樹脂を含む、請求項３に記載の複合顆粒。
  8. 前記窒素含有化合物が、式（Ｖ）の化合物：
    Ｒ４ＮＨＲ１
    （Ｖ）
    ［式中、
    Ｒ１は、水素又はアルキルであり、
    Ｒ４は、水素、アルキル、式−Ｒ５−ＮＨＲ６、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２の基であり、
    Ｒ５は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ以上のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ以上の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、
    Ｒ６は、水素、アルキル、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］、
    である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合顆粒。
  9. 前記窒素含有化合物が、式（ＶＩ）の化合物：
    Ｒ７−（ＮＨＲ１）ｚ
    （ＶＩ）
    ［式中、
    Ｒ７は、アルカンのｚ価基、又はヘテロアルカンのｚ価基であり、
    ｚは、３〜１０の範囲の整数である。］
    である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合顆粒。
  10. 前記ポリマー吸着剤が、酸塩基比色指示薬を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合顆粒。
  11. 前記ポリマー吸着剤が、少なくとも２５ｍ２／ｇと等しいＢＥＴ表面積を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の複合顆粒。
  12. アルデヒドを吸着させる方法であって、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバインダーとポリマー吸着剤とを含む複合顆粒を用意する工程と、
    前記複合顆粒を前記アルデヒドに曝露する工程と、
    前記アルデヒドを前記ポリマー吸着剤上に吸着させる工程と、を含み、前記アルデヒドが式（Ｉ）の化合物：
    Ｒ２−（ＣＯ）−Ｈ
    （Ｉ）
    ［式中、Ｒ２は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。］であり、
    前記式（Ｉ）のアルデヒドの分子量が２００ｇ／ｍｏｌ以下である、方法。
  13. Ｒ２が、水素又はメチルである、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ポリマー吸着剤が、前記複合顆粒の重量に基づいて、１ｇ当たり０．３５〜１０ｍｍｏｌの範囲の量のアルデヒドを吸着する、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 前記ポリマー吸着剤が酸塩基指示薬を含み、前記酸塩基指示薬は、前記ポリマー吸着剤のアルデヒド吸着容量が限度に達するか又は限度に近い場合に変色する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
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