JP6925338B2 - 反応性ガス用ポリマー吸着剤 - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、その開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／２６９６２６号の利益を主張するものである。
反応性ガス用ポリマー吸着剤、ポリマー吸着剤製造方法、ポリマー吸着剤上での反応性ガス吸着方法、及びポリマー吸着剤上での反応性ガスの吸着から生じる組成物を提供する。
酸性ガス及び／又は酸性前駆体ガスなどの反応性ガスを捕捉するために使用されてきた典型的な吸着材料は、活性炭スキャフォールドをベースとしている。活性炭スキャフォールドは、比較的に不活性となる傾向があり、この不活性により、活性炭スキャフォールドそれ自体に、反応性ガスを吸着することができる多数の基を組み込むことが困難になる。このため、酸性ガス及び／又は酸性前駆体ガス用吸着剤の製造における努力のほとんどは、酸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、様々な塩基性化合物が含浸されている。最も一般的に使用されている塩基性化合物は、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムである。
含浸は、一般に、吸着剤材料の製造にいくつかの欠点を有する。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。
反応性ガス用ポリマー吸着剤を提供する。より詳細には、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。ポリマー吸着剤は、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である反応性ガスと酸塩基反応を起こすことができる窒素含有基を有する。更に、ポリマー吸着剤上での反応性ガス吸着方法、及びポリマー吸着剤上での反応性ガスの吸着から生じる組成物を提供する。
第１の態様では、ポリマー吸着剤を提供する。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（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ：重合した生成物）を含む前駆体ポリマー材料であって、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、（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、及び（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、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基、若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される。
第２の態様では、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着する方法を提供する。方法は、上述のようなポリマー吸着剤を提供することと、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着することと、を含む。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。
第３の態様では、（ａ）上述のようなポリマー吸着剤と、（ｂ）ポリマー吸着剤上で吸着した反応性ガスと、を含む組成物を提供する。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。
第４の態様では、ポリマー吸着剤の調製方法を提供する。方法は、前駆体ポリマー材料を提供することを含む。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、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、（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、及び（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、を含む。方法は、前駆体ポリマー材料を、アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基、若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を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ことを更に含む。
実施例２のポリマー吸着剤及びそれが調製された前駆体ポリマー材料についての、７７°Ｋ及び最大０．９８±０．０１の相対圧力下でのアルゴン吸着等温線を示す図である。 実施例３のポリマー吸着剤及びそれが調製された前駆体ポリマー材料についての、７７°Ｋ及び最大０．９８±０．０１の相対圧力下でのアルゴン吸着等温線を示す図である。
ポリマー吸着剤を提供する。ポリマー吸着剤を使用して、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方などの反応性ガスを吸着することができる。更に、ポリマー吸着剤製造方法、ポリマー吸着剤上での反応性ガス吸着方法、及びポリマー吸着剤上での反応性ガスの吸着から生じる組成物を提供する。ポリマー吸着剤は、典型的には、多孔質であり、細穴は多くの場合、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、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。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、反応性ガスを吸着することができる。反応性ガスは、典型的には、ポリマー吸着剤の窒素含有基と酸塩基反応を起こす。
用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と互換的に使用され、記載される要素のうちの１つ以上を意味する。
「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の両方を意味する。
「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、反応性ガス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徴付けることができる。「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、７７°Ｋ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徴付けることができる。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、反応性ガスなどのガス）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）に添加することを指す。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。
「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、７７°Ｋ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」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。
「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一部のものは、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。
「反応性ガス」という用語は、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方を指す。
「酸性ガス」という用語は、酸性化合物を含有するガス又は蒸気を指す。多くの実施形態では、酸性ガスは、ハロゲン原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有する。酸性ガスの例としては、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、及び亜硝酸が挙げられる。
「酸性ガス前駆体」という用語は、水と反応して酸性化合物を形成する化合物を含有するガス又は蒸気を指す。多くの実施形態では、酸性ガス前駆体は、ハロゲン原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有する。酸性ガス前駆体の例としては、フッ素、臭素、塩素、二酸化硫黄、及び二酸化窒素が挙げられる。
「一級アミノ基」という用語は、アミノ基−ＮＨ２を指す。
「二級アミノ基」という用語は、式−ＮＨＲ８［式中、Ｒ８はアルキルである。］のアミノ基を指す。好適なアルキル基は、典型的には、１〜２０個の炭素原子、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。
「三級アミノ基」という用語は、式−ＮＲ８Ｒ８［式中、各Ｒ８はアルキルである。］のアミノ基を指す。好適なアルキル基は、典型的には、１〜２０個の炭素原子、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。
「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。
第１の態様では、ポリマー吸着剤を提供する。多孔質ポリマー吸着剤は、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。即ち、窒素含有基は、ポリマー吸着剤の一部である。
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。より具体的には、前駆体ポリマー材料は、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、を含有するモノマー混合物から形成される。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、反応性ガス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（Ｉ）の無水マレイン酸モノマー単位の形成をもたらす。
Figure 0006925338
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（Ｉ）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（ＩＩ）のジビニルベンゼンモノマー単位の形成をもたらす。
Figure 0006925338
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（ＩＩ）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（ＩＩ）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、吸着した反応性ガス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（ＩＩ）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ともなう不純物は、一般的には、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対して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最小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（ＩＩＩ）のスチレン型モノマー単位の存在をもたらす。
Figure 0006925338
Ｒ１基は、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（ＩＩＩ）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％、又は少なくとも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つ又は複数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％まで、７０重量％まで、６０重量％まで、５０重量％まで、４０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、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しやすく、場合によってはこれらの細孔を塞ぎやすいため、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（Ｉ）
Figure 0006925338
の第１モノマー単位、
（ｂ）３０〜８５重量％の、式（ＩＩ）
Figure 0006925338
の第２モノマー単位、及び
（ｃ）０〜４０重量％の、式（ＩＩＩ）
Figure 0006925338
［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モノマー単位、を含有する。
多くの実施形態では、反応性ガス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（Ｉ）の第１モノマー単位、（ｂ）３０〜８５重量％の、式（ＩＩ）の第２モノマー単位、及び（ｃ）０〜４０重量％（又は５〜４０重量％）の、式（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、３０〜７５重量％の、式（ＩＩ）の第２モノマー単位、及び１〜２０重量％（又は５〜２０重量％）の、式（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、３０〜７５重量％の、式（ＩＩ）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（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、３０〜７０重量％の、式（ＩＩ）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（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、３０〜６５重量％の、式（ＩＩ）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（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、３０〜５５重量％の、式（ＩＩ）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（ＩＩＩ）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（Ｉ）の第１モノマー単位、５０〜７０重量％の、式（ＩＩ）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（ＩＩＩ）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、又は少なくとも１つの一級若しくは二級アミノ基を有する化合物である。少なくとも１つの一級又は二級アミノ基は、式−ＮＨＲのものである。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、アルキル基は、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。一級アミノ基及び／又は二級アミノ基は、前駆体ポリマー材料内の式（Ｉ）のモノマー単位中の無水物基と反応する。
いくつかの実施形態では、窒素含有化合物は、単一の一級アミノ基又は単一の二級アミノ基を有する。その他の実施形態では、窒素含有化合物は、複数のアミノ基を含有する。このような窒素含有化合物は、多くの場合、一級アミノ基又は二級アミノ基である第１アミノ基、及び一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基である少なくとも１つの第２アミノ基を有する。
多くの好適な窒素含有化合物は、式（ＩＶ）のものである。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ３基は、水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
Ｒ２及びＲ３の両方が水素である場合、式（ＩＶ）はアンモニアに相当する。Ｒ２が水素であり、Ｒ３がアルキルである場合、式（ＩＶ）は単一の一級アミノ基を有する化合物に相当する。Ｒ２及びＲ３の両方がアルキルである場合、式（ＩＶ）は単一の二級アミノ基を有する化合物に相当する。Ｒ３が−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６である場合、又はＲ３が−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である場合、式（ＩＶ）は少なくとも２つのアミノ基を有する化合物に相当する。このような化合物は、一級又は二級アミノ基である第１アミノ基に加えて、一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基である少なくとも１つの第２アミノ基を有することができる。
式（ＩＶ）のＲ２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、アルキル基は、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（ＩＶ）のＲ３は、アルキルである。いくつかの例示的な化合物では、Ｒ２は水素に相当する。即ち、式（ＩＶ）の化合物は、一級アミン化合物である。Ｒ３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、アルキル基は、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具体例としては、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。その他の例示的な化合物では、Ｒ２はアルキルに相当する。即ち、式（ＩＶ）の化合物は、二級アミン化合物である。好適な二級アミン化合物の具体例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン及びジ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。
その他の実施形態では、式（ＩＶ）のＲ３は式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６基であり、窒素含有化合物は式（ＩＶ−１）のものである。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
このような化合物は、少なくとも２つのアミノ基を有する。Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６基は、上記に定義されるものと同じである。好適なアルキルＲ５及びＲ６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、アルキル基は、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。Ｒ４基は、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、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであることができる。
式（ＩＶ−１）の好適なアルキレン（即ち、アルキレンは、アルカンの二価の基である）Ｒ４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、Ｒ２が水素であり、Ｒ４がアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−１）のものである。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。Ｒ２及びＲ５の両方がアルキルに相当する式（ＩＶ−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。Ｒ２が水素であり、Ｒ５及びＲ６の両方がアルキルである式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物は、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンである。
式（ＩＶ−１）の化合物の他の実施例では、Ｒ４基は、
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基である）である。言い方を変えれば、ヘテロアルキレンＲ４基は、式−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−若しくは−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。］のうちの１つ又は複数の基を有する。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（ＩＶ−２）及び（ＩＶ−３）によって表すことができる。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−３）
いくつかの窒素含有化合物は、Ｒ２が水素であり、Ｒ４が−Ｏ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−２）のものである。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、Ｒ２が水素であり、Ｒ４（式（ＩＶ−１）における）が−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、Ｒ５が水素であり、Ｒ６が水素である、式（ＩＶ−３）のものである。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（ＩＶ−１）のＲ４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基）Ｒ４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Ｒ４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。Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が水素であり、Ｒ４がアリーレンである式（ＩＶ−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、式（ＩＶ−４）にて示すような、Ｒ６が−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２であり、Ｒ５が水素である、式（ＩＶ−１）のものである。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
例えば、いくつかの化合物では、Ｒ２は水素であり、Ｒ４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（ＩＶ−１）及び（ＩＶ−４）の両方の範囲内であると考えられる。
式（ＩＶ）のその他の実施形態では、Ｒ３は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２基である。得られる化合物は、式（ＩＶ−５）のものである。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
Ｒ２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−ＮＨＲ２［式中、Ｒ２は水素又はアルキルである。］のうちの少なくとも３つの基を有するポリアミンである。このような化合物は、式（Ｖ）のものであることができる。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）では、Ｒ２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。］のうちの１つ又は複数の基を含む。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−（ＮＨＲ２）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としては、各窒素分枝状原子が式−Ｒｃ−［ＮＨ−Ｒｄ］ｐ−の３つの基に結合した１つ又は複数の分枝状窒素原子が挙げられる。各分枝状部分の末端基は、多くの場合、−ＮＨ２などの式−ＮＨＲ２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２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、式（ＩＶ）（式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−５）を含む）、及び式（Ｖ）のもの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（Ｉ）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（Ｉ）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（ＶＩ）、式（ＶＩＩ）、又はこれらの組み合わせのモノマー単位を形成する。
Figure 0006925338
式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）では、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が使用される場合、Ａ基は−ＮＲ２Ｒ３に相当し、式（Ｖ）の窒素含有化合物が使用される場合、Ａ基は−ＮＲ２−Ｒ７（ＮＨＲ２）ｚ−１に相当する。あるいは、環状構造は、場合により、式（ＶＩＩＩ）［式中、Ａ１は二価の基であり、式（ＩＶ）の化合物、又は式（Ｖ）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 0006925338
ポリマー吸着剤は、一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基、又はこれらの異なる型のアミノ基の組み合わせを有する１つ又は複数の共有結合した窒素含有基を有する。
いくつかの実施形態では、ポリマー吸着剤を形成するために使用される窒素含有化合物は、式（ＩＶ）のものである。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
ポリマー吸着剤は、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］の窒素含有基を有することができる。
窒素含有化合物が式（ＩＶ−１）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
のものである場合、窒素含有基は、多くの場合、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５のものである。あるいは、Ｒ５又はＲ６のいずれかが水素である場合、窒素含有基は、式−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、又は−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２のものであることができる。２つ以上の型の窒素含有基がポリマー吸着剤上に存在してもよい。
窒素含有化合物が式（ＩＶ−４）
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又はその両方であることができる。
窒素含有化合物が式（ＩＶ−５）
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又はその両方であることができる。
窒素含有化合物が式（Ｖ）
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
のものである場合、窒素含有基は、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１のものであることができる。
前駆体ポリマー材料中の式（Ｉ）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る。即ち、最大２００モル％の窒素含有化合物は、式（Ｉ）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（Ｉ）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（Ｉ）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（Ｉ）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。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（Ｉ）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、３０℃〜１００℃、４０℃〜９０℃、５０℃〜９０℃、又は６０℃〜８０℃にて、１２時間〜２４時間、懸濁液を加熱する。
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（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）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（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）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（７７°Ｋ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。実施例２及び３のポリマー吸着剤、並びにこれらが調製された前駆体ポリマー材料についての、アルゴン吸着等温線を、図１及び図２にて示す。
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、９０％まで若しくはそれ以上、８０％まで若しくはそれ以上、又は７５％まで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（７７°Ｋ）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０．７５〜０．２ｃｍ３／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（ＩＩＩ）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、酸塩基指示薬を更に含む。酸塩基呈色指示薬（ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）（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。酸塩基呈色指示薬は、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、酸塩基呈色指示薬は、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反応性ガスと反応した場合に、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、ポリマー吸着剤が反応性ガス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％又はそれ以上が反応性ガス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、反応性ガス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値を有する酸塩基呈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、酸塩基呈色指示薬の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。酸塩基呈色指示薬のｐＫｂは、多くの場合、３〜１０の範囲である。
酸塩基呈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。
酸塩基呈色指示薬は、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、酸塩基呈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。酸塩基呈色指示薬の溶液は、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、反応性ガスと相互作用し、移動しない共有結合した窒素含有基を有する。
別の態様では、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着する方法を提供する。方法は、ポリマー吸着剤を提供することと、次いで、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着することと、を含む。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。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む前駆体ポリマー材料であって、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、（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、及び（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、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基、若しくは二級アミノ基を有する化合物から選択される。好適な窒素含有化合物は、典型的には、上述のような式（ＩＶ）及び（Ｖ）のものである。
反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。反応性ガスは、典型的には、ハロゲン原子、硫黄原子、又は窒素原子を含有する。酸性ガスの例としては、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、及び亜硝酸が挙げられる。酸性ガス前駆体の例は、フッ素、臭素、塩素、二酸化硫黄、及び二酸化窒素である。
反応性ガスは、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。
別の態様では、多孔質ポリマー吸着剤及び多孔質ポリマー吸着剤上で吸着した反応性ガスを含む組成物を提供する。ポリマー吸着剤及び反応性ガスは、上述と同じである。反応性ガスは、ポリマー吸着剤上に存在する任意の一級アミノ基、二級アミノ基、又は三級アミノ基と反応することができる。反応は、酸塩基反応である。
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反応性ガスの量は、多くの場合、少なくとも０．１ｍｍｏｌ／ｇ（即ち、ポリマー吸着剤１ｇにつき少なくとも０．１ｍｍｏｌの反応性ガス）である。例えば、吸着された反応性ガスの量は、少なくとも０．２ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも０．３ｍｍｏｌ／ｇ、少なくとも０．４ｍｍｏｌ／ｇ、又は少なくとも０．５ｍｍｏｌ／ｇであることができる。吸着された量は、最大１０ｍｍｏｌ／ｇ又は更にそれ以上、最大８ｍｍｏｌ／ｇ、最大６ｍｍｏｌ／ｇ、最大４ｍｍｏｌ／ｇ、最大２ｍｍｏｌ／ｇ、又は最大１．５ｍｍｏｌ／ｇであることができる。吸着された量は、多くの場合、０．１〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．１〜８ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．２〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、０．５〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲、１〜１０ｍｍｏｌ／ｇの範囲である。
ポリマー吸着剤、ポリマー吸着剤の製造方法、ポリマー吸着剤上の反応性ガス吸着方法、又はポリマー吸着剤及びポリマー吸着剤上で吸着された反応性ガスを含む組成物である、様々な実施形態を提供する。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。
実施形態１Ａは、ポリマー吸着剤である。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む前駆体ポリマー材料であって、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、（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、及び（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、を含む。窒素含有化合物は、アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基、若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される。
実施形態２Ａは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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に記載のポリマー吸着剤である。
実施形態３Ａは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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又は２Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態４Ａは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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〜３Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態５Ａは、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１Ａ〜４Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態６Ａは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ）のものである、実施形態１Ａ〜５Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ３基は、水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態７Ａは、Ｒ３がアルキルである、実施形態６Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態８Ａは、Ｒ３が１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する、実施形態７Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態９Ａは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−１）のものである、実施形態６Ａに記載のポリマー材料である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
式（ＩＶ−１）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１０Ａは、Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が各々水素である、実施形態９Ａに記載のポリマー材料である。
実施形態１１Ａは、Ｒ４が共有結合であり、窒素含有化合物がヒドラジンである、実施形態９Ａ又は１０Ａに記載のポリマー材料である。
実施形態１２Ａは、Ｒ４がアルキレンであり、窒素含有化合物がアルキレンジアミンである、実施形態９Ａに記載のポリマー材料である。アルキレンジアミンの例としては、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、ブチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、及びＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
実施形態１３Ａは、Ｒ４がヘテロアルキレンであり、窒素含有化合物が式（ＩＶ−２）又は式（ＩＶ−３）のものである、実施形態９Ａに記載のポリマー材料である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−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１４Ａは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−２）のものであり、ポリエチレングリコールジアミン又はポリプロピレングリコールジアミンである、実施形態１３Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態１５Ａは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−３）のものであり、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、又はテトラエチレンペンタミンである、実施形態１３Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態１６Ａは、式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−４）
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
［式中、Ｒ４はアルキレンである。］のものである、実施形態９Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態１７Ａは、窒素含有化合物がアグマチンである、実施形態１６Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態１８Ａは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−５）のものである、実施形態６Ａに記載のポリマー吸着剤である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
実施形態１９Ａは、窒素含有化合物がグアニジンである、実施形態１８Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態２０Ａは、Ｒ４がアリーレンである、実施形態９Ａに記載のポリマー吸着剤である。例示的な窒素含有化合物は、フェニレンジアミンである。
実施形態２１Ａは、窒素含有化合物が、式（Ｖ）のものである、実施形態１Ａ〜５Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）では、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。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２２Ａは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］の窒素含有基を有する、実施形態１Ａ〜２１Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態２３Ａは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５、−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、又はこれらの組み合わせの窒素含有基を有する、実施形態１Ａ〜１２Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態２４Ａは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ａ〜１２Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。
実施形態２５Ａは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ａ〜１２Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２６Ａは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１の窒素含有基を有する、実施形態１〜５Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。Ｒ２基は、水素又はアルキルであり、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。
実施形態２７Ａは、ポリマー吸着剤が、酸塩基染料を更に含む、実施形態１Ａ〜２６Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態２８Ａは、酸塩基染料が、窒素含有化合物よりも低いｐＫｂを有する、実施形態２７Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態２９Ａは、窒素含有化合物のｐＫｂと、酸塩基染料のｐＫｂとの間の差が、少なくとも２に相当する、実施形態２７Ａ又は２８Ａに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態３０Ａ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〜２９Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態１Ｂは、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着する方法である。方法は、実施形態１Ａ〜３０Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤を提供することと、ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着することと、を含む。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。
実施形態２Ｂは、反応性ガスが、ハロゲン原子、硫黄原子、又は窒素原子を有する、実施形態１Ｂに記載の方法である。
実施形態３Ｂは、反応性ガスが、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、亜硝酸又はこれらの混合物である、実施形態１Ｂ又は２Ｂに記載の方法である。
実施形態４Ｂは、反応性ガスが、塩素、臭素、二酸化硫黄、二酸化窒素又はこれらの混合物である、実施形態１Ｂ又は２Ｂに記載の方法である。
実施形態５Ｂは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｂ〜４Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態６Ｂは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｂ〜５Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態７Ｂは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｂ〜６Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態８Ｂは、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１Ｂ〜７Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態９Ｂは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ）のものである、実施形態１Ｂ〜８Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ３基は、水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１０Ｂは、Ｒ３がアルキルである、実施形態９Ｂに記載の方法である。
実施形態１１Ｂは、Ｒ３が１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する、実施形態９Ｂに記載の方法である。
実施形態１２Ｂは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−１）のものである、実施形態９Ｂに記載の方法である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
式（ＩＶ−１）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１３Ｂは、Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が各々水素である、実施形態１２Ｂに記載の方法である。
実施形態１４Ｂは、Ｒ４が共有結合であり、窒素含有化合物がヒドラジンである、実施形態１２Ｂ又は１３Ｂに記載の方法である。
実施形態１５Ｂは、Ｒ４がアルキレンであり、窒素含有化合物がアルキレンジアミンである、実施形態１２Ｂ又は１３Ｂに記載の方法である。アルキレンジアミンの例としては、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、ブチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、及びＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
実施形態１６Ｂは、Ｒ４がヘテロアルキレンであり、窒素含有化合物が式（ＩＶ−２）又は式（ＩＶ−３）のものである、実施形態１２Ｂに記載の方法である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−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１７Ｂは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−２）のものであり、ポリエチレングリコールジアミン又はポリプロピレングリコールジアミンである、実施形態１６Ｂに記載の方法である。
実施形態１８Ｂは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−３）のものであり、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、又はテトラエチレンペンタミンである、実施形態１６Ｂに記載の方法である。
実施形態１９Ｂは、式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−４）
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
［式中、Ｒ４はアルキレンである。］のものである、実施形態１２Ｂに記載の方法である。
実施形態２０Ｂは、窒素含有化合物がアグマチンである、実施形態１９Ｂに記載の方法である。
実施形態２１Ｂは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−５）のものである、実施形態９Ｂに記載の方法である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
実施形態２２Ｂは、窒素含有化合物がグアニジンである、実施形態２１Ｂに記載の方法である。
実施形態２３Ｂは、Ｒ４がアリーレンである、実施形態１２Ｂに記載の方法である。例示的な窒素含有化合物は、フェニレンジアミンである。
実施形態２４Ｂは、窒素含有化合物が、式（Ｖ）のものである、実施形態１Ｂ〜８Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）では、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。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２５Ｂは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］の窒素含有基を有する、実施形態１Ｂ〜２４Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態２６Ｂは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５、−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、又はこれらの組み合わせの窒素含有基を有する、実施形態１Ｂ〜１２Ｂのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態２７Ｂは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｂ〜１２Ｂのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。
実施形態２８Ｂは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｂ〜１２Ｂのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２９Ｂは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１の窒素含有基を有する、実施形態１Ｂ〜８Ｂのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルであり、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。
実施形態３０Ｂは、ポリマー吸着剤が、酸塩基染料を更に含む、実施形態１Ｂ〜２９Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態３１Ｂは、酸塩基染料が、窒素含有化合物よりも低いｐＫｂを有する、実施形態３０Ｂに記載の方法である。
実施形態３２Ｂは、窒素含有化合物のｐＫｂと、酸塩基染料のｐＫｂとの間の差が、少なくとも２に相当する、実施形態３０Ｂ又は３１Ｂに記載の方法である。
実施形態３３Ｂは、ポリマー吸着剤の反応性ガス吸着容量が限度に達するか、又は限度に近い場合に、酸塩基染料が変色する、実施形態３０Ｂ〜３２Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態３４Ｂ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１Ｂ〜３３Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態３５Ｂは、ポリマー吸着剤が、ポリマー吸着剤の重量に対して、１ｇ当たり０．１〜１０ｍｍｏｌの範囲の反応性ガス量を吸着する、実施形態１Ｂ〜３４Ｂのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態１Ｃは、（ａ）実施形態１Ａ〜３０Ａのいずれか１つに記載のポリマー吸着剤と、（ｂ）ポリマー吸着剤上で吸着した反応性ガスと、を含む組成物である。反応性ガスは、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である。
実施形態２Ｃは、反応性ガスが、ハロゲン原子、硫黄原子、又は窒素原子を有する、実施形態１Ｃに記載の組成物である。
実施形態３Ｃは、反応性ガスが、フッ化水素、臭化水素、塩化水素、硫酸、亜硫酸、硫化水素、硝酸、亜硝酸又はこれらの混合物である、実施形態１Ｃ又は２Ｃに記載の組成物である。
実施形態４Ｃは、反応性ガスが、塩素、臭素、二酸化硫黄、二酸化窒素又はこれらの混合物である、実施形態１Ｃ又は２Ｃに記載の組成物である。
実施形態５Ｃは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｃ〜４Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態６Ｃは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｃ〜５Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態７Ｃは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｃ〜６Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態８Ｃは、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１Ｃ〜７Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態９Ｃは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ）のものである、実施形態１Ｃ〜８Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ３基は、水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１０Ｃは、Ｒ３がアルキルである、実施形態９Ｃに記載の組成物である。
実施形態１１Ｃは、Ｒ３が１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する、実施形態９Ｃに記載の組成物である。
実施形態１２Ｃは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−１）のものである、実施形態９Ｃに記載の組成物である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
式（ＩＶ−１）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１３Ｃは、Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が各々水素である、実施形態１２Ｃに記載の組成物である。
実施形態１４Ｃは、Ｒ４が共有結合であり、窒素含有化合物がヒドラジンである、実施形態１２Ｃ又は１３Ｃに記載の組成物である。
実施形態１５Ｃは、Ｒ４がアルキレンであり、窒素含有化合物がアルキレンジアミンである、実施形態１２Ｃ又は１３Ｃに記載の組成物である。アルキレンジアミンの例としては、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、ブチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、及びＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
実施形態１６Ｃは、Ｒ４がヘテロアルキレンであり、窒素含有化合物が式（ＩＶ−２）又は式（ＩＶ−３）のものである、実施形態１２Ｃに記載の組成物である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−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１７Ｃは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−２）のものであり、ポリエチレングリコールジアミン又はポリプロピレングリコールジアミンである、実施形態１６Ｃに記載の組成物である。
実施形態１８Ｃは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−３）のものであり、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、又はテトラエチレンペンタミンである、実施形態１６Ｃに記載の組成物である。
実施形態１９Ｃは、式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−４）
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
［式中、Ｒ４はアルキレンである。］のものである、実施形態１２Ｃに記載の組成物である。
実施形態２０Ｃは、窒素含有化合物がアグマチンである、実施形態１９Ｃに記載の組成物である。
実施形態２１Ｃは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−５）のものである、実施形態９Ｃに記載の組成物である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
実施形態２２Ｃは、窒素含有化合物がグアニジンである、実施形態２１Ｃに記載の組成物である。
実施形態２３Ｃは、Ｒ４がアリーレンである、実施形態１２Ｃに記載の方法である。例示的な窒素含有化合物は、フェニレンジアミンである。
実施形態２４Ｃは、窒素含有化合物が、式（Ｖ）のものである、実施形態１Ｃ〜８Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）では、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。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２５Ｃは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］の窒素含有基を有する、実施形態１Ｃ〜２４Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態２６Ｃは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５、−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、又はこれらの組み合わせの窒素含有基を有する、実施形態１Ｃ〜１２Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態２７Ｃは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｃ〜１２Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。
実施形態２８Ｃは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｃ〜１２Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２９Ｃは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１の窒素含有基を有する、実施形態１Ｃ〜８Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。Ｒ２基は、水素又はアルキルであり、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。
実施形態３０Ｃは、ポリマー吸着剤が、酸塩基染料を更に含む、実施形態１Ｃ〜２９Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態３１Ｃは、酸塩基染料が、窒素含有化合物よりも低いｐＫｂを有する、実施形態３０Ｃに記載の組成物である。
実施形態３２Ｃは、窒素含有化合物のｐＫｂと、酸塩基染料のｐＫｂとの間の差が、少なくとも２に相当する、実施形態３０Ｃ又は３１Ｃに記載の組成物である。
実施形態３３Ｃは、ポリマー吸着剤の反応性ガス吸着容量が限度に達するか、又は限度に近い場合に、酸塩基染料が変色する、実施形態３０Ｃ〜３２Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態３４Ｃ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１Ｃ〜３３Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態３５Ｃは、ポリマー吸着剤が、ポリマー吸着剤の重量に対して、１ｇ当たり０．１〜１０ｍｍｏｌの範囲の反応性ガス量を吸着する、実施形態１Ｃ〜３４Ｃのいずれか１つに記載の組成物である。
実施形態１Ｄは、ポリマー吸着剤の調製方法である。方法は、前駆体ポリマー材料を提供することを含む。前駆体ポリマー材料は、重合性組成物の重合生成物を含む前駆体ポリマー材料であって、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、（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、及び（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、を含む。方法は、前駆体ポリマー材料を、アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基、若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を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ことを更に含む。
実施形態２Ｄは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｄに記載の方法である。
実施形態３Ｄは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｄ又は２Ｄに記載の方法である。
実施形態４Ｄは、重合性組成物が、重合性組成物中のモノマーの総重量に対して、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１Ｄ〜３Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態５Ｄは、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１Ｄ〜４Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態６Ｄは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ）のものである、実施形態１Ｄ〜５Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
Ｒ３ＮＨＲ２
（ＩＶ）
式（ＩＶ）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ３基は、水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態７Ｄは、Ｒ３がアルキルである、実施形態６Ｄに記載の方法である。
実施形態８Ｄは、Ｒ３が１〜６個の炭素原子、又は１〜４個の炭素原子を有する、実施形態７Ｄに記載のポリマー吸着剤である。
実施形態９Ｄは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−１）のものである、実施形態６Ｄに記載の方法である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−１）
式（ＩＶ−１）では、Ｒ２基は水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態１０Ｄは、Ｒ２、Ｒ５、及びＲ６が各々水素である、実施形態９Ｄに記載の方法である。
実施形態１１Ｄは、Ｒ４が共有結合であり、窒素含有化合物がヒドラジンである、実施形態９Ｄ又は１０Ｄに記載の方法である。
実施形態１２Ｄは、Ｒ４がアルキレンであり、窒素含有化合物がアルキレンジアミンである、実施形態９Ｄに記載の方法である。アルキレンジアミンの例としては、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、ブチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、及びＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
実施形態１３Ｄは、Ｒ４がヘテロアルキレンであり、窒素含有化合物が式（ＩＶ−２）又は式（ＩＶ−３）のものである、実施形態９Ｄに記載の方法である。
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［Ｏ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−２）
Ｒ６Ｒ５Ｎ−Ｒａ−［ＮＨ−Ｒｂ］ｎ−ＮＨＲ２
（ＩＶ−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１４Ｄは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−２）のものであり、ポリエチレングリコールジアミン又はポリプロピレングリコールジアミンである、実施形態１３Ｄに記載の方法である。
実施形態１５Ｄは、窒素含有化合物が、式（ＩＶ−３）のものであり、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、又はテトラエチレンペンタミンである、実施形態１３Ｄに記載の方法である。
実施形態１６Ｄは、式（ＩＶ−１）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−４）
ＮＨ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２
（ＩＶ−４）
［式中、Ｒ４はアルキレンである。］のものである、実施形態９Ｄに記載の方法である。
実施形態１７Ｄは、窒素含有化合物がアグマチンである、実施形態１６Ｄに記載の方法である。
実施形態１８Ｄは、式（ＩＶ）の窒素含有化合物が、式（ＩＶ−５）のものである、実施形態６Ｄに記載の方法である。
Ｈ２Ｎ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２
（ＩＶ−５）
実施形態１９Ｄは、窒素含有化合物がグアニジンである、実施形態１８Ｄに記載の方法である。
実施形態２０Ｄは、Ｒ４がアリーレンである、実施形態９Ｄに記載の方法である。例示的な窒素含有化合物は、フェニレンジアミンである。
実施形態２１Ｄは、窒素含有化合物が、式（Ｖ）のものである、実施形態１Ｄ〜５Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
（Ｖ）
式（Ｖ）では、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。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２２Ｄは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２Ｒ３［式中、Ｒ２は水素又はアルキルであり、Ｒ３は水素、アルキル、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］の窒素含有基を有する、実施形態１Ｄ〜２１Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態２３Ｄは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＲ６Ｒ５、−Ｒ５Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、−Ｒ６Ｎ−Ｒ４−ＮＨＲ２、又はこれらの組み合わせの窒素含有基を有する、実施形態１Ｄ〜６Ｄのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。Ｒ５基は、水素又はアルキルである。Ｒ６基は、水素、アルキル又は−Ｃ（＝ＮＨ）−ＮＨ２である。
実施形態２４Ｄは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ４−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式−ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＨＮ−Ｒ４−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｄ〜６Ｄのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。Ｒ４基は、共有結合、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンである。
実施形態２５Ｄは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２のもの、式ＮＨ−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨＲ２のもの、又はその両方の窒素含有基を有する、実施形態１Ｄ〜６Ｄのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルである。
実施形態２６Ｄは、ポリマー吸着剤が、式−ＮＲ２−Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ−１の窒素含有基を有する、実施形態１Ｄ〜６Ｄのいずれか１つに記載の方法である。Ｒ２基は、水素又はアルキルであり、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。
実施形態２７Ｄは、ポリマー吸着剤が、酸塩基染料を更に含む、実施形態１Ｄ〜２６Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
実施形態２８Ｄは、酸塩基染料が、窒素含有化合物よりも低いｐＫｂを有する、実施形態２７Ｄに記載の方法である。
実施形態２９Ｄは、窒素含有化合物のｐＫｂと、酸塩基染料のｐＫｂとの間の差が、少なくとも２に相当する、実施形態２７Ｄ又は２８Ｄに記載の方法である。
実施形態３０Ｄ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１Ｄ〜２９Ｄのいずれか１つに記載の方法である。
Figure 0006925338
ガス吸着分析：
超高純度の吸着体を使用して、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡ）の加速式比表面積測定装置（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ）（ＡＳＡＰ）２０２０システムを用い、多孔度及びガス吸着試験を実施した。以下は、例示されている材料内部の多孔度を特徴付け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についての脱気手順は、１５０℃にて２時間であった。ポリマー吸着剤についての脱気手順は、８０℃にて２時間であった。０．１未満の相対圧力（ｐ／ｐ°）の低圧添加を用い（５ｃｍ３／ｇ）、ｐ／ｐ°が０．１〜０．９８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、７７°Ｋ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７７°Ｋ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７７°Ｋ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 １．０１ソフトウェアを使用して実施した。
二酸化硫黄容量試験：
単純な特注の貫流送達系を使用して、既知の濃度の二酸化硫黄（ＳＯ２）を測定用試料に送達した。マスフローコントローラ（０〜１０Ｌ／分）（Ａａｌｂｏｒｇ，Ｏｒａｎｇｅｂｕｒｇ，ＮＹ，ＵＳＡ）に、圧縮空気流（＜５％ ＲＨ）を送達することにより、気流を発生させた。デジタル流量計（０〜１０Ｌ／分）（ＴＳＩ，Ｉｎｃ．，Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮ，ＵＳＡ）を使用して、この気流を較正した。この気流に対し、レギュレータにより、マスフローコントローラ（０〜５０ｍＬ／分）（Ｂｒｏｏｋｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，Ｈａｔｆｉｅｌｄ，ＰＡ，ＵＳＡ）に無水ＳＯ２（Ｍａｔｈｅｓｏｎ ＴＲＩＧＡＳ，Ｉｎｃ．，Ｂａｓｋｉｎｇ Ｒｉｄｇｅ，ＮＪ，ＵＳＡ）を送達した。マスフローコントローラの設定をＳＯ２の流量との相関をとるように滴定によって、マスフローコントローラを較正した。次いで、この空気とＳＯ２ガスの混合物を、吸着材料を入れた管の中に通した。ガスは、試料を入れた管を通って試験され、管の出口から出る。管の出口にて、試料を入れた管から出る溶出物中のＳＯ２の量を検出することが可能な、Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ ＲＭ Ｓｅｒｉｅｓ、０〜１０．０ｐｐｍ電気化学的ＳＯ２検出器（Ｉｎｔｅｒｓｃａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｍｉ Ｖａｌｌｅｙ，ＣＡ，ＵＳＡ）にプローブを導いた。管から出るＳＯ２の濃度を正確に測定することができるように、電気化学的検出器を、５．０ｐｐｍ ＳＯ２ガスシリンダー（Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）を使用して較正した。１０００ｐｐｍのＳＯ２を含有するガス流を発生させるために、１．１６Ｌ／分の空気をＡａｌｂｏｒｇマスフローコントローラによって送達し、Ｂｒｏｏｋｓマスフローコントローラによって送達される１．１６Ｌ／分のＳＯ２ガスと混ぜ合わせた。
ＳＯ２除去性能について試験する試料を、詰めた後で試験管内の床深さが１．０ｃｍになるまで風袋計量済み試験管（内径２．２ｃｍ）に加えた。次に、試験管内の試料を計量することによって、試料の質量を求めた。次いで、試験管を系と直列に連結して、１０００ｐｐｍのＳＯ２ガス流が試料を通って流れるようにし、管から出るＳＯ２の濃度をＩｎｔｅｒｓｃａｎ電気化学的ＳＯ２検出器を使用して測定した。ＳＯ２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。試験材料の床を通過したＳＯ２溶出物が、５ｐｐｍに相当するシグナルを超えるシグナルを電気化学的検出器において生成したときに相当する時点を、ＳＯ２ガス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５ｐｐｍ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、５ｐｐｍ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ｍｍｏｌ／ｇ容量を算出した。
実施例１及び２：
５Ｌの丸底フラスコで、７８．２ｇ（４８１ｍｍｏｌ）のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）（８０重量％、工業グレード）、２９．４ｇ（３００ｍｍｏｌ）の無水マレイン酸（ＭＡ）、及び２．１５ｇ（８．８８ｍｍｏｌ）のベンゾイルパーオキシド（ＢＰＯ）を、２１５３ｇのエチルアセテート（ＥｔＯＡｃ）中に溶解させた。重合性組成物は、ＥｔＯＡｃ中、固形分４．９重量％であり、モノマー混合物（５８．１重量％のＤＶＢ、２７．３重量％のＭＡ、及び１４．５重量％のスチレン型モノマー）、及び２重量％のＢＰＯ（モノマーの総重量に対し）を有した。この重合性組成物を窒素で３０分間バブリングした。次いで、フラスコにゴム隔膜で蓋をし、９５℃の砂浴に入れた。重合性組成物をこの温度で１８時間加熱した。生成した白色の沈殿物を真空濾過によって単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。固体を分割して、３つの３２オンスジャーに入れた。次いで、ジャーに各々、７５０ｍＬのＥｔＯＡｃを充填した。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。固体を再び分割して、３つの３２オンスジャーに入れた。次いで、ジャーに各々、７５０ｍＬのＥｔＯＡｃを充填した。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。次に固体を９５℃の高真空下で一晩乾燥させた。アルゴン吸着によって求めたこの前駆体ポリマー材料のＳＡＢＥＴは６２４．５ｍ２／ｇであり、総細孔容積は０．６０６ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９７５）であった。
上述の前駆体ポリマー材料を、水酸化アンモニウム／水（実施例１）、又はエチレンジアミン（ＥＤＡ）／エタノール（ＥｔＯＨ）（実施例２）とそれぞれ反応させることにより、実施例１及び２のアミン官能性ポリマー吸着剤を調製した。
より具体的には、実施例１のアミン官能性ポリマー吸着剤を、以下の手順を使用して調製した。３２オンスジャーで、５．０ｍＬ（７２．５ｍｍｏｌ）の１４．５Ｍ水性水酸化アンモニウムを、８５ｍＬの脱イオン水中に溶解させた。この溶液に、３．００ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、９０℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、脱イオン水で洗浄した。固体を８オンスジャーに入れ、このジャーに１５０ｍＬの脱イオン水を添加した。固体を脱イオン水中で４時間静置した。固体を再び真空濾過により単離し、脱イオン水で洗浄した。次に、この固体を高真空下、８０℃で８時間乾燥させた。
より具体的には、実施例２のアミン官能性ポリマー吸着剤を、以下の手順を使用して調製した。３２オンスジャーで、２９．８ｍＬ（４４６ｍｍｏｌ）のＥＤＡを、６００ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、１０．０ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、８０℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を８オンスジャーに入れ、このジャーに１５０ｍＬ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８０℃の高真空下で８時間乾燥させた。各試料を調製するために使用されるアミン、ＳＡＢＥＴ、及び各アミン官能性ポリマー吸着剤の総細孔容積を表２に示す。
Figure 0006925338
実施例１及び２のアミン官能性ポリマー吸着剤を、４０×８０メッシュサイズにそれぞれ個々にふるい分け、この材料を使用して上述の二酸化硫黄（ＳＯ２）蒸気試験を行って、各アミン官能性ポリマー吸着剤のＳＯ２容量を測定した。試験に使用される試料の質量、各試験の継続時間（分）、及び算出したｍｍｏｌ／ｇ容量を表３に示す。
Figure 0006925338
実施例３：
４オンスジャーで、３．９９ｇ（２４．５ｍｍｏｌ）のＤＶＢ（８０重量％、工業グレード）、６．０１ｇ（６１．３ｍｍｏｌ）のＭＡ、及び２０４ｍｇ（８４３マイクロモル）のＢＰＯを、９．９６ｇのＥｔＯＡｃ中に溶解させた。重合性組成物は、ＥｔＯＡｃ中、固形分５０．１重量％を有し、モノマー混合物（３１．９重量％のＤＶＢ、６０．１重量％のＭＡ、及び８．０重量％のスチレン型モノマー）、及び２重量％のＢＰＯ（モノマーの総重量に対し）を含有した。この重合性組成物を窒素で１０分間バブリングした。次いで、ジャーに蓋をし、９５℃の砂浴に入れた。重合性組成物を、この温度で１８時間加熱した。生成した白色の沈殿物を真空濾過によって単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。固体を４オンスのジャーに入れ、このジャーに１００ｍＬのＥｔＯＡｃを加えた。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。この固体を４オンスジャーに入れ、１００ｍＬ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、この固体を高真空下、９５℃で８時間乾燥させた。アルゴン吸着によって測定したこの材料のＳＡＢＥＴは２４０．４ｍ２／ｇであり、総細孔容積は０．２７５ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９５９）であった。
３２オンスジャーで、２０．０ｍＬ（２９９ｍｍｏｌ）のＥＤＡを、４００ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、３．００ｇのポリマー前駆体材料を添加した。ジャーに蓋をし、８０℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を４オンスジャーに入れ、このジャーに５０ｍＬ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８０℃の高真空下で８時間乾燥させた。アルゴン吸着によって測定したこの材料のＳＡＢＥＴは１２７．５ｍ２／ｇであり、総細孔容積は０．１５９ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９７７）であった。
実施例３のアミン官能性ポリマー吸着剤を、４０×８０メッシュサイズにふるい分け、この材料を使用して上述のＳＯ２蒸気試験を行って、このアミン官能性ポリマー吸着剤のＳＯ２容量を測定した。試験に使用される試料の質量、試験の継続時間（分）、及び算出したｍｍｏｌ／ｇ容量を表４に示す。
Figure 0006925338
実施例４〜６
２ＬのＰａｒｒステンレス鋼圧力容器で、１７７．１１ｇ（１．０９ｍｏｌ）ＤＶＢ（８０重量％、工業グレード）、２４０．０５ｇ（２．４５ｍｏｌ）のＭＡ、及び４．１７ｇ（１６．８ｍｍｏｌ）のＶＡＺＯ ５２を、６２５．９２ｇのＥｔＯＡｃ中に溶解させた。重合性組成物は、ＥｔＯＡｃ中、固形分４０．０重量％であり、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対し）を有した。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℃の加熱マントル内に入れた。重合性組成物を、この温度で１８時間加熱した。生成した白色の沈殿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４Ｌ三角フラスコに入れ、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時間乾燥させた。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３２０．８ｍ２／ｇであり、総細孔容積は０．２５０ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９７７）であった。
上述の前駆体ポリマー材料を、分子量６００の分枝状ポリエチレンイミン／ＥｔＯＨ（実施例４）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン（Ｎ，Ｎ’−ＤＭＥＤＡ）／ＥｔＯＨ（実施例５）、又はＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン（Ｎ，Ｎ−ＤＭＥＤＡ）／ＥｔＯＨ（実施例６）とそれぞれ反応させることにより、実施例４〜６のアミン官能性ポリマー吸着剤を調製した。
より具体的には、実施例４のアミン官能性ポリマー吸着剤を、以下の手順を使用して調製した。３２オンスジャーで、９５．０ｇ（１５８ｍｍｏｌ）の分子量６００分枝状ポリエチレンイミンを、４７８ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、２０．０ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、８０℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を８オンスジャーに入れ、このジャーに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、この固体を高真空下、１２０℃で３時間乾燥させた。
より具体的には、実施例５のアミン官能性ポリマー吸着剤を、以下の手順を使用して調製した。４オンスジャーで、３．０ｍＬ（２７．９ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ’−ＤＭＥＤＡを、２５ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、２．００ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、８５℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を４０ｍＬバイアルに入れ、このジャーに３５ｍＬ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８０℃の高真空下で８時間乾燥させた。
より具体的には、実施例６のアミン官能性ポリマー吸着剤を、以下の手順を使用して調製した。４オンスジャーで、５．０ｍＬ（４５．８ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ−ＤＭＥＤＡを、２６ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、２．００ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、８５℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を４０ｍＬバイアルに入れ、このジャーに３５ｍＬ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８０℃の高真空下で８時間乾燥させた。各試料を調製するために使用されるアミン、ＳＡＢＥＴ、及び各アミン官能性ポリマー吸着剤の総細孔容積を表５に示す。
Figure 0006925338
実施例４〜６のアミン官能性ポリマー吸着剤を、４０×８０メッシュサイズにそれぞれ個々にふるい分け、この材料を使用して上述の二酸化硫黄（ＳＯ２）蒸気試験を行って、各アミン官能性ポリマー吸着剤のＳＯ２容量を測定した。試験に使用される試料の質量、各試験の継続時間（分）、及び算出したｍｍｏｌ／ｇ容量を表６に示す。
Figure 0006925338
実施例７及び８：
１ＬのＰａｒｒステンレス鋼圧力容器で、８８．６７ｇ（０．５４５ｍｏｌ）ＤＶＢ（８０重量％、工業グレード）、１２０．０２ｇ（１．２２ｍｏｌ）のＭＡ、及び２．０９ｇ（８．６４ｍｍｏｌ）のＢＰＯを、２０８．５０ｇのＥｔＯＡｃ中に溶解させた。重合性組成物は、ＥｔＯＡｃ中、固形分５０．０重量％であり、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ＢＰＯ（モノマーの総重量に対し）を有した。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、９０℃の加熱マントルに入れた。重合性組成物を、この温度で１８時間加熱した。生成した白色の沈殿物を真空濾過によって単離し、ＥｔＯＡｃで洗浄した。固体を２Ｌ三角フラスコに入れ、このフラスコに１．０Ｌ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２Ｌ三角フラスコに入れ、１．０Ｌ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時間乾燥させた。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２０１．１ｍ２／ｇであり、総細孔容積は０．１７０ｃｍ３／ｇ（ｐ／ｐ°＝０．９８０）であった。
３２オンスジャーで、１３１ｍＬ（１．９６ｍｍｏｌ）のＥＤＡを、２６２ｍＬのＥｔＯＨ中に溶解させた。この溶液に、２０．０ｇの前駆体ポリマー材料を添加した。ジャーに蓋をし、８０℃に設定した砂浴に入れた。この懸濁液をこの温度で１８時間加熱した。固体を真空濾過により単離し、ＥｔＯＨで洗浄した。固体を８オンスジャーに入れ、このジャーに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。次に、この固体を高真空下、８０℃で８時間乾燥させた。このアミン官能性ポリマー吸着剤を、４０×８０メッシュサイズにふるい分けた。
メチルレッド及びブロモキシレノールブルーのエタノール溶液を使用して、実施例７及び８の２つの染料含浸アミン官能性ポリマー吸着剤を、それぞれ調製した。以下の手順を使用して、実施例７及び８を調製した。２０ｍＬバイアル中で、５０ｍｇのメチルレッド及びブロモキシレノールブルーを、１０ｍＬのＥｔＯＨに添加することにより、メチルレッド及びブロモキシレノールブルーの別個の飽和エタノール溶液を調製した。得られた懸濁液を、シリンジを使用して１ミクロンのガラスフリットフィルタ（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐｏｒｔ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹ，ＵＳＡ）で濾過して、溶解していない染料を除去した。これらの飽和染料溶液を、別個の２０ｍＬバイアル中に入れた。各溶液に、０．５００ｇの４０×８０メッシュサイズアミン官能性ポリマー吸着剤を添加した。各バイアルに蓋をし、各固体をエタノール染料溶液中で１８時間静置した。材料を移す又は洗浄するために追加のエタノールを使用することなく、各固体を真空濾過により単離した。次いで、各固体を高真空下、８０℃で４時間乾燥させた。
実施例７及び８の染色アミン官能性ポリマー吸着剤を各々、２００ｍＬの濃塩化水素（ＨＣｌ）（３６重量％ ＨＣｌ）を入れた１．２Ｌ結晶皿からなるテストチャンバー中で、濃ＨＣｌに曝露させた。１００ｍｇの実施例７及び８の染色アミン官能性ポリマー吸着剤を各々、個別に１０ｍＬ結晶皿に入れて、濃ＨＣｌ中に浮遊させた。大きい方の結晶皿の上にガラスプレートを載せた。染色アミン官能性ポリマー吸着剤の各々の色を、時間経過で観察した。曝露の１５分後、染色アミン官能性ポリマー吸着剤は、各々、色が変わった。各染色アミン官能性ポリマー吸着剤の使用される染料、曝露前の色、及び曝露後の色を、表７に示す。濃ＨＣｌの代わりに脱イオン水を１．２Ｌ結晶皿に入れたことを除いて、上述のとおりに正確にこの試験を繰り返した。水蒸気のみに曝露の３０分後、染色アミン官能性ポリマー吸着剤のいずれも、色の視覚的変化を示さなかった。
Figure 0006925338

Claims (5)

  1. （ａ）重合性組成物の重合生成物を含み、無水マレイン酸モノマー単位を有する前駆体ポリマー材料と、
    （ｂ）アンモニア、又は少なくとも１つの一級アミノ基若しくは少なくとも１つの二級アミノ基を有する化合物から選択される窒素含有化合物と、
    の反応生成物を含む、反応性ガス用ポリマー吸着剤であって、
    前記ポリマー吸着剤は、共有結合した窒素含有基を有し、 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対して８〜６５重量％の無水マレイン酸、
    （２）前記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、及び
    （３）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に対して０〜２０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、
    を含み、
    前記前駆体ポリマー材料中の無水マレイン酸モノマー単位の総モルに対して、少なくとも５０モル％の前記窒素含有化合物が添加されている、
    ポリマー吸着剤。
  2. 前記窒素含有化合物が、式（ＩＶ）
    Ｒ３ＮＨＲ２
    （ＩＶ）
    ［式中、
    Ｒ２は、水素又はアルキルであり、
    Ｒ３は、水素、アルキル、式−ＮＲ ５ Ｒ ６ の基、式−Ｒ４−ＮＲ５Ｒ６の基、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２であり、
    Ｒ４は、アルキレン、アリーレン、アラルキレン、１つ若しくは複数のオキシ（−Ｏ−）基を有するヘテロアルキレン、又は１つ若しくは複数の−ＮＨ−基を有するヘテロアルキレンであり、
    Ｒ５は、水素又はアルキルであり、
    Ｒ６は、水素、アルキル、又は−（Ｃ＝ＮＨ）−ＮＨ２である。］
    のものである、請求項１に記載のポリマー吸着剤。
  3. 前記窒素含有化合物が、式（Ｖ）
    Ｒ７−（ＮＨＲ２）ｚ
    （Ｖ）
    ［式中、
    Ｒ２は、水素又はアルキルであり、
    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。］
    のものである、請求項１に記載のポリマー吸着剤。
  4. ポリマー吸着剤上で反応性ガスを吸着する方法であって、前記方法が
    ａ）反応混合物の反応生成物であるポリマー吸着剤を提供することと、
    ｂ）前記ポリマー吸着剤上で、酸性ガス、酸性前駆体ガス、又はその両方である前記反応性ガスを吸着することと、を含み、
    前記ポリマー吸着剤は、共有結合した窒素含有基を有し、
    前記反応混合物が、
    １）重合性組成物の重合生成物を含み、無水マレイン酸モノマー単位を有する前駆体ポリマー材料、及び
    ２）アンモニア、又は少なくとも１つの一級若しくは二級アミノ基を有する化合物から選択される窒素含有化合物、を含み、
    前記重合性組成物が、
    （ａ）前記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、
    （ｂ）前記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、及び
    （ｃ）前記重合性組成物中のモノマーの総重量に対して０〜２０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、
    を含み、
    前記前駆体ポリマー材料中の無水マレイン酸モノマー単位の総モルに対して、少なくとも５０モル％の前記窒素含有化合物が添加されている、
    方法。
  5. （ａ）請求項１に記載のポリマー吸着剤、及び
    （ｂ）前記ポリマー吸着剤上で吸着された反応性ガスであって、酸性ガス、酸性ガス前駆体、又はその両方である反応性ガス、
    を含む、組成物。
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