TWI743071B - 用於醛之聚合性吸著劑 - Google Patents

用於醛之聚合性吸著劑 Download PDF

Info

Publication number
TWI743071B
TWI743071B TW105141582A TW105141582A TWI743071B TW I743071 B TWI743071 B TW I743071B TW 105141582 A TW105141582 A TW 105141582A TW 105141582 A TW105141582 A TW 105141582A TW I743071 B TWI743071 B TW I743071B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polymerizable
sorbent
weight percent
formula
nitrogen
Prior art date
Application number
TW105141582A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201735996A (zh
Inventor
麥克 史考特 維恩德蘭
麥可 衛斯布魯克 寇比
Original Assignee
美商3M新設資產公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商3M新設資產公司 filed Critical 美商3M新設資產公司
Publication of TW201735996A publication Critical patent/TW201735996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI743071B publication Critical patent/TWI743071B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/264—Synthetic macromolecular compounds derived from different types of monomers, e.g. linear or branched copolymers, block copolymers, graft copolymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28071—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being less than 0.5 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28073—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being in the range 0.5-1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/34—Monomers containing two or more unsaturated aliphatic radicals
    • C08F212/36—Divinylbenzene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/04—Anhydrides, e.g. cyclic anhydrides
    • C08F222/06—Maleic anhydride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • C08F8/32—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/34—Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
    • C08F8/36—Sulfonation; Sulfation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/202—Polymeric adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/306—Surface area, e.g. BET-specific surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/308—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/311—Porosity, e.g. pore volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B01D2258/0291—Flue gases from waste incineration plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/49—Materials comprising an indicator, e.g. colour indicator, pH-indicator
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06—Hydrocarbons
    • C08F212/08—Styrene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

提供用於醛(包括甲醛)之聚合性吸著劑。更特定言之，該等聚合性吸著劑係二乙烯基苯/馬來酸酐前驅物聚合材料與含氮化合物之反應產物。該含氮化合物係共價附接至所得聚合性吸著劑。此外，提供於該等聚合性吸著劑上吸著醛(亦即在使用條件下具有揮發性的醛)之方法，及於該等聚合性吸著劑上吸著醛所產生之組成物。該等聚合性吸著劑通常係多孔性的，並且孔洞大小常係在中孔洞與/或微孔洞之範圍內。

Description

用於醛之聚合性吸著劑 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張2015年12月18日申請之美國臨時專利申請案第62/269613號之優先權，其揭露係以全文引用方式併入本文中。
提供用於醛之聚合性吸著劑、於該等聚合性吸著劑上吸著醛之方法、及於該等聚合性吸著劑上吸著醛所產生之組成物。
甲醛是一種習知的致癌物及過敏原。出於此原因，美國職業安全與健康管理局(Occupational Safety and Health Administration，OSHA)已經建立甲醛氣體0.75百萬分點之一八小時的暴露限值及2百萬分點之一15分鐘的暴露限值。儘管其具毒性，甲醛係一高用量的工業化合物。例如，甲醛係用於製備數種廣泛使用於多種建築材料(包括發泡體絕熱、粒片板(particle board)、地毯、油漆、及清漆(varnish))之聚合材料。來自這些建築材料之殘留甲醛的釋氣使得甲醛成為最普遍的室內空氣污染物之一者。甲醛也是有機材料燃燒的副產物。因此，甲醛也是一種產生自汽車排氣，甲烷燃燒，森林火災、及香菸煙霧的常見室外污染物。
儘管在北美地區嚴格地限制建築材料上之甲醛釋氣，然而在世界各地情況並非如此。例如，在一些亞洲國家很少對於建築材料做出限制。加上使用生物燃料來加熱住家及運駛汽車之增加，危險等級之甲醛氣體可能在室內和室外的空氣中發生。基於這個原因，即刻所需者係減少人體暴露於(已然成為室內及室外空氣污染物的)甲醛氣體的解決方案。
甲醛的高揮發性(其在室溫下為氣體)，使之非常難以單獨藉由物理吸附機制而經捕捉。然而，因為甲醛具有反應性，藉由化學吸附可以更容易地捕捉甲醛。利用化學吸附，該甲醛氣體係透過與吸著劑本身或與浸漬於吸著劑中之化學物質起化學反應而經捕捉。因此，製備用於甲醛之高能力吸著劑(high capacity sorbents)的關鍵在於提供一具有許多甲醛之反應部位的吸著劑。
現有用於捕捉甲醛之一種典型的吸著劑材料係基於活性碳支架(activated carbon scaffold)。然而，該活性碳的支架相對而言係非活性的，此非活性之特性使其難以將高密度之反應性基團併入該活性碳支架本身。基於此原因，在用於甲醛的吸著劑之製備上，多數嘗試一直專注於尋找能與甲醛反應之浸漬化學物質(impregnation chemistries)。因此，該活性碳支架一般而言係與多種化學物質一同浸漬俾與甲醛反應。用於甲醛捕捉的兩個最常見的浸漬化學物質係胺磺酸之鈉鹽及與磷酸共浸漬之乙烯尿素(ethylene urea)。還使用了各種其它金屬鹽。
就用於製備吸著劑而言，浸漬一般具有一些缺點。第一，浸漬化學物質可能遷移，而該遷移係會造成問題的，尤其是如果在相同的產品中使用了其他吸著劑的話。浸漬的另一個缺點係其會去除活性碳對於吸附揮發性有機化合物(VOCs)的能力。該浸漬化學物質佔據該活性碳之孔洞從而減少可用以捕捉(僅由物理吸附而經捕捉的)非反應性氣體的表面積。
提供用於醛(包括甲醛)之聚合性吸著劑。更特定言之，該等聚合性吸著劑係二乙烯基苯/馬來酸酐前驅物聚合材料與含氮化合物之反應產物。含氮化合物係共價附接至所得聚合性吸著劑。此外，提供於該等聚合性吸著劑上吸著醛(亦即在使用條件下具有揮發性的醛)之方法，及於該等聚合性吸著劑上吸著醛所產生之組成物。該等聚合性吸著劑一般係多孔性的；聚合性吸著劑之孔洞大小經常係在中孔洞與/或微孔洞之範圍內。
在第一態樣中，提供一種聚合性吸著劑。該聚合性吸著劑係(a)前驅物聚合材料與(b)含氮化合物之反應產物。該前驅物聚合材料包含可聚合組成物之聚合產物，該可聚合組成物含有(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐，(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯、與(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或 其組合。該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。
在第二態樣中，提供一種於聚合性吸著劑上吸著醛之方法。該方法包括提供如上所述之聚合性吸著劑，然後於該聚合性吸著劑上吸著該醛。該醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基。式(I)醛之分子量一般不大於200克/莫耳。
在第三態樣中，提供一種組成物，其包括(a)如上所述之聚合性吸著劑、與(b)吸著在該聚合性吸著劑上之醛。該醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基。式(I)醛之分子量一般不大於200克/莫耳。
在第四態樣中，提供一種製備聚合性吸著劑之方法。該方法包括提供前驅物聚合材料。該前驅物聚合材料包含可聚合組成物之聚合產物，該可聚合組成物含有(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐，(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯、與(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。該方法進一 步包括使該前驅物聚合材料與含氮化合物反應，該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。該反應導致具有共價附接之含氮基團之聚合性吸著劑形成。
圖1為實例3之聚合性吸著劑與用來製備該聚合性吸著劑之前驅物聚合材料於77°K與至多0.98±0.01之相對壓力下之氬氣吸附等溫圖。
圖2為實例12之聚合性吸著劑與用來製備該聚合性吸著劑之前驅物聚合材料於77°K與至多0.98±0.01之相對壓力下之氬氣吸附等溫圖。
提供聚合性吸著劑。此外，提供製造該等聚合性吸著劑之方法、於該等聚合性吸著劑上吸著醛之方法、及於該等聚合性吸著劑上吸著醛所產生之組成物。該等聚合性吸著劑通常係多孔性的，並且孔洞大小常係在中孔洞與/或微孔洞之範圍內。
更特定言之，該等聚合性吸著劑係二乙烯基苯/馬來酸酐前驅物聚合材料與含氮化合物之反應產物。含氮化合物係共價附接至聚合性吸著劑。聚合性吸著劑可用來吸著在室溫下或在使用條件下具有揮發性的醛。合適之醛一般具有式(I)R2-(CO)-H (I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基。式(I)醛之分子量一般不大於200克/莫耳。在一些實施例中，該醛係甲醛(R2係氫)或乙醛(R2係甲基)。
用語「一(a,an)」及「該(the)」係與「至少一個(at least one)」可互換地被使用，以指一個或多個所描述的元件。
用語「及/或(and/or)」係指任一者或兩者。例如，「A及/或B」係指僅A、僅B、或者A及B兩者。
用語「聚合物(polymer)」和「聚合材料(polymeric material)」可互換使用，且係指藉由使一或多種單體反應而形成的材料。這些用語包括均聚物、共聚物、三聚物、或類似物。同樣地，用語「聚合(polymerize)及聚合(polymerizing)」係指製造聚合材料之過程，該製造聚合材料可為均聚物、共聚物、三共聚物、或類似者。
可交換使用之用語「聚合性吸著劑(polymeric sorbent)」與「多孔性聚合性吸著劑(porous polymeric sorbent)」係指多孔性聚合材料，其可吸著氣體物質，諸如例如醛。諸如聚合性吸著劑之多孔性材料可依據其孔洞大小來加以特徵化。用語「微孔洞(micropores)」係指具有小於2奈米直徑的孔洞。用語「中孔洞(mesopores)」係指在2至50奈米範圍中之直徑的孔洞。用語「大孔洞(macropores)」係指具有大於50奈米之直徑的孔洞。聚合性吸著劑之多孔性可從多孔性材料在低溫條件下(例如，77°K之液態氮下)對惰性氣體(諸如氮氣或氬氣)之吸附等溫圖來加以特徵化。該吸附等 溫圖通常得自在約10-6至約0.98±0.01之範圍內之多重相對壓力下測定多孔性聚合性吸著劑對惰性氣體(如氬氣)之吸著性。然後使用多種方法分析等溫圖，諸如使用BET(布-埃-特(Brunauer-Emmett-Teller))法計算比表面積，及使用諸如密度泛函理論(Density Functional Theory)(DFT)以特徵化多孔性與孔徑分佈。
用語「吸著(sorbing)」及類似用語(諸如「吸著(sorb)」、「吸著(sorbed)」、與「吸著(sorption)」)係指藉由吸附、吸收、或二者，使第一物質(例如，氣體，諸如醛)加至第二物質(例如，聚合材料，諸如多孔性聚合性吸著劑)。同樣地，用語「吸著劑(sorbent)」係指藉由吸附、吸收、或二者來吸著第一物質之第二物質。
用語「表面積(surface area)」係指材料表面之總面積，表面包括可進入孔洞中之內表面。表面積一般係從由在低溫條件下(例如，77°K之液態氮下)，在一定之相對壓力範圍內，測量材料表面上之惰性氣體(例如，氮氣或氬氣)吸附量所得到之吸附等溫圖來計算得到。用語「BET比表面積(BET specific surface area)」係每克材料之表面積(通常為m2/克)，其通常採用BET方法，從惰性氣體在0.05至0.30之相對壓力內之吸附等溫數據計算得到。
用語「可聚合組成物(polymerizable composition)」包括用來形成聚合材料之反應混合物中所包括之所有材料。可聚合組成物包括例如單體混合物、有機溶劑、起始劑、與其它可選之組分。可 聚合組成物中有些組分(諸如有機溶劑)可能不會進行化學反應，但卻可能影響化學反應及所得之聚合材料。
用語「單體混合物(monomer mixture)」係指可聚合組成物中包括單體的部分。更具體言之，本文所使用之單體混合物至少包括二乙烯基苯與馬來酸酐。
用語「二乙烯基苯/馬來酸酐聚合材料(divinylbenzene/maleic anhydride polymeric material)」及「二乙烯基苯/馬來酸酐前驅物聚合材料(divinylbenzene/maleic anhydride precursor polymeric material)」可交換使用，且指由二乙烯基苯、馬來酸酐、與可選地苯乙烯型單體製備而成之聚合材料。
用語「苯乙烯型單體(styrene-type monomer)」係指苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯(例如，乙基苯乙烯)、或其混合物。這些單體經常存在二乙烯基苯中成為雜質。
用語「室溫(room temperature)」係指在20℃至30℃之範圍內、在20℃至25℃之範圍內、在接近且包括25℃之範圍內之溫度、或25℃。
在一個態樣中，提供一種聚合性吸著劑。在另一態樣中，提供一種製備聚合性吸著劑之方法。多孔性聚合性吸著劑係藉由使前驅物聚合材料與含氮化合物反應所形成。前驅物聚合材料係由二乙烯基苯、馬來酸酐、及可選之苯乙烯型單體形成。前驅物聚合材料可稱為二乙烯基苯/馬來酸酐聚合材料。所選擇用來合成前驅物聚合材料之條件應可產生具有BET比表面積等於至少25m2/克之聚合性吸著 劑。含氮化合物會與前驅物聚合材料中之酸酐基團反應。此反應導致將含氮化合物鍵聯至聚合材料之共價鍵形成。亦即，含氮化合物變成聚合性吸著劑之一部份。
前驅物聚合材料(亦即二乙烯基苯/馬來酸酐聚合材料)係合成自可聚合組成物，可聚合組成物包括含有馬來酸酐、二乙烯基苯、與可選的苯乙烯型單體之單體混合物。更具體言之，前驅物聚合材料係由含有下列之單體混合物形成：1)8至65重量百分比之馬來酸酐，2)30至85重量百分比之二乙烯基苯，及3)0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。量係基於單體混合物中之單體總重量，其等於可聚合組成物中之單體總重量。當使用前驅物聚合材料形成可以特別有效吸著醛之聚合性吸著劑時，單體混合物經常含有1)15至65重量百分比之馬來酸酐，2)30至85重量百分比之二乙烯基苯，與3)0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。
包括在單體混合物中之馬來酸酐會導致在前驅物聚合材料內形成式(II)馬來酸酐單體單元。
Figure 105141582-A0202-12-0009-1
此式及本文所包含其它式中之星號係指單體單元與另一個單體單元或末端基團之附接位置。
用來形成前驅物聚合材料之馬來酸酐量會影響可與前驅物聚合材料反應以形成聚合性吸著劑之含氮化合物量。含氮化合物會與酸酐基團反應而變成共價附接至係為聚合性吸著劑之聚合材料。
在一些實施例中，包括在單體混合物中之馬來酸酐量係至少8重量百分比、至少10重量百分比、至少12重量百分比、至少15重量百分比、或至少20重量百分比。馬來酸酐量可係為至多65重量百分比、至多60重量百分比、至多55重量百分比、至多50重量百分比、至多45重量百分比、至多40重量百分比、至多35重量百分比、至多30重量百分比、或至多25重量百分比。例如：馬來酸酐存在量可在8至65重量百分比、15至65重量百分比、15至60重量百分比、15至50重量百分比、15至40重量百分比、20至65重量百分比、20至60重量百分比、20至50重量百分比、20至40重量百分比、30至65重量百分比、30至60重量百分比、30至50重量百分比、40至65重量百分比、或40至60重量百分比之範圍內。量係基於用來形成前驅物聚合材料的可聚合組成物中所含之單體混合物中之單體總重量。
換言之，前驅物聚合材料含有之式(II)單體單元係在8至65重量百分比、15至65重量百分比、15至60重量百分比、15至50重量百分比、15至40重量百分比、20至65重量百分比、20至60重量百分比、20至50重量百分比、20至40重量百分比、30至65重量百分比、30至60重量百分比、30至50重量百分比、40至65重量 百分比、或40至60重量百分比之範圍內。這些量係基於前驅物聚合材料中之單體單元總重量。
單體混合物中所包括之二乙烯基苯會導致前驅物聚合材料中形成式(III)之二乙烯基苯單體單元。
Figure 105141582-A0202-12-0011-2
附接至苯環之兩個基團可彼此呈鄰位、間位、或對位排列。式(III)之單體單元會促成高交聯密度，並促成具有微孔洞與/或中孔洞之堅硬聚合材料形成。
用來形成前驅物聚合材料之二乙烯基苯量可對前驅物聚合材料與聚合性吸著劑二者之BET比表面積有強烈影響。當用來形成前驅物聚合材料之單體混合物中之二乙烯基苯量及聚合性吸著劑中之式(III)單體單元生成量提高時，BET比表面積傾向會隨之增加。若二乙烯基苯量小於30重量百分比，則聚合性吸著劑可能沒有足夠高之BET比表面積。另一方面，若二乙烯基苯量大於85重量百分比時，可能會減損醛之吸著量，因為聚合性吸著劑中的含氮基團數量較少。在一些實施例中，包括在單體混合物中之二乙烯基苯量係至少30重量百分比、至少35重量百分比、至少40重量百分比、或至少45重量百分比。二乙烯基苯量可係至多85重量百分比、至多80重量百分比、 至多75重量百分比、至多70重量百分比、至多65重量百分比、至多60重量百分比、或至多50重量百分比。例如，量可在30至85重量百分比、30至80重量百分比、30至75重量百分比、30至70重量百分比、30至65重量百分比、30至60重量百分比、30至55重量百分比、30至50重量百分比、35至80重量百分比、35至70重量百分比、35至60重量百分比、40至85重量百分比、40至80重量百分比、40至70重量百分比、或40至60重量百分比之範圍內。量係基於用來形成前驅物聚合材料的可聚合組成物中所含之單體混合物中之單體總重量。
換言之，前驅物聚合材料中含有之式(III)單體單元係在30至85重量百分比、30至80重量百分比、30至75重量百分比、30至70重量百分比、30至65重量百分比、30至60重量百分比、30至55重量百分比、30至50重量百分比、35至80重量百分比、35至70重量百分比、35至60重量百分比、40至85重量百分比、40至80重量百分比、40至70重量百分比、或40至60重量百分比之範圍內。這些量係基於前驅物聚合材料中之單體單元總重量。
二乙烯基苯很難以純淨形態獲得。例如，市售可得之二乙烯基苯經常具有低達55重量百分比之純度。要獲得純度大於約80重量百分比之二乙烯基苯可能相當困難以且/或昂貴。伴隨二乙烯基苯之雜質通常為苯乙烯型單體，諸如苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯(例如，乙基苯乙烯)、或其混合物。因此，苯乙烯型單體常伴隨二乙烯基苯與馬來酸酐存在於用來形成前驅物聚合材料之可聚合組成物中所含 有之單體混合物中。基於單體混合物中之單體總重量，單體混合物通常含有0至40重量百分比之苯乙烯型單體。若苯乙烯型單體含量大於40重量百分比時，交聯密度可能太低，且/或交聯之間的距離可能太大，無法提供具有所需BET比表面積(例如，至少25m2/克)之聚合性吸著劑。隨著交聯密度降低，聚合性吸著劑傾向於較不堅硬且多孔性較低。通常，純度為55重量百分比之二乙烯基苯不適合在用來形成前驅物聚合材料之單體混合物中使用，因為苯乙烯型單體雜質含量太高。亦即，為了提供具有最少量二乙烯基苯之單體混合物，二乙烯基苯之純度經常係至少約80重量百分比。使用純度低於約80重量百分比之二乙烯基苯，可能造成所形成之前驅物聚合材料與/或聚合性吸著劑具有不理想之低BET比表面積。
包括在單體混合物中之苯乙烯型單體會導致式(IV)苯乙烯型單體單元存在於前驅物聚合材料中。
Figure 105141582-A0202-12-0013-3
基團R3係氫或烷基(例如，具有1至10個碳原子、1至6個碳原子或1至4個碳原子之烷基)。
在一些實施例中，用來形成前驅物聚合材料之苯乙烯型單體量係至少1重量百分比、至少2重量百分比、或至少5重量百分比。苯乙烯型單體量可係至多40重量百分比、至多30重量百分比、 至多20重量百分比、或至多10重量百分比。例如，量可在0至40重量百分比、1至40重量百分比、5至40重量百分比、10至40重量百分比、0至30重量百分比、1至30重量百分比、5至30重量百分比、10至30重量百分比、0至20重量百分比、1至20重量百分比、5至20重量百分比、或10至20重量百分比之範圍內。量係基於用來形成前驅物聚合材料的可聚合組成物中所含之單體混合物中之單體總重量。
換言之，前驅物聚合材料中所含有之式(IV)單體單元係在0至40重量百分比、1至40重量百分比、5至40重量百分比、10至40重量百分比、0至30重量百分比、1至30重量百分比、5至30重量百分比、10至30重量百分比、0至20重量百分比、1至20重量百分比、5至20重量百分比、或10至20重量百分比之範圍內。這些量係基於前驅物聚合材料中之單體單元總重量。
總而言之，前驅物聚合材料係由含有單體混合物之可聚合組成物形成，單體混合物包括8至65重量百分比之馬來酸酐、30至85重量百分比之二乙烯基苯、與0至40重量百分比之苯乙烯型單體。在一些實施例中，單體混合物含有15至65重量百分比之馬來酸酐、30至85重量百分比之二乙烯基苯、與0至40重量百分比(或5至40重量百分比)之苯乙烯型單體。一些實施例含有25至65重量百分比之馬來酸酐、30至75重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比)之苯乙烯型單體。一些實施例含有25至60重量百分比之馬來酸酐、30至75重量百分比之二乙烯基苯、 與1至30重量百分比(或5至30重量百分比或10至30重量百分比)之苯乙烯型單體。在又其它實施例中，單體混合物含有30至65重量百分比之馬來酸酐、30至70重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之苯乙烯型單體。在又其它實施例中，單體混合物含有30至60重量百分比之馬來酸酐、30至65重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之苯乙烯型單體。在進一步實施例中，單體混合物含有40至60重量百分比之馬來酸酐、30至55重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比、或10至20重量百分比)之苯乙烯型單體。在又進一步實施例中，單體混合物含有20至40重量百分比之馬來酸酐、50至70重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之苯乙烯型單體。重量百分比值係基於用來形成前驅物聚合材料之單體混合物中之單體總重量。
包括在用來形成前驅物聚合材料之可聚合組成物中之單體混合物通常含有至少95重量百分比之選自馬來酸酐、二乙烯基苯、與苯乙烯型單體之單體。例如，單體混合物中之至少97重量百分比、至少98重量百分比、至少99重量百分比、至少99.5重量百分比、至少99.9重量百分比、或100重量百分比單體係選自馬來酸酐、二乙烯基苯、與苯乙烯型單體。在一些使用高純度二乙烯基苯之實施例中，單體混合物僅含有二乙烯基苯與馬來酸酐。亦即，二乙烯基苯與馬來酸酐之總量係100重量百分比。
除了單體混合物外，用來形成前驅物聚合材料之可聚合組成物尚包括有機溶劑。在聚合之前，可聚合組成物係呈單相。換言之，在聚合之前，可聚合組成物不是懸浮液。所選擇之有機溶劑應可溶解包括在單體混合物中之單體，並使前驅物聚合材料在開始形成時溶解。有機溶劑通常包括酮、酯、乙腈、或其混合物。
有機溶劑可在前驅物聚合材料形成期間作用為成孔劑(porogen)。所選擇之有機溶劑可強烈影響前驅物聚合材料中所形成之BET比表面積與孔洞大小。使用可與單體及所形成聚合物二者混溶之有機溶劑，傾向會在前驅物聚合材料中形成微孔洞與中孔洞。單體及所形成聚合物之良好溶劑傾向會使最終聚合性吸著劑之多孔性有較大比例呈微孔洞與中孔洞之形態。
特別合適之有機溶劑包括酮類、酯類、乙腈、與其混合物。其它有機溶劑可隨同這些有種溶劑中之一或多者添加，但其限制條件為所產生之前驅物聚合材料具有等於至少100m2/克之BET比表面積。合適酮類實例包括但不限於烷基酮類，諸如甲基乙基酮與甲基異丁基酮。合適酯類實例包括但不限於乙酸酯類，諸如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、與乙酸三級丁酯。
可使用任何所需量之有機溶劑。可聚合組成物之固體百分比經常在1至75重量百分比之範圍內(亦即可聚合組成物含有25至99重量百分比之有機溶劑)。若固體百分比太低，聚合時間可能會變得不理想地長。固體百分比經常係至少1重量百分比、至少2重量百分比、至少5重量百分比、至少10重量百分比、或至少15重量百 分比。然而，若固體之重量百分比太高，則單體無法與有機溶劑形成單相。此外，提高固體百分比傾向會導致BET比表面積較低之前驅物聚合材料形成。固體百分比可係至多75重量百分比、至多70重量百分比、至多60重量百分比、至多50重量百分比、至多40重量百分比、至多30重量百分比、或至多25重量百分比。例如，固體百分比可在5至75重量百分比、5至70重量百分比、5至60重量百分比、5至50重量百分比、5至40重量百分比、5至30重量百分比、或5至25重量百分比之範圍內。
除了單體混合物與有機溶劑外，用來形成前驅物聚合材料之可聚合組成物通常包括用於自由基聚合反應之起始劑。任何適當的自由基起始劑都可使用。適當的自由基起始劑一般係經選擇以與該可聚合組成物所包括之該些單體混溶。在一些實施例中，自由基起始劑係可在高於室溫之溫度下活化之熱起始劑。在其它實施例中，該自由基起始物係氧化還原起始劑。由於該聚合反應係自由基反應，因此理想的是將可聚合組成物中之氧量降至最低。
起始劑之類型與量均可能影響聚合速率。通常，增加起始劑量傾向會降低BET比表面積；然而，若起始劑量太低，則可能很難讓單體轉化成聚合材料的轉化率變高。自由基起始劑之存在量通常在0.05至10重量百分比、0.05至8重量百分比、0.05至5重量百分比、0.1至10重量百分比、0.1至8重量百分比、0.1至5重量百分比、0.5至10重量百分比、0.5至8重量百分比、0.5至5重量百分 比、1至10重量百分比、1至8重量百分比、或1至5重量百分比之範圍內。重量百分比係基於可聚合組成物中之單體總重量。
合適之熱起始劑包括有機過氧化物與偶氮化合物。偶氮化合物實例包括但不限於可自E.I.du Pont de Nemours Co.(Wilmington,DE)以商標名稱VAZO購得者，諸如VAZO 64(2,2’-偶氮雙(異丁腈))(經常稱為AIBN)、及VAZO 52(2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈))。其它偶氮化合物係可購自Wako Chemicals USA,Inc.(Richmond,VA)，如諸V-601(2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯)、V-65(2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈))、與V-59(2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈))。有機過氧化物包括但不限於過氧化雙(1-側氧基芳基)(諸如過氧化苯甲醯(BPO))、過氧化雙(1-側氧基烷基)(諸如過氧化月桂醯基)、與過氧化二烷基(諸如過氧化二異丙苯基(dicumyl peroxide)或過氧化二-三級丁基)、與其混合物。活化熱起始劑所需之溫度經常在25℃至160℃之範圍內、在30℃至150℃之範圍內、在40℃至150℃之範圍內、在50℃至150℃之範圍內、在50℃至120℃之範圍內、或在50℃至110℃之範圍內。
合適之氧化還原起始劑包括芳基亞磺酸鹽、三芳基鋶鹽、或與呈氧化狀態之金屬、過氧化物、或過硫酸鹽組合之N,N-二烷基苯胺(例如，N,N-二甲基苯胺)。具體之芳基亞磺酸鹽包括芳基亞磺酸四烷銨，諸如4-乙氧基羰基苯亞磺酸四丁銨、4-三氟甲基苯亞磺酸四丁基銨、與3-三氟甲基苯亞磺酸四丁銨。具體之三芳基鋶鹽包括具有三苯基鋶陽離子及具有選自PF6 -、AsF6 -、與SbF6 -之陰離子者。適 當的金屬離子包括例如III族金屬離子、過渡金屬離子、及鑭系金屬離子。特定金屬離子包括，但不限於，鐵(III)、鈷(Ⅲ)、銀(I)、銀(II)、銅(II)、鈰(Ⅲ)、鋁(III)、鉬(VI)、及鋅(II)。適當的過氧化物包括過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、及類似物。適當的過硫酸鹽包括例如過硫酸銨、過硫酸四烷基銨(例如，過硫酸四丁基銨)、及類似物。
可聚合組成物通常不含或實質上不含界面活性劑。本文在提及界面活性劑時所採用之用語「實質上不含(substantially free)」意指沒有故意添加界面活性劑至可聚合組成物中，且任何可能存在之界面活性劑係因在可聚合組成物之其中一種組分中成為雜質所致(例如，在有機溶劑或在其中一種單體中之雜質)。基於可聚合組成物之總重量，可聚合組成物通常含有小於0.5重量百分比、小於0.3重量百分比、小於0.2重量百分比、小於0.1重量百分比、小於0.05重量百分比、或小於0.01重量百分比之界面活性劑。不存在界面活性劑是有利的，因為這些材料傾向會限制對前驅物聚合材料中之微孔洞及中孔洞之進入，且在一些情況下會填充該等微孔洞及中孔洞。
當可聚合組成物在自由基起始劑之存在下加熱時，單體混合物中之單體即會發生聚合。藉由平衡單體混合物中之各單體量及藉由選用可以溶解所有單體與在其早期形成階段之成長中聚合材料之有機溶劑，即可製備BET比表面積等於至少100m2/克之前驅物聚合材料。前驅物聚合材料之BET比表面積可係至少150m2/克、至少200m2/克、或至少300m2/克。BET比表面積可為例如：至多1000 m2/克或更高、至多900m2/克、至多800m2/克、至多750m2/克、或至多700m2/克。
前驅物聚合材料係可聚合組成物之反應產物。由可聚合組成物形成之前驅物聚合材料含有(a)8至65重量百分比之式(II)第一單體單元，
Figure 105141582-A0202-12-0020-4
 (b)30至85重量百分比之式(III)第二單體單元，及
Figure 105141582-A0202-12-0020-5
 (c)0至40重量百分比之式(IV)第三單體單元，其中R3係氫或烷基(例如，具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子之烷基)。
Figure 105141582-A0202-12-0020-6
在許多實施例中，若要成為對醛特別有效之聚合性吸著劑，前驅物聚合材料含有(a)15至65重量百分比之式(II)第一單體單 元，(b)30至85重量百分比之式(III)第二單體單元，與(c)0至40重量百分比(或5至40重量百分比)之式(IV)第三單體單元。各重量百分比值係基於前驅物聚合材料中之單體單元總重量。
前驅物聚合材料之一些實施例含有25至65重量百分比之式(II)第一單體單元、30至75重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比)之式(IV)第四單體單元。一些實施例含有25至60重量百分比之式(II)第一單體單元、30至75重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至30重量百分比(或5至30重量百分比或10至30重量百分比)之式(IV)第四單體單元。在又其它實施例中，單體混合物含有30至65重量百分比之式(II)第一單體單元、30至70重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之式(IV)第四單體單元。在又其它實施例中，單體混合物含有30至60重量百分比之式(II)第一單體單元、30至65重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之式(IV)第四單體單元。在進一步實施例中，單體混合物含有40至60重量百分比之式(II)第一單體單元、30至55重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至20重量百分比(或5至20重量百分比或10至20重量百分比)之式(IV)第四單體單元。在又進一步實施例中，單體混合物含有20至40重量百分比之式(II)第一單體單元、50至70重量百分比之式(III)第二單體單元、與1至20重量百分比(或5至20重 量百分比或10至20重量百分比)之式(IV)第四單體單元。重量百分比值係基於用於前驅物聚合材料中之單體單元總重量。
聚合性吸著劑係藉由使前驅物聚合材料與含氮化合物反應所形成。通常為鹼性之含氮化合物會與前驅物聚合材料中之酸酐基團反應。亦即，含氮化合物會與前驅物聚合材料中之式(II)單體單元反應。此反應導致將含氮化合物鍵聯至聚合材料之共價鍵形成。
該含氮化合物係氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有二或更多個式-NHR基團之化合物，其中R係氫或烷基。合適之烷基R基團(亦即烷基係單價烷烴基團)經常具有1至20個碳原子。例如，烷基可具有至少1個碳原子、至少2個碳原子、或至少4個碳原子，且可具有至多20個碳原子、至多18個碳原子、至多16個碳原子、至多10個碳原子、或至多6個碳原子。在一些實施例中，烷基具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子。
具有單一個一級胺基之含氮化合物係一級胺化合物，且一般不包括其它一級與/或二級胺基。亦即，存在單一個含氮基團，且其係-NH2。具有至少二個式-NHR胺基之含氮化合物可具有二或更多個一級胺基(其中R等於氫)，可具有二或更多個二級胺基(其中R等於烷基)，或可具有至少一個一級胺基加上至少一個二級胺基。
許多合適之含氮化合物具有式(V)。
R4NHR1(V)
在式(V)中，基團R1係氫或烷基。基團R4係氫、烷基、或式-R5-NHR6基團、或-(C=NH)-NH2。基團R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基。基團R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
當R1與R4均係氫時，式(V)等於氨。當R1係氫且R4係烷基時，式(V)等於具有單一個一級胺基之化合物。當R4係-R5-NHR6時或當R4係-(C=NH)-NH2時，式(V)等於具有二或更多個式-NHR基團之化合物。
適用於式(V)中之R1之烷基可具有至少1個碳原子、至少2個碳原子、或至少4個碳原子，且可具有至多20個碳原子、至多18個碳原子、至多12個碳原子、至多10個碳原子、或至多6個碳原子。在一些實施例中，烷基具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子。
在一些實施例中，式(V)中之R4係烷基。為適合作為含氮化合物，當R4係烷基時，R1等於氫。亦即，式(V)化合物係一級胺化合物。適用於R4之烷基經常具有至少1個碳原子、至少2個碳原子、或至少4個碳原子，且可具有至多20個碳原子、至多18個碳原子、至多12個碳原子、至多10個碳原子、或至多6個碳原子。在一些實施例中，烷基具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子。合適一級胺化合物之實例包括但不限於甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、與環己胺。
在一些實施例中，式(V)中之R4係式-R5-NHR6基團，且含氮化合物具有式(V-1)。
R6HN-R5-NHR1(V-1)
此等化合物具有至少兩個式-NHR胺基。適用於式(V-1)中之R6之烷基可具有至少1個碳原子、至少2個碳原子、或至少4個碳原子，且可具有至多20個碳原子、至多18個碳原子、至多12個碳原子、至多10個碳原子、或至多6個碳原子。在一些實施例中，烷基具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子。基團R5可係共價鍵(亦即含氮化合物係肼化合物)、伸烷基(亦即伸烷基係二價烷烴基團)、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基。
式(V-1)中之合適伸烷基R5基團通常具有至少1個碳原子、至少2個碳原子、至少3個碳原子、或至少個4個碳原子，且可具有至多20個碳原子、至多16個碳原子、至多12個碳原子、至多10個碳原子、或至多6個碳原子。一些含氮化合物具有式(V-1)，並且R1係氫，R5係伸烷基，且R6係氫。此等含氮化合物之實例係伸烷基二胺，諸如例如亞甲二胺、伸乙二胺、伸丙二胺、與伸丁二胺。R1與R6皆等於烷基之式(V-1)含氮化合物包括N,N'-二甲基伸乙二胺。
在式(V-1)化合物之其它實施例中，基團R5係具有至少一個鏈中(catenary)-O-或-NH-基團之伸雜烷基(亦即伸雜烷基係二價雜烷烴基團，該雜烷烴係具有鏈中雜原子之烷烴)。換言之，伸雜烷 基R3基團具有一或多個式-Ra-[O-Rb]n-或-Ra-[NH-Rb]n-基團，其中各Ra與各Rb獨立係伸烷基，且n係在1至50、1至40、1至30、1至20、1至10、1至6、或1至4範圍內之整數。合適之Ra與Rb伸烷基基團經常具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、1至4個碳原子、或1至3個碳原子。伸雜烷基經常具有至多30個碳原子與至多16個雜原子、至多20個碳原子與至多11個雜原子、或至多10個碳原子與至多6個雜原子。此等含氮化合物可由式(V-2)與(V-3)代表。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1(V-3)
一些含氮化合物具有式(V-2)，並且R1係氫，R5係具有-O-基團之伸雜烷基，且R6係氫。此等含氮化合物實例為聚(氧化伸烷基)二胺，諸如聚乙二醇二胺與聚丙二醇二胺。另外的含氮化合物具有式(V-3)，並且R1係氫，R5係具有-NH-基團之伸雜烷基，且R6係氫。此等含氮化合物可係例如式H2N-[(CH2)xNH]y-(CH2)xNH2化合物，其中x係在1至4範圍內之整數，且y係在1至10範圍內之整數。實例包括二伸乙三胺、三伸乙四胺、與四伸乙五胺。
式(V-1)中之R5基團亦可係伸芳基或伸芳烷基。合適之伸芳基(亦即碳環系芳香化合物之二價基團)R5基團通常具有6至12個碳原子，且經常係伸苯基或聯伸苯基。合適之伸芳烷基R5基團係指二價基團，其具有經芳基取代之伸烷基、經烷基取代之伸芳基、或鍵 結至伸烷基之伸芳基。伸芳烷基之伸烷基或烷基部分經常具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、或1至4個碳原子。伸芳烷基之芳基或伸芳基部分經常具有6至12個碳原子，且經常係苯基或伸苯基。R1與R6均係氫且R5係伸芳基之式(V-1)含氮化合物實例包括但不限於伸苯二胺。
仍其它含氮化合物具有式(V-1)，其中R6係如式(V-4)中所示之-(C=NH)-NH2。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1(V-4)
例如，在一些化合物中，R1係氫，且R5係伸烷基。一種此類化合物係精胺(agmatine)。精胺亦可由其它共振結構代表，但認為其係在式(V-1)與(V-4)二者之範圍內。
在式(V)之其它實施例中，R4係基團-(C=NH)-NH2。所得化合物具有式(V-5)。
H2N-(C=NH)-NHR1(V-5)
當R1係氫時，此化合物係胍。
其它合適之含氮化合物係為具有至少三個式-NHR1基團之多元胺，其中R1係氫或烷基。此等化合物可具有式(VI)。
R7-(NHR1)z(VI)
在式(VI)中，R1係定義如上，且變數z等於至少3，且可係至多10、至多8、至多6、或至多4。R7基團經常係為z價烷烴基團或z價雜烷烴基團。合適之z價烷烴基團經常具有支鏈碳原子，並且四個相鄰基團中之至少三者係-CH2-。合適之z價雜烷烴基團經常具有支鏈氮原子並且具有三個相鄰之碳原子(例如：三個係為伸烷基或烷基之相鄰基團)；或具有支鏈碳原子並且四個相鄰原子中之至少三個者係碳(例如，三個係為伸烷基或烷基之相鄰基團)。這些z價雜烷烴基團經常包括一或多個式-Rc-[NH-Rd]p-基團，其中各Rc與各Rd獨立係伸烷基，且p係在1至50、1至40、1至30、1至20、1至10、1至6、或1至4範圍內之整數。合適之Rc與Rd伸烷基經常具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、1至4個碳原子、或1至3個碳原子。z價烷烴基團經常具有至少2個碳原子、至少3個碳原子、至少4個碳原子、或至少5個碳原子，及至多20個碳原子、至多16個碳原子、至多12個碳原子、或至多8個碳原子。z價雜烷烴基團經常具有至多30個碳原子與至多16個雜原子、至多20個碳原子與至多11個雜原子、或至多10個碳原子與至多6個雜原子。
具體之式R7-(NHR1)z多元胺包括各種不同多元亞胺。一些多元亞胺包括一或多個分枝氮原子，並且各分枝氮原子連接三個式-Rc-[NH-Rd]p-基團。各分枝鏈段之末端基團經常係式-NHR1基團，諸如-NH2。實例包括各種不同之分枝聚伸乙亞胺。另一種具體多元胺係2-(胺基甲基)-2-甲基-1,3-丙二胺，其中R7係三價烷烴基團(亦即 碳分枝原子利用三個相鄰之伸烷基及一個相鄰之甲基而連接至四個碳原子)，各R1係氫，且z等於3。
在許多實施例中，諸如式(V)(包括式V-1至V-5)與式(VI)者之含氮化合物具有不大於2000道耳頓(Da)之分子量(或重量平均分子量)。例如：分子量(或重量平均分子量)不大於1500Da、不大於1000Da、不大於750Da、不大於500Da、或不大於250Da。
含氮化合物會與前驅物聚合材料中之式(II)單體單元反應。此反應會導致含氮化合物與聚合材料共價鍵結，並且反應位點係式(II)單體單元中之酸酐基團(-(CO)-O-(CO)-)。環結構通常會開環形成式(VII)、式(VIII)單體單元、或其混合物。
Figure 105141582-A0202-12-0028-7
Figure 105141582-A0202-12-0028-8
在式(VII)與(VIII)中，若使用式(V)含氮化合物，則基團A等於-NR1R4，若使用式(VI)含氮化合物，則基團A等於-NR1-R7(NHR1)z-1。或者，可能形成環結構，諸如式(IX)中所示，其中A1係二價基團，且等於式(V)化合物或等於脫除兩個氫原子之式(VI)化合物。
Figure 105141582-A0202-12-0029-9
在前驅物聚合材料中，每莫耳式(II)單體單元可添加至多2莫耳含氮化合物。亦即，基於式(II)單體單元之總莫耳數，至多200莫耳百分比含氮化合物可與前驅物聚合材料反應。在一些實施例中，基於前驅物聚合材料中式(II)單體單元之總莫耳數，含氮化合物添加量係至多175莫耳百分比、至多150莫耳百分比、至多125莫耳百分比、或至多100莫耳百分比。基於前驅物聚合材料中式(II)單體單元之總莫耳數，含氮化合物量可係至少1莫耳百分比、至少2莫耳百分比、至少5莫耳百分比、至少10莫耳百分比、至少20莫耳百分比、至少50莫耳百分比、至少75莫耳百分比、或至少100莫耳百分比。在一些實施例中，基於前驅物聚合材料中式(II)單體單元之總莫耳數計，含氮化合物量係在1至200莫耳百分比之範圍內、在10至200莫耳百分比之範圍內、在50至200莫耳百分比之範圍內、在50至150莫耳百分比之範圍內、在75至150莫耳百分比之範圍內、在75至125莫耳百分比之範圍內、或在100至200莫耳百分比之範圍內。
為了使含氮化合物與前驅物聚合材料反應，常將含氮化合物溶於水與/或合適之有機溶劑中。合適之有機溶劑為可以溶解含氮化合物但不會與其反應者。有機溶劑實例包括但不限於醇類、醚類(諸如四氫呋喃與乙醚)、與各種不同氯化溶劑(諸如二氯甲烷與氯仿)。含氮化合物於水與/或有機溶劑中之濃度可為任何合適之含量， 視含氮化合物之溶解度而定。在一些實施例中，含氮化合物於水與/或有機溶劑中之濃度係在1至40重量百分比之範圍內、在1至30重量百分比之範圍內、在1至20重量百分比之範圍內、或在1至10重量百分比之範圍內。
含氮化合物之溶液係與前驅物聚合材料混合。含氮化合物之間之反應可在室溫下發生或可藉由加熱混合物至高於室溫之溫度而發生。例如，混合物可於30℃至120℃之溫度範圍下加熱數小時至數天。在一些實施例中，懸浮液係於30℃至100℃、40℃至90℃、50℃至90℃、或60℃至80℃下加熱12至24小時。
聚合性吸著劑通常具有低於前驅物聚合材料之BET比表面積。打開酸酐基團以形成式(VII)與(VIII)單體單元可能會充分提高主鏈中之構形自由度，從而造成多孔性降低。此外，式(VII)、(VIII)、與(IX)單體單元中含氮基團之間的氫鍵可能限制或阻斷對孔洞之進入。由於此多孔性降低，經常理想的是製備儘可能具有最高BET比表面積但仍具有足夠與含氮化合物反應之酸酐基團之前驅物聚合材料。
聚合性吸著劑通常具有之BET比表面積等於至少25m2/克。在一些實施例中，該BET比表面積係至少50m2/克、至少75m2/克、或至少100m2/克。BET比表面積可係至多700m2/克或更高、至多600m2/克，至多500m2/克、至多400m2/克，至多300m2/克、或至多200m2/克。在一些實施例中，BET比表面積係在25至600m2/克之範圍內、在25至500m2/克之範圍內、在25至400m2/克 之範圍內、在25至300m2/克之範圍內、在50至300m2/克之範圍內、在50至200m2/克之範圍內、在75至200m2/克、或在50至100m2/克之範圍內。
BET比表面積至少部份係由於聚合性吸著劑中存在微孔洞與/或中孔洞所造成。聚合性吸著劑之氬氣吸附等溫圖(77°K下)顯示在相對壓力低於0.1時，會吸附大量氬氣，此意味著有微孔洞存在。當在0.1與約0.95之間之相對壓力下時，吸附會逐漸增加。此增加表示廣大中孔洞有廣大的孔徑分佈。實例2與12之聚合性吸著劑及用來製備該等吸著劑之前驅物聚合材料之氬氣吸附等溫圖係示於圖1與圖3。
在一些實施例中，聚合性吸著劑之至少20百分比之BET比表面積係由於微孔洞與/或中孔洞存在所造成。由於微孔洞與/或中孔洞存在所造成之BET比表面積百分比可係至少25百分比、至少30百分比、至少40百分比、至少50百分比、或至少60百分比。在一些實施例中，由於微孔洞與/或中孔洞存在所造成之BET比表面積百分比可係至多90百分比或更高、至多80百分比或更高、或至多75百分比或更高。
多孔性聚合性吸著劑具有等於至少0.05cm3/克之總孔體積。總孔體積係在液態氮溫度(77°K)與等於約0.98(例如，0.98±0.01)之相對壓力(p/p°)下，由氬氣吸附量計算得到。在一些實施例中，總孔體積係至少0.075cm3/克、至少0.10cm3/克、至少0.15cm3/克、至少0.20cm3/克、至少0.25cm3/克、或至少0.30cm3/克。總孔 體積可係至多1.0cm3/克或甚至更高，至多0.9cm3/克、至多0.8cm3/克、至多0.7cm3/克、至多0.6cm3/克、至多0.5cm3/克、至多0.4cm3/克、至多0.3cm3/克、或至多0.2cm3/克。孔體積經常在0.05至1cm3/克之範圍內、在0.05至0.8cm3/克之範圍內、在0.05至0.6cm3/克之範圍內、在0.05至0.4cm3/克之範圍內、在0.05至0.2cm3/克之範圍內、或在0.75至0.2cm3/克之範圍內。
二乙烯基苯/馬來酸酐聚合材料之結構特別適合作為用於多孔性聚合性吸著劑之前驅物聚合材料使用。若來自苯乙烯型單體之式(IV)單體單元含量低，二乙烯基苯/馬來酸酐前驅物聚合材料具有來自二乙烯基苯與馬來酸酐之交替單體單元。此結構造成高度交聯，並促成多孔性聚合材料形成，尤其是具有高微孔洞與/或中孔洞含量之多孔性聚合材料。
在一些實施例中，聚合性吸著劑進一步包括酸鹼指示劑。酸鹼比色指示劑(亦即當從酸式轉變成鹼式時會變色之染劑(通常為有機染劑))可與含氮化合物同時添加，或可在添加含氮化合物之後添加。所選擇之酸-鹼比色指示劑通常具有之pKb低於含氮化合物之pKb。亦即，當聚合性吸著劑上所有或顯著部分之可用含氮基團已經與醛反應時，該所選擇之酸鹼比色指示劑會從第一種顏色轉變成第二種顏色。這種顏色變化表示已達到或接近達到聚合性吸著劑對於醛之吸著容量。如本文所使用，用語「接近達到(close to being reached)」意指已達到容量之至少60百分比或更多(亦即已有至少60百分比或更 多可用之吸著位點已用於吸著醛)。例如，至少70百分比、至少80百分比、至少90百分比、或至少95百分比之吸著位點已用於吸著醛。
由於已知含氮化合物之pKb，所屬技術領域中具有通常知識者可輕易選擇具有較低pKb值之酸鹼比色指示劑。在一些應用中，含氮化合物之pKb值與酸鹼比色指示劑之pKb之差值係至少1、至少2、至少3、或至少4。酸鹼比色指示劑之pKb經常在3至10之範圍內。
酸鹼比色指示劑之實例包括但不限於甲基紅、溴二甲苯酚藍(bromoxylenol blue)、副玫瑰色素(pararosaniline)、鹼性橘橙(chrysoidine)、百里酚藍(thymol blue)、甲基黃、溴苯基藍、剛果紅(Congo red)、甲基橙、溴甲酚綠、石蕊精(azolitmin)、溴甲酚紫、溴百里酚藍、酚紅、中性紅、萘酚酞(naphtholphthalein)、甲酚紅、酚酞(phenolphthalein)、與百里酚酞(thymolphthalein)。
酸鹼比色指示劑可採用任何合適方法加至聚合性吸著劑中。在一些實施例中，聚合性吸著劑係浸泡在酸鹼比色指示劑之溶液中至少10分鐘、至少20分鐘、至少30分鐘、至少1小時、至少2小時、至少4小時、或至少8小時。酸鹼比色指示劑之溶液經常在5至10毫克/毫升之濃度範圍內。經常取約0.5克聚合性吸著劑浸泡在約10毫升該溶液中。
比起基於浸漬捕捉劑之吸著劑，聚合性吸著劑提供明顯優點。捕捉劑通常係單純吸著在基質材料上，諸如例如活性碳。亦即，捕捉劑通常不會共價附接至基質材料，且可能會遷移。相比之 下，本文所述之聚合性吸著劑具有共價附接之含氮基團，其會與醛交互反應且不會遷移。
在另一態樣中，提供一種於聚合性吸著劑上吸著醛之方法。該方法包括提供一聚合性吸著劑，然後將醛吸著在聚合性吸著劑上。該聚合性吸著劑係(a)前驅物聚合材料與(b)含氮化合物之反應產物。該前驅物聚合材料包含可聚合組成物之聚合產物，該可聚合組成物含有(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐，(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯、與(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。合適之含氮化合物一般具有如上所述之式(V)與(VI)。
該多孔性聚合性吸著劑會吸著醛。合適之醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、芳基、或經烷基取代之芳基。合適之烷基一般具有1至10個碳原子、1至6個碳原子、1至4個碳原子、1至3個碳原子、或1個碳原子。芳基可具有至多12個碳原子或至多6個碳原子。芳基經常係苯基。芳基可經烷基諸如具有1至4個碳原子或1至3個碳原子之烷基取代。
醛係在其呈蒸氣之形式時由聚合性吸著劑來吸著。因此，醛之分子量一般不大於200克/莫耳、不大於150克/莫耳、不大於100克/莫耳、不大於75克/莫耳、或不大於50克/莫耳。合適之醛包括但不限於甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛(pentanal)(戊醛(valeraldehyde))、異戊醛、己醛、苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、2,3-二甲基苯甲醛、甲苯甲醛(tolualdehyde)(鄰甲苯甲醛、間甲苯甲醛、對甲苯甲醛、及其混合物)、丙烯醛、及巴豆醛。
可在室溫下或在任何所欲溫度下吸著醛，諸如在-30℃至150℃、-30℃至100℃之範圍內、或在-20℃至50℃之範圍內。
在另一態樣中，提供一種組成物，其包括多孔性聚合性吸著劑與吸著在該多孔性聚合性吸著劑上之醛。聚合性吸著劑及醛係與上所述者相同。醛可與存在於聚合性吸著劑上之任何一級胺基或二級胺基反應。
在一些實施例中，聚合性吸著劑係使用式(V)化合物作為含氮化合物來形成。
R4NHR1(V)
若R4係氫，則聚合性吸著劑含有式-NHR1含氮基團。當此類R1基團等於氫之聚合性吸著劑曝露於醛R2-(CO)-H時，所得聚合材料可具有式-NH-CHR2-OH、-N(CHR2-OH)2、-N=CR2H基團、或其組合。當此類R1基團等於烷基之聚合性吸著劑曝露於醛R2-(CO)-H時，所得聚合材料可具有式-NR1-CHR2-OH基團。
在其它實施例中，聚合性吸著劑係使用式(V-1)化合物作為含氮化合物來形成。
R6HN-R5-NHR1(V-1)
所得聚合性吸著劑可具有式-NR6-R5-NHR1、-NR1-R5-NHR6之含氮基團、或二者。若式-NR6-R5-NHR1基團之末端R1係氫，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR6-R5-NH-CHR2-OH、-NR6-R5-N(CHR2-OH)2、-NR6-R5-N=CR2H基團、或其混合物。同樣地，若式-NR1-R5-NHR6基團之末端R6係氫，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-R5-NH-CHR2-OH、-NR1-R5-N(CHR2-OH)2、-NR1-R5-N=CR2H基團、或其混合物。若式-NR6-R5-NHR1基團之末端R1係烷基，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR6-R5-NR1-CHR2-OH基團。同樣地，若式-NR1-R5-NHR6基團之末端R6係烷基，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-R5-NR6-CHR2-OH基團。額外量之醛可與其餘一級胺基或二級胺基反應。
在仍其它實施例中，聚合性吸著劑係使用式(V-4)化合物作為含氮化合物來形成。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1(V-4)
所得聚合性吸著劑可具有式-NH-(C=NH)-NH-R5-NHR1、-NR1-R5-NH-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。若式-NH- (C=NH)-NH-R5-NHR1基團之末端R1係氫，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NH-(C=NH)-NH-R5-NH-CHR2-OH、-NH-(C=NH)-NH-R5-N(CHR2-OH)2、-NH-(C=NH)-NH-R5-N=CR2H基團、或其混合物。若式-NH-(C=NH)-NH-R5-NHR1基團之末端R1係烷基，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NH-(C=NH)-NH-R5-NR1-CHR2-OH基團。若聚合性吸著劑具有式-NR1-R5-NH-(C=NH)-NH2基團，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-R5-NH-(C=NH)-NH-CHR2-OH、-NR1-R5-NH-(C=NH)-N(CHR2-OH)2、-NR1-R5-NH-(C=NH)-N=CR2H基團、或其混合物。額外量之醛可與其餘一級胺基或二級胺基反應。
在仍進一步實施例中，聚合性吸著劑係使用式(V-5)H2N-(C=NH)-NHR1(V-5)化合物作為含氮化合物來形成。所得聚合性吸著劑可具有式-NH-(C=NH)-NHR1、-NR1-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。若式-NH-(C=NH)-NHR1基團之末端R1係氫，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NH-(C=NH)-NH-CHR2-OH、-NH-(C=NH)-N(CHR2-OH)2、-NH-(C=NH)-N=CR2H基團、或其混合物。若式-NH-(C=NH)-NHR1基團之末端R1係烷基，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NH-(C=NH)-NR1-CHR2-OH基團。若聚合性吸著劑具有式-NR1-(C=NH)-NH2基團，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-(C=NH)-NH-CHR2-OH、-NR1- (C=NH)-N(CHR2-OH)2、-NR1-(C=NH)-N=CR2H基團、或其混合物。額外量之醛可與其餘一級胺基或二級胺基反應。
在仍進一步實施例中，聚合性吸著劑係使用式(VI)化合物作為含氮化合物來形成。
R7-(NHR1)z(VI)
所得聚合性吸著劑可具有式-NR1-R7-(NHR1)z-1含氮基團。若式-NR1-R7-(NHR1)z-1基團之末端R1之其中一者係氫，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-R7-(NHR1)z-2(NH-CHR2OH)、-NR1-R7-(NHR1)z-2(N(CHR2OH)2)、-NR1-R7-(NHR1)z-2(N=CR2H)基團、或其混合物。若式-NR1-R7-(NHR1)z-1基團之末端R1之其中一者係烷基，則聚合性吸著劑在曝露於醛R2-(CO)-H之後可具有式-NR1-R7-(NHR1)z-2(NR1-CHR2OH)基團。在部分這些實施例中，多於一個末端-NHR1基團可與醛反應。除了末端基團之外，醛還可與聚合性吸著劑上之任何其它一級與/或二級胺基反應。
聚合性吸著劑在室溫(例如，25℃)及標準壓力下之醛吸著量經常係至少0.5毫莫耳/克(亦即每克聚合性吸著劑吸著至少0.5毫莫耳醛)。例如，醛吸著量可係至少1毫莫耳/克、至少1.5毫莫耳/克、至少2毫莫耳/克、至少2.5毫莫耳/克、至少3毫莫耳/克、至少3.5毫莫耳/克、至少4毫莫耳/克、至少4.5毫莫耳/克、或至少5毫莫耳/克。吸著量可係至多12毫莫耳/克或甚至更高、至多10毫莫耳/克、至多9毫莫耳/克、至多8毫莫耳/克、或至多7毫莫耳/克。吸著 量經常在0.5至12毫莫耳/克之範圍內、在1至12毫莫耳/克之範圍內、在2至12毫莫耳/克之範圍內、在1至10毫莫耳/克之範圍內、在2至10毫莫耳/克之範圍內、在3至12毫莫耳/克之範圍內、在3至10毫莫耳/克之範圍內、或在3至8毫莫耳/克之範圍內。
所提供之各種實施例係一種聚合性吸著劑、製備聚合性吸著劑之方法、於聚合性吸著劑上吸著醛之方法、或包含聚合性吸著劑及吸著在聚合性吸著劑上之醛之組成物。
實施例1A係一種聚合性吸著劑，其係(a)前驅物聚合材料與(b)含氮化合物之反應產物。該前驅物聚合材料包含可聚合組成物之聚合產物，該可聚合組成物含有(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐，(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯、與(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。
實施例2A係實施例1A之聚合性吸著劑，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含15至65重量百分比之馬來酸酐、30至85重量百分比之二乙烯基苯、與0至40重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例3A係實施例1A或2A之聚合性吸著劑，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含25至65重量 百分比之馬來酸酐、30至75重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例4A係實施例1A至3A中任一者之聚合性吸著劑，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含30至65重量百分比之馬來酸酐、30至70重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例5A係實施例1A至4A中任一者之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有不大於2000道耳頓之分子量。
實施例6A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(V)。
R4NHR1(V)
在式(V)中，R1係氫或烷基；R4係氫、烷基、式-R5-NHR6基團、或-(C=NH)-NH2；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
實施例7A係實施例6A之聚合性吸著劑，其中R4係烷基。
實施例8A係實施例7A之聚合性吸著劑，其中R4具有1至6個碳原子或1至4個碳原子。
實施例9A係實施例6A之聚合性吸著劑，其中該式(V)含氮化合物具有式(V-1)。
R6HN-R5-NHR1(V-1)
在式(V-1)中，R1係氫或烷基；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
實施例10A係實施例9A之聚合性吸著劑，其中R5係共價鍵，且該含氮化合物係肼。
實施例11A係實施例9A之聚合性吸著劑，其中R5係伸烷基，且該含氮化合物係伸烷二胺。伸烷二胺之實例包括但不限於亞甲二胺、伸乙二胺、伸丙二胺、伸丁二胺、及N,N'-二甲基伸乙二胺。
實施例12A係實施例9A之聚合性吸著劑，其中R5係伸雜烷基，且該含氮化合物具有式(V-2)或式(V-3)。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1(V-3)
在這些式中，Ra係伸烷基；Rb係伸烷基；且n係在1至50範圍內之整數。
實施例13A係實施例12A之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(V-2)，且係聚乙二醇二胺或聚丙二醇二胺。
實施例14A係實施例12A之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(V-3)，且係二伸乙三胺、三伸乙四胺、或四伸乙五胺。
實施例15A係實施例9A之聚合性吸著劑，其中該式(V-1)含氮化合物具有式(V-4)NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1(V-4)其中R5係伸烷基。
實施例16A係實施例15A之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物係精胺(agmatine)。
實施例17A係實施例6A之聚合性吸著劑，其中該式(V)含氮化合物具有式(V-5)。
H2N-(C=NH)-NHR1(V-5)
實施例18A係實施例17A之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物係胍。
實施例19A係實施例9A之聚合性吸著劑，其中R5係伸芳基。含氮化合物之實例係伸苯二胺。
實施例20A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(VI)。
R7-(NHR1)z(VI)
在式(VI)中，R7係z價烷烴基團或z價雜烷烴基團；且y係在3至10範圍內之整數。
實施例21A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有式-NHR1含氮基團，其中R1係氫或烷基。
實施例22A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有式-NR6-R5-NHR1、-NR1-R5-NHR6之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫或烷基。
實施例23A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有式-NH-(C=NH)-NH-R5-NHR1、-NR1-R5-NH-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基；且R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基。
實施例24A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有式-NH-(C=NH)-NHR1、-NR1-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基。
實施例25A係實施例1A至5A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有式-NR1-R7-(NHR1)z-1之含氮基團。基團R1係氫或烷基；R7係z價烷烴或雜烷烴基團；且z係在3至10範圍內之整數。
實施例26A係實施例1A至25A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑進一步包含酸鹼染劑。
實施例27A係實施例26A之聚合性吸著劑，其中該酸鹼染劑具有低於該含氮化合物之pKb。
實施例28A係實施例26A或27A之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物之pKb與該酸鹼染劑之pKb之差值等於至少2。
實施例29A係實施例1A至28A中任一者之聚合性吸著劑，其中該聚合性吸著劑具有等於至少25m2/克之BET比表面積。
實施例1B係一種於聚合性吸著劑上吸著醛之方法。該方法包括提供實施例1A至29A中任一者之聚合性吸著劑，並於該聚合性吸著劑上吸著醛。該醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基。式(I)醛之分子量不大於200克/莫耳。
實施例2B係實施例1B之方法，其中R2係氫(該醛係甲醛)或甲基(該醛係乙醛)。
實施例3B係實施例1B或2B之方法，其中基於該聚合性吸著劑之重量，該聚合性吸著劑之醛吸著量在每克0.5至12毫莫耳之範圍內。
實施例4B係實施例1B至3B中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有等於至少25m2/克之BET比表面積。
實施例5B係實施例1B至4B中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑包含酸鹼染劑，且其中當已達到或接近達到該聚合性吸著劑之醛吸著容量時，該酸鹼染劑會有顏色變化。
實施例1C係一種組成物，其包含(a)如實施例1A至29A中任一者之聚合性吸著劑，與(b)吸著在該聚合性吸著劑上之醛。該醛具有式(I)。
R2-(CO)-H(I)
在式(I)中，R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基。式(I)醛之分子量不大於200克/莫耳。
實施例2C係實施例1C之組成物，其中R2係氫(該醛係甲醛)或甲基(該醛係乙醛)。
實施例3C係實施例1C或2C之組成物，其中基於該聚合性吸著劑之重量，該聚合性吸著劑之醛吸著量在每克0.5至12毫莫耳之範圍內。
實施例4C係實施例1C至3C中任一者之組成物，其中該聚合性吸著劑具有等於至少25m2/克之BET比表面積。
實施例5C係實施例1C至4C中任一者之組成物，其中該聚合性吸著劑包含酸鹼染劑，且其中當已達到或接近達到該聚合性吸著劑之醛吸著容量時，該酸鹼染劑會有顏色變化。
實施例1D係一種製備聚合性吸著劑之方法。該方法包括提供前驅物聚合材料。該前驅物聚合材料包含可聚合組成物之聚合 產物，該可聚合組成物含有(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐，(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯、與(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至40重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合。該方法進一步包括用含氮化合物處理該前驅物聚合材料，該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。該方法進一步包括使該前驅物聚合材料與含氮化合物反應，該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基。該反應導致具有共價附接之含氮基團之聚合性吸著劑形成。
實施例2D係實施例1D之方法，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含15至65重量百分比之馬來酸酐、30至85重量百分比之二乙烯基苯、與0至40重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例3D係實施例1D或2D之方法，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含25至65重量百分比之馬來酸酐、30至75重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例4D係實施例1D至3D中任一者之方法，其中基於可聚合組成物中之單體總重量，該可聚合組成物包含30至65重量 百分比之馬來酸酐、30至70重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
實施例5D係實施例1D至4D中任一者之方法，其中該含氮化合物具有不大於2000道耳頓之分子量。
實施例6D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該含氮化合物具有式(V)。
R4NHR1(V)
在式(V)中，R1係氫或烷基；R4係氫、烷基、式-R5-NHR6基團、或-(C=NH)-NH2；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
實施例7D係實施例6D之方法，其中R4係烷基。
實施例8D係實施例7D之方法，其中R4具有1至6個碳原子或1至4個碳原子。
實施例9D係實施例6D之方法，其中該式(V)含氮化合物具有式(V-1)。
R6HN-R5-NHR1(V-1)
在式(V-1)中，R1係氫或烷基；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
實施例10D係實施例9D之方法，其中R5係共價鍵，且該含氮化合物係肼。
實施例11D係實施例9D之方法，其中R5係伸烷基，且該含氮化合物係伸烷二胺。伸烷二胺之實例包括但不限於亞甲二胺、伸乙二胺、伸丙二胺、伸丁二胺、及N,N'-二甲基伸乙二胺。
實施例12D係實施例9D之方法，其中R5係伸雜烷基，且該含氮化合物具有式(V-2)或式(V-3)。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1(V-3)
在這些式中，Ra係伸烷基；Rb係伸烷基；且n係在1至50範圍內之整數。
實施例13D係實施例12D之方法，其中該含氮化合物具有式(V-2)，且係聚乙二醇二胺或聚丙二醇二胺。
實施例14D係實施例12D之方法，其中該含氮化合物具有式(V-3)，且係二伸乙三胺、三伸乙四胺、或四伸乙五胺。
實施例15D係實施例9D之方法，其中該式(V-1)含氮化合物具有式(V-4)NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1(V-4)其中R5係伸烷基。
實施例16D係實施例15D之方法，其中該含氮化合物係精胺(agmatine)。
實施例17D係方法實施例6D，其中該式(V)含氮化合物具有式(V-5)。
H2N-(C=NH)-NHR1(V-5)
實施例18D係實施例17D之方法，其中該含氮化合物係胍。
實施例19D係實施例9D之方法，其中R5係伸芳基。 含氮化合物之實例係伸苯二胺。
實施例20D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該含氮化合物具有式(VI)。
R7-(NHR1)z(VI)
在式(VI)中，R7係z價烷烴基團或z價雜烷烴基團；且y係在3至10範圍內之整數。
實施例21D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有式-NHR1含氮基團，其中R1係氫或烷基。
實施例22D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有式-NR6-R5-NHR1、-NR1-R5-NHR6之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷 基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫或烷基。
實施例23D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有式-NH-(C=NH)-NH-R5-NHR1、-NR1-R5-NH-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基；且R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基。
實施例24D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有式-NH-(C=NH)-NHR1、-NR1-(C=NH)-NH2之含氮基團、或二者。基團R1係氫或烷基。
實施例25D係實施例1D至5D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有式-NR1-R7-(NHR1)z-1之含氮基團。基團R1係氫或烷基；R7係z價烷烴或雜烷烴基團；且z係在3至10範圍內之整數。
實施例26D係實施例1D至25D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑進一步包含酸鹼染劑。
實施例27D係實施例26D之方法，其中該酸鹼染劑具有低於該含氮化合物之pKb。
實施例28D係實施例26D或27D之方法，其中該含氮化合物之pKb與該酸鹼染劑之pKb之差值等於至少2。
實施例29D係實施例1D至28D中任一者之方法，其中該聚合性吸著劑具有等於至少25m2/克之BET比表面積。
實例
Figure 105141582-A0202-12-0051-10
氣體吸著分析：
多孔性及氣體吸著實驗係藉由使用Micromeritics Instrument Corporation(Norcross,GA)之加速表面積及多孔性判定法(accelerated surface area and porosimetry,ASAP)2020系統，利用超高純度被吸附物進行。下文該者係一用於例示的材料中之多孔性之表徵的一般方法。在直徑半吋之微量樣本管中，使50至250毫克材料於超高真空(3至7微米Hg)下，於ASAP 2020之分析埠上加熱氣， 以移除殘餘溶劑及其它被吸附物質。前驅物聚合材料之除氣程序係在150℃下2小時。聚合性吸著劑之除氣程序係在80℃下2小時。77°K下之氬氣吸附等溫圖之獲得係採用在低於0.1之相對壓力(p/p°)下之低壓劑量(5cm3/g)，以及針對0.1至0.98之p/p°之線性間距壓力點之壓力表下。製作所有等溫圖之方法係採用下列平衡間隔：在低於10-5之p/p°下係90秒，在10-5至0.1之範圍內之p/p°下係40秒，而在高於0.1之p/p°下係20秒。在氬氣吸附分析之後，於環境溫度與77°K兩種溫度下，使用氬氣測量自由空間。採用多點布-埃-特(Brunauer-Emmett-Teller)(BET)分析法，由氬氣吸附數據計算BET比表面積(SABET)。採用密度泛函理論(Density Functional Theory)(DFT)分析法，使用77°K下之氬氣，於碳裂縫孔上，使用非線性密度泛函理論(non-linear density functional theory)(NLDFT)模型，由氬氣吸附數據計算表觀微孔洞分佈。總孔洞體積係由在等於約0.98之p/p°下之氬氣吸附總量計算。BET、DFT、及總孔洞體積分析係利用Micromeritics MicroActive Version 1.01軟體執行。
甲醛容量測試(Formaldehyde Capacity Test)
使用一簡易流經之訂製輸送系統以輸送已知濃度的甲醛至樣本進行測量。塑膠管係經使用於整個輸送系統，且甲醛產生處之下游的部分係氟聚合物管。藉由使用一2.5mL之氣密注射器(gas-tight syringe)輸送6.33wt.%之多聚甲醛(paraformaldehyde)水溶液而生成甲醛。此注射器係由一注射器泵(KD Scientific,Holliston,MA, USA)以一特定的速率驅動。藉由得知在溶液中的多聚甲醛濃度，以及該注射器的截面積，多聚甲醛溶液得以用一精準速率而經輸送。該溶液係輸送至一燒瓶中的一片熱金箔上，該熱金箔係用以分解該多聚甲醛並揮發所得甲醛。由一類比質量流量控制器(analog mass flow controller)(Aalborg,Orangeburg,NY,USA)所控制，使250mL/分鐘之氮氣通過此燒瓶。此控制器係藉由將一Gilibrator-2主氣流校準器(Gilibrator-2 Primary Airflow Calibrator)(Sensidyne,St.Petersburg,FL,USA)置於該控制器之輸出處來校準。此Gilibrator流量計係用以測量自各流量控制器之一流量範圍，該流量範圍從而用以產生校準曲線。甲醛之蒸發俾用以在氮氣中產生一250ppm之甲醛濃度。水亦經蒸發至該氮氣中，從而將該氣流加濕至約50%的相對濕度。使用此設置，達成含甲醛之氮氣之加濕氣流，其由250ppm甲醛組成、以50%相對濕度、具有250mL/min.之流量。
一待測試甲醛去除能力的樣品係經添加至一配衡試管(1.0cm之內徑)直至在經輕拍後之該試管內之1.0cm床深。該樣本的重量接著係藉由量測該樣本在試管中的重量而測定。此試管接著係經連接至該系統，從而允許250ppm之甲醛氣體流流經該樣本。將配管連接至此試管之下游側，配管通往具有一配備甲烷化裝置(methanizer)之火焰離子化偵測器(FID)之一氣相層析儀器(SRI 8610C,SRI Instruments,Torrance,CA,USA)。在該甲醛氣體流開始通過該測試樣本的時候，即視為測試開始，並使一計時器開始計時。另外，此氣相層析軟體記錄每一個經採用之數據點的時間戳記。該氣相層析儀 然後定期採樣該氣體氣流並使該樣本通過一RESTEK RT-U-Bond 30米長之管柱(Restek Corporation,Bellefonte,PA,USA)。
然後使自該管柱之流出物通過一甲烷化裝置與一FID。該甲烷化裝置用以轉換甲醛成甲烷，然後甲烷係經離子化且藉由FID偵測。此信號接著係經報導並且經記錄在該裝置所提供之數據收集軟體中。所觀察到的是，甲醛揮發之良好偵檢係經發現於當該氣相層析取樣該氣體流為時6秒、允許該樣本通過(pass through)該管柱為時144秒、並隨後在下一個待分析之樣本經取入之前允許以60秒沖洗掉該樣本。
該氣相層析儀係藉由以不同速率輸送甲醛進入該氮氣氣流而經校準。藉此，可製作出一信號相對濃度之曲線，所以在該氣相層析上之任何位準的信號可經關聯至一甲醛濃度。甲醛蒸氣試驗終點的定義為通過試驗材料床之甲醛流出物在FID偵測器上產生之訊號超過對應於1ppm之訊號時之時間點。各試驗材料之性能係記述為在進行上述試驗時，直至觀察到超越1ppm為止之分鐘數。此外，採用直到超越1ppm之超越圖形之曲線下面積，配合用於此固定體積試驗中之試驗材料之已知質量，採用最小平方和方程式，計算各試驗材料之容量，以毫莫耳/克表示。
乙醛容量測試(Acetaldehyde Capacity Test)
使用一簡易流經之訂製輸送系統以輸送已知濃度的乙醛至樣本進行測量。使用一含有15375ppm含乙醛(+/- 2%)之氮氣之壓 縮氣體鋼瓶(Oxygen Service Company,St.Paul,MN,USA)以輸送乙醛至系統。此氣體鋼瓶經垂直連接至具有0至10mL/min.流量能力之一數位質量流量控制器(可以名稱DFC26購自Aalborg,Orangeburg,NY,USA)。此質量流量控制器經垂直連接至一具有0至50ml/min.流量能力之第二數位質量流量控制器，其用於輸送乾燥氮氣至系統。氮氣係藉由使其通過一浸沒於一水浴中之NAFION管來加濕。藉由調節該浸沒NAFION管之長度，可在氮氣中達成不同濃度的水蒸汽。藉由調節使含乙醛之氣體流及加濕含氮氣之氣體流流動的質量流量控制器之流動速率，達成含乙醛之氮氣之加濕氣流，其由240ppm乙醛組成、以80%相對濕度、具有50mL/min.之流量。
一待測試乙醛去除能力的樣品係經添加至一配衡試管(7mm之內徑)直至在經輕拍後之該試管內之0.5cm床深。該樣本的重量接著係藉由量測該樣本在試管中的重量而經測定。此試管然後係經連接至該系統，從而允許乙醛氣體流流經該樣本。將配管連接至此試管之下游側，配管通往一裝備有一FID之氣相層析儀器(SRI 8610C)。在該乙醛氣體流開始通過該測試樣本的時候，即視為測試開始，並使一計時器開始計時。另外，此氣相層析軟體記錄每一個經採用之數據點的時間戳記。該氣相層析儀然後定期採樣該氣體氣流並使該樣本通過一RESTEK RT-U-Bond 30米長之管柱。
然後使自此管柱之流出物通過一FID。該FID用以於氫火焰中離子化乙醛並偵測離子化分子。此信號接著係經報導並且經記錄在該裝置所提供之數據收集軟體中。所觀察到的是，當該氣相層析 儀對該氣體流取樣6秒、允許樣本通過該管柱114秒、然後在帶入下一個待分析之樣本之前允許以60秒沖出樣本，即發現可充分偵測到乙醛蒸氣。
該氣相層析儀係藉由以不同速率輸送乙醛進入該氣體流而經校準。藉此，可製作出一信號相對濃度之曲線，所以在該氣相層析儀上之任何信號位準可經關聯至一乙醛濃度。乙醛蒸氣試驗終點的定義為通過試驗材料床之乙醛流出物在FID偵測器上產生之訊號超過對應於50ppm之訊號時之時間點。各試驗材料之性能係記述為在進行上述試驗時，直至觀察到超越50ppm為止之分鐘數。此外，採用直到超越50ppm之超越圖形之曲線下面積，配合用於此固定體積試驗中之試驗材料之已知質量，採用最小平方和方程式，計算各試驗材料之容量，以毫莫耳/克表示。
實例1至4：
在5L圓底燒瓶中，將78.2克(481毫莫耳)二乙烯基苯(DVB)(80wt.%，工業級)、29.4克(300毫莫耳)馬來酸酐(MA)、與2.15克(8.88毫莫耳)過氧化苯甲醯(BPO)溶於2153克乙酸乙酯(EtOAc)中。可聚合組成物於EtOAc中具有4.9wt.%固體，且含有單體混合物(58.1wt.% DVB、27.3wt.% MA、與14.5wt.%苯乙烯型單體)與2wt.% BPO(基於單體總重量計)。使用氮氣鼓泡通過可聚合組成物30分鐘。然後在此燒瓶蓋上橡皮塞，並置於95℃之沙浴中。使可聚合組成物在此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離 出已形成之白色沉澱，然後使用EtOAc洗滌。分裝固體至三個32盎司寬口瓶中。然後在寬口瓶中各填裝750mL EtOAc。讓固體於室溫下於EtOAc中靜置一小時。再次經過真空過濾單離出固體，然後使用EtOAc洗滌。再次分裝固體至三個32盎司寬口瓶中。然後在寬口瓶中各填裝750mL EtOAc。讓固體於EtOAc中靜置過夜。再次經過真空過濾單離出固體，然後使用EtOAc洗滌。然後該固體係於95℃在高真空下而經乾燥過夜。如藉由氬氣吸附所決定，此前驅物聚合材料具有624.5m2/克之SABET，以及0.606cm3/克(p/p°等於0.975)之總孔體積。
實例1至4之胺官能性聚合性吸著劑係藉由使上述前驅物聚合材料分別與氫氧化銨/水(實例1)、單水合肼(hydrazine monohydrate)/乙醇(EtOH)(實例2)、伸乙二胺(EDA)/EtOH(實例3)、或N,N'-二甲基伸乙二胺(DMEDA)/EtOH(實例4)反應來製備。
更具體言之，實例1之胺官能性聚合性吸著劑係採用下列程序製備。在32盎司寬口瓶中，將5.0mL(72.5毫莫耳)的14.5M氫氧化銨水溶液溶於85mL去離子水中。在此溶液中添加3.00克的前驅物聚合材料。將寬口瓶加蓋並置於90℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用去離子水洗滌。將固體置於8盎司寬口瓶中，然後添加150mL去離子水至寬口瓶中。讓固體於去離子水中靜置4小時。再次藉由真空過濾單體出固體，然後使用去離子水洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。
更具體言之，實例2之胺官能性聚合性吸著劑係採用下列程序製備。在一8盎司寬口瓶中，將5.5mL(113毫莫耳)的單水合肼溶於150mL EtOH中。在此溶液中添加5.00g的前驅物聚合材料。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於8盎司寬口瓶中，然後添加150mL的EtOH至寬口瓶中。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。再次將固體置於一8盎司寬口瓶中，然後添加150mL的EtOH至寬口瓶中。讓固體於EtOH中再靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。
更具體言之，實例3之胺官能性聚合性吸著劑係採用下列程序製備。在32盎司寬口瓶中，將29.8mL(446毫莫耳)的EDA溶於600mL的EtOH中。在此溶液中添加10.0克的前驅物聚合材料。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於8盎司寬口瓶中，然後添加150mL的EtOH至寬口瓶中。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。
更具體言之，實例4之胺官能性聚合性吸著劑係採用下列程序製備。在一8盎司寬口瓶中，將4.80mL(44.6毫莫耳)的DMEDA溶於96mL的EtOH中。在此溶液中添加1.00克的前驅物聚 合材料。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於4盎司寬口瓶中，然後添加50mL的EtOH至寬口瓶。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。用來製備各樣本之胺、各胺官能性聚合性吸著劑之SABET與總孔體積係示於表2。
Figure 105141582-A0202-12-0059-11
使實例1至4之胺官能性聚合性吸著劑分別過篩至40×80篩目大小，並且使用此材料如上述進行甲醛蒸氣試驗，以決定各胺官能性聚合性吸著劑之甲醛容量。用於試驗之樣本質量、各試驗所經過之分鐘數、及所計算之毫莫耳/克容量係示於表3。
Figure 105141582-A0202-12-0059-12
此外，使用實例3之胺官能性聚合性吸著劑之過篩至40×140篩目大小材料如上述進行乙醛蒸氣試驗，以決定此胺官能性聚合性吸著劑之乙醛容量。用於試驗之樣本質量、試驗所經過之分鐘數、及所計算之毫莫耳/克容量係示於表4。
Figure 105141582-A0202-12-0060-13
實例5至8：
使用不同比率之單體DVB(80wt.%純度，工業級)及MA製備一系列四種前驅物聚合材料。用於製造各前驅物聚合物材料之可聚合組成物具有5.0wt.%固體(在EtOAc中)及2.0wt.% BPO(基於單體之總重量)。各前驅物聚合物材料以重量計之單體組成係示於表5。使用下列程序製備這四種前驅物聚合材料。使用氮氣鼓泡通過各可聚合組成物10分鐘。然後將各寬口瓶加蓋，並置於95℃沙浴中。使各可聚合組成物在此升溫下加熱17小時。藉由真空過濾單離出各寬口瓶中形成之白色沉澱，然後使用EtOAc洗滌。將各固體置於一4盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOAc至寬口瓶中。讓各固體於室溫下於EtOAc中靜置一小時。再次藉由真空過濾單離出各固體，然後使用EtOAc洗滌。將各固體再置於一4盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOAc至寬口瓶中。讓各固體於EtOAc中靜置過夜。再次 藉由真空過濾單離出各固體，然後使用EtOAc洗滌。然後使各固體於95℃在高度真空下乾燥過夜。如藉由氬氣吸附所決定之各前驅物聚合材料之SABET及總孔體積係示於表5。該等前驅物聚合材料稱為製備例5-1至8-1(PE 5-1至PE 8-1)。
Figure 105141582-A0202-12-0061-14
實例5至8之四種胺官能性聚合性吸著劑係藉由使前驅物聚合材料PE 5-1至8-1與單水合肼於乙醇中反應來製備。在製備實例5至8之胺官能性聚合性吸著劑之各反應中所使用之乙醇及單水合肼之量係示於表6。使用下列程序製備實例5至8之胺官能性聚合性吸著劑。於一4盎司寬口瓶中，將0.500克的前驅物聚合材料浸沒於乙醇單水合肼溶液中。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於4盎司寬口瓶中，然後添加50mL的EtOH至寬口瓶。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於4盎司寬口瓶中，然後添加50mL的EtOH至寬口瓶。讓固體於EtOH中再靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真 空下乾燥8小時。如藉由氬氣吸附所決定之各前驅物聚合材料之SABET及總孔體積係示於表6。
Figure 105141582-A0202-12-0062-15
使實例5至8之胺官能性聚合性吸著劑分別過篩至40×80篩目大小，並且使用此材料如上述進行甲醛蒸氣試驗，以決定各胺官能性聚合性吸著劑之甲醛容量。用於試驗之樣本質量、各試驗所經過之分鐘數、及所計算之毫莫耳/克容量係示於表7。
Figure 105141582-A0202-12-0062-16
實例9至13：
使用不同比率之單體DVB(80wt.%純度，工業級)及MA以及不同之用於聚合組成物之固體%製備一系列五種非水解前驅物聚合材料。用於製造各前驅物聚合物材料之可聚合組成物具有2.0 wt.% BPO(基於單體之總重量)。各前驅物聚合物材料以重量計之單體組成及固體%係示於表8。使用下列程序製備這四種前驅物聚合材料。使用氮氣鼓泡通過各可聚合組成物10分鐘。然後將各寬口瓶加蓋，並置於95℃沙浴中。使各可聚合組成物在此升溫下加熱17小時。藉由真空過濾單離出各寬口瓶中形成之白色沉澱，然後使用EtOAc洗滌。將各固體置於一4盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOAc至寬口瓶中。讓各固體於室溫下於EtOAc中靜置一小時。再次藉由真空過濾單離出各固體，然後使用EtOAc洗滌。將各固體再置於一4盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOAc至寬口瓶中。讓各固體於EtOAc中靜置過夜。再次藉由真空過濾單離出各固體，然後使用EtOAc洗滌。然後使各固體於95℃在高度真空下乾燥過夜。如藉由氬氣吸附所決定之各前驅物聚合材料之SABET及總孔體積係示於表8。該等前驅物聚合材料稱為製備例9-1至13-1(PE 9-1至PE 13-1)。
Figure 105141582-A0202-12-0063-17
使用0.75M之EDA乙醇溶液製備實例9至13之四種胺官能性聚合性吸著劑。更具體言之，將3.0克的各前驅物聚合材料PE 9-1至13-1置於一16盎司寬口瓶中，然後添加0.75M之EDA乙 醇溶液，使得EDA對前驅物聚合材料之馬來酸酐基團之莫耳比係16：1。因此，分別使用280、296、346、393、及393mL的0.75M乙醇EDA製備實例9至13之胺官能性聚合性吸著劑。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於4盎司寬口瓶中，然後添加50mL的EtOH至寬口瓶。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。如藉由氬氣吸附所決定之各前驅物聚合材料之SABET及總孔體積係示於表9。
Figure 105141582-A0202-12-0064-18
使實例9至13之胺官能性聚合性吸著劑分別過篩至40×80篩目大小，並且使用此材料如上述進行甲醛蒸氣試驗，以決定各胺官能性聚合性吸著劑之甲醛容量。用於試驗之樣本質量、各試驗所經過之分鐘數、及所計算之毫莫耳/克容量係示於表10。
Figure 105141582-A0202-12-0064-19
Figure 105141582-A0202-12-0065-20
實例14：
在2L帕爾(Parr)不銹鋼壓力容器中，將177.11克(1.09莫耳)DVB(80wt.%，工業級)、240.05克(2.45莫耳)MA、與4.17克(16.8毫莫耳)的VAZO 52溶於625.92克的EtOAc中。可聚合組成物具有40.0wt.%固體(在EtOAc中)，且含有單體混合物(34.0wt.% DVB、57.5wt.% MA、與8.5wt.%苯乙烯型單體)與1wt.% VAZO 52(基於單體總重量計)。使用氮氣鼓泡通過可聚合組成物15分鐘。接著密封該壓力容器然後將其置於60℃加熱套中。使可聚合組成物於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出已形成之白色沉澱，然後使用EtOAc洗滌。將固體置於4L錐形燒瓶中，然後添加2.0L的EtOAc至燒瓶中。讓該固體於室溫下於EtOAc中靜置一小時。該固體係再次藉由真空過濾而經分離並以EtOAc而經洗滌。將固體置於4L錐形燒瓶中，然後添加2.0L的EtOAc。讓固體於EtOAc中靜置過夜。該固體係再次藉由真空過濾而經分離並以EtOAc而經洗滌。接著使固體於100℃批式烘箱中乾燥18小時。如藉由氬氣吸附所決定，此前驅物聚合材料具有320.8m2/克之SABET，以及0.250cm3/克(p/p°等於0.977)之總孔體積。
在32盎司寬口瓶中，添加95.0克(158毫莫耳)的600MW分枝聚伸乙亞胺溶於478mL的EtOH中。在此溶液中添加20.0克的前驅物聚合材料。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於8盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOH至寬口瓶中。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於120℃及高度真空下乾燥三小時。如藉由氬氣吸附所決定，此胺官能性聚合性吸著劑具有110.4m2/克之SABET，以及0.167cm3/克(p/p°等於0.980)之總孔體積。
使實例14之胺官能性聚合性吸著劑過篩至40 x 80篩目大小，然後使用此材料如上述進行甲醛蒸氣試驗，以決定各胺官能性聚合性吸著劑之甲醛容量。用於試驗之樣本質量、試驗所經過之分鐘數、及所計算之毫莫耳/克容量係示於表11。
Figure 105141582-A0202-12-0066-21
實例15至17：
在1L帕爾不銹鋼壓力容器中，將88.67克(0.545莫耳)DVB(80wt.%，工業級)、120.02克(1.22莫耳)的MA、與 2.09克(8.64毫莫耳)的BPO溶於208.50克EtOAc中。可聚合組成物於EtOAc中具有50.0wt.%固體，且含有單體混合物(34.0wt.% DVB、57.5wt.% MA、與8.5wt.%苯乙烯型單體)、與1wt.% BPO(基於單體總重量)。使用氮氣鼓泡通過可聚合組成物15分鐘。接著密封該壓力容器然後將其置於90℃加熱套中。使可聚合組成物於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出已形成之白色沉澱，然後使用EtOAc洗滌。將固體置於2L錐形燒瓶中，然後添加1.0L的EtOAc至燒瓶中。讓該固體於室溫下於EtOAc中靜置一小時。該固體係再次藉由真空過濾而經分離並以EtOAc而經洗滌。將固體置於2L錐形燒瓶中，然後添加1.0L的EtOAc。讓固體於EtOAc中靜置過夜。該固體係再次藉由真空過濾而經分離並以EtOAc而經洗滌。接著使固體於100℃批式烘箱中乾燥18小時。如藉由氬氣吸附所決定，此前驅物聚合材料具有201.1m2/克之SABET，以及0.170cm3/克(p/p°等於0.980)之總孔體積。
在32盎司寬口瓶中，將131mL(1.96莫耳)的EDA溶於262mL的EtOH中。在此溶液中添加20.0克的前驅物聚合材料。將寬口瓶加蓋並置於80℃沙浴中。使此懸浮液於此升溫下加熱18小時。藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。將固體置於8盎司寬口瓶中，然後添加100mL的EtOH至寬口瓶中。讓固體於EtOH中靜置四小時。再次藉由真空過濾單離出固體，然後使用EtOH洗滌。接著使固體於80℃及高度真空下乾燥8小時。使此胺官能性聚合性吸著劑過篩至40×80篩目大小。
分別使用鹼性橘橙、甲基紅、及溴二甲苯酚藍之乙醇溶液，製備經過三種染劑浸漬之實例15至17之胺官能性聚合性吸著劑。使用下列程序製備實例15。藉由在20mL小瓶中將100毫克的鹼性橘橙溶於10mL的EtOH中來製備10mg/mL鹼性橘橙之乙醇溶液。在此溶液中添加0.500克40×80篩目大小之胺官能性聚合性吸著劑。將小瓶加蓋，然後讓固體於染劑之乙醇溶液中靜置兩小時。藉由真空過濾單離出固體，並且未另外使用乙醇來轉移或洗滌該材料。然後使固體於80℃下及高度真空下乾燥四小時。
採用下列程序製備實例16與17。添加50毫克甲基紅與溴二甲苯酚藍至含10mL EtOH之20mL小瓶中，分別製備甲基紅與溴二甲苯酚藍之飽和乙醇溶液。使用針筒使所得懸浮液通過1微米玻璃料濾器(Pall Corporation,Port Washington,NY,USA)過濾，以移除未溶解之染劑。將這些飽和染劑溶液置於分開的20mL小瓶中。在各溶液中添加0.500克40×80篩目大小之胺官能性聚合性吸著劑。將各小瓶加蓋，然後讓各固體於染劑之乙醇溶液中靜置兩小時。藉由真空過濾單離出各固體，並且未另外使用乙醇來轉移或洗滌該材料。接著使各固體於80℃及高度真空下乾燥四小時。
將實例15至17之經染色胺官能性聚合性吸著劑各自於試驗箱中曝露於甲醛，該試驗箱由含有200mL福馬林溶液(37wt.%甲醛)之1.2L結晶盤組成。將實例15至17之經染色胺官能性聚合性吸著劑各100mg置於個別之10mL結晶盤中，並且浮在福馬林溶液中。將一個玻璃板放在大結晶盤上。隨時觀察各經染色胺官能性聚 合性吸著劑之顏色。曝露30分鐘後，各經染色胺官能性聚合性吸著劑已出現顏色變化。各經染色胺官能性聚合性吸著劑所採用之染劑、曝露前之顏色、與曝露後之顏色係示於表12。完全如上所述重覆此試驗，除了改用去離子水替代福馬林溶液置於1.2L結晶盤中。在只曝露於水分中30分鐘後，沒有任何經染色胺官能性聚合性吸著劑在目視上出現顏色變化。
Figure 105141582-A0202-12-0069-22

Claims (15)

  1. 一種聚合性吸著劑，其包含下列各者之反應產物：(a)包含可聚合組成物之聚合產物之前驅物聚合材料，該可聚合組成物包含：(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐；(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯；及(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至20重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基取代之苯乙烯、或其組合；及(b)含氮化合物，其係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基，其中該含氮化合物係以基於前驅物聚合材料中馬來酸酐單體單元之總莫耳數之至少50莫耳百分比添加，其中該聚合性吸著劑具有共價附接之含氮基團。
  2. 如請求項1之聚合性吸著劑，其中該可聚合組成物包含15至65重量百分比之馬來酸酐、30至85重量百分比之二乙烯基苯、與0至20重量百分比之苯乙烯型單體。
  3. 如請求項2之聚合性吸著劑，其中該可聚合組成物包含25至65重量百分比之馬來酸酐、30至75重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
  4. 如請求項3之聚合性吸著劑，其中該可聚合組成物包含30至65重量百分比之馬來酸酐、30至70重量百分比之二乙烯基苯、與1至20重量百分比之苯乙烯型單體。
  5. 如請求項1至4中任一項之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(V) R4NHR1 (V)其中R1係氫或烷基；R4係氫、烷基、式-R5-NHR6基團、或-(C=NH)-NH2；R5係共價鍵、伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、具有一或多個氧(-O-)基之伸雜烷基、或具有一或多個-NH-基團之伸雜烷基；且R6係氫、烷基、或-(C=NH)-NH2。
  6. 如請求項5之聚合性吸著劑，其中該式(V)含氮化合物具有不大於2000道耳頓之分子量。
  7. 如請求項1至4中任一項之聚合性吸著劑，其中該含氮化合物具有式(VI) R7-(NHR1)z (VI)其中R7係z價烷烴基團或z價雜烷烴基團；且z係在3至10範圍內之整數。
  8. 如請求項1至4中任一項之聚合性吸著劑，該聚合性吸著劑進一步包含酸鹼染劑。
  9. 一種於聚合性吸著劑上吸著醛之方法，該方法包含：提供如請求項1至8中任一項之聚合性吸著劑；使該醛吸著在該聚合性吸著劑上，該醛具有式(I) R2-(CO)-H (I) 其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基，且其中該式(I)醛之分子量不大於200克/莫耳。
  10. 如請求項9之方法，其中R2係氫或甲基。
  11. 如請求項9或10之方法，其中基於該聚合性吸著劑之重量，該聚合性吸著劑之醛吸著量係在每克0.5至12毫莫耳之範圍內。
  12. 如請求項9或10之方法，其中該聚合性吸著劑具有等於至少25m2/克之BET比表面積。
  13. 如請求項9或10之方法，其中該聚合性吸著劑包含酸鹼染劑，且其中當已達到或接近達到該聚合性吸著劑之醛吸著容量時，該酸鹼染劑會有顏色變化。
  14. 一種含吸著劑之組成物，其包含：(a)如請求項1至8中任一項之聚合性吸著劑；及(b)吸著在該聚合性吸著劑上之醛，該醛具有式(I) R2-(CO)-H (I)其中R2係氫、烷基、乙烯基、或芳基，且其中該式(I)醛之分子量不大於200克/莫耳。
  15. 一種形成聚合性吸著劑之方法，該方法包括：(a)提供包含可聚合組成物之聚合產物之前驅物聚合材料，該可聚合組成物包含：(1)基於該可聚合組成物中之單體總重量，8至65重量百分比之馬來酸酐；(2)基於該可聚合組成物中之單體總重量，30至85重量百分比之二乙烯基苯；及(3)基於該可聚合組成物中之單體總重量，0至20重量百分比之苯乙烯型單體，其中該苯乙烯型單體係苯乙烯、經烷基 取代之苯乙烯、或其組合；及(b)使該前驅物聚合材料與含氮化合物反應以形成該聚合性吸著劑，該含氮化合物係選自氨、具有單一個一級胺基(-NH2)之化合物、或具有至少兩個式-NHR胺基之化合物，其中R係氫或烷基，其中該含氮化合物係以基於前驅物聚合材料中馬來酸酐單體單元之總莫耳數之至少50莫耳百分比添加，其中該聚合性吸著劑具有共價附接之含氮基團。
TW105141582A 2015-12-18 2016-12-15 用於醛之聚合性吸著劑 TWI743071B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562269613P 2015-12-18 2015-12-18
US62/269,613 2015-12-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201735996A TW201735996A (zh) 2017-10-16
TWI743071B true TWI743071B (zh) 2021-10-21

Family

ID=57915054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105141582A TWI743071B (zh) 2015-12-18 2016-12-15 用於醛之聚合性吸著劑

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10780416B2 (zh)
EP (1) EP3389851B1 (zh)
JP (1) JP6925339B2 (zh)
KR (1) KR20180095857A (zh)
CN (1) CN108430619B (zh)
TW (1) TWI743071B (zh)
WO (1) WO2017106434A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186858A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 3M Innovative Properties Company Metal-containing polymeric materials
CN107810054B (zh) 2015-06-19 2020-05-19 3M创新有限公司 用于二氧化碳的二乙烯基苯/马来酸酐聚合物吸附剂
CN107708856B (zh) 2015-06-19 2020-07-03 3M创新有限公司 用于二氧化碳的水解二乙烯基苯/马来酸酐聚合物吸附剂
KR20180095856A (ko) 2015-12-18 2018-08-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 반응성 기체용 폴리머 수착제
US11179698B2 (en) 2015-12-18 2021-11-23 3M Innovative Properties Company Polymeric sorbents for carbon dioxide
US10960341B2 (en) 2016-03-14 2021-03-30 3M Innovative Properties Company Air filters comprising polymeric sorbents for aldehydes
US11014070B2 (en) 2016-03-14 2021-05-25 3M Innovative Properties Company Composite granules including polymeric sorbent for reactive gases
RU2704211C1 (ru) 2016-03-14 2019-10-24 3М Инновейтив Пропертиз Компани Воздушные фильтры, содержащие полимерные сорбенты для химически активных газов
SG11201808287XA (en) 2016-03-24 2018-10-30 3M Innovative Properties Co Room air purifier with rfid reader
JP7083469B2 (ja) 2016-11-14 2022-06-13 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 金属含有ポリマー吸着剤を含むエアフィルタ
WO2018089870A1 (en) 2016-11-14 2018-05-17 3M Innovative Properties Company Composite granules including metal-containing polymeric materials
CN109963635B (zh) 2016-11-17 2021-06-18 3M创新有限公司 具有视觉过滤器寿命指示器区和载有吸附剂的视觉基准区的空气过滤器
TWI795411B (zh) * 2017-06-16 2023-03-11 美商3M新設資產公司 用於醛之聚合性吸著劑
CN110719805B (zh) 2017-06-16 2022-12-27 3M创新有限公司 包含用于醛的聚合物吸附剂的空气过滤器
US11298681B2 (en) 2018-03-01 2022-04-12 3M Innovative Properties Company Urea-impregnated zeolite sorbents and method for making the same
CN109337004B (zh) * 2018-09-28 2021-07-02 健帆生物科技集团股份有限公司 双功能化多级孔吸附树脂及其制备方法
CN111729492B (zh) * 2019-07-19 2022-07-15 华瑞创新节能环保科技(北京)有限公司 一种可变色甲醛清除纸及其制备方法
CN114173920A (zh) * 2019-08-30 2022-03-11 3M创新有限公司 用于醛的聚合物吸附剂及其制备方法
US11951226B2 (en) 2019-11-25 2024-04-09 3M Innovative Properties Company Ethylene oxide sterilization sensor including acid-functional sorbent and method of use

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015095110A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 3M Innovative Properties Company Hydrolyzed divinylbenzene/maleic anhydride polymeric material

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5241230B2 (zh) * 1971-12-27 1977-10-17
US3799870A (en) 1973-03-09 1974-03-26 Mobil Oil Corp Lead trap
US4273751A (en) 1978-11-09 1981-06-16 Calgon Corporation Removal of acidica contaminants from gas streams by caustic impregnated activated carbon
US4443354A (en) 1982-03-26 1984-04-17 Minnesota Minning And Manufacturing Company Sorbent material for reducing formaldehyde emission
DE3341712A1 (de) 1983-11-18 1985-05-30 Drägerwerk AG, 2400 Lübeck Luftreinigungsmittel zur verwendung in luftfiltern
US6930219B2 (en) 1999-09-07 2005-08-16 Abb Lummus Global Inc. Mesoporous material with active metals
US7119145B2 (en) * 2002-01-25 2006-10-10 Phenomenex, Inc. Surface graft modified resins and formation thereof
WO2006021217A1 (en) 2004-08-27 2006-03-02 Versamatrix A/S A high loading functional resin
US20090060809A1 (en) 2005-03-30 2009-03-05 Sued-Chemie Catalysts Japan, Inc. Ammonia Decomposition Catalyst and Process for Decomposition of Ammonia Using the Catalyst
US7559981B2 (en) 2006-07-06 2009-07-14 J.M. Huber Corporation Air filtration media comprising oxidizing agent-treated metal-doped silicon-based gel and zeolite materials
WO2011035195A1 (en) 2009-09-18 2011-03-24 Nano Terra Inc. Functional nanofibers and methods of making and using the same
US8470074B2 (en) 2009-12-22 2013-06-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Carbon dioxide sorbents
EP3653282A1 (en) 2010-04-30 2020-05-20 Peter Eisenberger System and method for carbon dioxide capture and sequestration
US20140186250A1 (en) 2012-07-19 2014-07-03 The United States Of America Carbonyl functionalized porous inorganic oxide adsorbents and methods of making and using the same
CN105829366B (zh) * 2013-12-19 2018-06-05 3M创新有限公司 二乙烯基苯/马来酸酐聚合物材料
US10391471B2 (en) 2014-11-17 2019-08-27 3M Innovative Properties Company Polymeric materials for capturing formaldehyde
WO2016186858A1 (en) 2015-05-20 2016-11-24 3M Innovative Properties Company Metal-containing polymeric materials
CN107810054B (zh) 2015-06-19 2020-05-19 3M创新有限公司 用于二氧化碳的二乙烯基苯/马来酸酐聚合物吸附剂
CN107708856B (zh) 2015-06-19 2020-07-03 3M创新有限公司 用于二氧化碳的水解二乙烯基苯/马来酸酐聚合物吸附剂
US11179698B2 (en) 2015-12-18 2021-11-23 3M Innovative Properties Company Polymeric sorbents for carbon dioxide
KR20180095856A (ko) 2015-12-18 2018-08-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 반응성 기체용 폴리머 수착제
JP6956103B2 (ja) 2016-03-14 2021-10-27 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー アルデヒド用のポリマー収着剤を含むエアフィルタ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015095110A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 3M Innovative Properties Company Hydrolyzed divinylbenzene/maleic anhydride polymeric material

Also Published As

Publication number Publication date
TW201735996A (zh) 2017-10-16
WO2017106434A1 (en) 2017-06-22
CN108430619B (zh) 2021-05-04
CN108430619A (zh) 2018-08-21
EP3389851B1 (en) 2021-12-08
JP6925339B2 (ja) 2021-08-25
EP3389851A1 (en) 2018-10-24
JP2018537284A (ja) 2018-12-20
US20180345246A1 (en) 2018-12-06
KR20180095857A (ko) 2018-08-28
US10780416B2 (en) 2020-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI743071B (zh) 用於醛之聚合性吸著劑
TWI726019B (zh) 用於反應性氣體之聚合性吸著劑
CN108778487B (zh) 包含用于醛的聚合物吸附剂的复合颗粒
TWI795411B (zh) 用於醛之聚合性吸著劑
JP6567052B2 (ja) ホルムアルデヒドを捕捉するためのポリマー材料
US20160304645A1 (en) Hydrolyzed divinylbenzene/maleic anhydride polymeric material
BR112020024159A2 (pt) microesferas poliméricas revestidas com polietilenimina, processo para preparar microesferas poliméricas revestidas com polietilenimina, dispositivo de filtro de gás, e, método para remover aldeídos do ar que contém aldeídos