[發(fā)明專利]一種高分子吸附材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210014868.8
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN102553546A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小兵;馬蘭;丁松濤;李凱;楊光;房鶴;陸林;趙賓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63971部隊(duì)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務(wù)中心 11046
• 代理人: 劉永盛;林英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高分子吸附材料的制備，以及使用該吸附材料凈化受危險(xiǎn)化學(xué)品(包括：空氣中有毒有害污染物、有毒有害工業(yè)化學(xué)品TICs如苯等)污染表面的評價(jià)和使用方法。

背景技術(shù)

近年來由于突發(fā)自然災(zāi)害、意外事故等原因造成的危險(xiǎn)化學(xué)品(如：農(nóng)藥、和有毒有害工業(yè)化學(xué)品TICs等)的泄露已成為公共安全的重大威脅之一；另外，近年來恐怖分子活動(dòng)日益增多，他們可能利用危險(xiǎn)化學(xué)品(如：有毒有害工業(yè)化學(xué)品TICs等)對于密集人群區(qū)域?qū)嵤┩蝗灰u擊。對于受染區(qū)域人員、場所和物件進(jìn)行快速、高效的凈化處理，已成為在上述形式下保障人員安全最重要的手段。其中，高比表面大容量的吸附材料是能夠有效進(jìn)行相關(guān)污染物凈化移除的關(guān)鍵材料，也是柱分離主體材料中所大量應(yīng)用的關(guān)鍵材料，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

常用的吸附材料一般有活性炭、分子篩、硅膠和沸石等，其中，活性炭因其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較高的吸附容量，成為用途最廣、用量最大的吸附劑，我國的職業(yè)防護(hù)器材中也使用了以活性炭為載體的炭催化劑。但是，由于碳材料自身的特性，具有易燃和隔熱性能，而吸附過程又是一個(gè)放熱過程，在吸附過程中所釋放的吸附熱不斷蓄積，可能導(dǎo)致活性炭層溫度升高而處燃。一般普通的活性炭自燃溫度在300℃-450℃之間，添加了催化劑的活性炭自燃溫度可能降至150℃-300℃之間。在防護(hù)器材使用的高濕環(huán)境中，活性炭會(huì)因吸附水而大幅降低對有害氣體的吸附能力，從而顯著降低相關(guān)器材的綜合防護(hù)性能。因此，如何在保證防護(hù)材料相關(guān)防護(hù)性能的前提下，探索新型非碳不易燃吸附材料已成為防護(hù)材料發(fā)展進(jìn)程中一個(gè)迫切需要解決的難題。

本世紀(jì)初，美國開始關(guān)注多孔高分子樹脂材料，這是因?yàn)槎嗫赘叻肿訕渲憩F(xiàn)出諸多優(yōu)異特性。樹脂材料功能化工藝成熟，易于通過接枝、改性進(jìn)行功能化處理，如實(shí)現(xiàn)催化和阻燃功能。超高交聯(lián)樹脂則具有很好的疏水性能，貯存和應(yīng)用過程中不會(huì)因吸附空氣中的水分而失效，而脫附再生的過程中，使用水蒸汽脫附后吸附材料不會(huì)含有大量的水不需烘干而再次吸附使用。盡管目前國外報(bào)到了幾種具有較高比表面積的幾種非碳吸附材料，如Matzger?A.J.等人制備的多種金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料、共價(jià)鍵有機(jī)骨架(COFs)材料、共軛微孔聚合物材料(CMPs)等，這些材料均具有比表面積高(可達(dá)≥2000m²/g)和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，它們在儲(chǔ)氫材料、藥物載體及藥物的靶向釋放、電極膜材料等領(lǐng)域的前瞻性研究也十分活躍。但一般來講，這類材料所用原料價(jià)格昂貴(需高純試劑)、合成條件苛刻(多需無水無氧操作)，目前還處于實(shí)驗(yàn)室前期研究階段，一時(shí)還難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

與上述情況相比，大孔樹脂和大網(wǎng)均孔超高交聯(lián)樹脂，其制備技術(shù)及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用較成熟。大孔樹脂通?？讖椒植紝?含大、中、微孔)、滲透壓穩(wěn)定性差，存在吸附選擇性低及在使用或再生中易破碎的缺點(diǎn)。而大網(wǎng)均孔超高交聯(lián)樹脂在微孔結(jié)構(gòu)等方面比大孔樹脂有明顯改進(jìn)，但其制備比較繁瑣，需經(jīng)苯乙烯等單體先行聚合，然后在溶液或高度溶脹下的附加交聯(lián)等多步反應(yīng)制備，目前僅有苯乙烯一種結(jié)構(gòu)類型。傳統(tǒng)的苯乙烯類高分子線性及交聯(lián)吸附樹脂的大致結(jié)構(gòu)分別如下：

該類吸附樹脂比表面積很難超過1000m²/g，使得其大規(guī)模工業(yè)制備和應(yīng)用領(lǐng)域拓寬受到一定限制。2002年，超高交聯(lián)樹脂的創(chuàng)始人Davankov教授曾經(jīng)預(yù)言：“到目前為止，苯乙烯型結(jié)構(gòu)仍是超高交聯(lián)樹脂第一也是唯一的代表。但毫無疑問的是：其它許多高分子樹脂，如果其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有與聚苯乙烯超高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)類似的形成原則，也可能具有和聚苯乙烯型超高交聯(lián)樹脂相似的特殊性能”。但迄今為止，文獻(xiàn)上還未見相關(guān)高比表面高分子吸附樹脂的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種新型非苯乙烯高比表面不易燃高分子吸附材料，并提供了該高分子材料的制備方法及其對空氣中有毒有害污染物模擬劑二甲氧基甲基磷酸酯(DMMP)、有毒有害化學(xué)品如苯等吸附性能。同時(shí)，還介紹了使用該吸附材料吸附移除受危險(xiǎn)化學(xué)品(包括：空氣中有毒有害污染物、有毒有害工業(yè)化學(xué)品如苯等)污染表面的評價(jià)或使用方法。該不易燃高分子吸附材料，驗(yàn)證了上述Davankov教授的預(yù)言，材料比表面積可達(dá)1300m²/g以上，并且具有孔徑分布窄(基本集中于微孔和低端介孔)等眾多優(yōu)點(diǎn)，而且所用原料廉價(jià)易得，工藝簡單，易于大規(guī)模工業(yè)制備，有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。