[發明專利]含磺酸聚合物材料作為胺吸附劑

有效

• 申請號: 201580030189.1
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN106660039B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: M·S·文德蘭德
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J20/28;B01D53/02;B01D53/54;C08F12/34;C08F212/36;C08F8/36
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳長會;黃海波

本發明提供了一種捕獲堿性含氮化合物的方法。該堿性含氮化合物通過在含磺酸聚合物材料上的吸附(吸附作用)被捕獲。該含磺酸聚合物材料是由包含可自由基聚合的螺雙茚滿單體的可聚合組合物形成的。另外，提供了一種聚合物材料，其是具有至少一個?SO3H基團的含磺酸聚合物材料和式Q的堿性含氮化合物的反應產物。該聚合物材料具有至少一個式?SO₃^?(QH⁺)的基團。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年6月13日提交的美國臨時專利申請62/011694的優先權，其公開內容全文以引用方式并入。

技術領域

本發明提供了一種捕獲含磺酸聚合物材料上的堿性含氮化合物的方法以及由該捕獲得到的材料。

背景技術

氨是常用的化學物質并且存在于許多不同的環境中。例如，在其中無水氨用作肥料或其中存在動物排泄物但可能通風不足的農場里，或在使用含氨清潔劑的辦公室和房屋中，氨在多種制造位點處存在以用于廣泛范圍的化學反應。

氨蒸氣可造成顯著的健康風險。例如，在美國，對于氨蒸氣，OSHA已設定25ppm的8小時暴露極限，并且NIOSH最近將IDLH(即刻威脅生命和健康濃度)水平從500ppm降低至300ppm。即，暴露于濃度大于300ppm的氨蒸氣30分鐘可導致死亡或對健康不可逆的損害。

因為患病率和氨的潛在健康風險這兩者，已經開發出各種呼吸產品以降低對這種化合物的暴露以及對其它揮發性含氮化合物如胺類的暴露。這些呼吸產品通常包含吸附劑，所述吸附劑可捕獲氨或揮發性胺類，從而將它們從空氣中去除。活性炭是最常用的吸附劑。活性炭是微孔的并且是用于多種化合物諸如揮發性有機化合物(VOC)通過物理吸附機制的優異的吸附劑。物理吸附的化合物被吸附但不與活性炭的表面發生化學反應。

不像許多揮發性有機化合物那樣，氨和揮發性胺類通常沒有通過物理吸附被有效地捕獲。相反，氨和揮發性胺類通常通過化學吸附被更有效地捕獲，其中化合物與吸附劑本身或者與浸漬到吸附劑中的化合物發生化學反應。已作出很多努力來用各種可與氨和揮發性胺類發生反應的材料浸漬活性炭。例如，已用各種酸諸如硫酸和磷酸浸漬活性炭。

雖然作為氨和揮發性胺類的吸附劑，經浸漬的活性炭趨于比活性炭本身更有效，但所用的浸漬化學物質可降低活性炭對其它揮發性有機化合物(VOC)的吸附容量。即，浸漬化學物質占據活性炭的孔并減少可用于通過物理吸附機制捕獲其它揮發性有機化合物的表面積。

發明內容

提供了一種捕獲堿性含氮化合物的方法。該堿性含氮化合物通過在含磺酸聚合物材料上的吸附被捕獲。該含磺酸聚合物材料是由包含可自由基聚合的螺雙茚滿(spirobisindane)單體的可聚合組合物形成的。另外，提供了一種具有至少一個式-SO₃^-(QH⁺)的基團的聚合物材料。該聚合物材料是具有至少一個-SO₃H基團的含磺酸聚合物材料和式Q的堿性含氮化合物的反應產物。

在第一方面，提供了一種捕獲含氮化合物的方法。該方法包括提供具有至少一個-SO₃H基團的含磺酸聚合物材料。該含磺酸聚合物材料包含含有(i)前體聚合物材料和(ii)含磺酰基化合物的第一反應混合物的第一反應產物。前體聚合物材料包含可聚合組合物的聚合產物，所述可聚合組合物包含式(I)的單體。