[发明专利]一种高分子吸附材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子吸附材料的制备，以及使用该吸附材料净化受危险化学品(包括：空气中有毒有害污染物、有毒有害工业化学品TICs如苯等)污染表面的评价和使用方法。

背景技术

近年来由于突发自然灾害、意外事故等原因造成的危险化学品(如：农药、和有毒有害工业化学品TICs等)的泄露已成为公共安全的重大威胁之一；另外，近年来恐怖分子活动日益增多，他们可能利用危险化学品(如：有毒有害工业化学品TICs等)对于密集人群区域实施突然袭击。对于受染区域人员、场所和物件进行快速、高效的净化处理，已成为在上述形式下保障人员安全最重要的手段。其中，高比表面大容量的吸附材料是能够有效进行相关污染物净化移除的关键材料，也是柱分离主体材料中所大量应用的关键材料，具有十分重要的经济价值和现实意义。

常用的吸附材料一般有活性炭、分子筛、硅胶和沸石等，其中，活性炭因其发达的孔隙结构和较高的吸附容量，成为用途最广、用量最大的吸附剂，我国的职业防护器材中也使用了以活性炭为载体的炭催化剂。但是，由于碳材料自身的特性，具有易燃和隔热性能，而吸附过程又是一个放热过程，在吸附过程中所释放的吸附热不断蓄积，可能导致活性炭层温度升高而处燃。一般普通的活性炭自燃温度在300℃-450℃之间，添加了催化剂的活性炭自燃温度可能降至150℃-300℃之间。在防护器材使用的高湿环境中，活性炭会因吸附水而大幅降低对有害气体的吸附能力，从而显著降低相关器材的综合防护性能。因此，如何在保证防护材料相关防护性能的前提下，探索新型非碳不易燃吸附材料已成为防护材料发展进程中一个迫切需要解决的难题。

本世纪初，美国开始关注多孔高分子树脂材料，这是因为多孔高分子树脂表现出诸多优异特性。树脂材料功能化工艺成熟，易于通过接枝、改性进行功能化处理，如实现催化和阻燃功能。超高交联树脂则具有很好的疏水性能，贮存和应用过程中不会因吸附空气中的水分而失效，而脱附再生的过程中，使用水蒸汽脱附后吸附材料不会含有大量的水不需烘干而再次吸附使用。尽管目前国外报到了几种具有较高比表面积的几种非碳吸附材料，如Matzger A.J.等人制备的多种金属有机骨架(MOFs)材料、共价键有机骨架(COFs)材料、共轭微孔聚合物材料(CMPs)等，这些材料均具有比表面积高(可达≥2000m²/g)和丰富的微孔结构，它们在储氢材料、药物载体及药物的靶向释放、电极膜材料等领域的前瞻性研究也十分活跃。但一般来讲，这类材料所用原料价格昂贵(需高纯试剂)、合成条件苛刻(多需无水无氧操作)，目前还处于实验室前期研究阶段，一时还难以实现工业化生产。

与上述情况相比，大孔树脂和大网均孔超高交联树脂，其制备技术及在不同领域的应用较成熟。大孔树脂通常孔径分布宽(含大、中、微孔)、渗透压稳定性差，存在吸附选择性低及在使用或再生中易破碎的缺点。而大网均孔超高交联树脂在微孔结构等方面比大孔树脂有明显改进，但其制备比较繁琐，需经苯乙烯等单体先行聚合，然后在溶液或高度溶胀下的附加交联等多步反应制备，目前仅有苯乙烯一种结构类型。传统的苯乙烯类高分子线性及交联吸附树脂的大致结构分别如下：

该类吸附树脂比表面积很难超过1000m²/g，使得其大规模工业制备和应用领域拓宽受到一定限制。2002年，超高交联树脂的创始人Davankov教授曾经预言：“到目前为止，苯乙烯型结构仍是超高交联树脂第一也是唯一的代表。但毫无疑问的是：其它许多高分子树脂，如果其网络结构具有与聚苯乙烯超高交联网络类似的形成原则，也可能具有和聚苯乙烯型超高交联树脂相似的特殊性能”。但迄今为止，文献上还未见相关高比表面高分子吸附树脂的报道。

发明内容

本发明涉及一种新型非苯乙烯高比表面不易燃高分子吸附材料，并提供了该高分子材料的制备方法及其对空气中有毒有害污染物模拟剂二甲氧基甲基磷酸酯(DMMP)、有毒有害化学品如苯等吸附性能。同时，还介绍了使用该吸附材料吸附移除受危险化学品(包括：空气中有毒有害污染物、有毒有害工业化学品如苯等)污染表面的评价或使用方法。该不易燃高分子吸附材料，验证了上述Davankov教授的预言，材料比表面积可达1300m²/g以上，并且具有孔径分布窄(基本集中于微孔和低端介孔)等众多优点，而且所用原料廉价易得，工艺简单，易于大规模工业制备，有重要的理论与现实意义。