[发明专利]含磺酸聚合物材料作为胺吸附剂

说明书

本发明提供了一种捕获碱性含氮化合物的方法。该碱性含氮化合物通过在含磺酸聚合物材料上的吸附(吸附作用)被捕获。该含磺酸聚合物材料是由包含可自由基聚合的螺双茚满单体的可聚合组合物形成的。另外，提供了一种聚合物材料，其是具有至少一个‑SO3H基团的含磺酸聚合物材料和式Q的碱性含氮化合物的反应产物。该聚合物材料具有至少一个式‑SO₃^‑(QH⁺)的基团。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月13日提交的美国临时专利申请62/011694的优先权，其公开内容全文以引用方式并入。

技术领域

本发明提供了一种捕获含磺酸聚合物材料上的碱性含氮化合物的方法以及由该捕获得到的材料。

背景技术

氨是常用的化学物质并且存在于许多不同的环境中。例如，在其中无水氨用作肥料或其中存在动物排泄物但可能通风不足的农场里，或在使用含氨清洁剂的办公室和房屋中，氨在多种制造位点处存在以用于广泛范围的化学反应。

氨蒸气可造成显著的健康风险。例如，在美国，对于氨蒸气，OSHA已设定25ppm的8小时暴露极限，并且NIOSH最近将IDLH(即刻威胁生命和健康浓度)水平从500ppm降低至300ppm。即，暴露于浓度大于300ppm的氨蒸气30分钟可导致死亡或对健康不可逆的损害。

因为患病率和氨的潜在健康风险这两者，已经开发出各种呼吸产品以降低对这种化合物的暴露以及对其它挥发性含氮化合物如胺类的暴露。这些呼吸产品通常包含吸附剂，所述吸附剂可捕获氨或挥发性胺类，从而将它们从空气中去除。活性炭是最常用的吸附剂。活性炭是微孔的并且是用于多种化合物诸如挥发性有机化合物(VOC)通过物理吸附机制的优异的吸附剂。物理吸附的化合物被吸附但不与活性炭的表面发生化学反应。

不像许多挥发性有机化合物那样，氨和挥发性胺类通常没有通过物理吸附被有效地捕获。相反，氨和挥发性胺类通常通过化学吸附被更有效地捕获，其中化合物与吸附剂本身或者与浸渍到吸附剂中的化合物发生化学反应。已作出很多努力来用各种可与氨和挥发性胺类发生反应的材料浸渍活性炭。例如，已用各种酸诸如硫酸和磷酸浸渍活性炭。

虽然作为氨和挥发性胺类的吸附剂，经浸渍的活性炭趋于比活性炭本身更有效，但所用的浸渍化学物质可降低活性炭对其它挥发性有机化合物(VOC)的吸附容量。即，浸渍化学物质占据活性炭的孔并减少可用于通过物理吸附机制捕获其它挥发性有机化合物的表面积。

发明内容

提供了一种捕获碱性含氮化合物的方法。该碱性含氮化合物通过在含磺酸聚合物材料上的吸附被捕获。该含磺酸聚合物材料是由包含可自由基聚合的螺双茚满(spirobisindane)单体的可聚合组合物形成的。另外，提供了一种具有至少一个式-SO₃^-(QH⁺)的基团的聚合物材料。该聚合物材料是具有至少一个-SO₃H基团的含磺酸聚合物材料和式Q的碱性含氮化合物的反应产物。

在第一方面，提供了一种捕获含氮化合物的方法。该方法包括提供具有至少一个-SO₃H基团的含磺酸聚合物材料。该含磺酸聚合物材料包含含有(i)前体聚合物材料和(ii)含磺酰基化合物的第一反应混合物的第一反应产物。前体聚合物材料包含可聚合组合物的聚合产物，所述可聚合组合物包含式(I)的单体。