包含用于醛的聚合物吸附剂的复合颗粒制造技术

本发明专利技术提供了含有粘结剂和用于捕获醛诸如甲醛的聚合物吸附剂材料的复合颗粒。另外，提供了制备所述复合颗粒的方法、使用所述复合颗粒捕获醛的方法、以及通过使所述复合颗粒与醛反应形成的组合物。包含在所述复合颗粒中的所述聚合物吸附剂材料是二乙烯基苯/马来酸酐前体聚合物材料与含氮化合物的反应产物。此反应导致形成共价附接到所述聚合物吸附剂的含氮基团。醛可以与所述含氮基团反应。

Composite particles containing polymeric adsorbents for aldehydes

The present invention provides composite particles containing binders and polymer adsorbent materials for capturing aldehydes such as formaldehyde. In addition, a method for preparing the composite particles, a method for capturing aldehyde using the composite particles, and a composition formed by reacting the composite particles with aldehyde are provided. The polymer adsorbent material included in the composite particle is a reaction product of a divinylbenzene/maleic anhydride precursor polymer material with a nitrogen-containing compound. This reaction results in the formation of nitrogen containing groups covalently attached to the polymer adsorbent. Aldehyde can react with the nitrogen-containing group.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含用于醛的聚合物吸附剂的复合颗粒相关申请的交叉引用本申请要求以下专利申请的权益：2016年3月14日提交的美国临时专利申请62/307831；2017年3月1日提交的美国临时专利申请62/465214；2017年3月1日提交的美国临时专利申请62/465209；以及2017年3月1日提交的美国临时专利申请62/465221，这些临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文中。
提供含有用于醛的聚合物吸附剂材料的复合颗粒。
技术介绍
甲醛是一种已知的致癌物质和过敏原。出于这个原因，美国职业安全和健康管理局(OSHA)规定甲醛蒸气的八小时暴露极限值为0.75ppm，并且甲醛蒸气的十五分钟暴露极限为2ppm。甲醛虽然具有毒性，但却是一种高产量的工业化合物。例如，它用于制备广泛用于包括泡沫绝缘材料、刨花板、地毯、油漆和清漆的各种建筑材料中的许多聚合物材料。从这些建筑材料中排出的残留甲醛会使甲醛成为最常见的室内空气污染物之一。甲醛也是有机材料燃烧的副产物。因此，甲醛也是一种来自汽车尾气、甲烷燃烧、森林火灾和香烟烟雾的常见室外污染物。虽然在北美地区严格的甲醛排放限制被置于建筑材料上，但世界各地并非如此。例如，在一些亚洲国家，对建筑材料的限制很少。与增加使用生物燃料来加热家庭和运行汽车相组合，室内空气和室外空气中都可能出现危险水平的甲醛蒸气。出于这个原因，迫切需要一种解决方案来减轻人体暴露于作为室内和室外空气污染物的甲醛蒸气。甲醛(它在室温下为气体)的高挥发性使得仅通过物理吸附机制捕获极其困难。然而，由于甲醛是反应性的，因此可以通过化学吸附更容易地捕获甲醛。通过化学吸附，甲醛蒸气通过与吸附剂本身或与浸渍在吸附剂中的化学物质发生化学反应而被捕获。因此，制备用于甲醛的高容量吸附剂的关键在于提供具有许多甲醛反应性位点的吸附剂。已经用于捕获甲醛的一种典型的吸附剂材料是基于活性炭支架。然而，活性炭的支架相对不活泼，并且这种不活泼性使得难以将高密度的反应性基团结合到活性炭支架本身中。出于这个原因，制造用于甲醛的吸附剂的大部分努力都集中在寻找可以与甲醛反应的浸渍化学物质。因此，活性炭支架通常用各种化学物质浸渍以与甲醛反应。用于甲醛捕获的两种最常见的浸渍化学物质是用磷酸共浸渍的氨基磺酸的钠盐和亚乙基脲。还使用了各种其它金属盐。通常，浸渍对于制备吸附剂具有一些缺点。首先，浸渍化学物质可以迁移，这是有问题的，特别是如果在同一产品中使用其它吸附剂。浸渍的另一缺点在于其可以去除活性炭吸附挥发性有机化合物(VOC)的能力。浸渍化学物质占据活性炭的孔隙，因此减小了可用于捕获仅通过物理吸附捕获的非反应性蒸气的表面积。仍然需要用于醛的吸附剂材料。
技术实现思路
提供了含有用于捕获醛诸如甲醛的聚合物吸附剂材料的复合颗粒。另外，提供了制备该复合颗粒的方法、使用该复合颗粒捕获醛的方法、以及通过使该复合颗粒与醛反应形成的组合物。包含在复合颗粒中的聚合物吸附剂具有与醛化合物反应的共价附接的含氮基团。在第一方面，提供了复合颗粒。该复合颗粒包含粘结剂和聚合物吸附剂，该聚合物吸附剂是(a)前体聚合物材料和(b)含氮化合物的反应产物。该前体聚合物材料包含可聚合组合物的聚合产物，该可聚合组合物含有(1)基于可聚合组合物中单体的总重量计8重量％至65重量％的马来酸酐、(2)基于可聚合组合物中单体的总重量计30重量％至85重量％的二乙烯基苯，以及(3)基于可聚合组合物中单体的总重量计0重量％至40重量％的苯乙烯类单体，其中该苯乙烯类单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、或它们的组合。该含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(-NH2)的化合物或具有至少两个式-NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基。在第二方面，提供了一种吸附(即，捕获)醛的方法。该方法包括提供含有粘结剂和如上所述的聚合物吸附剂的复合颗粒。该方法还包括将复合颗粒暴露于醛并将醛吸附在聚合物吸附剂上。该醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2为氢、烷基、乙烯基或芳基。式(I)的醛的分子量通常不大于200克/摩尔。在第三方面，提供了一种包含醛和复合颗粒的反应产物的组合物。复合颗粒含有粘结剂和如上所述的聚合物吸附剂。该醛具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2为氢、烷基、乙烯基或芳基。式(I)的醛的分子量通常不大于200克/摩尔。在第四方面，提供了一种制备复合颗粒的方法。该方法包括提供前体聚合物材料。该前体聚合物材料包含可聚合组合物的聚合产物，该可聚合组合物含有(1)基于可聚合组合物中单体的总重量计8重量％至65重量％的马来酸酐、(2)基于可聚合组合物中单体的总重量计30重量％至85重量％的二乙烯基苯，以及(3)基于可聚合组合物中单体的总重量计0重量％至40重量％的苯乙烯类单体，其中该苯乙烯类单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、或它们的组合。该方法还包括使前体聚合物材料与含氮化合物反应，该含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(-NH2)的化合物或具有至少两个式-NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基。该反应导致形成具有共价附接的含氮基团的聚合物吸附剂。该方法还包括将聚合物吸附剂与粘结剂共混以形成共混材料，并由该共混材料制备复合颗粒。具体实施方式提供了含有粘结剂和用于捕获醛诸如甲醛的聚合物吸附剂材料的复合颗粒。另外，提供了制备该复合颗粒的方法、使用该复合颗粒捕获醛的方法、以及通过使该复合颗粒与醛反应形成的组合物。包含在复合颗粒中的聚合物吸附剂材料是二乙烯基苯/马来酸酐前体聚合物材料与含氮化合物的反应产物。所得聚合物吸附剂具有共价附接的含氮基团。聚合物吸附剂通常是多孔的；聚合物吸附剂的孔通常在介孔和/或微孔的尺寸范围内。更具体地，复合颗粒内的聚合物吸附剂是二乙烯基苯/马来酸酐前体聚合物材料与含氮化合物的反应产物。所得聚合物吸附剂具有共价附接的含氮基团。聚合物吸附剂可以用于吸附在室温或使用条件下挥发的醛。合适的醛通常具有式(I)R2-(CO)-H(I)其中R2为氢、烷基、乙烯基或芳基。式(I)的醛的分子量通常不大于200克/摩尔。在一些实施方案中，该醛是甲醛(R2为氢)或乙醛(R2为甲基)。诸如“一个”、“一种”、“该”和“所述”的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括可用于说明的特定示例的一般类别。术语“一个”、“一种”、“该”和“所述”与术语“至少一种”互换使用。后接列表的短语“……中的至少一个(种)”和“包含……中的至少一个(种)”是指列表中项目中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。术语“和/或”是指任一者或两者。例如，“A和/或B”是指仅A、仅B、或A和B两者。通过端点表述的数值范围包括该范围内包含的所有数字以及端值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。术语“在范围中”或“在范围内”(以及类似的表述)包括所述范围的端值。术语“聚合物”和“聚合物材料”可互换使用，是指让一种或多种单体反应而生成的材料。这些术语包括均聚物、共聚物、三元共聚物等。同样地，术语“聚合”和“使……聚合”是指制备聚合物材料的过程，聚合物材料可以是均聚物、共聚物、三元共聚物等。术语“聚合物吸附剂”和“多孔聚合物吸附剂”可互换使用，是指多孔并且可吸附诸如例如醛的气态物质的聚合物材料。多孔材料诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.复合颗粒，所述复合颗粒包含：粘结剂；以及聚合物吸附剂，所述聚合物吸附剂包含以下的反应产物(a)前体聚合物材料，所述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(1)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计8重量％至65重量％的马来酸酐；(2)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计30重量％至85重量％的二乙烯基苯；以及(3)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计0重量％至40重量％的苯乙烯类单体，其中所述苯乙烯类单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、或它们的组合；以及(b)含氮化合物，所述含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(‑NH2)的化合物或具有至少两个式‑NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 US 62/307,831;2017.03.01 US 62/465,209;1.复合颗粒，所述复合颗粒包含：粘结剂；以及聚合物吸附剂，所述聚合物吸附剂包含以下的反应产物(a)前体聚合物材料，所述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(1)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计8重量％至65重量％的马来酸酐；(2)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计30重量％至85重量％的二乙烯基苯；以及(3)基于所述可聚合组合物中单体的总重量计0重量％至40重量％的苯乙烯类单体，其中所述苯乙烯类单体为苯乙烯、烷基取代的苯乙烯、或它们的组合；以及(b)含氮化合物，所述含氮化合物选自氨、具有单个伯氨基基团(-NH2)的化合物或具有至少两个式-NHR的氨基基团的化合物，其中R为氢或烷基。2.根据权利要求1所述的复合颗粒，其中基于所述复合颗粒的重量计，所述粘结剂的量在1重量％至30重量％的范围内。3.根据权利要求1或2所述的复合物，其中所述粘结剂包括盐或聚合物材料。4.根据权利要求3所述的复合颗粒，其中所述粘结剂包括硅酸盐。5.根据权利要求3所述的复合颗粒，其中所述粘结剂包括羧酸盐，其中所述羧酸盐具有10至20个碳原子。6.根据权利要求3所述的复合颗粒，其中所述粘结剂包括天然存在的聚合物。7.根据权利要求3所述的复合颗粒，其中所述粘结剂包括纤维素树脂。8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合颗粒，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·科贝，M·S·文德兰德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US