JP7053096B2 - アルデヒド用ポリマー吸着剤 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年6月16日に出願された米国特許仮出願第62/520792号の優先権を主張するものであり、その開示の全容が参照により本明細書に組み込まれる。
アルデヒド用ポリマー吸着剤、ポリマー吸着剤にアルデヒドを吸着させる方法、ポリマー吸着剤を含む複合顆粒、及びポリマー吸着剤へのアルデヒドの吸着から生じる組成物を提供する。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、典型的には、200g/モル以下である。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、典型的には、200g/モル以下である。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、200g/mol以下である。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、典型的には、200g/モル以下である。いくつかの実施形態において、アルデヒドはホルムアルデヒド(R2が水素である。)又はアセトアルデヒド(R2がメチルである。)である。
(a)8~65重量%の式(II)
(b)30~85重量%の式(III)
(c)0~40重量%の式(IV)
[式中、R3は、水素又はアルキル(例えば、1~10個の炭素原子、1~6個の炭素原子、又は1~4個の炭素原子を有するアルキル)である。]
を含有する重合性組成物から生成される。
R4NHR1
(V)
式(V)において、基R1は水素又はアルキルである。基R4は、式-R5-NHR6若しくは-(C=NH)-NH2の基である。基R5は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンである。(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンR5基は、任意に、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で置換されていてもよい。基R6は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH2である。
R6HN-R5-NHR1
(V-1)
このような化合物は、式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する。式(V-1)のR6に好適なアルキル基は、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、又は少なくとも4個の炭素原子を有する場合があり、最大20個の炭素原子、最大18個の炭素原子、最大12個の炭素原子、最大10個の炭素原子、又は最大6個の炭素原子を有する場合がある。いくつかの実施形態において、アルキルは、1~10個の炭素原子、1~6個の炭素原子、又は1~4個の炭素原子を有する。基R5は共有結合、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンであり得る。(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンR5基は、任意に、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で置換されていてもよい。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1
(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1
(V-3)
いくつかの窒素含有化合物は、R1が水素であり、R5が-O-基を有するヘテロアルキレンであり、R6が水素である、式(V-2)のものである。このような窒素含有化合物の例は、ポリエチレングリコールジアミン及びポリプロピレングリコールジアミンなどのポリ(アルキレンオキシド)ジアミンである。更なる窒素含有化合物は、R1が水素であり、R5が-NH-基を有するヘテロアルキレンであり、R6が水素である、式(V-3)のものである。このような窒素含有化合物は、例えば、式H2N-[(CH2)xNH]y-(CH2)xNH2[式中、xは1~4の範囲の整数であり、yは1~10の範囲である。]の化合物であり得る。例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミンが挙げられる。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1
(V-4)
このような化合物は、式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する。式(V-4)のいくつかの化合物において、R1は水素であり、R5はアルキレンである。このような化合物の1つは、アグマチンである。アグマチンは他の共鳴構造によっても表すことができるが、式(V-1)及び(V-4)の両方の範囲内にあるものと考えられる。
H2N-(C=NH)-NHR1
(V-5)
このような化合物は、式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する。式(V-5)の化合物は、R1が水素であるグアニジンである。
R7-(NHR1)z
(VI)
式(VI)では、R1は上記に定義したとおりであり、変数zは少なくとも3に相当し、最大10、最大8、最大6、又は最大4であることができる。R7基は、多くの場合、アルカンのz価基、又はヘテロアルカンのz価基である。アルカンの好適なz価基は、多くの場合、4つの隣接基のうちの少なくとも3つが-CH2-である分枝炭素原子を有する。ヘテロアルカンの好適なz価基は、多くの場合、3つの隣接炭素原子(例えば、アルキレン基又はアルキル基である3つの隣接基)を有する分枝窒素原子を有する、又は、4つの隣接原子のうちの少なくとも3つが炭素(例えば、アルキレン基又はアルキル基である3つの隣接基)である分枝炭素原子を有する。ヘテロアルカンのこれらのz価基は、多くの場合、式-Rc-[NH-Rd]p-[式中、各Rc及び各Rdは独立してアルキレンであり、pは1~50、1~40、1~30、1~20、1~10、1~6、又は1~4の範囲の整数である。]の1つ以上の基を含む。好適なRc及びRdアルキレン基は、多くの場合、1~10個の炭素原子、1~6個の炭素原子、1~4個の炭素原子、又は1~3個の炭素原子を有する。アルカンのz価基は、多くの場合、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、少なくとも4個の炭素原子、又は少なくとも5個の炭素原子を有し、最大20個の炭素原子、最大16個の炭素原子、最大12個の炭素原子、又は最大8個の炭素原子を有する。ヘテロアルカンのz価基は、多くの場合、最大30個の炭素原子及び最大16個のヘテロ原子、最大20個の炭素原子及び最大11個のヘテロ原子、又は最大10個の炭素原子及び最大6個のヘテロ原子を有する。
R2-(CO)-H
(I)
式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、アリール、又はアルキルで置換されたアリールである。好適なアルキル基は、典型的には、1~10個の炭素原子、1~6個の炭素原子、1~4個の炭素原子、1~3個の炭素原子、又は1個の炭素原子を有する。アリール基は、最大12個の炭素原子、又は最大6個の炭素原子を有し得る。アリール基は、多くの場合、フェニルである。アリール基は、1~4個の炭素原子又は1~3個の炭素原子を有するアルキル基などのアルキル基で置換されている場合がある。
R4NHR1
(V)
得られたポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1R4)+のイオン基を有する。アニオン(-COO-)は、加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料及びカチオン((NH2R1R4)+)は窒素含有化合物に由来する。基R1及びR4は上記と同じである。
R6HN-R5-NHR1
(V-1)
得られたポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R6-R5-NHR1)+、-COO-(NH2R1-R5-NHR6)+、又はその両方のイオン基を有することができる。式-COO-(NH2R6-R5-NHR1)+の基の末端R1が水素である場合、アルデヒドR2-(CO)-Hへの曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R6-R5-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH2R6-R5-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH2R6-R5-N=CR2H)+の基、又はこれらの混合物を有し得る。同様に、式-COO-(NH2R1-R5-NHR6)+の基の末端R6が水素である場合、アルデヒドR2-(CO)-Hへの曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R5-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH2R1-R5-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH2R1-R5-N=CR2H)+の基、又はこれらの混合物を有し得る。式-COO-(NH2R6-R5-NHR1)+の基の末端R1がアルキルである場合、アルデヒドR2-(CO)-Hへの曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R6-R5-NR1-CHR2-OH)+の基を有し得る。同様に、式-COO-(NH2R1-R5-NHR6)+の基の末端R6がアルキルである場合、アルデヒドR2-(CO)-Hへの曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R5-NR6-CHR2-OH)+の基を有し得る。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1
(V-4)
得られるポリマー吸着剤は、式
-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-NHR1)+、-COO-(NH2R1-R5-NH-(C=NH)-NH2)+、又はその両方の窒素含有基を有し得る。式-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-NHR1)+の基の末端R1が水素である場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-N=CR2H)+の基、又はこれらの混合物を有し得る。式-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-NHR1)+の基の末端R1がアルキルである場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH3-(C=NH)-NH-R5-NR1-CHR2-OH)+の基を有し得る。ポリマー吸着剤が式-COO-(NH2R1-R5-NH-(C=NH)-NH2)+の基を有する場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R5-NH-(C=NH)-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH2R1-R5-NH-(C=NH)-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH2R1-R5-NH-(C=NH)-N=CR2H)+の基、又はこれらの混合物を有し得る。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
(V-5)
H2N-(C=NH)-NHR1
(V-5)
の化合物を使用して形成される。得られるポリマー吸着剤は、式-COO-(NH3-(C=NH)-NHR1)+、-COO-(NH2R1-(C=NH)-NH2)+又はその両方の窒素含有基を有し得る。式-COO-(NH3-(C=NH)-NHR1)+の基の末端R1が水素である場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH3-(C=NH)-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH3-(C=NH)-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH3-(C=NH)-N=CR2H)+の基、又はこれらの混合物を有し得る。式-COO-(NH3-(C=NH)-NHR1)+の基の末端R1がアルキルである場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH3-(C=NH)-NR1-CHR2-OH)+の基を有し得る。ポリマー吸着剤が式-COO-(NH2R1-(C=NH)-NH2)+の基を有する場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-(C=NH)-NH-CHR2-OH)+、-COO-(NH2R1-(C=NH)-N(CHR2-OH)2)+、-COO-(NH2R1-(C=NH)-N=CR2H)+の基、又はそれらの混合物を有することができる。更なる量のアルデヒドが、任意の残存する一級アミノ基又は二級アミノ基と反応することができる。
R7-(NHR1)z
(VI)
得られるポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-1)+の窒素含有基を有し得る。式-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-1)+の基の末端R1のうちの1つが水素である場合、アルデヒドR2-(CO)-Hへの曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-2(NH-CHR2OH))+、-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-2(N(CHR2OH)2))+、-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-2(N=CR2H))+の基、又はこれらの混合物の基を有し得る。式-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-1)+の基の末端R1のうちの1つがアルキルである場合、アルデヒドR2-(CO)-Hに曝露後のポリマー吸着剤は、式-COO-(NH2R1-R7-(NHR1)z-2(NR1-CHR2OH))+の基を有し得る。これらの実施形態のいくつかでは、2つ以上の末端-NHR1基がアルデヒドと反応することができる。末端基に加えて、アルデヒドは、ポリマー吸着剤上の任意のその他の一級及び/又は二級アミノ基と反応することができる。
R4NHR1
(V)
[式中、R1は、水素又はアルキルである。R4は、式-R5-NHR6、又は-(C=NH)-NH2の基である。R5は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンである。R6は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH2である。]
のものである、実施形態1A~5Aのいずれか1つに記載のポリマー吸着剤である。
R6HN-R5-NHR1
(V-1)
式(V-1)中、R1は、水素又はアルキルであり、R5は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンであり、ここで、(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンは、任意に、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で置換され、R6は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH2である。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1
(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1
(V-3)
これらの式では、Raはアルキレンであり、Rbはアルキレンであり、nは1~50の範囲の整数である。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1
(V-4)
H2N-(C=NH)-NHR1
(V-5)
R7-(NHR1)z
(VI)
基R7は、アルカンのz価基又はヘテロアルカンのz価基である。基R1は、水素又はアルキルである。変数zは3~10の範囲の整数である。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、200g/mol以下である。
R2-(CO)-H
(I)
式(I)では、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。式(I)のアルデヒドの分子量は、200g/mol以下である。
1)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて8~65重量%の無水マレイン酸と、
2)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて30~85重量%のジビニルベンゼンと、
3)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて0~40重量%のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせであるスチレン型モノマーと、
を含む重合性組成物から形成された重合生成物である、実施形態1Dに記載の方法である。
R4NHR1
(V)
基R1は、水素又はアルキルである。R4は、式-R5-NHR6、又は-(C=NH)-NH2の基である。R5は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンであり、(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンは、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で任意に置換される。R6は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH2である。
R6HN-R5-NHR1
(V-1)
式(V-1)中、R1は、水素又はアルキルであり、R5は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンであり、ここで、(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンは、任意に、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で置換され、R6は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH2である。
R6HN-Ra-[O-Rb]n-NHR1
(V-2)
R6HN-Ra-[NH-Rb]n-NHR1
(V-3)
これらの式では、Raはアルキレンであり、Rbはアルキレンであり、nは1~50の範囲の整数である。
NH2-(C=NH)-HN-R5-NHR1
(V-4)
H2N-(C=NH)-NHR1
(V-5)
R7-(NHR1)z
(VI)
基R7は、アルカンのz価基又はヘテロアルカンのz価基である。R1は、水素又はアルキルである。変数zは3~10の範囲の整数である。
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである。]のものである。式(I)のアルデヒドの分子量は、200g/mol以下である。
Micromeritics Instrument Corporation(Norcross,GA)製のAccelerated Surface Area and Porosimetry(高効率比表面積/細孔分布測定)(ASAP)2020システムを使用して、多孔度及びガス吸着実験を行った。吸着質は、超高純度のものであった。以下は、例示されている材料内部の多孔度を特徴付けるために使用した典型的な方法である。Micromeriticsの直径1/2インチ(1.3cm)の試料管内で、ASAP2020の分析ポート上で超高真空下(3~7マイクロメートルHg)で加熱することによって50~250ミリグラム(mg)の材料を脱気して、残留溶媒及び他の吸着質を除去した。前駆体ポリマー材料についての脱気手順は、150℃にて3時間であった。
単純な特注の貫流送達系を使用して、既知の濃度のホルムアルデヒドを測定用試料に送達した。送達系全体にプラスチック管を使用したが、ホルムアルデヒドが生成される箇所より下流部分にはフルオロポリマー管を使用した。パラホルムアルデヒド4.86重量%の溶液を2.5ミリリットル(mL)GASTIGHT注射器(製品番号81420、Hamilton Company,Reno,NV)を用いて水中に送達することにより、ホルムアルデヒドを生成した。このシリンジは、シリンジポンプ、モデル780200-V(KD Scientific,Holliston,MA)によって特定の速度で操作した。溶液中のパラホルムアルデヒド濃度及びシリンジの断面積がわかっていることにより、正確な速度でパラホルムアルデヒド溶液を送達できた。この溶液を、パラホルムアルデヒドを分解し、生じたホルムアルデヒドを蒸発させるためのフラスコ中の一片の熱した金箔上に送達した。このフラスコを介して、250mL/分の窒素ガスを通過させ、アナログマスフローコントローラ、モデルGFC17(Aalborg,Orangeburg,NY)により、0~500mL/分の範囲で制御した。コントローラの出力において20~6000mLの較正セルを有するモデル800286 GILIBRATOR平衡石鹸泡流量計(Sensidyne,St.Petersburg,FL)を配置することにより、このコントローラを較正した。GILIBRATOR流量計を使用して、検量線を作成するために使用した各フローコントローラからの一定範囲のフローを測定した。ホルムアルデヒドの蒸発により、窒素中に250百万分率(ppm)の濃度のホルムアルデヒドが生成した。水もまた窒素中に蒸発させ、これにより、気流を約50%相対湿度まで加湿した。これらの検量線を使用して、所望のホルムアルデヒド濃度(250ppmのホルムアルデヒド)及び湿度(50%相対湿度)を所望のガス流量(250mL/分)で送達するように、マスフローコントローラを設定した。
2リットル(L)のParrステンレス鋼圧力容器内で、177.11グラム(g)(1.09モル)のジビニルベンゼン(DVB、80重量%、工業用グレード)、240.05g(2.45モル)の無水マレイン酸(MA)、及び4.17g(16.8ミリモル)の2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-ペンタンニトリル)(VAZO 52)を、625.92gの酢酸エチル(EtOAc)に溶解させた。重合性組成物は、EtOAc中に40.0重量%の固形分を含んでおり、モノマー混合物(34.0重量%のDVB、57.5重量%のMA、及び8.5重量%のスチレン型モノマー)及び1重量%のVAZO 52を含有していた(モノマーの総重量を基準とする)。この重合性組成物を窒素で15分間バブリングした。次いで、圧力容器を密閉し、60℃の水浴内に入れた。重合性組成物を、この上昇した温度で18時間加熱した。生成した白色の沈殿物を真空濾過によって単離し、EtOAcで洗浄した。固体を4LのErylenmeyerフラスコに入れ、このフラスコに2.0LのEtOAcを加えた。固体をEtOAc中、室温で1時間静置した。真空濾過法により固体を再び単離し、EtOAcで洗浄した。固体を4LのErylenmeyerフラスコに入れ、このフラスコに2.0LのEtOAcを加えた。固体をEtOAc中で一晩静置した。真空濾過法により固体を再び単離し、EtOAcで洗浄した。次いで、固形分をバッチ式オーブン内で100℃にて18時間乾燥させた。窒素吸着によって決定したこの前駆体ポリマー材料のSABETは343.3m2/gであり、総細孔容積は0.593cm3/g(p/p°=0.979)であった。
調製例1に記載の前駆体ポリマー材料を加水分解剤(水酸化ナトリウム(NaOH))で処理した。より詳細には、58.8g(1.47モル)のNaOHを、1L広口瓶中で490mLの脱イオン水に溶解させた。この溶液に、50.0gの前駆体ポリマー材料(米国標準試験用の40番及び80番ワイヤメッシュ篩(ASTM E-11標準;Hogentogler and Co.,Inc.,Columbia,MD)を使用して単離することにより、40×80メッシュの粒度範囲まで粉砕して篩分けし、Meinzer II篩振盪器(CSC Scientific Company,Inc.,Fairfax,VA)を使用し、15分間動作させた後、分離材料を回収した)を添加した。
以下の実施例は、調製例2の加水分解前駆体ポリマー材料を、エタノール(EtOH)中に2つ以上のアミノ基を含有する窒素含有化合物(例えばアミン化合物)と反応させることによって調製した。アミン化合物の同一性、加水分解前駆体ポリマー材料と反応したアミン化合物の量、1MA当たりのアミン化合物の当量、及び反応に使用されるアミン/EtOH溶液中のアミン化合物の濃度を表2にまとめる。より具体的には、アミン化合物を十分なEtOHに溶解させて、表2に列挙した濃度で各アミン溶液を調製した。これらの溶液のそれぞれに、調製例2の加水分解前駆体ポリマー材料3.0g(上記のように得られた40×80メッシュ)を添加した。加水分解前駆体ポリマー材料を、各アミン溶液中に室温で18時間浸漬させた。真空濾過により固形分をそれぞれ単離し、EtOHで洗浄した。次いで、それぞれの固形分を、200mLのEtOHを含有する8オンス(oz.)広口瓶に戻した。固形分をEtOH中に18時間浸した。真空濾過により固形分を単離し、EtOHで洗浄した。次いで、固形分材料を、オーブン内で高真空下で90℃にて18時間乾燥させた。得られたアミン塩官能性ポリマー吸着剤(上記のように得られた40×80メッシュ)を使用して、上記のようにホルムアルデヒド容量試験を実施して、それぞれのアミン塩官能性ポリマー吸着剤のホルムアルデヒド容量を決定した。試験に使用した試料の質量、各試験の継続時間(分)、及び算出したmmol/g容量(ポリマー吸着剤1g当たりのホルムアルデヒドのミリモル)を表3に示す。
比較例1の材料は活性炭(米国標準試験用の32番及び60番ワイヤメッシュ篩(ASTM E-11標準;Hogentogler and Co.,Inc.,Columbia,MD)を利用して単離することによって、32×60メッシュの粒径範囲に篩分けし、Meinzer II篩振盪器(CSC Scientific Company,Inc.,Fairfax,VA)を15分間動作させた後、分離材料を回収した。)であり、これを市販の3M GAS AND VAPOUR FILTERS 6000 SERIESカートリッジ(3M,Maplewood,MN)で使用して、ホルムアルデヒド及び有機蒸気について評価した。この炭素のホルムアルデヒド容量は、スルファミン酸の半中和水溶液を含浸することから生じる。含浸炭素を使用して、上記のようにホルムアルデヒド容量試験を実施し、この含浸炭素のホルムアルデヒド容量を決定した。試験に使用した試料の質量、試験の継続時間(分)、及び算出したmmol/g容量(比較吸着剤1g当たりのホルムアルデヒドのミリモル)を表3に示す。
比較例2の材料は、調製例2に記載の加水分解前駆体ポリマー材料をイソニコチン酸ヒドラジド(IAH)と反応させることによって調製した比較吸着剤を含有していた。より具体的には、2.42g(17.6mmol)のIAHを、4オンス広口瓶内で36mLのEtOHに溶解させながら、砂浴中で80℃に加熱した。これに、3.0gの加水分解前駆体ポリマー材料を添加した。加水分解前駆体ポリマー材料を、80℃で18時間加熱しながら反応させた。次いで、真空濾過によって固形分を単離し、EtOHで洗浄した。固形分を4オンス広口瓶に入れ、広口瓶に50mLのEtOHを添加した。広口瓶を砂浴に戻し、固形分を80℃にてEtOH中で一晩静置した。固形分を真空濾過により再び単離し、EtOHで洗浄した。次いで、固形分を、オーブン内で高真空下で90℃にて8時間乾燥させた。得られた比較吸着剤(米国標準試験用の40番及び80番のワイヤメッシュ篩(ASTM E-11標準;Hogentogler and Co.,Inc.,Columbia,MD)を利用して単離することによって、40×80メッシュの粒径範囲に篩分けし、Meinzer II篩振盪器(CSC Scientific Company,Inc.,Fairfax,VA)を15分間作動させ、その後、分離された材料を回収した。)を使用して、上記のようにホルムアルデヒド容量試験を実施し、この比較吸着剤のホルムアルデヒド容量を決定した。試験に使用した試料の質量、試験の継続時間(分)、及び算出したmmol/g容量(比較吸着剤1g当たりのホルムアルデヒドのミリモル)を表3に示す。
比較例3の材料は、調製例2に記載の加水分解前駆体ポリマー材料をイソニコチン酸ヒドラジド(IAH)と反応させることによって調製された比較吸着剤を含有していた。より具体的には、4.83g(35.2mmol)のIAHを、8オンス広口瓶内で72mLのEtOHに溶解させながら、砂浴中で80℃に加熱した。これに、3.0gの加水分解前駆体ポリマー材料を添加した。加水分解前駆体ポリマー材料を、80℃で18時間加熱しながら反応させた。次いで、真空濾過によって固形分を単離し、EtOHで洗浄した。固形分を8オンス広口瓶に入れ、この広口瓶に50mLのEtOHを添加した。広口瓶を砂浴に戻し、固形分を80℃にてEtOH中で一晩静置した。固形分を真空濾過により再び単離し、EtOHで洗浄した。次いで、固形分を、オーブン内で高真空下で90℃にて8時間乾燥させた。得られた比較吸着剤(米国標準試験用の40番及び80番のワイヤメッシュ篩(ASTM E-11標準;Hogentogler and Co.,Inc.,Columbia,MD)を利用して単離することによって、40×80メッシュの粒径範囲に篩分けし、Meinzer II篩振盪器(CSC Scientific Company,Inc.,Fairfax,VA)を15分間作動させ、その後、分離された材料を回収した。)を使用して、上記のようにホルムアルデヒド容量試験を実施し、この比較吸着剤のホルムアルデヒド容量を決定した。試験に使用した試料の質量、試験の継続時間(分)、及び算出したmmol/g容量(比較吸着剤1g当たりのホルムアルデヒドのミリモル)を表3に示す。
Claims (9)
- ポリマー吸着剤にアルデヒドを吸着させる方法であって、
a)カルボン酸基を有する、加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料と、
b)式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する窒素含有化合物[式中、Rは、水素又はアルキルである]と、
の反応生成物を含み、前記窒素含有化合物は、イオン結合により前記加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料に付着しているポリマー吸着剤を用意することと、
前記ポリマー吸着剤に前記アルデヒドを吸着させることと、
を含み、
前記アルデヒドは、式(I)
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである]のものであり、前記式(I)のアルデヒドの分子量は200g/モル以下である、方法。 - 前記ポリマー吸着剤が酸塩基染料を含み、前記酸塩基染料は、前記ポリマー吸着剤の前記アルデヒド吸着容量が限度に達するか又は限度に近い場合に変色する、請求項1に記載の方法。
- (a)ポリマー吸着剤であって、
カルボン酸基を有する、加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料と、
式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する窒素含有化合物[式中、Rは、水素又はアルキルである]と、
の反応生成物を含み、前記窒素含有化合物は、イオン結合により前記加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料に付着しているポリマー吸着剤と、
(b)前記ポリマー吸着剤に吸着された、式(I)
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである]のアルデヒドと、
を含み、前記式(I)のアルデヒドの分子量は200g/mol以下である、組成物。 - 前記加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料が、ジビニルベンゼン/無水マレイン酸前駆体材料の加水分解生成物であり、前記ジビニルベンゼン/無水マレイン酸前駆体材料は、
1)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて8~65重量%の無水マレイン酸と、
2)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて30~85重量%のジビニルベンゼンと、
3)重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて0~40重量%のスチレン型モノマーであって、スチレン、アルキル置換スチレン、又はこれらの組み合わせである、スチレン型モノマーと、
を含む重合性組成物から形成される、請求項3に記載の組成物。 - 前記窒素含有化合物が、式(V)
R 4 NHR 1
(V)
[式中、
R 1 は、水素又はアルキルであり、
R 4 は、式-R 5 -NHR 6 、又は-(C=NH)-NH 2 の基であり、
R 5 は、アルキレン、(ヘテロ)アリーレン、(ヘテロ)アラルキレン、1つ以上のオキシ(-O-)基を有するヘテロアルキレン、又は1つ以上の-NH-基を有するヘテロアルキレンであり、前記(ヘテロ)アリーレン及び(ヘテロ)アラルキレンは、一級アミノ基及び/又は二級アミノ基で任意に置換されており、
R 6 は、水素、アルキル、又は-(C=NH)-NH 2 である]
のものである、請求項3に記載の組成物。 - 前記窒素含有化合物が、式(VI)
R 7 -(NHR 1 ) z
(VI)
[式中、
R 1 は、水素又はアルキルであり、
R 7 は、アルカンのz価基又はヘテロアルカンのz価基であり、
zは、3~10の範囲の整数である]
のものである、請求項3に記載の組成物。 - 前記窒素含有化合物が、2000ダルトン以下の分子量を有する、請求項3に記載の組成物。
- 酸塩基染料を更に含む、請求項5に記載の組成物。
- 複合顆粒にアルデヒドを吸着させる方法であって、
(a)ポリマー吸着剤であって、
カルボン酸基を有する、加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料と、
式-NHRのアミノ基を少なくとも2つ有する窒素含有化合物[式中、Rは、水素又はアルキルである]と、
の反応生成物を含み、前記窒素含有化合物は、イオン結合により前記加水分解ジビニルベンゼン/無水マレイン酸ポリマー材料に付着しているポリマー吸着剤と、
(b)バインダーと、
を含む複合顆粒を提供することと、
前記ポリマー吸着剤に前記アルデヒドを吸着させることと、
を含み、
前記アルデヒドは、式(I)
R2-(CO)-H
(I)
[式中、R2は、水素、アルキル、ビニル、又はアリールである]のものであり、前記式(I)のアルデヒドの分子量は200g/mol以下である、方法。
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