專利名稱:一種高分子吸附材料的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種高分子吸附材料的制備,以及使用該吸附材料凈化受危險化學品 (包括空氣中有毒有害污染物、有毒有害工業(yè)化學品TICs如苯等)污染表面的評價和使用方法。
背景技術:
近年來由于突發(fā)自然災害、意外事故等原因造成的危險化學品(如農(nóng)藥、和有毒有害工業(yè)化學品TICs等)的泄露已成為公共安全的重大威脅之一;另外,近年來恐怖分子活動日益增多,他們可能利用危險化學品(如有毒有害工業(yè)化學品TICs等)對于密集人群區(qū)域實施突然襲擊。對于受染區(qū)域人員、場所和物件進行快速、高效的凈化處理,已成為在上述形式下保障人員安全最重要的手段。其中,高比表面大容量的吸附材料是能夠有效進行相關污染物凈化移除的關鍵材料,也是柱分離主體材料中所大量應用的關鍵材料,具有十分重要的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。常用的吸附材料一般有活性炭、分子篩、硅膠和沸石等,其中,活性炭因其發(fā)達的孔隙結構和較高的吸附容量,成為用途最廣、用量最大的吸附劑,我國的職業(yè)防護器材中也使用了以活性炭為載體的炭催化劑。但是,由于碳材料自身的特性,具有易燃和隔熱性能, 而吸附過程又是一個放熱過程,在吸附過程中所釋放的吸附熱不斷蓄積,可能導致活性炭層溫度升高而處燃。一般普通的活性炭自燃溫度在300°C -450°C之間,添加了催化劑的活性炭自燃溫度可能降至150°C -300°C之間。在防護器材使用的高濕環(huán)境中,活性炭會因吸附水而大幅降低對有害氣體的吸附能力,從而顯著降低相關器材的綜合防護性能。因此,如何在保證防護材料相關防護性能的前提下,探索新型非碳不易燃吸附材料已成為防護材料發(fā)展進程中一個迫切需要解決的難題。本世紀初,美國開始關注多孔高分子樹脂材料,這是因為多孔高分子樹脂表現(xiàn)出諸多優(yōu)異特性。樹脂材料功能化工藝成熟,易于通過接枝、改性進行功能化處理,如實現(xiàn)催化和阻燃功能。超高交聯(lián)樹脂則具有很好的疏水性能,貯存和應用過程中不會因吸附空氣中的水分而失效,而脫附再生的過程中,使用水蒸汽脫附后吸附材料不會含有大量的水不需烘干而再次吸附使用。盡管目前國外報到了幾種具有較高比表面積的幾種非碳吸附材料,如Matzger A. J.等人制備的多種金屬有機骨架(MOFs)材料、共價鍵有機骨架(COFs) 材料、共軛微孔聚合物材料(CMPs)等,這些材料均具有比表面積高(可達> 2000m2/g)和豐富的微孔結構,它們在儲氫材料、藥物載體及藥物的靶向釋放、電極膜材料等領域的前瞻性研究也十分活躍。但一般來講,這類材料所用原料價格昂貴(需高純試劑)、合成條件苛刻(多需無水無氧操作),目前還處于實驗室前期研究階段,一時還難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。與上述情況相比,大孔樹脂和大網(wǎng)均孔超高交聯(lián)樹脂,其制備技術及在不同領域的應用較成熟。大孔樹脂通??讖椒植紝?含大、中、微孔)、滲透壓穩(wěn)定性差,存在吸附選擇性低及在使用或再生中易破碎的缺點。而大網(wǎng)均孔超高交聯(lián)樹脂在微孔結構等方面比大孔樹脂有明顯改進,但其制備比較繁瑣,需經(jīng)苯乙烯等單體先行聚合,然后在溶液或高度溶脹下的附加交聯(lián)等多步反應制備,目前僅有苯乙烯一種結構類型。傳統(tǒng)的苯乙烯類高分子線性及交聯(lián)吸附樹脂的大致結構分別如下
權利要求
1.一種高分子吸附材料,其特征是該高分子材料以芳烴衍生物與前體氯甲基類芳烴衍生物在催化劑的作用下發(fā)生連續(xù)付-克烷基化聚合反應而得到,其反應方程式為CIH2C--CH2CI + H--^^--H. JxLJy催化劑ψJx L ρ JyJx L 廠 Jy L 廠 Jx L Jy L 廠 JxCH2CH2CH2CH2[φι [φι [φι [φιCH2CH2CH2CH2'/=\1 H2 [ J=\l H2 /=\1 H2 f/=\l H2 [ J=\ 1 H2 /=\1 H2 Γ j=\‘ CIH2C-^V-C-\>~C -\>"C -\J-C -\>-CH2CIL 1 Jx L Jy L Jx I ^ JyJx L JyJxCH2CH2CH2CH2[φι [φι [φ [φ H2CHpCH2CH2C.Jx ~ JyJxJyJx L JyJx式中的x、y為1 6 ;具體操作步驟為將苯甲醇、苯甲醚、二苯醚、甲苯、苯、聯(lián)苯和萘中的一種或多種芳烴衍生物與雙氯甲基苯、氯甲基苯、對氯甲基甲氧基苯、雙氯甲基聯(lián)苯、氯甲基聯(lián)苯、氯甲基萘、氯甲基苯甲醇、二氯甲基苯或二氯甲基聯(lián)苯中的一種或多種氯甲基類剛性交聯(lián)劑以計量摩爾比為1 1 20 在溶劑中混合均勻,加入催化劑,在溫度為20 200°C下反應3 144小時,經(jīng)水、乙醇、丙酮依次洗滌1 48小時,然后在40 180°C下干燥3 72小時而成,該材料的主體結構特征是由芳香苯環(huán)和亞甲基結構以不同的重復單元連接而成的網(wǎng)絡體系;催化劑為四氯化鈦、五氯化釩、氯化鋅、溴化鋅、乙酸鋅、三氟乙酸鋅、三氯化鋁、三氟磺酸鋅、三溴化鋁、三氟磺酸鋁、氯化亞錫、四氯化錫、無水三氯化鐵、無水三溴化鐵、三氟磺酸鐵、三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼、全氟三苯基硼中的一種或幾種;溶劑為氯苯、鄰二氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷、二氯代丙烷、環(huán)己烷或硝基苯中的一種或幾種。
2.按照權利要求1所述的高分子吸附材料,其特征是高分子吸附材料在室溫下放置不易吸附水,比表面積為1300m2/g以上,孔徑分布窄,基本集中于微孔和低端介孔,對芳烴、二甲氧基甲基磷酸酯DMMP有機小分子的吸附容量為400mg/g以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分子吸附材料,該材料是一種新型樹脂結構的聚合物,與傳統(tǒng)的苯乙烯類交聯(lián)高分子吸附樹脂差別較大,其主體結構為芳香苯環(huán)和亞甲基結構連接而成的網(wǎng)絡結構體系。制備方法是通過苯類芳烴等衍生物與前體雙氯甲基類剛性交聯(lián)劑發(fā)生連續(xù)的付-克烷基化聚合反應,合成出一類新型不易燃吸附材料-非苯乙烯型吸附樹脂材料。該材料聚合反應收率高;可應用于危險化學品泄漏處理、工業(yè)有毒有害物質的吸附消除、工廠尾氣處理、水面油污的有效快速吸除等空氣凈化以及個人安全防護器材相關防護材料的研發(fā)等領域。
文檔編號B01J20/26GK102553546SQ201210014868
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者丁松濤, 房鶴, 李凱, 楊光, 楊小兵, 趙賓, 陸林, 馬蘭 申請人:中國人民解放軍63971部隊