一种吸附甲醛气体的材料

技术领域

本发明属于空气污染治理领域，公开了一种吸附甲醛气体的聚合物材料及其合成方法。

背景技术

室内装修材料和板材家具都会引起室内空气的污染，其中甲醛是最常见的有害气体。现有吸附剂对甲醛气体吸附能力普遍较小，因此，需要一种能够大量吸附甲醛气体的新材料。

发明内容

本申请是一种高效吸附中甲醛气体的新材料。

其结构式如下

其制备方法如下：

1) 在乙酸溶液中加入以下三组分：靛红酸酐，4-乙烯基苯胺和5-甲基噻吩-2-甲醛，三组分摩尔比1:1:1；在室温搅拌6 h；真空干燥，并将残余固体溶于乙酸乙酯；有机层依次用NaHCO3饱和溶液和食盐水洗涤，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤并真空浓缩。硅胶色谱纯化，EtOAc/庚烷V/V =3/7洗脱，洗脱部分真空浓缩得到白色固体中间体；反应式如下。

2）玻璃反应器中，加入溶剂乙酸乙酯，以下二组分：对二乙烯基苯和前述中间体，二组分摩尔比1:1，搅拌，将溶液以氮气脱气5分钟，然后加入0.15g偶氮二异丁腈引发剂，氮气流下，80℃加热搅拌24小时。冷却至室温，然后在乙醚中沉降，过滤，过滤得到的固体微粒使用乙醇洗涤3次。真空干燥，得到白色微粒。

3）上述100重量份白色微粒经加料口加入单螺杆挤出机中，控制口模温度 100℃，压力为 11 MPa。通过安装在挤出机机筒上的发泡剂注入口注入15重量份发泡剂液态二氧化碳。然后经直径 3 mm 的圆孔口模挤出、切粒、冷却得到产物发泡珠粒，产物用于吸附甲醛气体，具有较高的吸附容量。

具体实施方式：

实施例1(制备实验)：

1）在1L 0.5 mol/L乙酸溶液中加入0.1 mol靛红酸酐 (99%，南京创化生物医药有限公司)，0.1 mol 4-乙烯基苯胺（97%，南通市菁锐化学技术有限公司)和0.1 mol 5-甲基噻吩-2-甲醛（99%，武汉欣欣佳丽生物科技有限公司)的混合物，在室温搅拌6 h。真空干燥，并将残余固体溶于乙酸乙酯。有机层依次用NaHCO3饱和溶液（2×20mL）和食盐水（2×20mL）洗涤，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤并真空浓缩。硅胶色谱纯化，EtOAc/庚烷V/V =3/7洗脱，洗脱部分真空浓缩得到白色固体中间体，产率96.3%。中间体元素分析(％)计算值：C,72.80; H, 5.24; N, 8.09; O, 4.62; S, 9.25。测定值：C, 72.88; H, 5.20; N, 8.04;O, 4.60; S, 9.28。IR(KBr，cm-1)：3069, 2918, 2885, 1831， 1657, 1606, 1493, 1475,1421，1218, 991，798，750, 717，692。

2）250ml玻璃反应器中，加入100mL溶剂乙酸乙酯，0.05mol对二乙烯基苯(DVB，98％，郑州杰克斯化工产品有限公司，使用前先用中性氧化铝过滤除去阻聚剂)和0.05mol前述中间体，搅拌，将溶液以氮气脱气5分钟，然后加入0.15g偶氮二异丁腈(AIBN)引发剂，氮气流下，80℃加热搅拌24小时。冷却至室温，然后在乙醚中沉降，过滤，过滤得到的固体微粒使用乙醇洗涤3次。真空干燥，得到白色微粒。

3）上述100重量份白色微粒经加料口加入单螺杆挤出机中，控制口模温度 100℃，压力为 11 MPa。通过安装在挤出机机筒上的发泡剂注入口注入15重量份发泡剂液态二氧化碳。然后经直径 3 mm 的圆孔口模挤出、切粒、冷却得到产物发泡珠粒，收率94.9％，产物结构式如下。元素分析(％)计算值：C, 77.46; H, 6.71; N, 5.83; O, 3.33; S, 6.67。测定值：C, 77.49; H, 6.75; N, 5.78; O, 3.35; S, 6.63。

附图1为本申请产物珠粒的FTIR结果。

实施例2(空白实验)：

常压室温（22℃）下，放置一个装有去离子水的洁净具塞锥形瓶，取两份无水硫酸铜（20克*2）分别置于两个以玻璃导管串联的内径为20 mm的U形玻璃干燥管中，取两份10克直径2.5 mm玻璃珠分别加入无水硫酸铜中以减小气阻，并摇晃均匀。取1克本申请产物置于一个内径为5 mm的玻璃吸附管中，以玻璃导管依次连接此具塞锥形瓶、两个玻璃干燥管、玻璃吸附管。向上述装有去离子水的具塞锥形瓶中通入不含甲醛的干燥空气，气量为2 L/min，空气经锥形瓶依次进入两个玻璃干燥管、装有本申请产物的玻璃吸附管。通气30 min后，第一个干燥管的无水硫酸铜前端变蓝，第二个干燥管的无水硫酸铜没有变蓝，将玻璃吸附管连同本申请产物称重，测得本申请产物对空气的吸附量为0，并且未吸附水分。

实施例3(甲醛气体吸附实验)：

常压室温（22℃）下，在上述洁净具塞锥形瓶内加入500毫升分析纯甲醛溶液（AR，南京化学试剂股份有限公司），将上述用过的两份硫酸铜、玻璃珠和本申请产物去除废弃，重新取两份无水硫酸铜（20克*2）分别置于上述两个以玻璃导管串联的内径为20 mm的U形玻璃干燥管中，重新取两份10克直径2.5 mm玻璃珠分别加入无水硫酸铜中以减小气阻，重新取1克本申请产物置于上述内径为5 mm的玻璃吸附管中，并摇晃均匀。以玻璃导管依次连接此具塞锥形瓶、两个玻璃干燥管、玻璃吸附管。向上述装有分析纯甲醛溶液的具塞锥形瓶中通入不含甲醛的干燥空气，气量为2 L/min，空气经锥形瓶依次进入两个玻璃干燥管、装有本申请产物的玻璃吸附管。通气30 min后，第一个干燥管的无水硫酸铜前端变蓝，第二个干燥管的无水硫酸铜没有变蓝，将玻璃吸附管连同本申请产物称重，增加的重量即为吸附甲醛的质量，测得本申请产物对分析纯甲醛溶液中甲醛的吸附量为0.273 g甲醛/g产物。拆下玻璃吸附管，将吸附有甲醛的本申请产物放入30 ml环己烷中摇晃3分钟，气相色谱测定环己烷中甲醛含量，乘以环己烷体积，即为环己烷回收的甲醛量，环己烷回收的甲醛量除以上述称重增加的重量，得环己烷对甲醛的回收率，为99.4%。

说明书附图：

附图1为本申请产物珠粒的FTIR结果。