包含悬垂的二氧杂环丙烷的活性聚合物过滤器 |
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| 申请号 | CN201180074003.4 | 申请日 | 2011-10-18 | 公开(公告)号 | CN103890030B | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 英派尔科技开发有限公司; | 发明人 | A·斯荣; K·安德森; | ||||
| 摘要 | 一种包含 聚合物 的化合物，其中，该聚合物包含悬垂的二 氧 杂环丙烷部分。成本有效、便利地产生包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚合物使得该化物可弃置或者容易再循环。该化合物可用于空气 净化 和液体净化，从而不仅除去颗粒物，还摧毁 微 生物 和除去 挥发性有机化合物 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种聚合物，所述聚合物包含至少一个悬垂的二氧杂环丙烷部分，其中，所述悬垂的二氧杂环丙烷部分由式I或式II表示： |
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| 说明书全文 | 包含悬垂的二氧杂环丙烷的活性聚合物过滤器技术领域背景技术[0002] 提供以下说明以助于读者理解。所提供的信息或引用的参考文献均不被承认是本技术的在先技术。 [0003] 对于受限空间内的可靠、高效和低成本的空气处理系统，在全世界范围内需求均不断增加。空气污染物包括挥发性有机化合物(VOC)、无机/有机颗粒和生物颗粒(如细菌、真菌(霉菌))和各种其他生物污染物(包括病毒)。存在许多用于净化空气的过滤方案，但它们具有各种缺陷。 [0004] 物理过滤方案除去大多数颗粒，但对于VOC却几乎没有效果。它们也可以充当微生物的繁殖地，这拖累了空气通过过滤器的流速。 [0005] 静电过滤方案在没有进一步限制气流的情况下改进了基本的物理过滤。然而，需要能量来对过滤器充电。重要的是，静电过滤方案并不针对VOC，并且不会杀菌。因此它们可以充当微生物的繁殖地。 [0006] 光化学过滤器通常包含TiO2作为产生单线态氧的试剂，单线态氧能够杀灭微生物。虽然通常有效，并且尽管TiO2具有长寿命，但是过滤器的活性物种(例如单线态氧)的寿命非常短暂。另外，良好的TiO2动力学限于少量表面。 [0007] 活性化学过滤是有效的，但寿命可能过短。另外，过滤器进行更换或补充可能很昂贵和/或麻烦。其他问题在于，活性化学品可能是健康有害物(例如，臭氧)，和/或具有非常缓慢的动力学(例如，过氧单硫酸盐)。发明内容 [0008] 本技术提供一种具有悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚合物，所述聚合物对于微生物和VOC具有反应活性，并能将那些物质氧化以杀灭它们或使它们无害。这通过将聚合物构造为过滤器而实现，可使受污染流体(即，气体或液体)通过所述过滤器。在流体通过过滤器的同时，至少一部分污染物可以被悬垂的二氧杂环丙烷部分氧化，由此净化流体并减少或消除存在于流体中的污染物的量。 [0009] 在一个方面中，聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分。在各个实施方式中，悬垂的二氧杂环丙烷部分通常由式I或式II表示： [0010] [0011] 式I中，悬垂的二氧杂环丙烷可以是自聚合物骨架延伸出的侧链的一部分。在式II中，悬垂的二氧杂环丙烷可以是聚合物骨架的一部分。在上式I中，R1可以是键(即，不存在)、亚烷基、全卤亚烷基、亚环烷基、亚芳基、亚杂芳基、亚杂环基、氨基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基；R2可以是吸电子基团；并且R3可以是氢、烷基、全卤烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、氨基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基。 [0012] 在另一个方面中，提供一种方法，所述方法包括提供包含氧基的第一聚合物，和使氧基与过氧单硫酸盐反应形成包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的第二聚合物。 [0013] 在另一个方面中，提供一种制品，所述制品包含聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分。在不同实施方式中，此制品是其他或液体过滤器。 [0014] 在另一个方面中，提供一种气体净化的方法，所述方法包括使气体通过包含聚合物的过滤器，所述聚合物含有悬垂的二氧杂环丙烷部分，并且气体包含生物污染物或化学污染物。在一些实施方式中，气体为空气。 [0015] 在另一个方面中，提供一种流体净化的方法，所述方法包括使如液体或气体等流体通过过滤器，其中所述过滤器包含聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分，并且所述流体包含生物污染物或化学污染物。 [0016] 在另一个方面中，提供一种方法，所述方法包括提供包含聚合物的过滤器，所述聚合物包含酮部分，并且通过使聚合物与过氧单硫酸盐反应将酮部分转化为二氧杂环丙烷部分。 具体实施方式[0020] 除非另外指出，否则本文所使用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数指代。因此，例如，“a cell”的指代包括多个细胞，并且“a molecule”的指代是指一个或多个分子。 [0021] 此处所使用的“约”将为本领域技术人员所理解，并将取决于其所处的上下文而在一定程度上变化。如果使用了在给定所在的上下文的情况下本领域技术人员不清楚的项，则“约”指至多该特定项±10%。 [0022] 烷基包括具有1～24个碳或本文中所指出的碳数的直链、支链或环状烷基。在一些实施方式中，烷基具有1～16个碳原子、1～12个碳、1～8个碳，或者在一些实施方式中，具有1～6或1、2、3、4或5个碳原子。直链烷基的实例包括如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基等基团。支链烷基的实例包括但不限于异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、异戊基和2,2-二甲基丙基。在一些实施方式中，烷基可以是具有取代基的烷基。 [0023] 环烷基是具有3～10个碳原子的环状烷基。在一些实施方式中，环烷基具有3～7个环成员，而在另一些实施方式中，环碳原子的数目为3～5、3～6或5、6或7个。环烷基还包括单环、双环和多环状环系。单环基团包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环庚基。双环和多环状环烷基包括桥接或稠合环，例如但不限于双环[3.2.1]辛烷和十氢萘等。环烷基包括取代有如上所定义的直链或支链烷基的环。在一些实施方式中，环烷基是具有取代基的环烷基。代表性的具有取代基的烯基可以是单取代的或者取代超过一次，例如但不限于单、双或三取代有如以上列出的那些等取代基。代表性具有取代基的烷基可以是单取代的或者取代超过一次，例如但不限于单、双或三取代有如以上列出的那些等取代基。 [0024] 除了存在至少一个在两个碳原子之间的双键之外，烯基还包括如上所定义的直链和支链烷基。因此，烯基具有2～24个碳原子，并且通常具有2～10个碳原子，或者在一些实施方式中，具有2～8、2～6或2～4个碳原子。实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、-CH=CH(CH3)、-CH=C(CH3)2、-C(CH3)=CH2、-C(CH3)=CH(CH3)、-C(CH2CH3)=CH2等。代表性的具有取代基的烯基可以是单取代的或者取代超过一次，例如但不限于单、双或三取代有如以上列出的那些等取代基。 [0025] 术语“亚烷基”、“亚环烷基”和“亚烯基”单独或作为另一取代基的一部分，分别指衍生自烷基、环烷基或烯基的二价基团，如–CH2CH2CH2CH2–所示例。对于亚烷基、亚环烷基和亚烯基连接基团，并不隐含连接基团的取向。 [0026] 本文所使用的术语“胺”(或“氨基”)是指-NHR和–NRR’基团，其中R和R’独立地为氢，或者如本文所定义的具有取代基或不具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳基或芳烷基。氨基的示例包括–NH2、甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、丙基氨基、异丙基氨基、苯基氨基和苄基氨基等。 [0027] 术语“氧基”是指二价氧基团。虽然该术语包括双键连接的氧，如见于羰基中的氧，但在本文中使用时，术语氧基明确地包括作为聚合物骨架的一部分的–O–形式的单键连接的氧。因此，氧基可以是醚键(–O–)、酯键(–O–C(O)–)、碳酸酯键(–O–C(O)O–)、氨基甲酸酯键(–O–C(O)NH–或–O–C(O)NR–)的一部分等。 [0028] “具有取代基的”是指还包含一个或多个取代基的如本文所述的化学基团，所述取代基例如为低级烷基(包括具有取代基的低级烷基，如卤代烷基、羟基烷基、氨基烷基)、芳基(包括具有取代基的芳基)、酰基、卤素、羟基、氨基、烷氧基、烷基氨基、酰基氨基、硫代酰氨基、酰氧基、芳氧基、芳氧基烷基、羧基、硫醇基、硫醚基、磺酰基、氧基、饱和和不饱和环烃(例如，环烷基、环烯基)和环杂烷基等。这些基团可以连接于烷基、烯基、炔基、芳基、环杂烷基、亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、杂原子部分的任何碳原子或取代基。另外，取代基可以悬垂于或整合于碳链自身。 [0029] 本技术提供一种具有悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚合物，所述聚合物对于微生物和VOC具有反应活性，并能将那些物质氧化以杀灭它们或使它们无害。在一些实施方式中，这通过将聚合物构造为过滤器而实现，可以使受污染流体(即，气体或液体)通过所述过滤器。受污染流体可以包含如微生物或VOC等污染物。在流体通过过滤器的同时，至少一部分污染物可以被悬垂的二氧杂环丙烷部分氧化，由此净化流体并减少或消除存在于流体中的污染物的量。 [0030] 在一个方面中，提供一种聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分。二氧杂环丙烷是环状过氧化物，其可以利用各种过氧羰基物种通过羰基的氧化而制备。悬垂的二氧杂环丙烷可以包括处于聚合物骨架中的环状基团的成员(即，通过羰基的氧化，其中碳原子位于聚合物链中)，或者悬垂的二氧杂环丙烷可以是聚合物骨架中有机基团或侧链的一部分。 [0031] 在一个实施方式中，聚合物包含由式I或II表示的单元： [0032] [0033] 式I中，悬垂的二氧杂环丙烷是自聚合物骨架延伸出的侧链的一部分。在式II中，悬垂的二氧杂环丙烷是聚合物骨架的一部分。式I中，R1是键(即，R1不存在)，或者R1为亚烷基、全卤亚烷基、亚环烷基、亚芳基、亚杂芳基、亚杂环基、氨基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基；R2包括吸电子基团；并且R3为氢、烷基、全卤烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、氨基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基。 [0034] 式I中，吸电子基团为–N+R4R5R6基、卤素、NO2、C(O)H、CO2R7基、烷氧基或全卤烷基，其中R4、R5、R6和R7各自独立地为H、烷基或环烷基。根据一些实施方式，吸电子基团为全氟烷基。 [0035] 在各个实施方式中，R1为亚烷基、全卤亚烷基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基。 [0036] 聚合物骨架通常可以是包含羰基的任意聚合物，其上可以连接有含有羰基的部分。例如，聚合物骨架可以是聚烯烃、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸酯、聚碳酸酯、聚酯、多糖、聚乙酸酯、聚苯乙烯马来酸酐、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、芳族聚酰胺，或这些聚合物中任意两种以上的共聚物。 [0037] 在另一些实施方式中，聚合物包含由式III或IV表示的单元： [0038] [0039] 式III和IV中，R1不存在(即，聚合物骨架与二氧杂环丙烷的亚甲基之间为键)，或R1为亚烷基、全卤亚烷基、亚环烷基、亚芳基、亚杂芳基、亚杂环基、氨基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基；R2为吸电子基团；R8为–N+R4R5或烷基；R9为–N+R4R5或烷基；各个R4独立地为H、烷基或环烷基；各个R5独立地为H、烷基或环烷基；R6为H、烷基或环烷基；并且R7为H、烷基或环烷基。适当的吸电子基团包括但不限于：–N+R4R5R6基、卤素、NO2、C(O)H、CO2R7基、烷氧基或全卤烷基，其中R4、R5、R6和R7各自独立地为H、烷基或环烷基。根据一些实施方式，式III的吸电子基团为全氟烷基。根据一些实施方式，R1为亚烷基、全卤亚烷基、羰基、羧基、烷基羧基、羧基烷基或烷基羧基烷基。在式III的一些实施方式中，R1不存在，或者R1为C1-C6亚烷基或–N+R4R5；并且R2为亚烷基、全卤亚烷基、CO2R7或–N+R4R5R6。在一些实施方式中，在式IV中，R8为–N+R4R5或烷基；并且R9为–N+R4R5或烷基。在一些实施方式中，聚合物包含由式III表示的重复单元，其中R1不存在或者为亚甲基或亚乙基；并且R2为H、甲基、乙基或三甲基铵。在一些实施方式中，聚合物包含由式IV表示的重复单元，其中R8为C1-C8亚烷基；9 + 4 5 4 5 8 + 4 5 9 + 4 5 4 R为–N RR ，R 为烷基；并且R 为烷基。在一些实施方式中，R为–N RR ；R 为–NR R ；R为烷基；并且R5为烷基。 [0040] 聚合物的二氧杂环丙烷部分是高反应性基团，但其具有足够长的寿命，可使二氧杂环丙烷得到实际使用。如上所述，具有悬垂的二氧杂环丙烷的聚合物可以由具有至少一个羰基(CO)的聚合物产生。这种大范围的选项使得聚合物的性质可以针对大范围的应用进行修饰。 [0041] 例如，为提高与不同溶液的相容性，可以将聚合物选择为更亲水或更疏水。如果聚合物用于净化水溶液，则可能希望的是具有更亲水的聚合物，含有如羧基、羟基、醚、胺或铵基等基团。如果聚合物用于净化受污染的油，则聚合物可以包含更多烷基或芳基以提高聚合物的疏水性。此外，可以将不同的聚合物一起使使其可用于非常大范围的目标应用环境，并可用于大范围的待氧化污染物。 [0042] 在另一个方面中，提供一种制备具有悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚合物的方法。例如，该方法可以包括提供包含羰基的第一聚合物，并将羰基与过氧单硫酸盐接触以形成包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的第二聚合物。该方法可以包括将第一聚合物与包含过氧单硫酸盐的溶液合并。在各个实施方式中，悬垂的二氧杂环丙烷部分(即，第二聚合物)由如上所述的式I、II、III或IV中的任一种表示。 [0043] 在不同实施方式中，第一聚合物包括聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸酯、聚碳酸酯、聚酯、多糖、聚乙酸酯、聚苯乙烯马来酸酐、聚氨酯、聚酰胺、聚脲、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、芳族聚酰胺，或这些聚合物中任意两种以上的共聚物。在一些实施方式中，第一聚合物包括聚(2-酮基烯酸烷基酯)。在某些实施方式中，聚(2-酮基烯酸烷基酯)是聚(2-酮-3-丁烯酸甲基酯)或聚(2-酮-4-戊烯酸甲基酯)。 [0044] 适当的过氧单硫酸盐包括但不限于如过氧单硫酸碱金属盐、过氧单硫酸铵和过氧单硫酸鏻。示例性过氧单硫酸盐包括但不限于：过氧单硫酸锂、过氧单硫酸钠、过氧单硫酸钾、过氧单硫酸四甲基铵、过氧单硫酸四乙基铵、过氧单硫酸三甲基铵、过氧单硫酸三乙基铵、过氧单硫酸三异丙基铵、过氧单硫酸四异丙基铵和过氧单硫酸苄基三苯基鏻。 [0045] 过氧单硫酸盐氧化剂有市售的，例如，以名称 (DuPont，Wilmington DE)销售的过氧单硫酸钾。其他形式的过氧单硫酸盐可以带有不同抗衡离子获得，所述抗衡离子例如为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、铵阳离子和四烷基铵阳离子等。例如，具有四丁基铵阳离子的过氧单硫酸盐的形式以名称 四丁基铵盐(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)市售。 [0046] 过氧单硫酸盐溶液可以由水和过氧单硫酸盐制备，浓度为约0.1mM～约1M，或者在一些实施例中为约1mM～约100mM。在一些实例中，过氧单硫酸盐溶液可以包含碱或缓冲剂以调节pH。溶液可以具有约4～约10的pH，或者在一些实施方式中，pH可以为约7。用于调节过氧单硫酸盐溶液pH的适当的碱包括碱金属和碱土金属的碳酸盐和碳酸氢盐，例如，碳酸氢钠和碳酸钾等。在一些实例中，过氧单硫酸盐溶液可以包含可充当处理助剂或润湿助剂等的其他成分。例如，过氧单硫酸盐溶液可以包含有机溶剂、表面活性剂和/或相转移试剂。适当的有机溶剂包括水混溶性有机溶剂，例如乙腈或醇等。适当的表面活性剂包括阴离子、阳离子和非离子表面活性剂。适当的相转移试剂包括例如有机季铵盐，例如四丁基溴化铵。 在一些实例中，表面活性剂可以充当相转移试剂，例如，季铵盐表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵。在一些实例中，过氧单硫酸盐可以作为季铵盐提供，例如 四丁基铵盐。 [0047] 在一个示例性实例中，所述方法包括将具有羰基的第一聚合物与水和KHSO5(过氧单硫酸钾)的混合物接触。完成后，回收并分离具有悬垂的二氧杂环丙烷的聚合物。 [0048] 在另一个方面中，提供一种制品，所述制品包含聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分。这种聚合物可以如上面对于式I、II、III和IV所述。在一些实施方式中，制品是纤维织造基质，如过滤器。这种过滤器可以通过将聚合物形成纤维，然后将该纤维制成过滤器而制备，或者聚合物可以被吹制成泡沫，然后将该泡沫制成过滤器。聚合物可以在聚合物上形成悬垂的二氧杂环丙烷部分之前或之后形成过滤器。例如，将包含羰基的第一聚合物形成过滤器。然后将过滤器与过氧单硫酸盐接触，从而在聚合物上形成悬垂的二氧杂环丙烷部分。作为另外一种选择，将具有悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚合物形成过滤器。在各个实施方式中，制品为流体过滤器。例如，所述流体过滤器可以是气体过滤器或液体过滤器。气体过滤器包括但不限于空气过滤器。可以按照与构造家用空气过滤器和HEPA过滤器相同的方式构造该过滤器。 [0049] 例如，无纺纤维基质这种过滤器可以利用混合的纤维制造从而创建空气可渗透基质。随机重叠的纤维的垫可以使用市售无纺布制造设备，根据其制造商描述的方法来生产。例如，适当的设备可以是 (Curlator Corporation，Rochester，NY)。 [0050] 一旦形成，具有包含悬垂的羰基的聚合物纤维的纤维基质可以如上所述与水和过氧单硫酸盐的混合物接触。无纺的空气可渗透纤维基质可以使用无纺布制造设备以常规方式形成。基质可以例如通过喷射或浸渍等接触过氧单硫酸盐溶液，获得由悬垂的羰基在聚合物上形成的二氧杂环丙烷基团。可以收集用过的过氧单硫酸盐溶液进行回收和再循环。 [0051] 通过这种机器制造的纤维基质可以包含粘合剂、胶粘剂、补强剂和阻燃剂，它们可以在使用过氧单硫酸盐溶液处理之后施用。纤维基质的过滤特性可由制造中使用的纤维尺寸、纤维基质的厚度和粘合剂种类确定。 [0052] 在另一个方面中，提供一种气体净化的方法，所述方法包括使气体通过过滤器，其中所述过滤器包含聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分，并且所述气体包含生物污染物或化学污染物。在另一个方面中，提供一种液体净化的方法，所述方法包括使液体通过过滤器，其中所述过滤器包含聚合物，所述聚合物包含悬垂的二氧杂环丙烷部分，并且所述液体包含生物污染物或化学污染物。 [0053] 在一些实施方式中，气体净化的方法还包括使气体通过过滤器，其中所述气体含有生物或化学污染物。在气体通过过滤器时，二氧杂环丙烷部分氧化污染物，导致二氧杂环丙烷部分还原为羰基或酮基。过滤器可以起到捕集氧化的污染物的作用，或使氧化并灭活的污染物通过，过滤器仅仅为聚合物与污染物的反应提供增大的表面积。该方法可以还包括，在与污染物反应之后，通过将酮基与有效量的过氧单硫酸盐反应再生二氧杂环丙烷。 [0054] 在另一个方面中，提供一种方法，所述方法包括提供包含聚合物的过滤器，所述聚合物包含酮部分，并且通过将聚合物与过氧单硫酸盐反应将酮部分转化为二氧杂环丙烷部分。 [0055] 通过参照以下实施例，如此概括描述的本技术将更容易被理解，所述实施例以示例的方式提供，并不意在限制本技术。 [0056] 实施例 [0057] 通用步骤A：利用机械搅拌器，使水(1L)、碳酸氢钠(2M)和2KHSO5·KHSO4·K2SO4(对于KHSO5为2M)的混合物连续流过聚合物(100g)1小时。通过使用布氏漏斗过滤除去溶液，然后使用两份50mL的水洗涤，随后通过抽气以去除大部分水。然后通过冷冻干燥进一步干燥所获得的聚合物。 [0058] 实施例1.代表性的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚对二苯甲酸亚烷基酯的制备。聚对苯二甲酸亚烷基酯可以根据已知方法由1,4-丁二醇和对苯二甲酰氯制备，或者商购获得，如来自BASF(作为ULTRADUR销售)。聚对苯二甲酸亚烷基酯的羰基中的至少一个按照通用步骤A被氧化。这一过程在图示1中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化这些基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0059] 图示1 [0060] [0061] 实施例2.根据图示2的代表性的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚丙烯酸甲酯的制备。聚丙烯酸甲酯可以通过已知方法由丙烯酸甲酯制备或者商购获得。按照通用步骤A将聚丙烯酸甲酯氧化。应注意，不是聚合物的每个单体单元均包含二氧杂环丙烷部分。 [0062] 图示2 [0063] [0064] 实施例3.根据图示3的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚乳酸酯的制备。作为示例性聚乳酸酯的聚乳酸可以通过已知方法制备或者商购获得。按照通用步骤A将聚乳酸氧化。 [0065] 图示3 [0066] [0067] 实施例4.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚碳酸酯的制备。作为示例性聚碳酸酯的聚双酚A碳酸酯可以通过已知方法制备或者商购获得。按照通用步骤A将聚双酚A碳酸酯氧化。这一过程在图示4中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0068] 图示4 [0069] [0070] 实施例5.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的多糖的制备。作为示例性多糖的壳多糖可通过已知方法获得或商购获得。按照通用步骤A将壳多糖氧化。这一过程在图示5中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0071] 图示5 [0072] [0073] 实施例6.根据图示6的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚乙酸酯的制备。聚乙酸乙烯酯通过已知方法获得或商购获得。按照通用步骤A将聚乙酸乙烯酯氧化。 [0074] 图示6 [0075] [0076] 实施例7.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚苯乙烯马来酸酐的制备。聚苯乙烯马来酸酐通过已知方法可容易地获得或商购获得。按照通用步骤A将聚苯乙烯马来酸酐氧化。这一过程在图示7中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0077] 图示7 [0078] [0079] 实施例8.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚氨酯的制备。作为示例性聚氨酯的聚(4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯1,2-乙二醇)和相关纤维通过已知方法制备，例如描述于Heiss，H.L.et al.Ind.Eng.Chem.46，1498–1503(1954)和美国专利5,000,899号和6,533,975号以及其中的参考文献中的方法等。按照通用步骤A将聚(4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯 1,2-乙二醇)氧化。这一过程在图示8中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0080] 图示8 [0081] [0082] 实施例9.根据图示9的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分和季胺的改性聚酰胺的制备。聚(己内酰胺)(“尼龙6”)通过已知方法制备或商购获得。聚(己内酰胺)通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.5，315(1973)及其中的参考文献]而被彻底甲基化，从而形成示例性聚酰胺。 [0083] 图示9 [0084] [0085] 实施例10.根据图示10的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性聚丙烯酰胺的制备。分子量范围为5,000,000～6,000,000的聚丙烯酰胺通过已知方法或者如Sigma-Aldrich和Acros Organics等商业来源获得。聚丙烯酰胺通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.5，315(1973)及其中的参考文献]而被彻底甲基化，从而形成示例性聚丙烯酰胺。然后将100g改性聚丙烯酰胺添加至水(1L)、碳酸氢钠(2M)和2KHSO5·KHSO4·K2SO4(2M w/r KHSO5)的混合物中，并通过代替机械的磁力搅拌棒搅拌1小时。然后使用透析膜通过相对蒸馏水的透析来纯化该聚合物(截留分子量=1000)。冷冻干燥得到包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性聚丙烯酰胺。 [0086] 图示10 [0087] [0088] 实施例11.根据图示11的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性聚丙烯酰胺的制备。作为示例性聚丙烯酰胺的聚二甲基丙烯酰胺根据Isaure ，F .et al.React.Funct.Polym.66，65–79(2006)制备。然后聚二甲基丙烯酰胺通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.5，315(1973)及其中的参考文献]而被彻底甲基化。然后将100g甲基化的聚二甲基丙烯酰胺添加至水(1L)、碳酸氢钠(2M)和2KHSO5·KHSO4·K2SO4(2Mw/r KHSO5)的混合物中，并通过代替机械的磁力搅拌棒搅拌1小时。然后使用透析膜通过相对蒸馏水的透析来纯化该聚合物(截留分子量=1000)。冷冻干燥得到包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性聚丙烯酰胺。 [0089] 图示11 [0090] [0091] 实施例12.根据图示12的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚甲基丙烯酸甲酯的制备。作为示例性甲基丙烯酸酯聚合物的聚甲基丙烯酸甲酯通过已知方法和如Sigma-Aldrich等商业来源获得。按照通用步骤A将聚甲基丙烯酸甲酯氧化。 [0092] 图示12 [0093] [0094] 实施例13.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的芳族聚酰胺的制备。作为示例性芳族聚酰胺的聚对亚苯基对苯二甲酰胺通过已知方法和如DuPont(作为KEVLAR销售)等商业来源获得，所述已知方法例如为对苯二胺和对苯二甲酰氯的组合。按照通用步骤A将聚对亚苯基对苯二甲酰胺氧化。这一过程在图示13中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0095] 图示13 [0096] [0097] 实施例14.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚脲的制备。氨纶通过已知方法和如Invista等商业来源而获得。按照通用步骤A将作为示例性聚脲的氨纶氧化。这一过程在图示14中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0098] 图示14 [0099] [0100] 实施例15.包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性聚脲的制备。氨纶通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.5，315(1973)及其中的参考文献]而被彻底甲基化，从而形成示例性改性聚脲。然后将100g甲基化的氨纶添加至水(1L)、碳酸氢钠(2M)和2KHSO5·KHSO4·K2SO4(2M w/r KHSO5)的混合物中，并通过代替机械的磁力搅拌棒搅拌1小时。然后使用透析膜通过相对蒸馏水的透析来纯化该聚合物(截留分子量=1000)。冷冻干燥得到包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的改性氨纶。这一过程在图示15中说明，其中两个羰基被转化为二氧杂环丙烷，但是应当理解，可以转化基团中的仅仅一个，不是聚合物中的每个单体单元都必须被转化。 [0101] 图示15 [0102] [0103] 实施例16.根据图示16的包含全氟稳定化的悬垂二氧杂环丙烷部分的聚合物的制备。作为示例性具有悬垂全氟基团的聚合物的1,1,1-三氟-3,3,4-三甲基戊-4-烯-2-酮根据公开的方法[Nenajdenko，V.G.Tetrahedron50，11023–11038(1994)]制备。1,1,1-三氟-3,3,4-三甲基戊-4-烯-2-酮通过适用公开的方法[Zhang，J.et al.Macromolecules35， 8869-77(2002)；Monieau，C.et al.Macromolecules32，8277-82(1999)；Gilmer，T.C.et al.J.Polym.Sci.Pol.Chem.34，1025-37(1996)及其中的参考文献]进行聚合。按照通用步骤A将聚(1,1,1-三氟-3,3,4-三甲基戊-4-烯-2-酮)氧化。 [0104] 图示16 [0105] [0106] 实施例17.根据图示17的包含全氟稳定化的悬垂二氧杂环丙烷部分的支化骨架聚合物的制备。作为示例性支化聚合物的4-乙氧基-1,1,1-三氟丁-3-烯-2-酮通过已知方法获得或者商购自Sigma-Aldrich。4-乙氧基-1,1,1-三氟丁-3-烯-2-酮通过适用公开的方法[Zhang，J.et al.Macromolecules35，8869-77(2002)；Monieau，C.et al.Macromolecules32，8277-82(1999)；Gilmer，T.C.et al.J.Polym.Sci.Pol.Chem.34， 1025-37(1996)及其中的参考文献]进行聚合。按照通用步骤A将聚(4-乙氧基-1,1,1-三氟丁-3-烯-2-酮)氧化。 [0107] 图示17 [0108] [0109] 实施例18.根据图示18的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚(2-酮-3-丁烯酸甲基酯)的制备。2-酮-3-丁烯酸甲基酯通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.3，610(1995)及其中的参考文献]由市售2-酮-3-丁烯酸制备。2-酮-3-丁烯酸甲基酯通过适用公开的方法[Zhang，J.et al.Macromolecules35，8869-77(2002)；Monieau，C.et al.Macromolecules32，8277-82(1999)；Gilmer，T.C.et al.J.Polym.Sci.Pol.Chem.34，1025-37(1996)及其中的参考文献]进行聚合。按照通用步骤A将聚(2-酮-3-丁烯酸甲基酯)氧化。 [0110] 图示18 [0111] [0112] 实施例19.根据图示19的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚(2-酮-4-戊烯酸甲基酯)的制备。2-酮-4-戊烯酸甲基酯通过适用公开的方法[Org.Synth.Coll.Vol.3，610(1995)及其中的参考文献]由市售2-酮-4-戊烯酸制备。2-酮-4-戊烯酸甲基酯通过适用公开的方法[Zhang，J.et al.Macromolecules35，8869-77(2002)；Monieau，C.et al.Macromolecules32，8277-82(1999)；Gilmer，T.C.et al.J.Polym.Sci.Pol.Chem.34，1025-37(1996)及其中的参考文献]进行聚合。按照通用步骤A将聚(2-酮-4-戊烯酸甲基酯)氧化。 [0113] 图示19 [0114] [0115] 实施例20.使用聚合物过滤液体。将消毒玻璃棉塞放置在玻璃柱底部。然后使用100g来自实施例18的带有二氧杂环丙烷的聚(2-酮-3-戊烯酸甲基酯)填充该玻璃柱。然后将300mL带有生物污染物的水轻轻地置于柱中。然后使水移动通过聚合物并进入接收瓶。使用聚合物作为过滤器氧化了水中的生物污染物。过滤器还可以捕集氧化的污染物，或者氧化的生物污染物保持和水在一起，但由于氧化，其活性被充分降低或消除。 [0116] 实施例21.再生液体过滤器。制备水(1L)、碳酸氢钠(2M)和2KHSO5·KHSO4·K2SO4(对于KHSO5为2M)的溶液(“过氧单硫酸盐溶液”)。将实施例20的液体过滤器在过滤后加载300mL过氧单硫酸盐溶液。然后使该溶液移动通过该聚合物，并进入接收瓶中，从而再生二氧杂环丙烷部分并帮助除去降解的污染物。这可以利用新鲜的过氧单硫酸盐溶液再重复2次。然后可以使用两份100mL的蒸馏水冲洗液体过滤器，以除去来自再生过程的任何残留的盐。 [0118] 实施例23.使用两种聚合物制作空气过滤器。将来自实施例3的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚乳酸和来自实施例19的包含悬垂的二氧杂环丙烷部分的聚(2-酮-4-戊烯酸甲基酯)一起压成多孔板。然后对该板打褶，并通过利用涂在钢筛边缘周围的胶水将其连接于钢筛。 [0119] 实施例24.来自实施例23的空气过滤器的使用。将实施例23的空气过滤器放置在家用HVAC系统中的过滤器架中。打开HVAC系统，使其按照其设计来工作。该过滤器在HVAC系统中的使用从家中的空气中除去了生物污染物和化学污染物。 [0120] 实施例25.来自实施例24的空气过滤器的再循环。在聚合物过滤器上的二氧杂环丙烷部分已经充分减少之后，或者在经过预定时间段之后，可以再生聚合物过滤器上的二氧杂环丙烷部分。可以将过滤器喷洒过氧单硫酸盐水溶液或者浸入其中。该溶液可以包含：浓度为25mM的过氧单硫酸钾( DuPont，Wilmington DE)；将pH调整为约7的碳酸氢钠(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)；和浓度为约1mM的十六烷基三甲基溴化铵(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)。在喷洒或浸渍过滤器之后，聚合物上的羰基由此转化为悬垂的二氧杂环丙烷部分，从而“补充”或“再循环”该过滤器。在喷洒或浸渍过滤器之后，可以用蒸馏水冲洗过滤器。 [0121] 等同物 |
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