[發明專利]一種聚合物有序多孔凝膠的制備方法

無效

• 申請號: 01100390.1
• 申請日: 2001-01-04
• 公開（公告）號: CN1362439A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發明（設計）人: 楊振忠;容建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 胡交宇

本發明涉及一種聚合物多孔材料的制備方法。

九十年代后期，有序孔材料的制備成為研究熱點。這種材料具有孔排布有序并且孔徑可控制在幾個納米到幾百納米的特點，其有序性可有效地促進物質傳遞的進程，因而在某些實際應用(比如吸附、分離過程、催化反應等)中具有重要意義，而其亞微米以內的尺寸特征又賦予其特殊的光學特性，有可能作為光子帶隙材料在信息產業中發揮重要作用。另一種材料---凝膠樹脂因其超強親和性和極高的孔隙度，在諸多方面具有廣泛用途，如作為離子交換樹脂、吸水材料、土壤保濕劑、防滲漏劑、衛生護理用品等。

有序孔材料一般采用模板法制備。1998年A.Stein和D.J.Pine等人分別以聚苯乙烯膠體晶為模板制備了孔徑為幾百納米的TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃xH₂O和二氧化硅等無機的有序孔材料(Brian?T.Holland，ChristopherF.Blanford，Andreas?Stein，“Synthesis?of?Macroporous?Minerals?with?HighlyOrdered?Three-Dimensional?Arrays?of?Spherical?Voids”，Science1998，281，538；G.Subramanian，Vinothan?N.Manoharan，James?D.Thorne，andDavid?J.Pine，“Ordered?Macroporous?Materials?by?Colloidal?Assembly：APossible?Route?to?Photonic?Bandgap?Materials”，Adv.Mater.1999，11，1261)。這些有序孔材料骨架為無機物，雖具有某些光電特性，但對其進行功能化修飾尚有很多困難。

S.H.Park，Y.Xia報道了以聚苯乙烯膠體晶為模板制備了孔徑為200-3000nm的聚氨酯有序孔薄膜(S.H.Park，Y.Xia，“Fabrication?of?Three-Dimensional?Macroporous?Membranes?with?Assemblies?of?Microspheres?asTemplates”，Chem.Mater.1998，10，1745)。他們將聚氨脂前體注入模板孔隙中，用紫外光引發聚合，形成聚氨脂。再用甲苯將聚苯乙烯溶去，即得到聚氨脂的有序多孔材料。這種聚氨酯薄膜具有三維有序孔狀結構，且孔之間相互連通，在吸附、分離、濃縮等方面的研究具有潛在的應用價值。Thomas?E.Mallouk等人利用無機模板，即粒徑為35nm的二氧化硅膠體晶為模板制備了有序介孔聚二乙烯基苯和聚二甲基丙烯酸甘油酯或兩者的共聚物(Stacy?A.Johnson，Patricia?J.Ollivier，Thomas?E.Mallouk，“OrderedMesoporous?Polymers?of?Tunable?Pore?Size?from?Cooooedal?Silica?Templates”，Science?1999，283，963)，這幾種有序孔聚合物同樣具有三維有序孔結構，并且由于模板去除過程中聚合物的收縮造成共聚物中的孔徑隨兩種單體的配比不同而在15-35nm之間呈連續變化。

以上介紹的高分子有序孔材料，均是不可形變的硬孔，在孔的表面缺乏功能性基團，同時也缺乏對外場的響應特性，大大限制了其應用范圍。

本發明涉及的有序孔凝膠樹脂亦采用二氧化硅膠體晶模板法制備，并且其空間幾何結構與上述材料有相似之處，都是由規則排列的蜂窩孔組成。但其區別在于，此有序孔材料的孔壁經過了功能化處理，具有功能性基團，因而具有溶劑親和性。這種有序孔材料吸收溶劑后可發生膨脹形成凝膠，并仍能保證大孔的有序排列結構。凝膠在干燥過程中，大孔會逐漸縮小變形直至閉合，材料變成無色透明。此膨脹和收縮過程可逆。