[發(fā)明專利]具有超強(qiáng)吸附特性的介孔聚二乙烯基苯材料及其合成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710056021.5
• 申請(qǐng)日: 2007-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN101143911A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖豐收;張永來(lái);劉福建;魏舒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F112/36
• 分類號(hào): C08F112/36;C08F4/04;C08J9/28;B01J20/26
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬物理化學(xué)，材料化學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種多孔聚合物材料的制備方法。

背景技術(shù)

介孔的聚合物作為一種功能高分子材料在很多高新技術(shù)領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用前景，比如生物，傳感，催化，吸附等領(lǐng)域多孔聚合物都顯示出了獨(dú)特的性能。按照無(wú)機(jī)介孔材料的命名規(guī)則，介孔聚合物材料指的是孔徑在2～50nm的聚合物材料。然而對(duì)于介孔聚合物的報(bào)道要比介孔無(wú)機(jī)材料的報(bào)道要少很多。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)介孔材料的合成方法不適合大多數(shù)的聚合物的聚合條件。

通常介孔的聚合物的合成包含硬模板合成，相分離技術(shù)合成，泡沫法，和表面活性劑自組裝法等等，而通過(guò)這些方法也有一些成功合成的例子。比如說(shuō)通過(guò)無(wú)機(jī)35nm的SiO2小球?yàn)橛材０宄晒Φ睾铣闪私榭椎木酆衔锊牧?Johnson?SA.，Ollivier?PJ.，Mallouk?TE.Science.1999，283，963-965.)，通過(guò)介孔的硅基分子篩MCM-48為模板復(fù)制出了介孔的聚二乙烯基苯(Kim?JY.，Yoon?SB.，Koolib?F.，andYu?JS.J?Mater.Chem.2001，11，2912-2914)；通過(guò)相分離技術(shù)也有很多成功的例子；利用無(wú)機(jī)介孔材料常用的表面活性劑自組裝的方法也成功地合成出了有序介孔的酚醛樹脂(Meng?Y.，Gu?D.，Zhang?F.，Shi?Y.，Yang?H.，Li?Z.，Yu?C.，Tu?B?andZhao?D.Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，7053-7059)

然而上述的合成方法由于其比較繁瑣復(fù)雜，對(duì)于合成條件要求比較嚴(yán)格，合成成本較高，合成的樣品具有一定的局限性等缺點(diǎn)使得介孔聚合物的應(yīng)用很大程度上受到了一定的限制。報(bào)道過(guò)的合成出的多孔的聚二乙烯基苯都屬于高交連的聚合物并沒(méi)有顯示出很好的溶脹性。

溶劑熱法合成是無(wú)機(jī)材料的常用合成方法，溶劑熱反應(yīng)通常是在高溫高壓下進(jìn)行的，這時(shí)溶劑處于臨界或超臨界狀態(tài)，反應(yīng)活性提高物質(zhì)在溶劑中的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性能均有很大的改變，因此溶劑熱化學(xué)反應(yīng)大多異于常態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，公開一類新的具有溶脹性聚二乙烯基苯及其新穎合成方法，通過(guò)利用溶劑熱的方法代替普通的加熱過(guò)程，再通過(guò)選取不同的有機(jī)溶劑為模板合成出具有高比表面積的，不同的孔結(jié)構(gòu)的介孔聚二乙烯基苯。這些介孔聚二乙烯基苯不同于普通的介孔聚合物，是聚合鏈松散纏繞的可溶脹的多孔的聚合物，顯示出了超疏水性，超親油性以及超強(qiáng)的吸附能力。

本發(fā)明的介孔聚二乙烯基苯材料是以聚二乙烯基苯作為骨架的聚合鏈松散纏繞的介孔聚合物，孔徑變化范圍在1～50nm，比表面積變化范圍是220～700m²/g。

本發(fā)明的介孔聚二乙烯基苯材料具有的吸附能力超過(guò)活性碳，對(duì)氣體為0.3～2.0g/g，對(duì)液體為1～17g/g；優(yōu)選的介孔聚二乙烯基苯材料的吸附能力，對(duì)氣體為1.2～2.0g/g，對(duì)液體為8.5～17g/g。

本發(fā)明的介孔聚二乙烯基苯的合成方法是，將二乙烯基苯單體分散到有機(jī)溶劑中，加入偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，攪拌后裝入反應(yīng)釜；在80～180℃的條件下溶劑熱聚合12～48小時(shí)；揮發(fā)掉有機(jī)溶劑得到介孔的聚二乙烯基苯。其中，按質(zhì)量比為：二乙烯基苯單體∶偶氮二異丁腈∶有機(jī)溶劑＝1∶0.005～0.05∶4～15；所述的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、四氫呋喃和水、乙酸乙酯、氮氮二甲基甲酰胺、丙酮或苯等常用有機(jī)溶劑。

所述的溶劑熱聚合，可以是將二乙烯基苯單體、有機(jī)溶劑和引發(fā)劑裝入反應(yīng)釜中，置于烘箱中高溫高壓進(jìn)行聚合。

上述的這里有機(jī)溶劑既作為了分散二乙烯基苯單體的溶劑又充當(dāng)了形成介孔的模板劑?？梢酝ㄟ^(guò)選取不同的溶劑為模板調(diào)整介孔的大小1～50納米。比較好的有機(jī)溶劑為四氫呋喃、四氫呋喃和水；更優(yōu)選的有機(jī)溶劑為四氫呋喃和水，其中四氫呋喃和水的用量體積比為20∶0～2。

本發(fā)明的方法制得的介孔聚合物材料顯示出了超疏水性，超親油性以及超強(qiáng)的吸附能力。本發(fā)明的方法避免了通常合成介孔材料的脫除模板劑的步驟，并可以通過(guò)選取不同的溶劑為模板調(diào)整介孔的大?。缓铣蛇^(guò)程簡(jiǎn)便易行，對(duì)于合成條件比較寬松，合成成本很低，使得合成的樣品具有實(shí)際可行的應(yīng)用效果，在吸附有機(jī)污染物、治理有機(jī)物泄露造成的污染等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制得的PDVB-THF-0氮?dú)馕脚c脫附等溫線與BJH孔分布。

圖2是樣品PDVB-THF-0透射電子顯微鏡(TEM)照片。

圖3是樣品PDVB-THF-x氮?dú)馕脚c脫附等溫線與BJH孔分布。