[發明專利]一種基于聚合物納米粒子穩定油包水型高內相乳液的多孔材料制備方法

有效

• 申請號: 201210365704.X
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102838773A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 章圣苗;陳建定;儲葉倩;華曄;朱蕓
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L53/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超低密度聚合物多孔材料的制備方法，具體涉及采用聚合物納米粒子水分散液為水相，以甲苯、二甲苯或氯仿為油相，制備油包水型高內相乳液，將該乳液在室溫下放置一段時間后，再將其冷凍干燥制備超低密度聚合物多孔材料的方法。?

背景技術

聚合物多孔材料具有高孔隙率、低密度、大比表面積和很好的物質輸送能力等優點，在吸附與分離、催化、生物組織工程以及環境科學等方面有著很高的應用價值因此引起人們極大的興趣。聚合物多孔材料的制備方法已有多種見報，如采用超臨界流體、鼓氣、膠體模板組裝、聚合物前驅模板法及高內相乳液模板法。其中高內相乳液模板法制得的聚合物多孔材料有許多優點，如：大孔孔徑和孔徑分布可調，孔容積大，制品外觀形貌可以根據模具任意成型，有一定的力學穩定性及其表面可以根據不同使用環境功能化等。這些優點使高內相乳液模板法制得的聚合物多孔材料的研究和制備對于科學研究和生產實踐有著重要的意義。迄今，高內相乳液模板法制備的聚合物多孔材料已在如生物工程支架、催化劑載體、離子交換樹脂和電化學傳感器等多個領域向人們展示了廣闊的應用前景。高內相乳液即分散相體積百分數大于等于74.05％的乳液。這一乳液自從二十世紀六十年首次報道?以來，作為模板來制備開孔聚合物材料，已經有眾多的文獻報道，如道化學公司于2000年申請的美國專利(US?Pat?6,147,131)及卡梅隆、比斯麥和章圣苗等于聚合物雜志上發表的一系列文章等。然而已見報的工作在制備高內相乳液過程中大多采用的乳化劑還僅限于非離子型乳化劑或非離子型乳化劑與少量的離子型乳化劑的混合物，且非離子型乳化劑的用量很大，占到體系中單體用量的5～50％，大量乳化劑的存在既提高了材料的成本，又使得其應用受到了很多限制，降低了材料的力學性能，并容易造成環境的污染。?

采用納米粒子取代乳化劑穩定的乳液即Pickering乳液已有報道，這一類型乳液有即不含乳化劑又穩定性好等特點。然而，已見報的納米粒子穩定的乳液的分散相體積分數小于70％，不能用于制備聚合物多孔材料。?

近年來，僅章圣苗等成功采用聚合物納米子穩定水包油和油包水型高內相乳液，并制備了親水性和疏水性聚合物多孔材料(ZL2009102013081、ZL2009102013096)。然而所涉制備方法均需通過對高內相乳液進行加熱等方式，引發其連續相中的單體聚合，這不僅限制了多孔材料基體材料的類型，也對乳液本身的穩定性提出了比較高的要求。迄今，采用無需化學反應如直接冷凍干燥聚合物納米粒子穩定的油包水型高內相乳液來得到多孔材料的方法則尚未有成功的報道。?

本發明公開了一種采用苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物納米粒子水分散液為水相，特定的有機溶劑為油相，以水相中?的聚合物納米粒子穩定油包水型高內相乳液，聚合物溶脹在有機溶劑中形成交聯結構，除去有機溶劑和電解質，得到超低密度聚合物多孔材料的方法。直接冷凍干燥得到多孔材料簡化了實驗步驟，并實現了聚合物多孔材料制備過程的無乳化劑。?

發明內容

本發明需要解決的技術問題是公開一種新的通過物理方式制備不含乳化劑的聚合物多孔材料的方法。?

本發明所述的制備無乳化劑的聚合物多孔材料的乳液模板法，包括如下步驟：?

將一定量的電解質加入到聚合物納米粒子水分散液中，攪拌溶解作為水相，以能溶解聚合物納米粒子的有機溶劑為油相，在恒定溫度下，將水相滴入油相，繼續攪拌，形成油包水型高內相乳液，在室溫下放置一定的時間后，以該乳液為前驅體，將其冷凍干燥，形成超低密度聚合物多孔材料；?

所說的能溶解聚合物納米粒子有機溶劑為甲苯、二甲苯或氯仿，其在乳液中所占的質量分數為10％～30％；?

水相占乳液整體的質量百分數：70％～90％；?

所說的聚合物納米粒子是苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸三嵌段共聚物；聚合物納米粒子是在氮氣保護下，在引發劑(過硫酸銨)作用下，通過無皂乳液聚合法聚合得到的；?

所說的聚合物納米粒子水分散液其固含量質量百分數為3～12％；聚合物納米粒子水分散液是由苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯三嵌?段共聚物納米粒子分散在去離子水中得到的；?

所說的電解質為氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂，相對于水相的質量百分數為0～3.6％；?

采用掃描電鏡(SEM)S-4800(日本JEOL公司)觀測聚合物多孔材料的孔形貌，并測定其孔徑；多孔材料表觀密度由樣品質量除以其體積計算所得。?