[發(fā)明專利]一種基于定向結(jié)晶技術(shù)制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210365713.9
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102850574A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章圣苗;陳建定;李俊杰;朱蕓;華曄;李怡濮
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L79/08;C08L67/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的制備方法，具體涉及采用聚合物為溶質(zhì)，以二甲基亞砜為溶劑，制得一定濃度的溶液，將該溶液轉(zhuǎn)移到方形模具中，讓模具的一邊接觸低溫，使其定向結(jié)晶，然后洗滌，干燥，制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的方法。

背景技術(shù)

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(zhì)輸送能力等優(yōu)點(diǎn)，在吸附與分離、催化、生物組織工程以及環(huán)境科學(xué)等方面有著很高的應(yīng)用價(jià)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(bào)，如采用超臨界流體、鼓氣、膠體模板組裝、聚合物前驅(qū)模板法、高內(nèi)相乳液模板法和定向結(jié)晶法。其中定向結(jié)晶制備的聚合物多孔材料有許多優(yōu)點(diǎn)，如：可以制備獨(dú)特的三維雙軸有序結(jié)構(gòu)，方法簡單易行，不使用有毒溶劑綠色環(huán)保，應(yīng)用范圍廣等。這些優(yōu)點(diǎn)使定向結(jié)晶法制得的有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的研究和制備對于科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐有著重要的意義。迄今，定向結(jié)晶法制備的有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料已在如生物工程支架、催化劑載體、有機(jī)電子和分子過濾技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域向人們展示了廣闊的應(yīng)用前景。定向結(jié)晶法是單方向冷凍使溶劑晶體定向生長，通過把溶液或分散液冷凍結(jié)晶，而后冷凍干燥使溶劑晶體直接升華得到多孔材料。晶體的尺寸可以通過不同的冷凍溫度和冷凍速率來調(diào)節(jié)，通過控制冷凍速率和冷凍時(shí)間可以控制晶體的大小從而控制有序多孔聚合物的間距和孔徑。這種方法以溶劑晶體作為模板來制備多孔聚合物材料，已經(jīng)有眾多的文獻(xiàn)報(bào)道，如張海峰等于自然材料和先進(jìn)材料雜志上發(fā)表的一系列文章等。然而已見報(bào)的工作在制備過程中大多采用水作為溶劑或分散劑，只能制備水溶性或水分散性的聚合物多孔材料，然而大多數(shù)生物相容性好的材料不能被水溶解或分散，使定向結(jié)晶技術(shù)有一定的限制。二甲基亞砜被稱為一種萬能溶劑，可以溶解分散大多數(shù)的聚合物，將二甲基亞砜作為溶劑或分散劑后擴(kuò)展了定向結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用范圍。

此外，已見報(bào)定向結(jié)晶所涉制備過程均需通過冷凍干燥等方式進(jìn)行，這不僅使制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的周期長，也增加了制備成本。迄今，無需冷凍干燥采用直接烘干得到有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的方法尚未有報(bào)道。

本發(fā)明公開了一種有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的制備方法，具體涉及采用聚合物為溶質(zhì)，以二甲基亞砜為溶劑，制得一定濃度的溶液，將該溶液轉(zhuǎn)移到方形模具中，讓模具的一邊接觸低溫，使其定向結(jié)晶，然后洗滌，干燥，制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的方法。直接用烘箱干燥得到多孔材料，降低了制備成本，并實(shí)現(xiàn)了有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料制備過程的簡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種新的通過定向結(jié)晶的方式制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的方法。

本發(fā)明所述的制備有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的模板法，包括如下步驟：

以能溶解聚合物的二甲基亞砜為溶劑，將一定量的聚合物加入到二甲基亞砜中，在一定溫度下，通過攪拌形成溶液，將溶液轉(zhuǎn)移到方形模具中，以該溶液為前驅(qū)體，讓模具的一邊接觸低溫，使溶液定向結(jié)晶，而后用洗去溶劑洗去二甲基亞砜，直接用烘箱烘干得到有序結(jié)構(gòu)的聚合物多孔材料；

所說的聚合物為聚酰亞胺、聚乳酸、聚己內(nèi)酯等，相當(dāng)于溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～30％；聚合物溶液是不同的聚合物溶解在二甲基亞砜中得到的；

所說的冷凍溫度為-196℃～10℃；

所說的烘干溫度為40℃；

所說的洗去溶劑是乙醇、水、乙醇和水的混合物。

采用掃描電鏡(SEM)S-4800(日本JEOL公司)觀測有序結(jié)構(gòu)聚合物多孔材料的形貌，并測定其孔徑。

本發(fā)明的制備方法操作簡便，經(jīng)定向結(jié)晶后洗去二甲基亞砜，用烘箱直接干燥即可獲得有序結(jié)構(gòu)的聚合物多孔材料，孔徑在10～30微米之間。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

以11.02克二甲基亞砜作為溶劑，以0.551克聚乳酸作為溶質(zhì)，在80攝氏度恒溫環(huán)境下，通過磁力攪拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后將聚乳酸溶液轉(zhuǎn)移到方形模具中，讓模具的一邊與液氮(10℃)接觸，使其定向結(jié)晶后，用去離子水洗去二甲基亞砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序結(jié)構(gòu)多孔材料。

所得的有序結(jié)構(gòu)多孔材料的孔徑約為30微米。

實(shí)施例2

以11.02克二甲基亞砜作為溶劑，以0.551克聚乳酸作為溶質(zhì)，在80攝氏度恒溫環(huán)境下，通過磁力攪拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后將聚乳酸溶液轉(zhuǎn)移到方形模具中，讓模具的一邊與低溫液體(-18℃)接觸，使其定向結(jié)晶后用乙醇洗去二甲基亞砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序結(jié)構(gòu)多孔材料。

所得的有序結(jié)構(gòu)多孔材料的孔徑約為13微米。