[發明專利]一種簡便環保的聚合物多孔材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611139077.2
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106589208B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 譚昊天;涂書畫;王海濤;杜強國
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/56;C08F226/10;C08F222/20;C08F222/38;C08F220/28;C08F2/44;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/04;C08J9/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于材料技術領域，具體為一種簡便環保的聚合物多孔材料的制備方法。本發明先將水溶性單體和引發劑溶于水中，然后以經表面功能化修飾的無機顆粒GO為Pickering穩定劑，制備水包氣乳液，再將水溶性單體在一定條件下聚合，最后通過干燥得到聚合物多孔材料。使用GO作為水包氣Pickering乳液，GO十分突出的比表面積顯著降低了乳液中穩定劑的含量，并可獲得穩定性極佳的Pickering乳液。相比于通過水包油乳液模板制備聚合物多孔材料的方法，本發明不需使用對環境造成污染的有機物作為分散相，省去除去分散相的后續過程，更加環保且簡便；由于使用空氣為分散相，更易獲得具有較好通透性孔結構的聚合物多孔材料，有利于其在吸附、組織工程支架等領域的應用。

技術領域

本發明屬于新材料制備技術領域，俱已涉及一種多孔材料的制備方法。

背景技術

多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。多孔材料在自然界中很常見，比如木材、人類的骨骼等。隨著現代工業的迅速發展，人們對材料的功能化、精細化有了更多的要求，因此多孔材料由于諸多良好的性能受到了越來越多的關注和重視，可以被廣泛應用于催化劑載體、廢水處理、組織工程支架等。

多孔材料具有密度低、抗沖擊性好、比表面積高等優點，其中聚合物多孔材料更是由于聚合物類別豐富、易于功能化、加工成型條件簡單、能耗低等獨特的優異性成為多孔材料中的重點研究對象。聚合物多孔材料在吸附與分離、傳感器、催化以及環境科學等方面有廣泛的應用，可以被用作催化劑載體、組織工程支架、隔音隔熱材料以及廢棄物處理材料等。目前，比較常用的制備聚合物多孔材料的方法主要有三類：（1）模板法，直接對預制模板進行復制得到多孔結構；（2）嵌段共聚物自組裝法，將嵌段共聚物作為犧牲模板或者骨架來制備多孔材料；（3）直接合成法，通過移除聚合反應之后的溶劑得到多孔材料。這些方法雖然可以得到具有孔隙結構的聚合物材料，但是制備工藝往往較為復雜，并且生產成本較高，易產生對環境造成污染的廢棄物，因此不利于這些方法在聚合物多孔材料制備領域的廣泛應用。另外GO相比于二氧化硅、二氧化鈦等傳統的Pickering穩定劑具有原子級的厚度和微米級的尺寸，獨特的二維結構賦予其巨大的比表面積，并且表面含有大量可反應的親水基團，這些優異的性能使得GO在穩定乳液方面展現出顯著的優勢。

針對上述方法存在的不足，本發明提出了一種簡便環保的聚合物多孔材料的制備方法，可以靈活地控制孔徑、孔徑分布和多孔聚合物的通透性，從而滿足不同領域的應用需求，并且生產過程簡單，無需去除有機溶劑，從而提高了生產效率并利于環境保護。同時，由于采用乳液模板法制備聚合物多孔材料，因而可以對產物的外形結構進行十分便捷的設計，得到具有特定形狀的多孔材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生產過程簡單、成本低廉且環境友好的聚合物多孔材料的制備方法，該方法得到聚合物多孔材料的孔尺寸大小、通透性均可調節。

本發明通過以下技術方案加以實現：首先，將親水無機顆粒均勻分散在水中形成混合液；然后，加入離子型表面活性劑、硅烷偶聯劑或烷基胺溶液進行表面改性；再向其中加入水溶性單體和引發劑以及輔助穩定劑，超聲處理后使液體混合均勻，采用均質或者震蕩的方式形成穩定的水包氣型乳液；升溫進行聚合反應，反應后烘干產物即可得到聚合物多孔材料。

本發明提供的簡便環保的聚合物多孔材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）穩定劑的制備：將固體顆粒：改性劑：溶劑以1:（0.02~0.2）:（20~2000）的比例，在25℃~60℃并且攪拌的條件下進行混合，攪拌時間為0.5~10h，將產物離心、烘干，得到得到改性的無機顆粒；作為穩定劑；