[發明專利]超支化聚酰胺或其衍生物?介孔分子篩復合材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710192067.3
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106977746A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發明（設計）人: 趙文波;張晉;黃曉華;范雯璐;尤欣瑞
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08K7/26;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種復合材料、其制備方法及應用，具體涉及一種超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料、其制備方法及應用。

背景技術

介孔分子篩材料因其特有的高比表面、孔徑可調等特點而廣泛應用于吸附、催化、傳感、分離等領域。隨著工業的快速發展，廢水重金屬離子污染越來越嚴重，對人體健康造成極大危害，介孔分子篩材料成為去除廢水中重金屬離子的重要材料之一。單純介孔分子篩材料由于結構單一、官能團含量不足導致其應用受限，因此通常采用后修飾法在已合成的介孔分子篩材料中引入活性基團豐富的有機物，以提高其對重金屬離子的吸附效率。在以往研究中，介孔分子篩應用于水體中重金屬離子吸附，大都通過高溫焙燒或使用有機溶劑去除有機模板劑法，以獲得孔徑為2-50nm的無機材質的介孔分子篩，隨后通過化學修飾法在介孔分子篩表面修飾具有螯合作用的有機官能團(后嫁接法)，以提高材料對重金屬離子的吸附量。整個處理過程較為復雜，焙燒模板劑也會造成能源浪費和新的污染，且介孔分子篩引入表面修飾官能團后其生物相容性也無法得到保證。

超支化聚酰胺是一種富有末端官能團，具有類似網絡三維結構的大分子結構聚合物。相比于常用線型聚合物，高度支化的結構使超支化聚酰胺的分子鏈不易纏繞，溶解度高，且超支化聚酰胺材料內部具有大量空腔，活性位點豐富，若能將其應用至重金屬離子吸附，則有望使得吸附效率大大提高。超支化聚酰胺及其衍生物作為模板劑具有如下優點：

1、官能團密度大。富胺類高分子如超支化聚酰胺(C₁₄₂H₂₈₈N₅₈O₂₈)的氮含量為25.0％，而且通過化學改性可進一步得到氨基含量更高的相關衍生物。而常見的用作介孔分子篩模板劑的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB，C₁₉H₄₂NBr)的氮含量僅為3.8％，常見的后修飾劑3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES，C₉H₂₃NO₃Si)的氮含量僅為6.3％。活性基團含量高使得以富胺類高分子材料為模板劑合成的高分子與介孔分子篩的復合材料有望高效捕獲痕量超標的重金屬離子。

2、活性位點豐富的功能高分子保留在介孔分子篩中，占據了絕大部分介孔孔道，吸附重金屬離子時，重金屬離子會通過功能性高分子與無機二氧化硅骨架之間的“縫隙”被吸附，并“卡在”介孔結構中難以脫離，相當于在介孔孔道結構中構建了對小尺寸的重金屬離子的限域效應；特別地，具有超支化結構的高分子材料本身具有豐富的空腔結構，空腔所產生的空間結構具有牢固吸附小尺寸重金屬離子的能力，實現了超支化高分子材料與介孔孔道的協同吸附效應。

3、超支化聚酰胺及其衍生物作為模板劑合成介孔分子篩材料，無需去除模板劑，可避免焙燒模板劑造成的能源浪費和污染。

4、良好的生物相容性。選用生物相容性良好的高分子材料為模板劑，有望應用至血液環境中去除血液中過量重金屬離子。

然而，目前還未見有使用超支化聚酰胺或其衍生物為模板劑直接合成介孔分子篩材料的報道，顯然，構建新型超支化聚酰胺及其衍生物/介孔分子篩復合材料亟需新的理念和新技術。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料的制備方法，該方法采用利用超支化聚酰胺或其衍生物自組裝形成膠束的行為實現硅源在膠束表面脫水縮合，得到以超支化聚酰胺或其衍生物為模板劑且具有規整介孔孔道的超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料，制備工藝簡單，得到的復合材料生物相容性好，在醫學領域有廣闊的應用前景。

本發明的另一目的是提供一種超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料，并提供該超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料在吸附血液中過量重金屬離子中的應用。

技術方案：本發明一方面提供一種超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將超支化聚酰胺或超支化聚酰胺衍生物溶于水中，調節溶液pH至8～11，制得超支化聚酰胺或超支化聚酰胺衍生物的膠束溶液；其中，超支化聚酰胺衍生物是通過端基改性提高超支化聚酰胺的氨基含量得到的；

2)將步驟1)制得的膠束溶液與硅源混合，60～100℃攪拌反應3～24h，制得超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子篩復合材料。