[發明專利]低溫液態金屬微球在制備吸附分離分析高分子多孔材料中的應用

有效

• 申請號: 201810239584.6
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108479729B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 張裕平;白秀芝;陳軍;張毅軍;陳娜;李盼盼;沈鳳莎
• 申請（專利權）人: 河南科技學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11370
• 代理人: 馮譜

本發明公開了低溫液態金屬微球在制備高分子吸附分離材料中的應用。所述低溫液態金屬微球通過高頻振動和低表面能物質硫醇包覆的方法制備，并用于高分子多孔吸附分離材料制備過程中的致孔劑。本方法制備得到的可控孔徑和孔隙率的高分子固相萃取吸附分離材料具有以下優點：1.制備得到的高分子吸附分離材料可根據目標化合物的特性，任意調控聚合物的孔徑大小和孔隙率，使其擁有與吸附分離對象分子尺寸相匹配的吸附孔穴和擴散通道。2.制備所得吸附分離聚合物內部孔穴結構均勻，重現性好。具有較高的柱效和可進行快速吸附分離的特性。3.以亞微米和微米直徑的液態金屬液滴替代了常規有毒高污染的有機溶劑致孔劑，達到了綠色重復利用。

技術領域

本發明涉及富集分離材料制備技術，具體涉及低溫液態金屬微球在制備高分子吸附分離多孔材料中的應用。

背景技術

液態金屬又稱非晶態合金，是指在常溫常壓下像水一樣呈液態、可流動的不定型金屬。其可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。目前常見的低溫金屬主要是由低熔點金屬鎵與其他金屬按一定比例共融形成，如鎵鋁合金、鎵鉍合金、鎵錫合金、鎵銦合金、鎵銦錫合金等。此類液態合金熔點會根據各金屬成分的配比不同從而熔點也會不一樣，一般在10℃～30℃之間。由于鎵及其合金無毒且具有極低的蒸氣壓、較高的熱導率和流動性，在柔性可拉伸電子、能量收集與存儲、生物成像、冷卻裝置、傳感器、致動器、軟體機器人、微流體、形狀調控系統、醫療監測和化學催化合成等領域有著非常重要的應用價值。而其中將液態金屬制備成亞微米直徑的功能性微球液滴再用于其他相關領域的研究備受關注，如單分散的納米或微米微球填充到微通道、纖維或多孔結構中來制備柔性電極或導體材料；微米級液態金屬的模板印刷、噴墨印刷、微接觸印刷、轉印或3D打印圖案化技術等；液態金屬與其他柔軟或彈性材料共混制備柔性復合材料等。而相關液態金屬液滴的制備與應用中由于鎵及其合金在空氣中容易形成氧化層，極大地降低了表面張力，使得它們容易粘附于甚至腐蝕基底，在一定程度上限制了液態金屬液滴的廣泛應用。因此，如何制備不粘基底、無腐蝕性且具備高流動性和液滴直徑可控的液態金屬液滴仍然是一個關鍵性挑戰。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了低溫液態金屬微球在制備高分子吸附分離多孔材料中的應用。

本發明的技術方案是：低溫液態金屬微球在制備高分子吸附分離多孔材料中的應用。所述低溫液態金屬微球作為致孔劑用于高分子吸附分離多孔材料的制備。

本發明的進一步改進包括：

所述低溫液態金屬的制備方法如下：先將所有原料金屬單獨加熱至熔融狀態，然后在攪拌條件下依次將熔融狀態的金屬混合，直至全部金屬相互溶解；在控制上述的液態合金溫度在250℃～350℃下攪拌2h以上，逐步冷卻至室溫，即得液態金屬合金材料。

所述高分子吸附分離分析多孔材料的制備方法如下：以甲基丙烯酸酯類為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯劑；加入占功能單體和交聯劑總體積30％～60％的液態金屬微球為致孔劑；加入占功能單體和交聯劑總質量1％～3％的偶氮二異丁腈為引發劑制備聚丙烯酸酯類固相萃取吸附填料；將混合溶液密封于安培瓶中后在60℃水浴超聲條件下聚合12～24h得到塊狀高分子聚合物，然后去除液態金屬微球；所述液態金屬微球的直徑為250nm～1500nm；所述功能單體和交聯劑的比例為1∶4～6。

所述甲基丙烯酸酯類是2-甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯和/或甲基丙烯酸羥乙酯；聚合反應前先向混合溶液中通入氮氣15min，以去除預聚合溶液中的溶解氧。