[發(fā)明專利]粒徑均勻的兩親性聚合物微球材料、制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910187015.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN109942737B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周慶;姚志建;李愛民;焦偉;雙陳冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);江蘇國創(chuàng)環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C08F212/36
• 分類號(hào): C08F212/36;C08F226/10;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 高麗

本發(fā)明公開了一種粒徑均勻的兩親性聚合物微球材料、制備方法和應(yīng)用，屬于高分子材料領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有制備方法粒徑難以調(diào)控、聚合物產(chǎn)率低、應(yīng)用效果不佳等難題。本發(fā)明以N?乙烯吡咯烷酮與二乙烯苯為單體，通過一定方式使其在水相中形成乳液均勻分散；利用合適的水相組成及配比，強(qiáng)化疏水性單體二乙烯苯與親水單體N?乙烯吡咯烷酮的親和，提高其產(chǎn)率；再通過嚴(yán)格的溫度及轉(zhuǎn)速等條件調(diào)控來進(jìn)行聚合，最終得到粒徑均勻的兩親性聚合物樹脂材料。通過系列表征及應(yīng)用評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，該材料具有非常優(yōu)異的兩親性能，對(duì)水體中有機(jī)物具有非常廣譜的富集分離性能，根據(jù)其粒徑大小可分別應(yīng)用于分析檢測(cè)、水處理工程及家用凈水等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料制備方法及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種粒徑均勻的兩親性聚合物微球材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，環(huán)境污染問題受到了越來越廣泛的關(guān)注。新興有機(jī)污染物作為近年來的研究熱點(diǎn)，盡管環(huán)境濃度低，但因?yàn)榉植紡V、毒性高而成為亟待解決的難題。吸附法是目前主要微污染有機(jī)物去除方法，也是美國EPA也對(duì)很多類微污染有機(jī)物的推薦方法。然而，這些污染物種類繁多，現(xiàn)有的多數(shù)吸附劑如活性炭對(duì)疏水性有機(jī)物效果較好，卻對(duì)許多親水性有機(jī)物難以高效吸附去除。為此，開發(fā)一種具有兩親性的聚合物微球是解決這一問題的重要方向。

目前用于水處理的兩親性聚合物材料較為罕見，而在環(huán)境分析領(lǐng)域，Waters公司的HLB固相萃取柱因其同時(shí)具有親疏水骨架，可同時(shí)對(duì)親疏水有機(jī)物進(jìn)行富集分離，在環(huán)境樣品前處理中占據(jù)了重要的地位。但到目前為止，該萃取柱的填料制備工藝尚未公開，僅知的是其骨架為乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯。不少研究者也曾對(duì)其進(jìn)行探索仿制，但仍存在一定的問題需要克服。專利ZL201110230789.6提出了一種N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯微球的制備方法，其通過分散聚合制備二乙烯苯微球，在加入N-乙烯吡咯烷酮進(jìn)行溶脹聚合。該方法操作繁瑣，成本昂貴，且專利中未通過紅外、元素分析等表征證實(shí)二次溶脹聚合的成功率，對(duì)其制備微球的應(yīng)用效果也未有涉及。本課題組前期專利ZL201510603600.1首次通過懸浮聚合成功將兩種單體進(jìn)行聚合，然而，該方法還存在著產(chǎn)率不穩(wěn)定，普遍較低；N含量較低、親水性不強(qiáng)；微球粒徑大小不均勻等問題，進(jìn)而造成其對(duì)水體中有機(jī)物吸附性能要明顯差于HLB的填料。產(chǎn)率較低的原因在于親水性單體N-乙烯吡咯烷酮與疏水性單體二乙烯苯相容性不足，進(jìn)而其產(chǎn)出的材料更多是二乙烯苯自聚而成，這也是親水性不強(qiáng)的原因。要解決這一難題，需要通過合適的中間媒介來加強(qiáng)兩者親和力。而粒徑不均勻是懸浮聚合自身的缺點(diǎn)，可以考慮改變合成操作步驟，調(diào)整水相的配方來克服。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中制備出的N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯產(chǎn)率低、粒徑不均勻，吸附效果不理想等缺點(diǎn)，本發(fā)明旨在通過開發(fā)一種全新的乳液-膠束-懸浮聚合法，該方法可高效制備粒徑均勻兩親性聚合物樹脂材料，且該材料對(duì)水體中親疏水有機(jī)物均可具有優(yōu)異的富集分離與吸附去除性能。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種粒徑均勻的兩親性聚合物微球材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)配制第一油相和第二油相：將單體二乙烯苯、致孔劑與引發(fā)劑混合均勻配制第一油相，將單體N-乙烯基吡咯烷酮、致孔劑和引發(fā)劑混合均勻配制第二油相,其中，單體二乙烯苯在第一油相中的體積含量為20％-75％；第一油相中的致孔劑和第二油相中的致孔劑的體積比為1:1，致孔劑總體積為第一油相和第二油相總體積的10％-75％；單體N-乙烯基吡咯烷酮在第二油相中的體積含量為20％-80％；第一油相中的引發(fā)劑和第二油相中的引發(fā)劑的質(zhì)量比為1:1；引發(fā)劑總用量為單體二乙烯苯和單體N-乙烯基吡咯烷酮總質(zhì)量的0.5-3％；

(2)配制水相：在水中加入乳化劑、分散劑，其中，乳化劑用量為水相總質(zhì)量的0.1-5％；分散劑用量為水相總質(zhì)量的0.05-2％；

(3)將水相加熱至50-65℃，分別加入50v％(體積)以上的第一油相與50v％以上的第二油相，預(yù)聚5-10分鐘后，開始反應(yīng)0.5-2小時(shí)；