[發(fā)明專利]超交聯(lián)“編織”超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110987721.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113717430B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿兵;林俊志;王永康;夏想兒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J9/28
• 分類號(hào): C08J9/28;C08L33/16;C08K5/06;C08F220/24;C08F212/08;C08F212/36;B01D53/02
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 李茜

本發(fā)明公開(kāi)了超交聯(lián)“編織”超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料的制備方法及應(yīng)用。包括以下步驟：將表面活性劑和引發(fā)劑分散于含氟單體、苯乙烯與交聯(lián)劑組成的油相中，利用機(jī)械攪拌將電解質(zhì)水溶液作為水相加到油相中，得到油包水型含氟高內(nèi)相乳液，再進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)完成后干燥得到整塊含氟多孔聚合物前驅(qū)體；將整塊含氟聚合物前驅(qū)體置于有機(jī)溶劑中溶脹，加入路易斯酸催化劑和外交聯(lián)劑，在惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用溶劑沖洗反應(yīng)獲得的材料并且用溶劑抽提，然后真空干燥獲得超交聯(lián)含氟多級(jí)孔聚合物整料。本發(fā)明將乳液模板法與超交聯(lián)編織法結(jié)合，獲得具有超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔含氟材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于超交聯(lián)“編織”法制備超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

多孔材料是現(xiàn)代生活中具有高度應(yīng)用價(jià)值的材料，利用聚合物的易加工性來(lái)生產(chǎn)的多孔聚合物材料兼具聚合物的合成多樣性和多孔材料的高度多孔性，在催化劑載體、化學(xué)分離工程、物質(zhì)吸附領(lǐng)域和儲(chǔ)能材料方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。含氟多孔聚合物有許多非凡的性質(zhì)，例如熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性、超疏水性等，在強(qiáng)酸性環(huán)境、高溫條件等復(fù)雜的化學(xué)環(huán)境中仍然具有很好的性能，因此含氟聚合物多孔材料因其獨(dú)特的研究?jī)r(jià)值而備受關(guān)注。制備多孔聚合物材料的多種方法已經(jīng)被報(bào)道，包括氣體發(fā)泡法、嵌段共聚物模板法、直接模板法以及乳液模板法等，其中乳液模板法具有制備簡(jiǎn)單，成本低廉，制品可以根據(jù)模具任意調(diào)整成型，易于功能化等優(yōu)點(diǎn)，在眾多制備多孔材料的方法中占據(jù)重要地位。高內(nèi)相乳液模板法是乳液模板法的一種，高內(nèi)相乳液(HIPEs)是高度粘稠的糊狀乳液，內(nèi)部分散相占比超過(guò)乳液體積74.05％，通過(guò)聚合連續(xù)相然后除去內(nèi)部模板相制得的大孔聚合物整料稱為PolyHIPEs。

然而目前所報(bào)道的以高內(nèi)相乳液為模板制備含氟多孔聚合物的方法仍有不足的地方，一方面使用含氟單體聚合的相關(guān)報(bào)道較少，另一方面含氟單體較難乳化，通過(guò)單一的高內(nèi)相乳液模板法所制備的含氟多孔材料的多孔結(jié)構(gòu)往往過(guò)于單一，一般為大孔結(jié)構(gòu)，比表面積相對(duì)較低，不利于小分子物質(zhì)的分離和儲(chǔ)存，限制了其在物質(zhì)吸附和分離等方面的應(yīng)用，申請(qǐng)?zhí)?01910023620.X的專利公開(kāi)了一種基于刻蝕聚乳酸制備含氟多級(jí)孔結(jié)構(gòu)聚合物的方法，將聚乳酸混入制備含氟多孔材料的原料中，制備得到含氟多孔材料后通過(guò)刻蝕聚乳酸制備得到多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的含氟材料，但該方法刻蝕前后含氟多孔材料上的微孔數(shù)量增加較少，含氟多孔材料的比表面積增加相對(duì)較少。因此將微孔與中孔引入含氟多孔材料，制備具有較高比表面積的含氟多級(jí)孔聚合物整料是一項(xiàng)急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供基于超交聯(lián)“編織”法制備超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料的方法。本發(fā)明將乳液模板法與超交聯(lián)編織法結(jié)合，先采用高內(nèi)相乳液模板法，通過(guò)自由基聚合制備得到含氟多孔聚合物前體，然后采用外交聯(lián)劑“編織”法在原有的大孔結(jié)構(gòu)的孔壁“編織”微孔，獲得具有超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面，提供基于超交聯(lián)“編織”法制備超高比表面積的PolyHIPE含氟多級(jí)孔材料的方法，包括以下步驟：

(1)將表面活性劑和引發(fā)劑分散于含氟單體、苯乙烯與交聯(lián)劑組成的油相中，然后利用機(jī)械攪拌，將電解質(zhì)水溶液作為水相加到油相中，得到油包水型含氟高內(nèi)相乳液，高內(nèi)相乳液在55～80℃下聚合24小時(shí)，干燥后得到含氟多孔聚合物前驅(qū)體；

(2)將步驟(1)得到的整塊含氟聚合物前驅(qū)體置于有機(jī)溶劑中溶脹，加入路易斯酸催化劑和外交聯(lián)劑，在惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)；

(3)反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用溶劑沖洗反應(yīng)獲得的材料并且用溶劑抽提，然后真空干燥獲得超交聯(lián)含氟多級(jí)孔聚合物整料。

優(yōu)選的，步驟(1)中，所述含氟單體占油相質(zhì)量的10～80wt％；所述交聯(lián)劑占油相質(zhì)量的10～80wt％；所述苯乙烯占油相質(zhì)量的10～80wt％；