一種製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法的製作方法
2023-10-08 03:34:14 1
專利名稱：一種製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開孔聚合物材料的製備方法，具體涉及採用離子型乳化劑，通過反相乳液模板法製備開孔聚合物材料的方法。
背景技術：
開孔聚合物材料是一種具有廣泛用途的材料，如開孔聚苯乙烯，在製備組織培養支架、離子交換樹脂和催化劑載體等諸多領域已經獲得的眾多的應用。
開孔聚合物材料的製備方法，引起了人們廣泛的關注，其中，高內連通(中間相體積百分數大於等於60％)的反相乳液自從1976年首次報導以來，作為模板來製備開孔聚合物材料，已經有眾多的文獻報導，如道化學公司於2000年申請的美國專利(US Pat 6,147,131)和卡梅隆等於2005年在聚合物雜誌上發表的文章等。
但是儘管高內連通乳液首次被報導已經是幾十年以前的事，科學家在製備高連通乳液過程中採用的乳化劑還是僅限於非離子型乳化劑或非離子型乳化劑與少量的離子型乳化劑的混合物，且非離子型乳化劑的用量很大，佔到體系中單體用量的5-70％，大量的乳化劑的存在既提高了材料的成本，又使得其應用受到了很多限制，並容易造成環境的汙染。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明所述的製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，包括如下步驟將引發劑水溶液加入單體苯乙烯、乳化劑和交聯劑的混合物，攪拌，形成反相乳液，在65～75℃反應10～14小時，然後從反應產物中收集開孔聚合物材料；所說的交聯劑為二乙烯基苯，乙二醇二甲基雙丙烯酸酯或它們的混合物；所說的乳化劑為十六烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基氯化銨，十七烷基三甲基溴化銨等長烷烴基三甲基溴化銨或氯化銨的一種或多種的混合物；所述的引發劑為過硫酸銨(APS)或過硫酸鉀(KPS)等水溶性引發劑中的一種或兩種混合物。優選的引發劑為過硫酸銨。
原料的重量百分比如下苯乙烯和交聯劑苯乙烯0～100％，交聯劑100～0％；基於單體苯乙烯的體積，乳化劑用量為0.004～0.02克/毫升；基於單體苯乙烯的體積，引發劑用量為0.005～0.03克/毫升；反應體系中，水佔體系體積的60～98％。
採用掃描電鏡(SEM)JSM-6360LV(日本JEOL公司)觀測開孔聚合物的孔的形貌，用全自動壓汞儀IV9500(美國麥克儀器公司)測定開孔材料的孔徑大小及孔容積，用比表面積儀Tristar3000(美國麥克儀器公司)測定材料的比表面積。
本發明的製備方法簡單易行，經常規的反相乳液聚合反應，即可獲得孔徑在1.0～800微米、通孔孔徑在0.2～480.0微米，比表面積在1.0～50平方米/克，孔容積在1.0～50毫升/克的開孔聚合物材料，並可根據聚合模具的形狀做成從薄膜到塊狀的各種形體材料。
圖1為實施例1的開孔聚合物材料的掃描電鏡照片圖2為實施例2的開孔聚合物材料的掃描電鏡照片圖3為實施例3的開孔聚合物材料的掃描電鏡照片具體實施方式
實施例1將25毫升苯乙烯和0.20克十六烷基三甲基溴化銨加入到燒瓶中，勻速攪拌5分鐘；再將120毫升的蒸餾水和0.40克的過硫酸銨配成溶液，在保持勻速攪拌的情況下滴加到燒瓶中，待形成穩定的反相乳液後，再將該反相乳液注入到模具中，升溫至70℃，反應12小時，待反應結束，將聚合物用去離子水洗滌，再真空乾燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容積為4.9毫升/克，比表面積為41.82平方米/克，通孔孔徑為0.4微米，大孔直徑為5.2微米。
實施例2將20.0毫升苯乙烯和5.0毫升二乙烯基苯，0.3克十六烷基三甲基氯化銨加入到燒瓶中，勻速攪拌10分鐘；再將120毫升的蒸餾水和0.20克的過硫酸銨配成溶液，在保持勻速攪拌的情況下將之緩慢的滴加到燒瓶中，待形成穩定的反相乳液後，再將該反相乳液注入到模具中，升溫至65℃，反應14小時，待反應結束，將聚合物用去離子水洗滌，真空乾燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容積為1.3毫升/克，比表面積為2.2平方米/克，通孔孔徑為298.4微米，大孔直徑為760.8微米。
實施例3將1.8毫升苯乙烯和0.2毫升乙二醇二甲基雙丙烯酸酯，0.016克十六烷基三甲基氯化銨加入到燒瓶中，勻速攪拌15分鐘；再將98毫升的蒸餾水和0.3克的過硫酸銨配成溶液，在保持勻速攪拌的情況下將之緩慢的滴加到燒瓶中，待形成穩定的反相乳液後，再將該反相乳液注入到模具中，升溫至75℃，反應10小時，待反應結束，將聚合物用去離子水洗滌，真空乾燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容積為48.4毫升/克，比表面積為28.02平方米/克，通孔孔徑為30.6微米，大孔胞直徑為100.8微米。
權利要求
1.一種製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特徵在於，包括如下步驟將引發劑水溶液加入單體苯乙烯、乳化劑和交聯劑的混合物，攪拌，形成反相乳液，然後從反應產物中收集開孔聚合物材料；所說的交聯劑為二乙烯基苯，乙二醇二甲基雙丙烯酸酯或它們的混合物；所說的乳化劑為長烷烴基三甲基溴化銨或氯化銨中的一種或多種的混合物；所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
2.根據權利要求1所述的製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特徵在於，在65～75℃反應10～14小時。
3.根據權利要求1所述的製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特徵在於，所說的乳化劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十七烷基三甲基溴化銨。
4.根據權利要求1、2或3所述的製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特徵在於，原料的重量百分比如下苯乙烯和交聯劑苯乙烯0～100％，交聯劑100～0％；基於單體苯乙烯的體積，乳化劑用量為0.004～0.02克/毫升；基於單體苯乙烯的體積，引發劑用量為0.005～0.03克/毫升；反應體系中，水佔體系體積的60～98％。
5.根據權利要求1～4任一項所述的方法製備的開孔聚合物材料，其特徵在於，孔徑在1.0～800微米、通孔孔徑在0.2～480.0微米，比表面積在1.0～50平方米/克，孔容積在1.0～50毫升/克。
全文摘要
本發明公開了一種製備開孔聚合物材料的反相乳液模板法，包括如下步驟將引發劑水溶液加入單體苯乙烯、乳化劑和交聯劑的混合物，攪拌，形成反相乳液，然後從反應產物中收集開孔聚合物材料；所說的交聯劑為二乙烯基苯，乙二醇二甲基雙丙烯酸酯或它們的混合物；所說的乳化劑為長烷烴基三甲基溴化銨或氯化銨中的一種或多種的混合物；所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。本發明的製備方法簡單易行，經常規的反相乳液聚合反應，即可獲得孔徑在1.0～800微米、通孔孔徑在0.2～480.0微米，比表面積在1.0～50平方米/克，孔容積在1.0～50毫升/克的開孔聚合物材料，並可根據聚合模具的形狀做成從薄膜到塊狀的各種形體材料。
文檔編號C08F212/00GK101054423SQ20071003951
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月16日 優先權日2007年4月16日
發明者章聖苗, 陳建定, 朱芸, 翁盛光 申請人:華東理工大學