[发明专利]具有超强吸附特性的介孔聚二乙烯基苯材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属物理化学，材料化学的技术领域，特别涉及到一种多孔聚合物材料的制备方法。

背景技术

介孔的聚合物作为一种功能高分子材料在很多高新技术领域都具有潜在的应用前景，比如生物，传感，催化，吸附等领域多孔聚合物都显示出了独特的性能。按照无机介孔材料的命名规则，介孔聚合物材料指的是孔径在2～50nm的聚合物材料。然而对于介孔聚合物的报道要比介孔无机材料的报道要少很多。这是因为无机介孔材料的合成方法不适合大多数的聚合物的聚合条件。

通常介孔的聚合物的合成包含硬模板合成，相分离技术合成，泡沫法，和表面活性剂自组装法等等，而通过这些方法也有一些成功合成的例子。比如说通过无机35nm的SiO2小球为硬模板成功地合成了介孔的聚合物材料(Johnson SA.，Ollivier PJ.，Mallouk TE.Science.1999，283，963-965.)，通过介孔的硅基分子筛MCM-48为模板复制出了介孔的聚二乙烯基苯(Kim JY.，Yoon SB.，Koolib F.，andYu JS.J Mater.Chem.2001，11，2912-2914)；通过相分离技术也有很多成功的例子；利用无机介孔材料常用的表面活性剂自组装的方法也成功地合成出了有序介孔的酚醛树脂(Meng Y.，Gu D.，Zhang F.，Shi Y.，Yang H.，Li Z.，Yu C.，Tu B andZhao D.Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，7053-7059)

然而上述的合成方法由于其比较繁琐复杂，对于合成条件要求比较严格，合成成本较高，合成的样品具有一定的局限性等缺点使得介孔聚合物的应用很大程度上受到了一定的限制。报道过的合成出的多孔的聚二乙烯基苯都属于高交连的聚合物并没有显示出很好的溶胀性。

溶剂热法合成是无机材料的常用合成方法，溶剂热反应通常是在高温高压下进行的，这时溶剂处于临界或超临界状态，反应活性提高物质在溶剂中的物理性质和化学反应性能均有很大的改变，因此溶剂热化学反应大多异于常态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，公开一类新的具有溶胀性聚二乙烯基苯及其新颖合成方法，通过利用溶剂热的方法代替普通的加热过程，再通过选取不同的有机溶剂为模板合成出具有高比表面积的，不同的孔结构的介孔聚二乙烯基苯。这些介孔聚二乙烯基苯不同于普通的介孔聚合物，是聚合链松散缠绕的可溶胀的多孔的聚合物，显示出了超疏水性，超亲油性以及超强的吸附能力。

本发明的介孔聚二乙烯基苯材料是以聚二乙烯基苯作为骨架的聚合链松散缠绕的介孔聚合物，孔径变化范围在1～50nm，比表面积变化范围是220～700m²/g。

本发明的介孔聚二乙烯基苯材料具有的吸附能力超过活性碳，对气体为0.3～2.0g/g，对液体为1～17g/g；优选的介孔聚二乙烯基苯材料的吸附能力，对气体为1.2～2.0g/g，对液体为8.5～17g/g。

本发明的介孔聚二乙烯基苯的合成方法是，将二乙烯基苯单体分散到有机溶剂中，加入偶氮二异丁腈为引发剂，搅拌后装入反应釜；在80～180℃的条件下溶剂热聚合12～48小时；挥发掉有机溶剂得到介孔的聚二乙烯基苯。其中，按质量比为：二乙烯基苯单体∶偶氮二异丁腈∶有机溶剂＝1∶0.005～0.05∶4～15；所述的有机溶剂为四氢呋喃、四氢呋喃和水、乙酸乙酯、氮氮二甲基甲酰胺、丙酮或苯等常用有机溶剂。

所述的溶剂热聚合，可以是将二乙烯基苯单体、有机溶剂和引发剂装入反应釜中，置于烘箱中高温高压进行聚合。

上述的这里有机溶剂既作为了分散二乙烯基苯单体的溶剂又充当了形成介孔的模板剂。可以通过选取不同的溶剂为模板调整介孔的大小1～50纳米。比较好的有机溶剂为四氢呋喃、四氢呋喃和水；更优选的有机溶剂为四氢呋喃和水，其中四氢呋喃和水的用量体积比为20∶0～2。

本发明的方法制得的介孔聚合物材料显示出了超疏水性，超亲油性以及超强的吸附能力。本发明的方法避免了通常合成介孔材料的脱除模板剂的步骤，并可以通过选取不同的溶剂为模板调整介孔的大小；合成过程简便易行，对于合成条件比较宽松，合成成本很低，使得合成的样品具有实际可行的应用效果，在吸附有机污染物、治理有机物泄露造成的污染等方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明制得的PDVB-THF-0氮气吸附与脱附等温线与BJH孔分布。

图2是样品PDVB-THF-0透射电子显微镜(TEM)照片。

图3是样品PDVB-THF-x氮气吸附与脱附等温线与BJH孔分布。