[发明专利]一种具有可塑性的高分子复合物、多级结构的有序介孔聚合物和有序介孔碳材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体为一种具有“橡皮泥”特性、具有可 塑性的高分子复合物，及利用这种复合物制备的多级结构的有序介孔 聚合物和多级结构的有序介孔碳材料。

背景技术

介孔聚合物和碳材料由于其具有廉价，表面积大，孔结构可控被 广泛应用于吸附、分离、催化、电极材料等多种领域。有序介孔碳和 介孔聚合物的合成一般可以通过有机有机自组装或者硬模板法得到。 用硬模板法得到的介孔碳介孔孔道来自于碳棒之间的空隙。所以孔径 分布比介孔氧化硅模板相对较宽。此外，模子介孔氧化硅的使用使得 合成过程复杂，耗时以及不适于大规模的生产和工业应用。近来通过 溶剂挥发“有机-有机自组装”合成了一系列具有不同介观结构的介孔 碳和介孔聚合物材料。

但是，用溶剂挥发诱导自组装方法很难得到具有特定形状的介孔 聚合物和介孔碳材料，这主要与溶剂挥发诱导自组装方法本身存在的 缺陷有关。这种方法类似与一般的铺膜，一般只能得到薄膜或“单片” 材料，所得材料不能后成型处理。溶剂挥发诱导自组装所的材料一般 为薄膜材料，而且高温焙烧后所得产品一般为破碎的片装，不能后期 成型，即没有可塑性。

表面活性剂混合体系具有独特的胶束化行为和更多优点。例如， 混合表面活性剂可以改变单一表面活性剂的CMT和CMC值，调节与 无机硅物种之间的作用，孔径大小，得到多级孔道结构，以及发生相 变等等。要得到有序介观结构，所用混合表面活性剂必须能相互匹配。 目前，混合表面活性剂在水热合成中被广泛运用。由于溶剂挥发诱导 自组装法得到的材料基本为薄膜或是单片形貌，因此，很难用此方法 得到其他形貌的固体材料。另外，反相表面活性剂很少用于合成介孔 氧化硅材料，这主要与反相表面活性剂的相行为有关。目前还没有将 商业化的反相表面活性剂引入介孔碳材料的合成。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可塑性，即具有“橡皮泥”特性的高 分子复合物。

本发明第二个目的是提供一种利用上述复合物制备的多级结构的 有序介孔聚合物。

本发明第三个目的在于提供利用上述复合物或有序介孔材料制备 的有序介孔碳材料。

技术方案为：

一种具有可塑性的高分子复合物，其制备方法包括如下步骤：

(1)将非离子表面活性剂和高分子前驱体分别溶解在有机溶 剂，将这两种有机溶液混合，通过有机溶剂的挥发诱导自组装反应， 反应温度为20～40℃，优选为30～40℃；反应时间为10分钟～ 10天，得到澄清溶液；优选反应时间10分钟-5小时；

所述的高分子前驱体为酚醛树脂，嘧胺树脂，呋喃树脂或聚酰亚 胺；优选为酚醛树脂；

所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、苯、甲苯、 乙醚、四氢呋喃、氯仿或者二氯甲烷中的一种或几种；优选为乙醇、 乙醚或四氢呋喃；

所述的混合表面活性剂由任意比非离子表面活性剂和反向表面活 性剂组成，非离子表面活性剂选自烷烃-聚环氧乙烷、聚环氧乙烷- 聚环氧丙烷-聚环氧乙烷、聚环氧乙烷-聚环氧丁烷-聚环氧乙烷或 聚环氧乙烷-聚环氧丁烷；反向表面活性剂为聚环氧丙烷-聚环氧乙 烷-聚环氧丙烷；用下列通式表示：C_aH_2a+1EO_b、EO_cPO_dEO_c、 EO_cBO_dEO_c、EO_cBO_d、PO_eEO_fPO_e，其中a数值范围为10～18， b为5～25，c为5～135，d为25～135，e为5～135，f 为25～135；

高分子前驱体与表面活性剂的质量比为1∶0.2～1∶5；优选为 1∶1～1∶5；

混合表面活性剂有机溶液的质量体积浓度为0.1～1g/ml；

所用高分子前驱体有机溶液质量浓度比为10％-90％，优选为 10％-60％；

非离子表面活性剂和反向表面活性剂的质量比优选为1∶1～1∶ 10；

(2)去除溶剂，将反应物在100～120℃条件下低温热固反应12 -36小时。