[发明专利]基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的孔径尺寸调控方法及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的孔径尺寸调控方法及其制备方法。

背景技术

具有微纳米结构的聚合物薄膜在生物材料、光电材料等方面都具有很重要的应用价值，从而得到广泛研究与应用。过去，制备具有微纳米结构的薄膜可以采用不同的模板方法，比如胶体晶、乳液液滴、生物细菌以及过滤膜等模板，但由于其制备过程复杂、模板尺寸固定、模板制备困难等原因，因此很难得到具有可调尺寸或者单分散结构的薄膜。近年来，Widawski G.. Rawiso  M. and Francois B.报道的在高湿度条件下制备具有微观结构的薄膜的新方法【Self-Organized Honeycomb Morphology  of Star-Polymer Polystyrene Films. Nature 369, 387~389(1994)】得到逐渐发展，并且因其简单可控，越来越受到人们的关注【Breath figures as a  dynamic templating method for polymers and nanomaterials.  Advanced Materials 18, 973~989(2006)】。通过这种方法，可以利用不同聚合物制备得到高度有序的多孔膜【Formation of  honeycomb-structured, porous films via breath figures with different polymer  architectures. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 44,  2363~2375 (2006)】。

纤维素是自然界最为丰富的天然高分子，其最重要的一个应用就是作为薄膜材料，如再生纤维素已经广泛应用到薄膜和孔洞材料等许多领域【Morphology and  permeability of cellulose/chitin blend membranes. Journal of Membrane Science  287, 19~28(2007)】。然而，利用简单的纤维素结构、通过简便的方法很难得到有序孔结构的纤维素基薄膜，大大阻碍了纤维素材料在薄膜领域的应用。最近，本人报道【专利申请号：201210160907.5】，通过改变纤维素的结构，在高湿度条件下基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物可以制备纤维素基的有序孔薄膜。然而，基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物制备有序孔的控制方法不够明确，大大限制了此类共聚物材料在不同领域中的应用。

发明内容

本发明的一目的在于提供基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的孔径尺寸调控方法。

本发明的另一目的在于提供基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的浓度调控孔径尺寸的制备方法。

本发明的再一目的在于提供基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的接枝长度调控孔径尺寸的制备方法。

本发明的再一目的在于提供基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的接枝密度调控孔径尺寸的制备方法。

本发明的基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物的有序孔材料是一种接枝共聚物（EC－g－PS），其结构式为：

                                                 

其中：

 R为H或CH₃CH₂； 

n、p表示聚合度；

n是主链乙基纤维素的聚合度；

p是支链聚苯乙烯（PS）中苯乙烯单元的聚合度，即p表示平均接枝长度；

m表示支链聚苯乙烯的接枝密度，且m = 0.01 ~ 1.5，即表示接枝密度为1% ~ 150%；

其主链为乙基纤维素，重均分子量为5000～1000000，取代度为1.2～2.8，结构式为：

n是主链乙基纤维素（EC）的聚合度；

其支链为聚苯乙烯，重均分子量为500～100000，结构式为：

p是支链聚苯乙烯（PS）的聚合度。

本发明的基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的孔径尺寸调控方法为浓度调控方法、接枝长度调控方法和接枝密度调控方法等三种方法。

本发明的基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物材料制备有序孔的浓度调控孔径尺寸的制备方法，该方法包括以下步骤：