[发明专利]一种自带模板剂的单分散型纳米致孔剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成及改性领域，具体涉及一种自带模板剂的单分散型纳米致孔剂的制备方法。

背景技术

纳孔材料（nanoporous materials）是一类特殊的多孔材料，其孔径尺寸在纳米尺度范围内，一般为1～200nm。由于该类材料具有相对较大的比表面积、相对均一的孔径、特殊的通道（孔道），其在介电、光学、磁学、新能源、化学工程、生物工程、军事国防等领域有着广泛的应用前景，已经成为全球范围内多个学科的研究热点。

制备纳孔材料的方法有多种，如二次沉积法、溶胶凝胶法、热分解法、超临界发泡法、电化学刻蚀法、致孔剂法等。所得纳孔材料的孔径尺寸往往不均一，在某些特殊领域（如纳米分子筛等）中无法满足应用需要。

致孔剂法制备纳孔材料具有操作简单、不依赖特殊设备等优点。其基本步骤为：将基体材料与一定比例的致孔剂在分散剂中混合均匀，除去分散剂、定形，利用加热分解或溶剂抽提的方法除去致孔剂，在基体材料中即留下了与致孔剂对应的孔洞/孔穴。可见，致孔剂法制备纳孔材料所得产品孔径受到致孔剂的直接控制，可以认为纳孔尺寸与致孔剂近似相等，因而致孔剂对于用这种方法制备纳孔材料的性能至关重要。

已有致孔剂孔径不均一；表面无模板剂，易于团聚；无法形成有序阵列。利用此类致孔剂制备纳孔材料孔径不均匀，由于致孔剂团聚的原因使得所制备材料中部分孔洞尺寸远远超出纳米尺度的范围（从而会部分甚至全部丧失纳孔材料特有的电学、磁学、力学、热学性能），孔的排布也无法形成有序排列。故需要提供新方法制备能克服上述缺陷的致孔剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种自带模板剂的单分散型纳米致孔剂的制备方法，解决现有的制备方法导致致孔剂孔径不均一、易于团聚、无法形成有序阵列的问题。

本发明的技术方案为：一种自带模板剂的单分散型纳米致孔剂的制备方法，其制备步骤为：在单体中加入一定比例的表面活性剂、无机盐及助表面活性剂，再一起加入到一定量的蒸馏水中，搅拌、乳化、静止得到水包油型微乳液，在该微乳液中加入一定浓度的水溶性引发剂单体，通N₂保护、机械搅拌、升温，进行聚合反应一定时间后，在体系中滴加碱液，调节pH值为8～10，得到具有一定亲水亲油平衡值的、粒径分布为单分散的、尺寸范围在20～500nm的纳孔材料制备专用致孔剂。

进一步地，所述单体由憎水单体和亲水单体构成；其中憎水单体的质量百分比为60%～99%，亲水单体的质量百分比为40%～1%。

进一步地，所述憎水单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯腈中的一种；所述亲水单体为丙烯酸、丙烯酰胺、油酸、亚油酸或亚麻油酸中的一种。

进一步地，所述表面活性剂为：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯85（Tween85）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯83（Tween83）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯80（Tween80）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯65（Tween65）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯60（Tween60）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯40（Tween40）、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯20（Tween20）、乳化剂OP10、失水山梨糖醇脂肪酸酯85（Span85）、失水山梨糖醇脂肪酸酯83（Span83）、失水山梨糖醇脂肪酸酯80（Span80）、失水山梨糖醇脂肪酸酯65（Span65）、失水山梨糖醇脂肪酸酯60（Span60）、失水山梨糖醇脂肪酸酯40（Span40）、失水山梨糖醇脂肪酸酯20（Span20）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、平平加、土耳其红油或海藻酸丙二酯中的一种。

进一步地，所述助表面活性剂为正丁醇、异丙醇或异丁醇中的一种。

进一步地，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠或硝酸钾中的一种。

进一步地，所述水溶性引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种。

进一步地，所述表面活性剂用量为单体质量分数的30%～150%；助表面活性剂用量为单体质量分数的10%～80%。

进一步地，所述碱液为三乙胺、二乙胺、一甲胺、二甲胺、乙二胺等有机胺的水溶液，质量浓度为5%~15%。所述有机胺包括但不限于上述五种。或NaOH、KOH等强碱，质量浓度为5%~25%。

进一步地，所述进行聚合反应的反应温度为50～95℃；反应时间为5～35h。