[发明专利]一种多孔交联聚苯乙烯微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔交联聚苯乙烯微球，具体涉及一种具有表面微孔内部大孔结构的单分散多孔交联聚苯乙烯微球，确切的说是利用改良的种子聚合的方法合成表面与内部具有不同孔结构的单分散交联聚苯乙烯微球。

背景技术

多孔材料，如硅胶、沸石、活性碳、多孔金属、多孔高分子材料等，在工业分离与净化处理中有广泛的应用，通常用作离子交换树脂，催化剂载体以及航天材料等，实现液体和气体的纯化与分离。而多孔高分子材料因其低密度，高孔隙率以及易功能化等特点受到高度重视。在过去几十年中，各种合成的多孔高分子材料，如聚苯乙烯类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类和聚丙烯腈类，被相继研制和应用。而多孔聚苯乙烯微球，因其具有简单的制备方法、良好的机械强度和化学稳定性、以及能与极性和非极性有机溶剂相容等特点，受到越来越多的关注。

单分散大孔聚苯乙烯微球因具有的特殊大孔结构，具有良好的通透性及较高的比表面积，可以作为特殊的材料应用在各种领域，如分离工艺中的吸附材料、高效液相色谱柱填料、催化剂载体、纳米材料的制备模板以及核聚变靶向材料等。因大孔微球具有良好的通透性，尤其适合在高效液相色谱中使用，可以有效提高柱效和改善分离性能。

大孔聚苯乙烯微球的研究始于20世纪50年代，在致孔相的存在下，悬浮聚合苯乙烯和二乙烯基苯，聚合结束后，除去致孔相，即可获得在干燥状态下具有永久孔洞的聚苯乙烯微球。从那时起，如何制备粒径均一，分散性良好和交联度可控的多孔聚合物微球，其制备方法和条件的探究便成为高分子领域的热点研究课题，相关的研究也取得了较大进展。到目前为止已有一些文献采用如下的制备方法：(1)El-Aasser等在《Journal of Polymer Science:Part A Polymer Chemistry》杂志1992,30,235-244报道了采用种子乳液聚合的方法，以线性小分子聚合物作为惰性溶剂相，合成了粒径10μm的单分散多孔聚苯乙烯微球，通过改变线性聚合物的分子量，可以得到不同孔径分布的多孔聚合物微球；(2)李文慧等在《Macromolecules》杂志2000,33,4354-4360报道了采用两步沉淀聚合的方法，以乙腈或者乙腈与甲苯混合物作为反应介质，合成了几种不同单体相的表面多孔聚合物微球；(3)中国发明专利CN101434673A报道了一种单分散多孔聚合物微球的制备方法，通过在两步种子溶胀聚合的第二步后实施分离残余单体技术，提高了两步种子溶胀聚合制备单分散多孔聚合物微球的稳定性；(4)此外，中国发明专利CN1927899A中介绍了利用两步种子溶胀法，合成了P(St-co-DVB-co-EGDMA)多孔微球，以及专利CN101045755A公开了利用种子溶胀法制备表面官能化的多孔高分子微球。

以上所列的制备方法，制备的微球孔洞大多集中在微球表面，或是只有微球表面有孔而内部无孔，没有充分发挥出多孔微球的优势，限制了它们的应用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中微球孔洞大多集中在微球表面的问题，进而提供一种多孔交联聚苯乙烯微球的制备方法，以及由这种方法制备的多孔交联聚苯乙烯微球，所述多孔交联聚苯乙烯微球具有表面微孔内部大孔结构、单分散性良好、工艺简单、生产成本低、重复性好，可广泛用于色谱柱填料、吸附材料等领域。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多孔交联聚苯乙烯微球，所述的多孔交联聚苯乙烯微球具有表面微孔内部大孔结构。

具体地，所述表面微孔的平均孔径为18.64～22.82nm，内部大孔的平均孔径为0.75～1.64μm。

一种多孔交联聚苯乙烯微球的制备方法，包括下述步骤：

S1、将单分散聚苯乙烯种子微球分散于水中形成种子微球溶液，向所述种子微球溶液中加入致孔相，搅拌12-24h，使所述聚苯乙烯种子微球充分溶胀，得到第一溶胀物；所述致孔相包括致孔剂和乳化剂；

S2、向所述第一溶胀物中加入聚合前驱体溶液，搅拌8-12h使所述聚合前驱体溶液在所述聚苯乙烯种子微球内充分溶胀，得到第二溶胀物；

S3、向所述第二溶胀物中加入稳定剂，在70-75℃温度条件下使所述聚合前驱体发生聚合后，采用离心分离得到聚苯乙烯微球；

S4、将聚苯乙烯微球放入萃取剂中除去致孔相，再通过离心水洗、醇洗得到多孔交联聚苯乙烯微球。

单分散聚苯乙烯种子微球、致孔剂、聚合前驱体、稳定剂的质量比为(0.5-1):(10.68-12.82):(6.40-12.80):(0.88-1.77)。