[发明专利]一种有机多孔整体材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光引发的巯基–丙烯酸酯聚合反应制备有机多孔整体材料及其制备方法和应用，具体是将含有不饱和双键的二季戊四醇戊-/己-丙烯酸(dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate,DPEPA)，巯基化合物和光引发剂在致孔溶剂中超声溶解，然后在紫外光照射下发生自由基聚合反应，原位形成多孔的有机整体材料，通过调节单体的浓度和致孔剂的比例，即可制备成具有不同表面性质和功能的有机多孔整体材料。

背景技术

多孔整体材料是近年来受到广泛关注的一种新型多孔微分离介质，与传统的填充柱分离材料相比，兼具多孔填料的高容量和快速分离的优点，使其在分离分析工作中展现出良好的性能，是目前色谱领域的研究热点之一。被誉为继多聚糖、交联和涂渍、单分散之后的第四代色谱分离介质，在药物学、环境科学和生命科学等领域备受关注。整体柱按其材质可大体分为3类，即有机整体材料、无机整体材料和有机-无机杂化整体材料。

其中无机整体材料具有良好的机械性能和稳定性等优点，但是制备周期长，且一般需要柱后衍生。由于其独特的结构特点，在分离、催化等领域中展现出良好的性能。为结合有机和无机整体材料两者的优点，应运而生的新型有机-无机杂化整体材料在这些年引起了研究者的关注。有机-硅胶杂化整体柱具有制备简单、机械强度高及通透性好等独特优势，已被广泛应用于微尺度分离分析、固相微萃取和固定化酶反应器的基质等。但这种硅基的杂化整体材料需要经过多个步骤才能制得，过程仍然比较繁琐，且对pH值比较敏感，特别是采用的自由基聚合的速率比较难以控制，所以导致在制备重复性上还存在较大的不足。

相比之下，有机整体材料是目前研究最广泛的一类整体材料，通过热引发或紫外光引发进行原位聚合的有机聚合物整体柱具有制备方法简单、机械强度适宜、结构均匀、重复性好及柱效高等优点，能够实现对生物大分子的高效、快速、高通量分离分析，并具有更广泛的应用前景。同时其制备方法简单，通常是将有机单体、交联剂、致孔剂等混合均匀，经热引发或光引发原位自由基聚合或点击反应，即可得到有机整体材料。由于其良好的生物相容性，通透性及pH值适用范围，及通过致孔剂的配比来实现孔径的调整，基于这些因素，有机整体材料得到了迅速发展。

目前，自由基聚合(free radical polymerization)是有机整体材料制备中最常采用的聚合方式。自由基聚合是指含有碳碳双键的烯类单体,如丙烯酸、甲基丙烯酸等，可在紫外光照射下进行自由基链式自聚反应。随着巯基化合物的引入，聚合后在结构中生成了硫醚键，因而使聚合物具有优良的粘接性、聚合速率和碳-碳双键转化率提高。由于巯基/烯类单体自由基聚合可选用的烯类单体和巯基化合物的种类非常多，所以形成的聚合物具有很好的分子结构可设计性，因而已成为工业生产高分子产品的重要技术。

发明内容

为了简化有机整体材料的制备步骤，本发明提供了一种基于光引发的巯基–丙烯酸酯聚合反应快速制备有机多孔整体材料的制备方法。具体是将含有多个不饱和双键的交联剂、含有巯基的功能单体、致孔剂和光引发剂混合超声均匀后，在紫外灯照射下利用光引发的巯基–丙烯酸酯聚合反应(photoinduced thiol-ene polymerization reaction)快速制备有机多孔整体材料。

本发明采用的技术方案为：

将含有不饱和双键的丙烯酸酯、含有巯基的功能单体和光引发剂溶解在致孔溶剂中，超声混合均匀并除去溶解氧后，利用自由基聚合反应一步制备出有机多孔整体材料，并根据不同的需求，通过调节单体浓度和致孔剂比例，可以制备出不同性质的有机多孔整体材料。

其孔径大小约为1μm，比表面积为11.1-12.1m²g^-1，总孔隙率为69.1-75.6％，所述有机多孔整体材料为聚丙烯酸酯整体材料。

一种有机多孔整体材料的制备方法，具体指一种基于光引发的巯基–丙烯酸酯聚合反应制备有机多孔整体材料的方法：

将含有不饱和双键的丙烯酸酯、含有巯基的功能单体与致孔剂混合，其中加入光引发剂，将混合溶液超声溶解，再密封于反应器内，经紫外灯光照，发生自由基聚合反应，原位聚合形成具有多孔的有机整体材料。

所述含有不饱和双键的丙烯酸酯为二季戊四醇戊-/己-丙烯酸(dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate,DPEPA)，所述的含有巯基的功能单体为1-十二硫醇(1-Dodecanethiol,NDM)；