[发明专利]聚烯烃基乳化剂及其用于制备高内相乳液和多孔聚合物材料

说明书

提供一种拓扑结构的聚烯烃基乳化剂以及其在制备稳定的油包水型高内相乳液中的应用。还提供由所述稳定的油包水型高内相乳液制备的高强度、通孔型多孔聚合物材料及其在催化、分离、储能、绝缘、阻隔、吸收等领域中的应用。

技术领域

本发明涉及一种新型拓扑结构的聚烯烃基乳化剂以及该聚烯烃基乳化剂在制备稳定的油包水型高内相乳液中的应用。本发明还涉及由所述稳定的油包水型高内相乳液制备的高强度、通孔型多孔聚合物材料及其·在催化、分离、储能、绝缘、阻隔、吸收等领域中的应用。

背景技术

高内相乳液(HIPE)在制备多孔聚合物材料方面的应用是众所周知的，且具有制备方法简单、易成形、易后修饰等优点。所得到的多孔聚合物材料在催化、分离、储能、绝缘、阻隔、吸收等领域具有广泛应用。

在传统高内相乳液的制备过程中，需使用大量(20％)的小分子表面活性剂作为乳化剂来稳定乳液，因此有显著量的表面活性剂残留在所得产物材料中，这极大降低了所述材料的强度，从而制约了多孔聚合物材料的应用。美国专利US 2001/0029271 A1公开了以烯基琥珀酸衍生物作为高内相乳液的乳化剂，该乳化剂参与聚合反应得到多孔聚合物材料，但仍需使用大量乳化剂。中国专利CN103539929A公开了用共聚物微球来稳定油包水型高内相乳液，通过乳液中的双烯交联反应制备多孔聚合物材料。美国专利US 2010/0261803A1报道了用修饰过的金属氧化物和二氧化硅微球来稳定油包水高内相乳液，并可通过聚合制备多孔聚合物材料，使用所述微球虽然能稳定高内相乳液，但得到的多孔聚合物材料的孔径大且非通孔，无法满足多孔聚合物材料的使用要求。美国专利US 2013/0287735 A1公开了用酯基大分子乳化剂来稳定油包水高内相乳液，制备了具有良好生物相容性的多孔聚合物材料，但制备中仍需使用大量乳化剂。

发明内容

针对现有技术的不足和本领域的需求，本发明提供了一种新型拓扑结构的聚烯烃基乳化剂，并通过用该聚烯烃基乳化剂稳定的油包水型高内相乳液的聚合，制备了高强度、通孔型多孔聚合物材料。

因此，本发明涉及一种新型拓扑结构的聚烯烃基乳化剂，它是由一种或多种C₂-C₁₂烯烃、优选C₂-C₄烯烃与一种或多种功能单体在任选的催化剂的存在下进行共聚和任选地经历后反应而得到的共聚物,其中所述共聚物的数均分子量为300-1,000,000g/mol，优选500-500,000g/mol，和分子量分布为1-20，优选1-10；所述功能单体选自(甲基)丙烯酸酯类及其衍生物、(甲基)丙烯酰胺类及其衍生物和十一碳烯酯类及其衍生物；和烯烃与功能单体的比例为10-5000:1，优选30-1000:1，更优选50-500:1。

本发明还涉及一种制备所述聚烯烃基乳化剂的方法，其包括以下步骤：

在任选的催化剂的存在下，在干燥过的有机溶剂中进行C₂-C₁₂烯烃、优选C₂-C₄烯烃与功能单体的共聚反应，得到共聚物，其中所述共聚物的数均分子量为300-1,000,000g/mol，优选500-500,000g/mol，和分子量分布为1-20，优选1-10，所述功能单体选自(甲基)丙烯酸酯类及其衍生物、(甲基)丙烯酰胺类及其衍生物和十一碳烯酯类及其衍生物，和烯烃与功能单体的比例为10-5000:1，优选30-1000:1，更优选50-500:1；

共聚反应结束后，加入反应终止剂，得到含有亲水性基团的拓扑结构的聚烯烃基乳化剂产物；

在真空烘箱中进行干燥，以除去产物中残留的有机溶剂和反应终止剂；和

任选地进行后反应，以在产物中包含进一步的亲水性非离子基团或离子基团。

本发明的聚烯烃基乳化剂可以是非离子型聚烯烃基乳化剂或者离子型聚烯烃基乳化剂。