[发明专利]一种高内相乳液模板法制备多孔高分子材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种高内相乳液模板法制备多孔高分子材料的方法。

背景技术

多孔高分子材料因具备高比表面、高孔隙率、质轻、表面功能基团丰富等优点，在过滤、吸附、催化剂负载、药物运输、组织工程等领域具有重要应用。高内相乳液模板法是制备多孔高分子材料（polyHIPEs）的有效途径之一，并可对孔径、孔体积、孔连通性进行调控。

高内相乳液是指内相或分散相体积分数大于或等于74%的乳液。制备高内向乳液需要乳化剂，传统的乳化剂包括Span 80、聚乙烯醇、Hypermer 2296等。由传统表面活性剂制得的polyHIPEs具有开孔结构，然而需要消耗大量昂贵的表面活性剂（体积分数占连续相的5%-50%）。由于表面活性剂毒性较大，一般需要后处理除去，不但增加了产品成本，同时造成了环境污染。

由固体颗粒稳定的Pickering高内相乳液可以避免表面活性剂用量大的问题，并且固体颗粒毒性小、polyHIPEs力学性能好。然而，Pickering高内相乳液模板法制备polyHIPEs一般为不连通的闭孔结构，而连通性对多孔材料的性能及应用有显著影响：具有连通孔结构的材料表现出更快的吸附/脱附动力学。另外，缺少介孔导致polyHIPEs比表面积较小。这些缺点阻碍了多孔polyHIPEs材料在吸附分离、催化等领域的应用，同时限制了高内相乳液模板法制备多孔材料的使用范围。与传统表面活性剂相比，双子表面活性剂具有显著降低的临界胶束浓度、有效降低水的表面张力、特殊的流变性质及优异的协同作用等优点，因而采用双子表面活性剂稳定的高内相乳液模板法制备多孔材料具有突出的优点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高内相乳液模板法制备多孔高分子材料的方法。采用双子表面活性剂为乳化剂，制备了高内相乳液，然后通过引发连续相聚合、除去内相，得到多孔高分子材料。与普通表面活性剂相比，所得的高分子材料具有完整、有序的孔结构。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

一种高内相乳液模板法制备多孔高分子材料的方法，具体步骤如下：

（1）将双子表面活性剂溶解在去离子水中配成水溶液，然后向水溶液中加入单体和交联剂，待单体和交联剂完全溶解后得到水相；

（2）在搅拌条件下将油相液体缓慢加入到步骤（1）得到的水相中，继续搅拌得到水包油型高内相乳液，再加入引发剂继续搅拌至完全溶解；

（3）将步骤（2）得到的高内相乳液密封后在50~70℃下进行聚合、交联反应24h，反应结束后得到固体块状粗产物，以丙酮为萃取剂，通过抽提除去内相，真空干燥后得到多孔高分子材料。

步骤（1）中所述的单体为水溶性单体，包括丙烯酰胺或丙烯酸。

步骤（1）中所述的交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。

步骤（1）中所述的双子表面活性剂为乳化剂，其在水相中的质量分数为0.5% ~ 5%。

步骤（1）中，所述的单体在水相中的质量分数为10%-15%，交联剂和单体的质量比为3:10。

步骤（2）中所述的高内相乳液内相的体积分数为75% ~ 95%。

步骤（2）中所述的引发剂为氧化还原类引发剂，具体地，所述的引发剂为过硫酸铵和四甲基乙二胺混合。

步骤（2）中所述的油相液体为液体石蜡。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明开发了一种高内相乳液模板法制备多孔高分子材料的方法，为高内相乳液模板法制备多孔高分子材料提供了新思路，同时拓展了双子表面活性剂的应用范围，因而在多孔高分子材料研究领域具有重要意义；

（2）利用双子表面活性剂的独特优势，可以降低表面活性剂的用量，所得高内相乳液稳定性更好，有利于实现高分子材料孔结构的进一步调控；

（3）氮气吸脱附测试结果表明，本发明制得的多孔高分子材料的比表面积为9.58~46.8m²/g，总孔容达1.47×10^-2~5.23×10^-2cc/g。

附图说明

图1为分别以吐温20和以双子表面活性剂作为乳化剂时所得高分子材料的对比照片，其中，左：乳化剂为双子表面活性剂，右：乳化剂为吐温20；

图2为实施例1~4制备的多孔高分子材料的SEM图，其中，a：实施例1；b：实施例2，c：实施例3，d：实施例4；