[发明专利]低温液态金属微球在制备吸附分离分析高分子多孔材料中的应用

说明书

本发明公开了低温液态金属微球在制备高分子吸附分离材料中的应用。所述低温液态金属微球通过高频振动和低表面能物质硫醇包覆的方法制备，并用于高分子多孔吸附分离材料制备过程中的致孔剂。本方法制备得到的可控孔径和孔隙率的高分子固相萃取吸附分离材料具有以下优点：1.制备得到的高分子吸附分离材料可根据目标化合物的特性，任意调控聚合物的孔径大小和孔隙率，使其拥有与吸附分离对象分子尺寸相匹配的吸附孔穴和扩散通道。2.制备所得吸附分离聚合物内部孔穴结构均匀，重现性好。具有较高的柱效和可进行快速吸附分离的特性。3.以亚微米和微米直径的液态金属液滴替代了常规有毒高污染的有机溶剂致孔剂，达到了绿色重复利用。

技术领域

本发明涉及富集分离材料制备技术，具体涉及低温液态金属微球在制备高分子吸附分离多孔材料中的应用。

背景技术

液态金属又称非晶态合金，是指在常温常压下像水一样呈液态、可流动的不定型金属。其可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。目前常见的低温金属主要是由低熔点金属镓与其他金属按一定比例共融形成，如镓铝合金、镓铋合金、镓锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金等。此类液态合金熔点会根据各金属成分的配比不同从而熔点也会不一样，一般在10℃～30℃之间。由于镓及其合金无毒且具有极低的蒸气压、较高的热导率和流动性，在柔性可拉伸电子、能量收集与存储、生物成像、冷却装置、传感器、致动器、软体机器人、微流体、形状调控系统、医疗监测和化学催化合成等领域有着非常重要的应用价值。而其中将液态金属制备成亚微米直径的功能性微球液滴再用于其他相关领域的研究备受关注，如单分散的纳米或微米微球填充到微通道、纤维或多孔结构中来制备柔性电极或导体材料；微米级液态金属的模板印刷、喷墨印刷、微接触印刷、转印或3D打印图案化技术等；液态金属与其他柔软或弹性材料共混制备柔性复合材料等。而相关液态金属液滴的制备与应用中由于镓及其合金在空气中容易形成氧化层，极大地降低了表面张力，使得它们容易粘附于甚至腐蚀基底，在一定程度上限制了液态金属液滴的广泛应用。因此，如何制备不粘基底、无腐蚀性且具备高流动性和液滴直径可控的液态金属液滴仍然是一个关键性挑战。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了低温液态金属微球在制备高分子吸附分离多孔材料中的应用。

本发明的技术方案是：低温液态金属微球在制备高分子吸附分离多孔材料中的应用。所述低温液态金属微球作为致孔剂用于高分子吸附分离多孔材料的制备。

本发明的进一步改进包括：

所述低温液态金属的制备方法如下：先将所有原料金属单独加热至熔融状态，然后在搅拌条件下依次将熔融状态的金属混合，直至全部金属相互溶解；在控制上述的液态合金温度在250℃～350℃下搅拌2h以上，逐步冷却至室温，即得液态金属合金材料。

所述高分子吸附分离分析多孔材料的制备方法如下：以甲基丙烯酸酯类为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂；加入占功能单体和交联剂总体积30％～60％的液态金属微球为致孔剂；加入占功能单体和交联剂总质量1％～3％的偶氮二异丁腈为引发剂制备聚丙烯酸酯类固相萃取吸附填料；将混合溶液密封于安培瓶中后在60℃水浴超声条件下聚合12～24h得到块状高分子聚合物，然后去除液态金属微球；所述液态金属微球的直径为250nm～1500nm；所述功能单体和交联剂的比例为1∶4～6。

所述甲基丙烯酸酯类是2-甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯；聚合反应前先向混合溶液中通入氮气15min，以去除预聚合溶液中的溶解氧。