[发明专利]一种柔性形状记忆大孔聚合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性形状记忆大孔聚合物的制备方法，属材料制备和吸附分离领域。利用纳米SiO₂作为稳定粒子，与丙烯酸等聚合交联组分分散在去离子水中作为水相。将咪唑改性溴化丁基橡胶溶于石油醚中作为油相。水相、油相混合搅拌形成稳定的Pickering高内相乳液，置于烘箱中聚合得到柔性形状记忆大孔聚合物。改性橡胶作为形状记忆功能单体引入乳液体系，与各组分共同作用，制备的柔性形状记忆大孔聚合物用于水溶液中河豚毒素的吸附分离。该产品具有大孔结构和良好的形状记忆性能，有利于对目标分子的吸附分离，骨架中分散均匀的SiO₂提供了大量的吸附位点，并且SiO₂接枝到橡胶上可以避免脱落，有利于聚合物的循环再生。

技术领域

本发明属于材料制备和吸附分离技术领域，涉及一种Pickering水包油高内相乳液聚合法制备掺杂有纳米级SiO₂粒子的柔性形状记忆大孔聚合物材料的方法，并将其应用于从水溶液中吸附分离河豚毒素。

背景技术

河豚毒素(TTX)是自然界中的一种生物碱，存在于河豚鱼和其他一些生物体内。它是一种氨基全氢喹唑啉型化合物，结构复杂，分子式为C₁₁H₁₇N₃O₈。1909年日本的田原良纯博士首先提取出河豚鱼中的毒素，其主要成份即TTX。TTX能与钠离子通道上的受体结合，人类在摄入后约2至3小时就会出现口头麻木、肢体感觉异常和呼吸困难等症状，严重者甚至会心脏骤停乃至死亡。由于TTX毒性极强，每年都会有人因食用未将TTX处理干净的河豚鱼而中毒。但微量的河豚毒素具有镇静、镇痛和局麻的药理作用，且在治疗癫痫、心律失常、肾功能衰竭和戒除毒瘾等方面都具重大作用。由于其独特的生理活性功能和非凡的药理作用，TTX具有巨大的医学开发价值。河豚鱼生产过程中的高毒部位常作为废弃物处理，既造成了资源浪费，也带来了一定的潜在危害。因此，为了TTX在临床医疗方面的有效应用，也避免造成浪费和危害，开发简单高效的TTX分离纯化方法就尤为重要。

SiO₂纳米粒子由于其粒径小，比表面积大和强大的表面吸附能力而被广泛应用于吸附和分离。然而，由于SiO₂纳米粒子仅几十纳米，这种粉末材料的回收和再利用并不容易，使得其难以被分离和再利用。Pickering高内相乳液(HIPEs)聚合法是一种制备大孔吸附材料的简单且环保的方法。采用Pickering HIPEs聚合法并将SiO₂纳米粒子用作稳定粒子，可以将SiO₂纳米粒子很好地连接在一起，这使得在吸附后收集吸附剂变得很方便。然而，通过Pickering HIPEs聚合制备的二氧化硅基吸附剂的柔韧性通常很差，这使其在诸如吸附和解吸的操作中易被损坏，从而降低了使用寿命。

常见的柔性材料包括聚氨酯泡沫、聚丙烯纤维和凝胶等，它们通常用于吸附和分离领域。它们具有分离和吸附操作简单、不易破裂、易于回收的优点。但是，这些材料仍然存在缺点，例如孔道容易塌陷、结构易被外力破坏。这些问题阻碍了它们在实际应用中的重复使用。

发明内容

橡胶具有良好的力学性能和高粘弹性，在较小的外力作用下会产生较大的变形，并且在去除外力后可以恢复到原始状态。如果将具有高粘性和良好的力学性能的橡胶作为形状记忆功能单体适当地添加到材料中，则材料的结构将更稳固并且将具有形状记忆功能。

本发明以SiO₂纳米粒子为稳定粒子，丙烯酸为基底材料，结合高粘弹性的橡胶，通过Pickering HIPEs聚合制备出具有良好吸附能力和循环再生性能的柔性形状记忆大孔聚合物，为从河豚鱼和其他生物体内TTX的有效分离/提取奠定基础。该技术的优点是利用橡胶作为材料体系中的形状记忆功能单体，结合丙烯酸作为基底材料，使得制得的大孔聚合物材料具有良好的力学性能和形状记忆性能，有利于吸附解吸和循环再生。