[发明专利]高分子凝胶用单体及高分子凝胶与制备方法

说明书

本发明公开了高分子凝胶用单体及高分子凝胶与制备方法，4,4',4''‑三羟基三苯甲烷与叔丁基二甲基氯硅烷反应，得到TPC‑OTBS；在三乙胺存在下，4,4',4''‑三羟基三苯甲烷与硫酰氟反应，制备TPC‑OSO₂F；将TPC‑OTBS、TPC‑OSO₂F溶解在DMF中，加入DBU超声分散均匀，静置，得到高分子凝胶。本发明获得的凝胶通过静电作用和范德华力可选择性吸附有机溶剂。用SEM和TEM对固体材料的表明和内部形貌进行了表征，发现了其多孔的形貌，且较多为大孔。用红外，核磁表征了交联聚硫酸酯的结构，通过固体核磁氟谱和XPS元素证明了单体磺酰氟基团完全反应，交联聚硫酸酯与溶剂之间的相互作用力使其在吸附方面有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备技术，具体涉及一种高分子凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

高分子凝胶是凝胶因子与溶剂（水或其他有机溶剂）通过氢键，π-π堆积或者范德华力以及静电引力等相互作用形成的一个亚稳态平衡体系。因在化工分离，环境修复，生物医药及智能材料中有广泛应用而受到备受青睐。高分子与有机溶剂相互作用形成的半固态有机凝胶是未来全固态电解质电池和人工肌肉等的重要基础材料。但是高分子链如何与液态有机溶剂分子作用，使其稳定于高分子框架中，一直是难解之谜。这给高分子凝胶的设计（rational design）带来困难。虽然传统上氢键、范德华力和静电作用已被默认为是凝胶稳定的决定因素。但是大多数高分子凝胶的设计集中于油类分子（非极性有机溶剂）的成胶，在除水和醇类之外（例如DMF，DMSO）的极性有机溶剂中形成胶体研究甚少，这主要是由于难以准确预测溶剂分子与高分子主链和侧链基团的相互作用，这种作用力能使溶剂分子有序排列，稳定于聚合物中。因此在理论和实验上研究不同基团提供的作用力，准确预测它们与极性溶剂分子的相互作用关系，协同各种作用力的优势，达到1+12的效果，最终设计制备高分子-极性有机溶剂吸附凝胶，将能为新型环境响应智能材料（电致流变，电致弹性伸缩体等）提供新思路和新材料。

发明内容

本发明首次采用多官能团（官能团数为3或更多）来制备交联聚硫酸酯，目标就是使用新的方法合成高分子凝胶探究其与有机溶剂之间的分子作用力，为设计高分子凝胶提供思路。

本发明化学合成便捷，多官能度的单体制备简单。首先选取4,4',4''-三羟基三苯甲烷（TPC-OH）作为酚类前体，分别硫酰氟化和硅氧醚化，形成了三官能度的单体TPC-OTBS和TPC-OSO₂F，首次静置得到溶剂凝胶。

本发明采用如下技术方案：

一种高分子凝胶，其制备方法包括以下步骤，将TPC-OTBS、TPC-OSO₂F溶解在DMF中，再加入DBU，然后静置，得到高分子凝胶；具体的，高分子凝胶的制备方法为，将TPC-OTBS、TPC-OSO₂F溶解在DMF中，加入DBU后分散均匀，室温静置，得到高分子凝胶，称为TPC-cPs-gel。

本发明还公开了上述高分子凝胶在吸附有机溶剂中的应用。

本发明还公开了利用上述高分子凝胶吸附有机溶剂的方法，包括以下步骤，将上述高分子凝胶放入有机溶剂或者含有机溶剂的溶液中，完成有机溶剂的吸附。

本发明中，含有机溶剂的溶液可以为有机溶剂与水的混合液；有机溶剂可以为单一有机溶剂，也可以为混合有机溶剂，包括DMF、DMSO、DMA、NMP、苯甲醛、环己酮等。

本发明中， TPC-OSO₂F、DMF、DBU的用量比为（190～210mg）∶（1～4.5mL）∶50μg；TPC-OSO₂F、TPC-OTBS的摩尔用量比为1∶（0.9～1.1），优选的，TPC-OSO₂F、TPC-OTBS的摩尔用量一样。