[发明专利]磺酸功能化聚合物‑苯环杂化氧化硅复合纳米球及制备

摘要

本发明涉及具有中空结构的磺酸功能化有机‑无机杂化纳米球的制备方法，具体地说是具有中空结构的磺酸功能化聚合物‑苯环杂化氧化硅复合纳米球及制备方法。在碱性体系下，以1,4‑二(三乙氧基甲硅烷基)苯(BTEB)和聚苯乙烯‑氧化硅纳米球为前驱体，制备聚苯乙烯‑苯环杂化氧化硅纳米球。采用简单的磺化反应制得具有中空结构的磺酸功能化聚合物‑氧化硅复合纳米球。本发明合成的磺酸功能化的有机‑无机杂化纳米球的酸量在0.5‑3.0H+mmol/g，比表面积在100‑500m2/g，孔容0.20‑0.45cm3/g。得到的磺酸功能化聚合物‑苯环杂化氧化硅复合纳米球在烷基化反应中表现出非常好的反应性能。

主权项

磺酸功能化聚合物‑苯环杂化氧化硅复合纳米球，其特征在于：所述复合纳米球是由磺酸聚苯乙烯和苯环杂化氧化硅组成，所述磺酸聚苯乙烯：苯环杂化氧化硅组成质量比例为(5‑50):(50‑95)；所述复合纳米球具有空心球结构、双层球结构或核壳结构；具体制备方法为：在碱性溶液中，向含有内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球体系中加入有机硅烷前驱体，经过搅拌合成、晶化后过滤并干燥得到聚苯乙烯‑苯环杂化氧化硅蛋黄‑蛋壳型纳米复合材料；将得到的聚苯乙烯‑苯环杂化氧化硅蛋黄‑蛋壳型纳米复合材料与磺化试剂反应，经过滤，干燥最终得到具有中空结构的磺酸聚苯乙烯‑苯环杂化氧化硅复合纳米球形材料；所述碱性溶液为浓氨水或氢氧化钠水溶液中的一种，pH＝8‑12；所述有机硅烷前驱体为1,4‑bis‑(trimethoxysilyl)benzene(BTEB)，所述内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5‑10之间；将制备获取的纳米复合材料进行磺化反应，在材料中产生磺酸基团，磺化过程中纳米复合材料与磺化试剂的质量比为1‑50，磺化温度为0‑100℃；磺化时间为0.2‑12h；溶液pH值至9‑12之间，合成过程中温度为30℃‑100℃，搅拌时间2‑12h，晶化温度为80℃‑120℃；当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5‑10之间，晶化时间为0的条件下，获得空心球结构；当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在5‑10之间，晶化时间为36h的条件下，获得双层球结构；当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5‑4之间，晶化时间为36h的条件下，获得核壳结构。