一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法技術

本發明專利技術公開一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法，包括1)制備Janus雪人形復合顆粒；2)制備正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒；3)制備高內相乳液；4)聚高內相乳液制備，用乙醇去除高內相乳液中的水相，在60?70℃真空干燥12?14h，得到具有通孔結構的聚合物多孔材料即利用雪人形Janus復合顆粒制備通孔結構的聚合物多孔材料。本發明專利技術制備方法簡單，原料易得，能夠大批量制備，所制備的具有通孔結構的聚合物多孔材料通透性好，能夠用于分離、吸附等方面的應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法。
技術介紹
多孔材料由于其獨特的物理性能如較低的密度、大的比表面積、高的孔隙率因而使得這類材料在液相色譜、物質傳輸、吸附及分離、表面催化、生物醫學工程等領域有著廣泛的應用價值。而在這些多孔材料中，聚合物多孔材料由于其成本低、易加工、耐腐蝕等優點引起了科研工作者極大的興趣。高內相乳液模板法由于制備的多孔材料孔徑可控及操作簡單等特點得到廣泛應用。由于高內相乳液的內相體積分數要高于75％，為了獲得穩定的高內相乳液通常需加入高達連續相含量20-30％的表面活性劑，因而聚合后難以去除這些表面活性劑，一方面表面活性劑的毒性會對環境和人類健康造成影響，并且參與的表面活性劑也會影響到材料的性能。相對于傳統表面活性劑穩定體系而言，以Pickering高內相乳液為模板制備聚合物多孔材料顆粒乳化劑在油水兩相界面不可逆轉的吸附行為使的固體顆粒的用量較少，而乳化劑顆粒最終會留在高分子體系形成復合材料，使得聚合物多孔材料的力學性能顯著提高。然而以固體顆粒為穩定劑往往只能得到具有閉孔結構的聚合物大孔材料，極大地限制了多孔聚合物在眾多領域的應用。因此，制備具有通孔結構的聚Pickering高內相乳液是一個很大的挑戰。由于固體顆粒的表面潤濕性是決定其是否能夠用來制備乳液的重要因素，研究發現，雪人形Janus復合顆粒有著一端親水的二氧化硅和一端疏水的聚苯乙烯，因此可利用硅烷試劑可以對二氧化硅一側進行修飾，調節Janus材料的表面潤濕性，來制備Pickering高內相乳液，通過該高內相乳液模板聚合得到聚合物多孔材料。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料，采用改性后的雪人形Janus顆粒為Pickering高內相乳液的乳化劑，通過乳液模板聚合得到具有通孔結構的聚合物多孔材料，并探討其在吸附油類物質方面的能力。本專利技術采用的技術方案為：一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法，步驟如下：1)制備Janus雪人形復合顆粒1.1)取聚苯乙烯中空球分散在水中得聚苯乙烯水溶液，調節聚苯乙烯水溶液的pH為8-10，在60-70℃下攪拌形成種子乳液；1.2)再將3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，1.0wt％的過硫酸鉀水溶液，十二烷基苯磺酸鈉超聲分散在水中，使之形成單體乳液；1.3)隨后將單體乳液緩慢滴加進種子乳液中，于70-80℃下進行反應；反應結束后將離心所得的沉淀用水、乙醇洗滌后，離心分離，并真空干燥12-14h后，得到白色粉末即Janus雪人形復合顆粒；2)制備正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒取Janus雪人型復合顆粒于裝有乙醇的圓底燒瓶中，超聲使Janus雪人形復合顆粒分散在乙醇中得溶液A，調節溶液A的pH為3.0-4.0或8.0-9.0，隨后再向溶液A中加入正辛烷基三乙氧基硅烷試劑，回流攪拌72-80h；反應結束后將離心所得的沉淀用水洗滌，離心分離并真空干燥12h后得到白色粉末即正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒；3)制備高內相乳液取苯乙烯、二乙烯基苯作為油相于離心管中，加入過氧化苯甲酰，超聲20-30min后，再將正辛烷基修飾的Janus雪人形顆粒超聲分散于油相中，分批加入水相，劇烈振蕩形成油包水型高內相乳液；4)聚高內相乳液制備將離心管密封，在80℃下反應12h，反應結束后，用乙醇去除高內相乳液中的水相，在60-70℃真空干燥12-14h，得到一種利用雪人形Janus復合顆粒制備通孔結構的聚合物多孔材料。所述的方法，其特征在于，步驟1.1)用28wt％的NH3·H2O調節聚苯乙烯水溶液的pH為8-10。所述的方法，其特征在于，步驟1)中3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1.0wt％的過硫酸鉀水溶液和十二烷基苯磺酸鈉按質量1:1:0.01的配比投料。所述的方法，其特征在于，步驟2)中Janus雪人形復合顆粒與正辛基三乙氧基硅烷的質量比為1：5；Janus雪人形復合顆粒與乙醇的質液mg/ml比為10：3。所述的方法，其特征在于，步驟2)中通過向圓底燒瓶加入2mol/L的HCl溶液調節溶液A的pH為3.0-4.0或加入28wt％的NH3·H2O調節溶液A的pH為8.0-9.0。所述的方法，步驟3)中苯乙烯和二乙烯基苯的體積比為3:1-1:3；過氧化苯甲酰占油相質量的0.5-2％。所述的方法，步驟3)正辛基修飾的Janus雪人形顆粒占油相質量的2.74-12.34％。所述的方法，步驟3)分批加入水相，每次加入0.2-0.4ml的水相，所述高內相乳液中水相體積分數為85.7-90％。一種所述的利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料在吸附油類物質方面的應用。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術利用雪人形Janus顆粒為乳化劑，制備以高內相乳液為模板的具有通孔結構的聚合物的多孔材料。將雪人形Janus顆粒二氧化硅一端修飾上長鏈烷基，并將其分散于苯乙烯-二乙烯基苯油相中，加入引發劑，分批加入水相，劇烈振蕩后形成穩定的油包水型高內相乳液，經過升溫反應，得到具有通孔結構的聚合物多孔材料。本專利技術制備方法簡單，原料易得，能夠大批量制備，所制備的具有通孔結構的聚合物多孔材料通透性好，能夠用于分離、吸附等方面的應用。雪人形Janus顆粒形貌均一(500nm)，能夠構筑高穩定性的油水乳液體系；另一方面，該材料是一端親油的聚苯乙烯-二乙烯基苯高分子，另一端是親水二氧化硅，通過修飾引入適量長鏈烷基，使得整個材料疏水性增強，有利于制備油包水型高內相乳液附圖說明圖1為Janus雪人形顆粒FT-IR圖；其中A為原始雪人形Janus顆粒FT-IR圖；B實施例1步驟2)得到正辛基修飾后的雪人形Janus顆粒FT-IR圖。圖2為實施例1制備的具有通孔結構的聚合物多孔材料A的SEM圖。圖3為實施例1制備的具有通孔結構的聚合物多孔材料B的SEM圖。圖4為實施例1制備的一整塊具有通孔結構的聚合物多孔材料B。圖5為應用例吸油實驗效果圖。具體實施方式實施例1一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料制備方法如下：1)制備Janus雪人形復合顆粒1.1)取1g聚苯乙烯中空球分散在20g水中，隨后加入一定量的NH3·H2O(28wt％)，調節溶液的pH＝8，在70℃下攪拌形成種子乳液。1.2)再將2g3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)，2g1.0wt％的過硫酸鉀水溶液(KPS)，0.02g十二烷基苯磺酸鈉(SDS)超聲分散在10g水中，使之形成單體乳液。1.3)隨后將單體溶液在30分鐘內緩慢滴加進種子乳液，反應在70℃下進行。反應結束后將離心所得的沉淀用水，乙醇洗三次，離心分離并真空干燥12h后得到白色粉末即Janus雪人形復合顆粒。2)制備正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒取100mgJanus雪人形復合顆粒于圓底燒瓶中，圓底燒瓶內裝有30ml乙醇，超聲使Janus雪人形復合顆粒分散在30ml乙醇中，再向圓底燒瓶加入一定量HCl溶液(2mol/L)調節溶液的pH＝3.0，隨后再加入0.5g正辛烷基三乙氧基硅烷試劑，回流攪拌72h。反應結束后將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法，其特征在于，步驟如下：1)制備Janus雪人形復合顆粒1.1)取聚苯乙烯中空球分散在水中得聚苯乙烯水溶液，調節聚苯乙烯水溶液的pH為8?10，在60?70℃下攪拌形成種子乳液；1.2)再將3?(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，1.0wt％的過硫酸鉀水溶液，十二烷基苯磺酸鈉超聲分散在水中，使之形成單體乳液；1.3)隨后將單體乳液緩慢滴加進種子乳液中，于70?80℃下進行反應；反應結束后將離心所得的沉淀用水、乙醇洗滌后，離心分離，并真空干燥12?14h后，得到白色粉末即Janus雪人形復合顆粒；2)制備正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒取Janus雪人型復合顆粒于裝有乙醇的圓底燒瓶中，超聲使Janus雪人形復合顆粒分散在乙醇中得溶液A，調節溶液A的pH為3.0?4.0或8.0?9.0，隨后再向溶液A中加入正辛烷基三乙氧基硅烷試劑，回流攪拌72?80h；反應結束后將離心所得的沉淀用水洗滌，離心分離并真空干燥12h后得到白色粉末即正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒；3)制備高內相乳液取苯乙烯、二乙烯基苯作為油相于離心管中，加入過氧化苯甲酰，超聲20?30min后，再將正辛烷基修飾的Janus雪人形顆粒超聲分散于油相中，分批加入水相，劇烈振蕩形成油包水型高內相乳液；4)聚高內相乳液制備將離心管密封，在80℃下反應12h，反應結束后，用乙醇去除高內相乳液中的水相，在60?70℃真空干燥12?14h，得到一種利用雪人形Janus復合顆粒制備通孔結構的聚合物多孔材料。...

【技術特征摘要】
1.一種利用雪人形Janus復合顆粒制備具有通孔結構的聚合物多孔材料的方法，其特征在于，步驟如下：1)制備Janus雪人形復合顆粒1.1)取聚苯乙烯中空球分散在水中得聚苯乙烯水溶液，調節聚苯乙烯水溶液的pH為8-10，在60-70℃下攪拌形成種子乳液；1.2)再將3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，1.0wt％的過硫酸鉀水溶液，十二烷基苯磺酸鈉超聲分散在水中，使之形成單體乳液；1.3)隨后將單體乳液緩慢滴加進種子乳液中，于70-80℃下進行反應；反應結束后將離心所得的沉淀用水、乙醇洗滌后，離心分離，并真空干燥12-14h后，得到白色粉末即Janus雪人形復合顆粒；2)制備正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒取Janus雪人型復合顆粒于裝有乙醇的圓底燒瓶中，超聲使Janus雪人形復合顆粒分散在乙醇中得溶液A，調節溶液A的pH為3.0-4.0或8.0-9.0，隨后再向溶液A中加入正辛烷基三乙氧基硅烷試劑，回流攪拌72-80h；反應結束后將離心所得的沉淀用水洗滌，離心分離并真空干燥12h后得到白色粉末即正辛烷基修飾的Janus雪人形復合顆粒；3)制備高內相乳液取苯乙烯、二乙烯基苯作為油相于離心管中，加入過氧化苯甲酰，超聲20-30min后，再將正辛烷基修飾的Janus雪人形顆粒超聲分散于油相中，分批加入水相，劇烈振蕩形成油包水型高內相乳液；4)聚高內相乳液制備將離心管密封，在80℃下反應12h，反應結束后，用乙醇去除高內相乳液中的水相，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王真真，孟慶博，梁福鑫，楊振忠，宋溪明，
申請(專利權)人：遼寧大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21