专利名称：一种制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开孔聚合物材料的制备方法，具体涉及采用离子型乳化剂，通过反相乳液模板法制备开孔聚合物材料的方法。
背景技术：
开孔聚合物材料是一种具有广泛用途的材料，如开孔聚苯乙烯，在制备组织培养支架、离子交换树脂和催化剂载体等诸多领域已经获得的众多的应用。
开孔聚合物材料的制备方法，引起了人们广泛的关注，其中，高内连通(中间相体积百分数大于等于60％)的反相乳液自从1976年首次报道以来，作为模板来制备开孔聚合物材料，已经有众多的文献报道，如道化学公司于2000年申请的美国专利(US Pat 6,147,131)和卡梅隆等于2005年在聚合物杂志上发表的文章等。
但是尽管高内连通乳液首次被报道已经是几十年以前的事，科学家在制备高连通乳液过程中采用的乳化剂还是仅限于非离子型乳化剂或非离子型乳化剂与少量的离子型乳化剂的混合物，且非离子型乳化剂的用量很大，占到体系中单体用量的5-70％，大量的乳化剂的存在既提高了材料的成本，又使得其应用受到了很多限制，并容易造成环境的污染。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明所述的制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，包括如下步骤将引发剂水溶液加入单体苯乙烯、乳化剂和交联剂的混合物，搅拌，形成反相乳液，在65～75℃反应10～14小时，然后从反应产物中收集开孔聚合物材料；所说的交联剂为二乙烯基苯，乙二醇二甲基双丙烯酸酯或它们的混合物；所说的乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基氯化铵，十七烷基三甲基溴化铵等长烷烃基三甲基溴化铵或氯化铵的一种或多种的混合物；所述的引发剂为过硫酸铵(APS)或过硫酸钾(KPS)等水溶性引发剂中的一种或两种混合物。优选的引发剂为过硫酸铵。
原料的重量百分比如下苯乙烯和交联剂苯乙烯0～100％，交联剂100～0％；基于单体苯乙烯的体积，乳化剂用量为0.004～0.02克/毫升；基于单体苯乙烯的体积，引发剂用量为0.005～0.03克/毫升；反应体系中，水占体系体积的60～98％。
采用扫描电镜(SEM)JSM-6360LV(日本JEOL公司)观测开孔聚合物的孔的形貌，用全自动压汞仪IV9500(美国麦克仪器公司)测定开孔材料的孔径大小及孔容积，用比表面积仪Tristar3000(美国麦克仪器公司)测定材料的比表面积。
本发明的制备方法简单易行，经常规的反相乳液聚合反应，即可获得孔径在1.0～800微米、通孔孔径在0.2～480.0微米，比表面积在1.0～50平方米/克，孔容积在1.0～50毫升/克的开孔聚合物材料，并可根据聚合模具的形状做成从薄膜到块状的各种形体材料。
图1为实施例1的开孔聚合物材料的扫描电镜照片图2为实施例2的开孔聚合物材料的扫描电镜照片图3为实施例3的开孔聚合物材料的扫描电镜照片具体实施方式
实施例1将25毫升苯乙烯和0.20克十六烷基三甲基溴化铵加入到烧瓶中，匀速搅拌5分钟；再将120毫升的蒸馏水和0.40克的过硫酸铵配成溶液，在保持匀速搅拌的情况下滴加到烧瓶中，待形成稳定的反相乳液后，再将该反相乳液注入到模具中，升温至70℃，反应12小时，待反应结束，将聚合物用去离子水洗涤，再真空干燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容积为4.9毫升/克，比表面积为41.82平方米/克，通孔孔径为0.4微米，大孔直径为5.2微米。
实施例2将20.0毫升苯乙烯和5.0毫升二乙烯基苯，0.3克十六烷基三甲基氯化铵加入到烧瓶中，匀速搅拌10分钟；再将120毫升的蒸馏水和0.20克的过硫酸铵配成溶液，在保持匀速搅拌的情况下将之缓慢的滴加到烧瓶中，待形成稳定的反相乳液后，再将该反相乳液注入到模具中，升温至65℃，反应14小时，待反应结束，将聚合物用去离子水洗涤，真空干燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容积为1.3毫升/克，比表面积为2.2平方米/克，通孔孔径为298.4微米，大孔直径为760.8微米。
实施例3将1.8毫升苯乙烯和0.2毫升乙二醇二甲基双丙烯酸酯，0.016克十六烷基三甲基氯化铵加入到烧瓶中，匀速搅拌15分钟；再将98毫升的蒸馏水和0.3克的过硫酸铵配成溶液，在保持匀速搅拌的情况下将之缓慢的滴加到烧瓶中，待形成稳定的反相乳液后，再将该反相乳液注入到模具中，升温至75℃，反应10小时，待反应结束，将聚合物用去离子水洗涤，真空干燥，便得到所需的多孔材料。
所得孔容积为48.4毫升/克，比表面积为28.02平方米/克，通孔孔径为30.6微米，大孔胞直径为100.8微米。
权利要求
1.一种制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特征在于，包括如下步骤将引发剂水溶液加入单体苯乙烯、乳化剂和交联剂的混合物，搅拌，形成反相乳液，然后从反应产物中收集开孔聚合物材料；所说的交联剂为二乙烯基苯，乙二醇二甲基双丙烯酸酯或它们的混合物；所说的乳化剂为长烷烃基三甲基溴化铵或氯化铵中的一种或多种的混合物；所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特征在于，在65～75℃反应10～14小时。
3.根据权利要求1所述的制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特征在于，所说的乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十七烷基三甲基溴化铵。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，其特征在于，原料的重量百分比如下苯乙烯和交联剂苯乙烯0～100％，交联剂100～0％；基于单体苯乙烯的体积，乳化剂用量为0.004～0.02克/毫升；基于单体苯乙烯的体积，引发剂用量为0.005～0.03克/毫升；反应体系中，水占体系体积的60～98％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法制备的开孔聚合物材料，其特征在于，孔径在1.0～800微米、通孔孔径在0.2～480.0微米，比表面积在1.0～50平方米/克，孔容积在1.0～50毫升/克。
全文摘要
本发明公开了一种制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法，包括如下步骤将引发剂水溶液加入单体苯乙烯、乳化剂和交联剂的混合物，搅拌，形成反相乳液，然后从反应产物中收集开孔聚合物材料；所说的交联剂为二乙烯基苯，乙二醇二甲基双丙烯酸酯或它们的混合物；所说的乳化剂为长烷烃基三甲基溴化铵或氯化铵中的一种或多种的混合物；所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。本发明的制备方法简单易行，经常规的反相乳液聚合反应，即可获得孔径在1.0～800微米、通孔孔径在0.2～480.0微米，比表面积在1.0～50平方米/克，孔容积在1.0～50毫升/克的开孔聚合物材料，并可根据聚合模具的形状做成从薄膜到块状的各种形体材料。
文档编号C08F212/00GK101054423SQ20071003951
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者章圣苗, 陈建定, 朱芸, 翁盛光 申请人:华东理工大学