[发明专利]一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序孔材料的制备。

 

背景技术

聚合物薄膜，特别是具有微纳米结构的聚合物薄膜在生物材料、光电材料等方面都具有很重要的应用价值，从而得到广泛研究与应用。过去，制备具有微纳米结构的薄膜可以采用模板方法，比如胶体晶、乳液液滴、生物细菌以及过滤膜等模板，但由于其制备过程相对复杂繁琐、模板尺寸固定、单分散的模板制备困难，因此很难得到具有可调尺寸或者单分散结构的薄膜。近年来，Widawski G.. Rawiso M. and Francois B.报道的在高湿度条件下制备具有微观结构的薄膜的新方法【Self-Organized Honeycomb Morphology of Star-Polymer Polystyrene Films. Nature 369, 387~389(1994)】得到逐渐发展，并且因其简单可控，越来越受到人们的关注【Breath figures as a dynamic templating method for polymers and nanomaterials. Advanced Materials 18, 973~989(2006)】。通过这种方法，可以利用不同聚合物制备得到高度有序的多孔膜【Formation of honeycomb-structured, porous films via breath figures with different polymer architectures. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 44, 2363~2375 (2006)】。

纤维素是自然界最为丰富的天然高分子，其最重要的一个应用就是作为薄膜材料，如再生纤维素已经广泛应用到薄膜和孔洞材料等许多领域【Morphology and permeability of cellulose/chitin blend membranes. Journal of Membrane Science 287, 19~28(2007)】。然而，利用简单的纤维素结构、通过简便的方法很难得到有序孔结构的纤维素基薄膜，大大阻碍了纤维素材料在薄膜领域的应用。

 

发明内容

本发明的一目的在于提供一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物的有序孔材料。

本发明的另一目的在于提供一种基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物的有序孔材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种利用乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物简便制备有序孔薄膜的方法。

本发明的基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物的有序孔材料是一种接枝共聚物（EC－g－PS），其结构式为：

                                                    

其中： 

R为H或CH₃CH₂；

n、p表示聚合度； 

n是主链乙基纤维素的聚合度，p是支链聚苯乙烯（PS）中苯乙烯单元的聚合度； 

m表示支链聚苯乙烯的接枝密度，且m = 0.1 ~ 0.8（即：10% ~ 80%）；

其主链为乙基纤维素，重均分子量为5000～200000，取代度为1.8～2.7，结构式为：

其支链为聚苯乙烯，重均分子量为1000～100000，结构式为：

p是支链聚苯乙烯（PS）的聚合度。

本发明的基于乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序孔材料的制备方法包括以下步骤：

（1）在20～40摄氏度下，在四氢呋喃和吡啶中将乙基纤维素（EC）充分溶解，加入溴异丁酰溴（2-Br）反应，合成乙基纤维素大分子引发剂（EC-Br），其中EC与2-Br的质量比为1：10～10：1，反应24～72小时之后，将反应混合液浓缩、沉淀、过滤、干燥，得到乙基纤维素大分子引发剂EC－Br；

（2）将步骤（1）得到的乙基纤维素大分子引发剂（EC－Br）溶于甲苯中，加入催化剂、溴化亚铜和10～100倍乙基纤维素大分子引发剂重量的苯乙烯单体（于60～120摄氏度下进行反应；反应1～72小时后冷却，将反应后混和液过氧化铝柱后浓缩、沉淀、分离、干燥，得到乙基纤维素接枝聚苯乙烯共聚物（EC－g－PS）。