[发明专利]一种亲水性聚合物微球及其简易制备方法

说明书

技术领域

本发明属于树脂合成领域，具体地说，涉及一种通过增加合成中N-乙烯吡咯烷酮用量来提高聚合物亲水性和比表面积的方法，更具体地说，涉及一种亲水性聚合物微球及其简易制备方法。

背景技术

树脂聚合物作为一种新型的有机吸附材料，被广泛应用于生物工程、药物合成、食品加工的分离、提纯和检测中。近年来，各种凝胶、大孔的苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂在废水的治理和资源化中发挥了重要的作用。这类树脂大多是选用疏水性的单体聚合而成，对环境水体中大部分疏水性物质具有很好的吸附性能。为了提高对水体中亲水性物质的吸附去除效果，开发新型亲水性聚合物，是未来树脂合成领域重要研究之一。目前，针对亲水性树脂类聚合物的研究，主要集中于对聚合物的结构修饰，引入极性的基团(乙酰基、羟甲基、苯酰基、邻羧基苯甲酰基、季铵基等)，来增强树脂聚合物的亲水性，以提高对亲水性物质的吸附容量；在提高树脂的比表面积研究中，主要是通过提高聚合反应的交联度、增加致孔剂用量来实现。

例如，中国专利申请号为201210504136.7，申请公布日为2014年6月11日的专利申请文件公开了一种亲水性树脂组合物及其制备方法，该方法包括将环氧树脂与选自酸酐的改性剂进行第一接触，所述第一接触的条件使得所述环氧树脂中的羟基与所述改性剂中的酸酐基团反应；在足以使酸形成盐的条件下，将第一接触得到的混合物与碱性物质进行第二接触。上述的亲水性树脂类聚合物的研究均存在步骤繁琐、条件苛刻、产率低等问题。中国专利申请号为201110230789.6，申请公布日为2012年3月21日的专利申请文件公开了一种聚N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯微球的制备方法，该发明以分散聚合制备的聚苯乙烯单分散微球为种子，到溶胀聚合法制备出交联二乙烯苯微球，最后用N-乙烯基吡咯烷酮直接溶胀聚合，该发明制备的N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯微球同时具有亲水性和憎水性，但是制备方法过于复杂，微球大小不易控制，且耗时长，能耗高，不利于产业化应用。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的树脂合成方法存在步骤繁琐、条件苛刻产率低等问题，本发明提供一种亲水性聚合物微球及其简易制备方法，本发明以N-乙烯吡咯烷酮、二乙烯苯为主要单体，在一定条件下聚合合成N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯聚合物，通过提高N-乙烯吡咯烷酮的用量来提高亲水性聚合物微球的亲水性和比表面积，合成的N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯聚合物微球同时具有亲水性和憎水性，对各类极性、非极性化合物具有较平衡的吸附作用，同时对亲水性物质的吸附容量也是远高于其他吸附树脂。本发明的合成方法简单易行，产率高，具有很高的应用价值。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种亲水性聚合物微球，以N-乙烯吡咯烷酮和二乙烯苯为单体合成，聚合物微球的直径为200nm～500μm，比表面积为10～1000m²/g，N含量分布为0～4.64％，聚合物微球的平均孔径分布为3～13.6nm，聚合物微球的骨架结构为：

上述的一种亲水性聚合物微球的简易制备方法，其步骤为：

a.按比例将N-乙烯吡咯烷酮、二乙烯苯和引发剂、致孔剂混合均匀，其中，引发剂的质量分数为0.01～0.5％，致孔剂的质量分数为0～60％，然后加入反应溶剂中搅拌、升温、反应；

b.反应结束后进行沉淀过滤、洗涤、再过滤和干燥，得到所述的亲水性聚合物微球。

优选地，N-乙烯吡咯烷酮用量占单体总质量的60％～77％，增加N-乙烯吡咯烷酮用量，聚合物比表面积逐渐增大，当N-乙烯吡咯烷酮占单体总量的77％时，聚合物比表面积达到1000m²/g。

优选地，所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。

优选地，所述的反应溶剂为有机相甲醇、乙醇或丙酮，反应温度为60～85℃，反应时间为3～5h。

优选地，所述的反应溶剂为水相，水相由水、明胶、NaCl、聚乙烯醇、Na₂SO₄和表面活性剂中的两种或几种组成，水相中明胶的质量分数为0.3～2％，NaCl的质量分数为3～20％，聚乙烯醇的质量分数为0.03～1％，Na₂SO₄的质量分数为0.03～4％，表面活性剂的质量分数为0.04～3％；反应温度为60～85℃，反应时间为4～8h。

优选地，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或木质素磺酸钠。

优选地，所述的致孔剂为甲苯、环己醇、正庚烷。