[发明专利]基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备方法

说明书

本发明公开了基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备方法，包括如下步骤：S1、加入预交联剂并通过乳液聚合制备得到预交联聚苯乙烯纳米球；S2、将预交联聚苯乙烯纳米球置于无水二氯甲烷中溶胀；再加入无水三氯化铝和三聚氯氰，冷凝回流聚合反应；最后，处理得到基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球。与现有技术相比，本发明以三聚氯氰为交联剂，引入三个交联点，增加了聚合度；同时引入含氮功能基团，因而赋予聚苯乙烯纳米球潜在的应用价值；通过本发明的方法制备得到的聚苯乙烯纳米球粒径均匀，纳米球表面和内部均具有微孔结构，同时具有良好的单分散性。

技术领域

本发明属于单分散微孔聚合物纳米球材料制备技术领域，特别涉及一种基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备方法。

背景技术

微孔聚合物纳米球是一类重要的多孔聚合物材料，其同时具有独特的零维纳米球形貌以及丰富的孔结构和高比表面积，在气体储存、吸附分离、药物缓释、能量存储以及催化等领域具有广泛的应用前景。设计制备单分散的微孔聚合物纳米球，特别是直径小于500nm的纳米球，仍然面临着巨大的挑战。这是由于在引入孔结构的超交联反应中，相邻的球之间不可避免的会发生交联，特别是随着球直径减小(比如<500nm)，球间交联机会增多，单分散变差。为了避免球间交联，研究者也引入相对复杂的保护层策略。最近，研究者借助Friedel-Carfts交联反应，构筑出基于亚甲基和羰基交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球。此种交联桥组成元素较为单一，功能化结构缺乏。同时，交联的反应点为两个，导致交联度受限。因此，开发出新型交联桥对于单分散微孔聚合物纳米球有重要的科研意义，可为性能的拓展与提升提供保证。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备存在的上述问题，提供一种基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备方法，包括如下步骤：

S1、预交联聚苯乙烯纳米球的制备：

首先将乳化剂加入水中，待完全溶解后，加入苯乙烯、预交联剂和引发剂；然后在65℃～75℃且在氮气气氛下，搅拌聚合2.5h～3.5h后，再加入剩余的预交联剂，搅拌聚合22h～26h，得到白色乳状液；最后，将白色乳状液离心3-5次，取下层沉淀干燥，即得到预交联聚苯乙烯纳米球；

其中，每1mL水中溶解有0mg～1mg的乳化剂，所述苯乙烯：预交联剂：引发剂：乳化剂的质量比为1：0.2：0.044：0～0.044，搅拌速度为200转/秒～300转/秒；

S2、单分散微孔聚苯乙烯纳米球的制备：

首先将S1中制备得到的预交联聚苯乙烯纳米球置于无水二氯甲烷中溶胀3h～12h；然后，加入无水三氯化铝和三聚氯氰，在40℃～60℃下冷凝回流聚合反应0.5h～20h；最后，将反应产物抽滤并洗涤3～5次，干燥，得到基于三嗪交联的单分散微孔聚苯乙烯纳米球；

其中，预交联聚苯乙烯纳米微球：三聚氯氰：无水三氯化铝的质量比为1：1.2～3.7：2.5～7.5。

进一步的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的预交联剂为二乙烯基苯，所述的引发剂为过硫酸钾。

进一步的，所述S1中第一次加入的预交联剂的质量m'＝1/2m，其中m为S1中加入的总的预交联剂的质量。

进一步的，S1和S2中，干燥温度为55℃～65℃，干燥时间为18h～26h。

进一步的，所述预交联聚苯乙烯纳米球与无水二氯甲烷的质量比为预交联聚苯乙烯纳米球：无水二氯甲烷＝1：35～105。

进一步的，S2中，洗涤采用的洗涤液为丙酮与1mol/L盐酸的混合溶液，所述丙酮与1mol/L盐酸的混合体积比为丙酮：盐酸＝3:1。