[发明专利]一种环状高分子材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种环状高分子材料及其制备方法和应用。将多醛化合物与多酚化合物在酸催化作用下进行缩合反应，即得环状高分子材料，该环状高分子材料具有大量酚羟基以及独特的空腔结构，且结构稳定好，难溶于水和常规的有机溶剂，对小分子有机物和重金属吸附性能好，且吸附饱和度较高，吸附能力较强，易于回收，不会对水源产生污染，是较为理想的固体吸附材料。

技术领域

本发明涉及一种吸附材料，具体涉及一种具有环状空腔结构单元，且富含酚羟基的高分子材料，还涉及其制备方法和应用，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

杯[n]芳烃化合物因为其分子结构像一个杯子而得名，这类化合物具有空腔结构，其空腔结构能够与中性分子、阴离子、阳离子形成主客体分子，且具有一定的分子间作用力。中国专利CN114773258A公开了以双二乙氧基柱芳烃环状分子为吸附剂，能选择吸附2,6-二甲基吡啶混合气体中的杂质3-甲基吡啶和4-甲基吡啶，可分离纯化2,6-二甲基吡啶。但此柱芳烃环状分子为单分子有机物，在有机相中有一定的溶解性，而在有机溶剂中分离产物需要蒸馏提纯，且工艺较复杂，不利于工业化应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种环状高分子材料，该材料具有大量酚羟基以及独特的空腔结构，且结构稳定好，难溶于水和常用的有机溶剂，对小分子有机物和重金属吸附性能好，且吸附饱和度较高，吸附能力较强，易于回收，不会对水源产生污染，是较为理想的小分子有机物及重金属的固体吸附材料。

本发明的第二个目的是在于提供一种环状功能高分子材料的制备方法，该方法采用的原料易得，且相对成本较低，有利于大大降低生产成本。

本发明的第三个目的是在于提供一种环状功能高分子材料，该材料对水溶液或气相中小分子有机物及重金属吸附能力较强、吸附饱和度高，且易于回收，可满足现有技术中对小分子有机物或重金属的去除、分离、回收等实际应用需求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种环状功能高分子材料，其具有以下重复结构单元：

其中，

x为2，3或4(x为酚羟基数量)；

n为聚合度(n为整数，具体为1，2，3…)

R为芳基单元、烷基单元或芳基单元与烷基单元的组合。

本发明的环状功能高分子材料具有多维结构，多维结构由环状单元通过芳基单元和/或烷基单元连接构筑而成，环状单元具有特殊的空腔结构，能够容纳小分子有机物(包括空气中的挥发性小分子有机物或水溶液中的小分子有机物等)或重金属(包括水溶液中的重金属离子或空气中的重金属氧化物粉尘等)，而环状结构单元中包含多酚单元，酚羟基能够配位吸附带电荷的重金属离子或重金属化合物，同时可以通过氢键结合极性小分有机物，赋予其较强的吸附能力，而环状单元之间通过多个芳基单元和/或烷基单元连接，大大提高了材料的稳定性。

作为一个优选的方案，R为苯环、芳稠环、杂环、C₂～C₁₀的烷基链，或为苯环、芳稠环、杂环中至少一种与C₂～C₁₀的烷基链的组合。R是由多醛化合物引入，为环状结构之间的连接单元，可以选择芳基单元或烷基单元或芳基与烷基的组合单元，更具体来说可以为苯环、萘环或C₂～C₁₀的烷基链等。

本发明还提供了一种环状功能高分子材料的合成方法，该方法是将多醛化合物与多酚化合物在酸催化作用下进行缩合反应，即得。

作为一个优选的方案，所述多醛化合物包括间苯二甲醛、邻苯二甲醛、对苯二甲醛、萘二醛、脂肪二醛、苯三甲醛中至少一种。进一步优选的多醛化合物包括间苯二甲醛、对苯二甲醛、戊二醛中至少一种。