[发明专利]一种简便环保的聚合物多孔材料的制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，具体为一种简便环保的聚合物多孔材料的制备方法。本发明先将水溶性单体和引发剂溶于水中，然后以经表面功能化修饰的无机颗粒GO为Pickering稳定剂，制备水包气乳液，再将水溶性单体在一定条件下聚合，最后通过干燥得到聚合物多孔材料。使用GO作为水包气Pickering乳液，GO十分突出的比表面积显著降低了乳液中稳定剂的含量，并可获得稳定性极佳的Pickering乳液。相比于通过水包油乳液模板制备聚合物多孔材料的方法，本发明不需使用对环境造成污染的有机物作为分散相，省去除去分散相的后续过程，更加环保且简便；由于使用空气为分散相，更易获得具有较好通透性孔结构的聚合物多孔材料，有利于其在吸附、组织工程支架等领域的应用。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，俱已涉及一种多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料在自然界中很常见，比如木材、人类的骨骼等。随着现代工业的迅速发展，人们对材料的功能化、精细化有了更多的要求，因此多孔材料由于诸多良好的性能受到了越来越多的关注和重视，可以被广泛应用于催化剂载体、废水处理、组织工程支架等。

多孔材料具有密度低、抗冲击性好、比表面积高等优点，其中聚合物多孔材料更是由于聚合物类别丰富、易于功能化、加工成型条件简单、能耗低等独特的优异性成为多孔材料中的重点研究对象。聚合物多孔材料在吸附与分离、传感器、催化以及环境科学等方面有广泛的应用，可以被用作催化剂载体、组织工程支架、隔音隔热材料以及废弃物处理材料等。目前，比较常用的制备聚合物多孔材料的方法主要有三类：（1）模板法，直接对预制模板进行复制得到多孔结构；（2）嵌段共聚物自组装法，将嵌段共聚物作为牺牲模板或者骨架来制备多孔材料；（3）直接合成法，通过移除聚合反应之后的溶剂得到多孔材料。这些方法虽然可以得到具有孔隙结构的聚合物材料，但是制备工艺往往较为复杂，并且生产成本较高，易产生对环境造成污染的废弃物，因此不利于这些方法在聚合物多孔材料制备领域的广泛应用。另外GO相比于二氧化硅、二氧化钛等传统的Pickering稳定剂具有原子级的厚度和微米级的尺寸，独特的二维结构赋予其巨大的比表面积，并且表面含有大量可反应的亲水基团，这些优异的性能使得GO在稳定乳液方面展现出显著的优势。

针对上述方法存在的不足，本发明提出了一种简便环保的聚合物多孔材料的制备方法，可以灵活地控制孔径、孔径分布和多孔聚合物的通透性，从而满足不同领域的应用需求，并且生产过程简单，无需去除有机溶剂，从而提高了生产效率并利于环境保护。同时，由于采用乳液模板法制备聚合物多孔材料，因而可以对产物的外形结构进行十分便捷的设计，得到具有特定形状的多孔材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产过程简单、成本低廉且环境友好的聚合物多孔材料的制备方法，该方法得到聚合物多孔材料的孔尺寸大小、通透性均可调节。

本发明通过以下技术方案加以实现：首先，将亲水无机颗粒均匀分散在水中形成混合液；然后，加入离子型表面活性剂、硅烷偶联剂或烷基胺溶液进行表面改性；再向其中加入水溶性单体和引发剂以及辅助稳定剂，超声处理后使液体混合均匀，采用均质或者震荡的方式形成稳定的水包气型乳液；升温进行聚合反应，反应后烘干产物即可得到聚合物多孔材料。

本发明提供的简便环保的聚合物多孔材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）稳定剂的制备：将固体颗粒：改性剂：溶剂以1:（0.02~0.2）:（20~2000）的比例，在25℃~60℃并且搅拌的条件下进行混合，搅拌时间为0.5~10h，将产物离心、烘干，得到得到改性的无机颗粒；作为稳定剂；