[发明专利]聚苯乙烯功能高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙烯功能高分子材料，特别涉及侧链支载希夫碱、希夫碱季铵盐或希夫碱内盐的聚苯乙烯功能高分子材料，属于聚合物材料领域。

技术背景

现代化的工业生产和人们生活都产生大量废水，其中含有多种金属离子Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Ba²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Se²⁺或As³⁺等要求排放到江河、湖泊或海洋中，其中对地球表面上生物毒性较大的主要是一些重金属离子Ba²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Se²⁺和As³⁺等。因此针对各种水系中重金属离子的检测、分析、分离、富集，以及回收再利用具有意义。

应用传统的化学分析和仪器分析方法判定各种水系中重金属离子的污染状况，都需要一定程序的前处理过程，原位实时检测与分析困难大，并且操作繁杂、工作强度大、周期长、耗费物资品种多且量大。近年来，已经有相当多的文献和专利报道了荧光化学传感器检测技术和离子智能识别技术等可以实现多种重金属离子的原位识别和实时检测。这些技术具有检测程序简便、检测灵敏、识别敏感、分析检测结果重现性高等特点，但是定量确认有毒重金属离子的含量还有一定难度。目前所使用的荧光化学传感器和离子智能识别材料的化学结构复杂，合成生产成本高、价格昂贵。

本发明所述的有毒重金属离子也都是重要的生产生活原材料，回收循环利用具有意义。传统的重金属离子分离、富集、回收方法有：蒸发浓缩法、化学沉淀法、膜透析法、溶剂抽提法、电化学沉析法以及聚合物螯合剂等。目前广泛使用的重金属离子分离、富集、回收方法存在所需设备投资大，富集回收材料生产能耗高，生产成本高，使用条件复杂，循环利用难度大，甚至造成第二污染等问题。

鉴于以上问题，本发明设计一种聚合物功能材料，不仅具有原位识别和实时检测、分析、分离、富集各种水系中过渡金属离子或重金属离子的多项功能，并且本发明设计的聚合物功能材料吸附富集过渡金属离子或重金属离子的容量强大。脱附回收重金属离子的方法与过程上简单化的同时，本发明设计的聚合物功能材料也得以再生，循环使用安全有效。制备这种聚合物功能材料的原材料均属市售商品来源广，生产成本低廉，易于应用。

发明内容

本发明提供一种聚苯乙烯功能高分子材料，具有通式(I)、通式(II)或通式(III)所示化学结构：

通式(I)

或

或

通式(III)

通式(I)、通式(II)或通式(III)中代表线型聚苯乙烯、交联聚苯乙烯或苯乙烯共聚物中的一种。

通式(II)或通式(III)中R分别选自C₁～C₈取代或未取代烷基时，X同时选自Cl^-、Br^-、I^-、CH₃SO₄^-、CH₃CH₂SO₄^-或BF₄^-中的一种。当R选自CH₂CH₂CH₂SO₃^-时，X^-不选取任何取代基或离子。

通式(I)、通式(II)或通式(III)中的2-(X-喹啉亚氨基甲基)苯酚希夫碱是一种具有显色功能的螯合配体，可以与各种金属离子形成色泽不同、荧光发射或荧光淬灭性质迥异的配合物超分子体系。据此可定性检测金属离子种类和价态，定量分析确定水溶液中金属离子浓度。本发明所述的聚苯乙烯功能高分子材料化学结构中还设置了脂肪胺单元和吡啶杂环两种氮配位原子，都可以与各种金属离子形成超分子体系。