[发明专利]一种制备无皂亲水性聚合物多孔材料的乳液模板法

说明书

技术领域

本发明涉及一种亲水性聚合物多孔材料的制备方法，具体涉及采用聚 氨酯水分散液为水相，通过水包油型乳液模板法制备亲水性聚合物多孔材 料的方法。

背景技术

聚合物多孔材料是一种具有广泛用途的材料，如聚苯乙烯多孔材料， 和聚丙烯酰胺多孔材料等在制备组织培养支架、离子交换树脂和催化剂载 体等诸多领域已经获得的众多的应用。聚合物多孔材料的制备方法已有多 种见报，如采用超临界流体、鼓气、胶体模板组装、聚合物前驱模板法及 高内相乳液模板法。其中高内相乳液模板法制得的聚合物多孔材料的大孔 孔径和孔径分布可调，孔容积大，制品形貌可以根据模具任意成型，有一 定的机械力学稳定性及表面可以根据不同使用环境功能化等优点，使其研 究和制备对于生产实践和科学研究有着重要的意义。迄今，高内向乳液模 板法制备的聚合物多孔材料已在如生物工程支架、催化剂载体、离子交换 树脂和电化学传感器等多个领域向人们展示了广阔的应用前景。高内向乳 液即分散相体积百分数大于等于74.05％的乳液。这一乳液自从二十世纪六 十年首次报道以来，作为模板来制备开孔聚合物材料，已经有众多的文献 报道，如道化学公司于2000年申请的美国专利(US Pat 6,147,131)及卡梅 隆、比斯麦等于聚合物杂志上发表的一系列文章等。然而已见报的工作在 制备高内相乳液过程中采用的乳化剂还仅限于非离子型乳化剂或非离子型 乳化剂与少量的离子型乳化剂的混合物，且非离子型乳化剂的用量很大， 占到体系中单体用量的5～50％，大量的乳化剂的存在既提高了材料的成本， 又使得其应用受到了很多限制，降低了材料的力学性能，并容易造成环境 的污染。

采用纳米粒子取代乳化剂稳定的乳液即Pickering乳液已有报道，这一类 型乳液有即不含乳化剂又稳定性好等特点。然而，已见报的纳米粒子稳定 的乳液的分散相体积分数小于70％，不能用于制备聚合物多孔材料。

本发明公开了一种采用离子型聚氨酯水分散液为水相，再往水相中添 加亲水性单体和亲水性交联剂，以水相中的水性聚氨脂乳胶粒稳定水包油 型无皂高内相乳液，引发水相中的单体和交联剂聚合得到无皂亲水性聚合 物多孔材料。实现了亲水性聚合物多孔材料制备过程的无乳(皂)化。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种制备无皂亲水聚合物多孔材料 的乳液模板法，以克服采用非离子型乳化剂稳定高内相乳液这一技术存在 的上述缺陷。

本发明所述的制备无皂亲水聚合物多孔材料的乳液模板法，包括如下 步骤：

将亲水性单体、亲水性交联剂、电解质和引发剂加入到具有一定固含 量的聚氨酯水分散液中，搅拌，待加入物溶解完毕，将其作为水相，用有 机溶剂作为油相，缓慢地加入水相，搅拌，形成水包油型乳液，再以这该 乳液为模板，将其置于在25～70℃的水浴中，反应12～48小时，将产物烘干 便得到亲水性无皂聚合物多孔材料。

所说的亲水性交联剂为N’N-亚甲基二丙烯酰胺，所说的亲水性单体 为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸或它们的混合物。亲水性单体和 亲水性交联剂在水相中的总质量浓度为20～50％，在亲水性单体和亲水性交 联剂混合物中亲水性单体所占质量百分数为0～100％，亲水性交联剂所占质 量百分数为100～0％。

所说的电解质为氯化钠、氯化钙、硫酸钠中的一种或几种的混合物，其 其在水相中的浓度为0.01～0.40摩尔/升；

所说的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其在水相中的质量浓度为1～2％.

所说的聚氨酯水分散液为离子型聚氨酯水分散液，固含量：1～16％； 离子型聚氨酯水分散液由二元醇衍生的聚酯多元醇、聚己二酸新戊二醇、2， 2-二羟甲基丙酸异、佛而酮二异氰酸酯在催化剂二月桂酸二丁基锡存在下 反应得到预聚物，再由三乙胺扩链得到。

所说的有机溶剂为石蜡油、环己烷或甲苯。其在乳液中所占的质量分 数为75～90％.

采用扫描电镜(SEM)JSM-6360LV(日本JEOL公司)观测聚合物多孔材 料的孔形貌，并测定其孔径；用密度法测定多孔材料的孔容积。

本发明的制备方法简单易行，经常规的自由基聚合反应，即可获得孔 径在25～250微米、密度介于0.05～0.2克每立方厘米之间，并可根据聚合模 具的形状做成从薄膜到块状的各种形体材料。

附图说明：