[发明专利]多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是指具有大量的一定尺寸孔隙结构和较高比表面积的材料。多孔材料一般具有相对密度低、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好和优异的吸附性能等特点，因而广泛地应用到航空航天、电子通讯、交通运输、原子能、医学、环保、冶金、机械、建筑、电化学和石油化工等领域，涉及吸附、分离、过滤、消音、隔热、电磁屏蔽、储能、药物负载、催化反应和生物工程等诸多方面的用途，在科学技术和国民经济建设中发挥着重要的作用。

多孔材料的制备方法可分为烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法、相转化法和模板法。烧结法要求材料要有良好的化学稳定性、耐热性和机械稳定性，而且制备的多孔材料孔隙率一般较低；拉伸法适用于部分结晶聚合物材料，膜的厚度和孔径分布不易控制；径迹蚀刻法制备的孔结构呈圆柱状平行孔，彼此不贯通；相转化法是以特定控制方式使聚合物从均相液态中沉淀转变为固态，但孔的大小、分布不易控制。模板法是将材料与致孔剂复合，然后除去致孔剂，形成多孔结构，通过改变组分比例、致孔剂种类等条件，控制孔径分布。常用的致孔剂有无机致孔剂(如碳酸氢钠(NaHCO₃)、碳酸氢氨(NH₄HCO₃)、碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸钙(CaCO₃)和二氧化硅(SiO₂)等)、小分子有机物(甘油、二甘醇、乙醇、甲苯、异辛烷、航空汽油、正庚烷、硅油和液体石蜡等)、高分子致孔剂(聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等)。但常用的这些致孔剂，无论是无机致孔剂还是小分子有机物，与聚合物溶液的相容性较差，而高分子致孔剂也只与特定的一种或几种聚合物相容性好，不具有普适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔材料及其制备方法。

本发明提供的制备多孔材料的方法，包括如下步骤：将基体材料与多元醛或多元酮于溶剂中混匀，再加入多元胺进行反应，反应完毕后成膜，再于酸中浸泡洗涤，得到所述多孔材料。

该方法中，所述基体材料选自特性粘度为0.24-0.36的聚醚砜、数均分子量为1000-5000的聚酰亚胺预聚体、重均分子量为5万-20万的聚苯乙烯、粘均分子量为5万-10万的聚乳酸、重均分子量为40万-60万的聚偏氟乙烯、重均分子量为35万-40万的聚甲基丙烯酸甲酯、数均分子量为300-1000的环氧树脂预聚体、数均分子量为1000-5000的酚醛树脂预聚体和数均分子量为500-1000的脲醛树脂预聚体中的至少一种，优选特性粘度为0.24的聚醚砜、分子量为5000的聚酰亚胺预聚体、重均分子量为20万的聚苯乙烯、粘均分子量为10万的聚乳酸和重均分子量为40万的聚偏氟乙烯中的至少一种；

所述多元醛选自乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛、间苯二甲醛和2，4-二甲基-2-甲氧基甲基戊二醛中的至少一种，优选戊二醛、对苯二甲醛和间苯二甲醛中的至少一种；由于戊二醛极易挥发，故在实际操作中，可选用商购的质量百分浓度为50％的戊二醛水溶液；

所述多元酮选自丁二酮、3，4-己二酮和4，5-辛二酮中的至少一种，优选丁二酮、3，4-己二酮和4，5-辛二酮中的至少一种；

所述多元胺选自聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、对苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯砜、3，4′-二氨基二苯醚和三聚氰胺中的至少一种，优选聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、对苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯砜和三聚氰胺中的至少一种；所述聚乙烯亚胺的重均分子量为1000-10000；

所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲苯酚、四氢呋喃、乙醇、甲醇、二氯甲烷和三氯甲烷中的至少一种，优选N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷中的至少一种；

所述酸选自盐酸、醋酸、硝酸和硫酸中的至少一种，优选盐酸、醋酸和硝酸中的至少一种。

所述基体材料、所述多元醛或多元酮与所述多元胺的质量比为0.5-4∶0.5-2∶0.5-2，优选2∶1∶1；

所述酸的摩尔浓度为0.001-4mol/L，优选2mol/L。

所述反应步骤中，温度为5-80℃，优选25℃，时间为0.5-4小时，优选0.5小时；