[发明专利]有机-无机杂化的介孔聚合物材料

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种有机-无机杂化的介孔聚合物材料。

背景技术

具有高比表面积和孔体积的介孔聚合物材料在催化剂负载、药物传送、小分子及离子污染物清除、蛋白质分离以及酶固定化等领域有着优异的表现及非常大的应用前景。二十一世纪是材料化学的时代，在新兴领域(如纳米技术及生物工程)中不断需要具有不同物理和化学性能的新材料。单一组成物种制备的材料很难同时满足各种需要。有机-无机杂化材料将有机物种和无机物种在分子水平上有机的结合，使材料既具有有机物的特质又具有无机物的性能，因而有机-无机杂化的介孔聚合物材料的制备有着非常重要的意义。另外一方面，由一种聚合单体制备而得的聚合物材料，其在性能与功能往往不能够满足实际应用的需要，因而需要对聚合物材料进行改性或者功能化。然而在聚合物材料改性或者功能化的方法中，与共单体进行自由基共聚是一种简单、有效、可行的方法，能够赋予聚合物材料新的性能或者功能。进而能够实现对聚合物材料性能或者功能的调节，以满足实际应用中的各种不同需求。

模板技术是一种非常有效的制备介孔聚合物材料的手段。通常的采用模板分为两类：有机模板和无机模板。其中有机模板主要是表面活性剂和嵌段聚合物，如十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段聚合物等。无机模板主要是介孔硅、铝硅酸介孔材料等无机材料。无论是采用有机模板还是无机模板制备介孔聚合物材料，都需要在后续的步骤中将模板除去，以便得到聚合物材料中的介孔。而在模板去除的过程中又会不可避免的使用到氢氟酸、氢氧化钠等毒性化学物质，或者采用有机溶剂抽提、高温煅烧等耗资费时的步骤。中国专利申请(公开号为CN101143911A)公开了一种介孔聚合物的制备方法，该专利采用溶剂热法制备介孔聚二乙烯基苯。该方法虽然可以避免使用模板，但是溶剂热法需要在高温高压的条件下进行。因而反应条件比较苛刻，需要的装置比较复杂，限制了其应用前景。因此开发一种简单、方便、快捷、条件温和的介孔聚合材料制备方法，对于介孔聚合物材料的大规模应用尤为重要。

发明内容

本发明公开了一种有机-无机杂化的介孔聚合物材料，采用能够随着自由基共聚合不断分解的模板制备得到，无需苛刻的制备条件，也无需进一步高温煅烧或化学腐蚀去除模板。制备得到的有机-无机杂化介孔聚合物材料不仅拥有大的比表面积和孔体积，而且作为有机-无机杂化材料，同时兼具了有机材料和无机材料的优势，具有优异的性能。

一种有机-无机杂化的介孔聚合物材料，通过以下方法制备得到：

将阳离子表面活性剂溶解于水形成阳离子表面活性剂水溶液，剧烈搅拌，在0-5℃下加入过硫酸盐水溶液以形成模板；保持0-5℃并剧烈搅拌，然后加入聚合单体，鼓氮气除氧10-60分钟，再加入促进剂形成反应溶液；所述的反应溶液在氮气氛围下在0-5℃和剧烈搅拌下反应12-48小时后，收集产物并在40-80℃真空干燥12-48小时；

所述的阳离子表面活性剂为长链烷烃三甲基溴化铵、长链烷烃三甲基氯化铵中的至少一种，其中烷烃长度在8-24个碳原子之间；所述的聚合单体包括聚合主单体和聚合共单体，所述的聚合主单体为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，所述的聚合共单体为乙烯基单体，所述的促进剂为水溶性的脂肪胺或水溶性的脂肪二胺；

所述的过硫酸盐的重量为所述的反应溶液重量的0.02-0.5％，所述的聚合主单体的重量为所述的反应溶液重量的0.5-5％，所述的聚合共单体的重量为所述的聚合主单体的重量的1-50％，所述的促进剂的重量为所述的反应溶液重量的0.02-0.5％。

优选的技术方案中，所述的阳离子表面活性剂的重量为所述的反应溶液重量的0.01-0.25％。

优选的技术方案中，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，价廉易得。

优选的技术方案中，所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵，最优选为价廉易得的过硫酸钾。

优选的技术方案中，所述的乙烯基单体为苯乙烯、1-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯基吡啶、丙烯酸羟乙酯中的至少一种，能够与所述的聚合主单体进行自由基共聚。所述的乙烯基单体最优选为苯乙烯或1-乙烯基咪唑。

优选的技术方案中，所述的促进剂为四甲基乙二胺。

优选的技术方案中，所述的收集产物采用离心分离或者过滤来实现。进一步优选离心分离，所述的离心分离的条件为：离心机转速1500-3500转/分钟，离心时间为10-30分钟。