[发明专利]超支化聚酰胺或其衍生物‑介孔分子筛复合材料、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料、其制备方法及应用，具体涉及一种超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料、其制备方法及应用。

背景技术

介孔分子筛材料因其特有的高比表面、孔径可调等特点而广泛应用于吸附、催化、传感、分离等领域。随着工业的快速发展，废水重金属离子污染越来越严重，对人体健康造成极大危害，介孔分子筛材料成为去除废水中重金属离子的重要材料之一。单纯介孔分子筛材料由于结构单一、官能团含量不足导致其应用受限，因此通常采用后修饰法在已合成的介孔分子筛材料中引入活性基团丰富的有机物，以提高其对重金属离子的吸附效率。在以往研究中，介孔分子筛应用于水体中重金属离子吸附，大都通过高温焙烧或使用有机溶剂去除有机模板剂法，以获得孔径为2-50nm的无机材质的介孔分子筛，随后通过化学修饰法在介孔分子筛表面修饰具有螯合作用的有机官能团(后嫁接法)，以提高材料对重金属离子的吸附量。整个处理过程较为复杂，焙烧模板剂也会造成能源浪费和新的污染，且介孔分子筛引入表面修饰官能团后其生物相容性也无法得到保证。

超支化聚酰胺是一种富有末端官能团，具有类似网络三维结构的大分子结构聚合物。相比于常用线型聚合物，高度支化的结构使超支化聚酰胺的分子链不易缠绕，溶解度高，且超支化聚酰胺材料内部具有大量空腔，活性位点丰富，若能将其应用至重金属离子吸附，则有望使得吸附效率大大提高。超支化聚酰胺及其衍生物作为模板剂具有如下优点：

1、官能团密度大。富胺类高分子如超支化聚酰胺(C₁₄₂H₂₈₈N₅₈O₂₈)的氮含量为25.0％，而且通过化学改性可进一步得到氨基含量更高的相关衍生物。而常见的用作介孔分子筛模板剂的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，C₁₉H₄₂NBr)的氮含量仅为3.8％，常见的后修饰剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES，C₉H₂₃NO₃Si)的氮含量仅为6.3％。活性基团含量高使得以富胺类高分子材料为模板剂合成的高分子与介孔分子筛的复合材料有望高效捕获痕量超标的重金属离子。

2、活性位点丰富的功能高分子保留在介孔分子筛中，占据了绝大部分介孔孔道，吸附重金属离子时，重金属离子会通过功能性高分子与无机二氧化硅骨架之间的“缝隙”被吸附，并“卡在”介孔结构中难以脱离，相当于在介孔孔道结构中构建了对小尺寸的重金属离子的限域效应；特别地，具有超支化结构的高分子材料本身具有丰富的空腔结构，空腔所产生的空间结构具有牢固吸附小尺寸重金属离子的能力，实现了超支化高分子材料与介孔孔道的协同吸附效应。

3、超支化聚酰胺及其衍生物作为模板剂合成介孔分子筛材料，无需去除模板剂，可避免焙烧模板剂造成的能源浪费和污染。

4、良好的生物相容性。选用生物相容性良好的高分子材料为模板剂，有望应用至血液环境中去除血液中过量重金属离子。

然而，目前还未见有使用超支化聚酰胺或其衍生物为模板剂直接合成介孔分子筛材料的报道，显然，构建新型超支化聚酰胺及其衍生物/介孔分子筛复合材料亟需新的理念和新技术。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料的制备方法，该方法采用利用超支化聚酰胺或其衍生物自组装形成胶束的行为实现硅源在胶束表面脱水缩合，得到以超支化聚酰胺或其衍生物为模板剂且具有规整介孔孔道的超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料，制备工艺简单，得到的复合材料生物相容性好，在医学领域有广阔的应用前景。

本发明的另一目的是提供一种超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料，并提供该超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料在吸附血液中过量重金属离子中的应用。

技术方案：本发明一方面提供一种超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将超支化聚酰胺或超支化聚酰胺衍生物溶于水中，调节溶液pH至8～11，制得超支化聚酰胺或超支化聚酰胺衍生物的胶束溶液；其中，超支化聚酰胺衍生物是通过端基改性提高超支化聚酰胺的氨基含量得到的；

2)将步骤1)制得的胶束溶液与硅源混合，60～100℃搅拌反应3～24h，制得超支化聚酰胺或其衍生物-介孔分子筛复合材料。