[发明专利]基于聚乳酸诱导增稠效应制备微小孔径含氟多孔材料

说明书

本发明公开了一种基于聚乳酸诱导增稠效应制得平均孔径为2～5μm开孔型含氟多孔材料的制备方法，其步骤如下：将自合成封端的聚乳酸和表面活性剂分散于含氟单体和交联剂组成的油相中，机械搅拌下将水相加到油相中，形成稳定的含氟高内相乳液；将乳液移入反应器中聚合反应，反应完成后经干燥得到含氟多孔材料。自合成的聚乳酸溶于油相增加了连续相粘度，端羟基位于油水界面具有良好的亲水性，减弱了Ostwald熟化效应，起到了很好的稳定乳液和调节孔径的作用。该发明的制备方法简便易行，减少了表面活性剂用量，通过改变聚乳酸的含量或分子量实现孔径大小的调节，使传统高内相乳液模板法制备的含氟多孔材料的固有大孔径从100μm快速减小到2μm。

技术领域

本发明涉及一种微小孔径含氟多孔聚合物材料的制备方法，具体利用一种自合成的封端的聚乳酸在含氟乳液中的诱导增稠效应，协同表面活性剂稳定含氟丙烯酸酯油包水型高内相乳液，在一定温度下聚合后得到微小孔径的富有通孔结构的含氟多孔聚合物材料。

背景技术

多孔材料已被证明是具有广泛应用价值的，利用聚合物的易加工性来生产制备多孔整体材料是一种普遍的方法。含氟多孔聚合物是一种性能优异的高分子材料，具有良好的热稳定性和耐酸碱腐蚀的化学稳定性，其显著特点是质量轻，密度小，孔隙率较高，内比表面积较大，具有大小可控的孔道结构和互连的通孔结构，孔径尺寸可从微米级调控到纳米级，在催化剂载体、化学分离工程、物质吸附领域和储能材料方面都具有广阔的应用前景。

制备多孔聚合物的方法有许多，如嵌段共聚物模板法、胶体模板法、相分离法、乳液冷冻干燥法和PolyHIPEs乳液模板法;这些方法也存在着有待解决的问题，比如前几种方法反应条件苛刻，制备步骤复杂，制得的多孔材料的孔隙率较低，限制了在多种实际生产中的应用;其中PolyHIPEs乳液模板法制备的多孔聚合物具有低密度以及互通的开口结构而备受关注。HIPEs是高度粘稠的糊状乳液，内部分散相占比超过乳液体积的74％，可制备孔径分布均匀的多孔聚合物，具有一定的力学稳定性，制备方法简单易行，可进行放大化的工业生产，应用前景广泛。

然而目前所报道的以高内相乳液为模板制备多孔聚合物的方法仍有不足的地方，一方面使用含氟单体聚合的相关报道较少，另一方面使用含氟单体聚合，由于含氟高内相乳液的稳定性较差，需要消耗大量的表面活性剂，制得的多孔聚合物孔径为30～100μm，限制了在物质吸附和分离等方面的应用，有待进一步减小其孔径大小，获得更高效的吸附分离效果。

传统PolyHIPEs乳液模板法制备的含氟高内相乳液在机械搅拌的剪切力作用下获得的小液滴，由于Ostwald熟化作用，小液滴易发生团聚，因此制备微小孔径的含氟多孔材料的关键在于使得高内相乳液的内相液滴尺寸减小，并可稳定存在。

为了解决上诉问题，合成了一种封端的聚乳酸，基于聚乳酸的诱导增稠效应协同表面活性剂稳定含氟高内相乳液，可以制备微小孔径的含氟多孔聚合物材料；自合成的聚乳酸（H-[OCH（CH₃）CO]_n-R）是一种存在端羟基的大分子热塑性脂肪族聚酯，聚乳酸与含氟丙烯酸酯具有很好的相容性，一方面聚乳酸溶于含氟丙烯酸酯的油相中增加了连续相粘度；另一方面端羟基位于油水界面处，具有较好的亲水性，两者都有助于减弱Ostwald熟化作用，抑制液滴团聚；因此由于聚乳酸的诱导增稠效应，使得在机械快速搅拌的剪切力作用下获得的小液滴，可以独立稳定存在，聚合后可获得微小孔径的含氟多孔材料，其孔隙率和内比表面积大大增加。

本发明基于自合成的封端的聚乳酸诱导增稠作用，协同表面活性剂稳定含氟单体构成的高内相乳液，聚合后获得微小孔径的含氟多孔聚合物，该发明制备方法简单，可操作性强，使传统方法制备的多孔材料的固有大孔径从100μm快速减小到2μm，含氟多孔聚合物的平均孔径大小为2-3μm，更是富有纳米级的通孔孔道，使多孔材料在物质吸附和分离的能力显著提高。

发明内容

本发明公开了一种基于聚乳酸诱导增稠效应获得微小孔径含氟多孔聚合物材料的制备方法。