[发明专利]一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料及其制备方法，制备方法：将含分子A物质以粉体的形式与含分子B物质的水溶液混合，混合时伴以搅拌，再向混合体系中滴加金属盐溶液，滴加时伴以搅拌，再经140～230℃热处理制得含金属离子的超支化型杂化多孔材料。制得的材料为超支化型杂化物多孔微球；超支化型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成如下的三角形键合结构：本发明的制备方法，绿色环保，操作简单，条件温和，成本低廉；本发明制得的产品，加工性能和吸附性能好，同时兼具阻燃、抗菌和除臭功能。

技术领域

本发明属于杂化材料技术领域，涉及一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料及其制备方法，特别涉及一种加工性能优良的含金属离子的超支化型杂化多孔材料及其制备方法。

背景技术

随着我国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展，聚酯等高分子材料已广泛应用在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰以及衣食住行等各个领域。人们对合成材料的功能性提出了更高的要求。采用功能材料特别是杂化多孔功能材料对聚合物进行改性成为了目前热点的研究方向。

超支化聚合物如超支化聚酯等由于与聚酯等聚合物基体结构类似，相容性好，此外，其具有高度支化的分子结构，是一种理想的功能性改性载体，目前在高分子共混领域应用广泛，如超支化聚酯与阻燃剂共混等，但超支化型聚合物作为低分子量的聚合物，其普遍存在易迁移、热熔融温度低、易流动以及难以与热塑性高聚物熔融加工温度区间匹配的问题，极大地影响了产品的加工性能。因此，降低超支化型聚合物的流动性同时提高其热熔融温度等以提高其加工性能具有重要意义。

金属离子负载是一种常见的超支化聚合物改性手段，具体是指通过化学键或者物理键的作用将金属离子键接到载体分子上制得超支化型金属杂化材料，现今该项技术已经广泛的应用在金属离子吸附材料、催化材料、自组装单元、抗菌材料和阻燃材料等方面，载体分子中的羟基、胺基和羧基等基团对金属离子具有良好的螯合作用，能有效的吸附或捕集金属离子(功能性离子)以实现功能性改性。然而虽然将超支化聚合物与金属离子配位得到的有机无机杂化材料在一定程度上近似无机粒子，但目前制备负载金属离子的超支化聚合物使用的溶剂多为有机溶剂，其对环境不友好，此外，合成制得的负载金属离子的超支化聚合物在水相中难以达到纳米尺度分散，这极大地限制了其在水相高聚物材料成型如溶液纺丝成型的纤维改性中的应用。

此外，目前的超支化型金属杂化材料的种类及形态较少，大多仅具有一项功能如阻燃或抗菌等，无法同时兼具多种功能如同时具有阻燃、抗菌、除臭和吸附功能。在应用时需添加多种材料，增加了成本。

因此，开发一种能够兼具多种功能的含金属离子的超支化型杂化材料极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提供一种能够兼具多种功能的含金属离子的超支化型杂化材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料，为多孔微球，由超支化型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得；

超支化型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1～3；

分子A为端基含羧基的超支化聚合物分子；

分子B为带胺基的链状分子；

分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，分子A中的羧基既可以是端基的羧基也可以是位于分子链上的羧基，结构式如下：

式中，R为阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团。