[发明专利]一种管状开孔材料内表面的修饰与功能化方法

说明书

本申请公开了一种管状开孔材料内表面的修饰与功能化方法，包括以下步骤：(S1)获得管状开孔材料；(S2)通过动力源使得改性试剂流经上述管状开孔材料内部，修饰，得到改性材料。该方法通过外设的动力源，将改性试剂从管状开孔材料的一端打入或抽出，从而使得改性试剂大量流经管状开孔材料的内部通道；又通过动力源抽取汇集的改性试剂溶液，使得改性试剂在管状开孔材料内部通道循环流动，完成对有着致密表层的三维开孔材料的修饰和功能化，从而提高改性试剂的利用率，节约成本；该方法可以通过改变其内部涂覆材料一步赋予材料吸附、分离、富集、过滤等功能。

技术领域

本申请涉及一种管状开孔材料内表面的修饰与功能化方法，属于聚合物高开孔材料内表面功能化领域。

背景技术

多孔材料如活性炭等在工业化生产和日常生活都有广泛的应用，具有致密皮层的高开孔材料由于具有高的比表面积和一体化的致密皮层，在过滤、吸附、分离领域具有良好的应用前景，如具有耐化学、耐候、性能稳定的PP基超临界流体(CO₂、N₂)挤出发泡材料。但是仅仅是高开孔和高比表面积难以满足复杂的应用需求，因而需要对材料内部进行特定的功能改性，赋予其分离、吸附、过滤、富集等功能。

目前多孔材料的改性主要是针对二维材料以及没有表皮层的多孔三维材料，对上述材料的改性不需要复杂的技术，通过物理振荡、等离子体处理或者浸渍法使改性试剂进入材料内部，可实现对材料的内部改性。例如中国发明专利CN101439265A公开了一种聚合物微孔膜亲水化改性方法。这种方法将聚合物微孔膜表面吸附有机单体后置于介质阻挡放电的两放电电极之间，进行常压介质阻挡放电等离子体处理，后进行清洗干燥使其具有良好的亲水特性。这种方法具有工艺简单、操作方便、加工速度快、处理效果好且持久、成本低、不易引起环境污染、节能等特点。中国发明专利CN108252110B公开了一种在织物表面沉积高分子材料的方法及用该方法制备得到的织物。该方法通过在织物表面沉积固化剂，再通过静电纺丝沉积后与固化剂反应的方法赋予材料功能性，提高材料的耐水洗性能。

无致密表皮的三维商业海绵多孔材料的内部改性同样多采用浸渍和振荡使改性试剂进入材料内部。如中国专利CN111592683A公开了一种超疏水吸油海绵、制备方法及其应用，改性试剂由光学胶、二氧化硅粒子、二硫化物粒子与溶剂四氢呋喃混合制备获得，将海绵浸入改性试剂中制备而成。该方法简单、试剂易得、经济环保、不需要借助贵重设备。中国发明专利CN112808032A公开了一种强化PVDF中空纤维膜疏水性能的方法。将聚乙二醇处理过的PVDF中空纤维膜浸入纳米石墨掺杂的PVEF/PVC复合铸膜液中，使其疏水性显著提高。

上述方法尽管简单易操作，但是难以解决具有致密表皮材料的内部改性问题。

聚烯烃挤出发泡材料的制备方法已经公开很多，主要是利用熔体挤出模头后温度由中心向边缘的梯度变化引起其内部结构的差异，一般选用与不相容的聚合物体系来促使发泡过程中泡孔破裂，从而提高材料的开孔率以拓宽其应用，充分利用聚烯烃材料表现出的在特定环境下的性能优势。

上述挤出发泡材料在制备过程就获得了致密表皮，高开孔结构，具备高比表面积和一定通量的特性，同时开孔后的不完整的泡壁具有一定的拦截作用。另外，其具有良好的耐化学、耐候特性，使其可应用于过滤、吸附、分离等领域。不过，由于其具有致密表皮，目前的技术改性和功能化技术难以实现对材料内部的可控涂覆改性，严重限制了聚烯烃材料的功能化应用。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种管状开孔材料内表面的修饰与功能化方法，该方法通过外设的动力源，将改性试剂从管状开孔材料的一端通入，从而使得改性试剂按设计流量流入管状开孔材料的内部通道；经另一端口流入改性溶液中，使得改性试剂在管状开孔材料内部通道的循环流动；该方法可以通过改变其内部涂覆材料一步赋予材料吸附、分离、富集、过滤等功能。

一种管状开孔材料内表面的修饰与功能化方法，包括以下步骤：

(S1)获得管状开孔材料；