模板法制備多孔聚合物材料及其吸附性能的研究.pdf

1、多孔聚合物材料具有質(zhì)量輕、比表面積大、滲透性好、吸附能力強等優(yōu)點，在環(huán)保、醫(yī)藥、航空、航天以及化學(xué)等領(lǐng)域擁有潛在的應(yīng)用價值。中空聚合物微球與有序多孔聚合物整體材料是兩種典型的多孔聚合物材料。目前，中空聚合物微球存在粒徑均一性差，塌陷現(xiàn)象嚴(yán)重的問題，多孔聚合物整體材料的有序差。本課題主要使用模板法制備粒徑均一性好、形貌規(guī)則的中空交聯(lián)聚苯乙烯微球、環(huán)氧基團(tuán)官能化的中空交聯(lián)聚苯乙烯微球以及有序多孔環(huán)氧樹脂整體材料，并初步探索、對比分析其對甲苯

2、的吸附性能。
　　一、中空交聯(lián)聚合物微球的制備。選擇分散聚合法合成聚苯乙烯微球，經(jīng)粒徑分布與形貌測試，確定了最佳實驗配方。以單分散聚苯乙烯微球作為模板，采用模板法制備中空交聯(lián)聚苯乙烯微球。研究了交聯(lián)劑(二乙烯基苯)用量、加入時間對中空聚合物微球粒徑單分散性及形貌的影響。結(jié)果表明，當(dāng)苯乙烯聚合反應(yīng)進(jìn)行2.5h時，加入30wt％的二乙烯基苯是最佳實驗方案。經(jīng)去核處理制備了中空交聯(lián)聚合物微球，粒度分析、SEM、FTIR、BET測試表明，

3、成功制備了出中空交聯(lián)聚苯乙烯微球。去核前后，兩種微球的粒徑多分散系數(shù)分別為0.037和0.034，比表面積分別為2.591m2/g、180.786m2/g，氮氣最大吸附量分別為3.583cm3/g、216.967cm3/g。30℃下，吸附甲苯的量分別為0.091g/g、1.359g/g。
　　為了降低中空交聯(lián)聚苯乙烯微球吸附甲苯時的傳質(zhì)阻力，選擇具有環(huán)氧基團(tuán)的甲基丙烯酸縮水甘油酯為功能單體，制備官能化的中空交聯(lián)聚苯乙烯微球，同時為

4、微球的功能化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。研究了交聯(lián)劑(二乙烯基苯)的用量、加料時間對微球單分散性及形貌的影響。粒徑分布、SEM、FTIR、BET測試表明，功能單體與苯乙烯一起加入到分散聚合體系中，在單體共聚反應(yīng)2 h時加入30wt%DVB為最佳實驗方案。去核前后，微球球形度較好、粒徑分布較窄，沒有明顯的塌陷現(xiàn)象。微球粒徑的多分散系數(shù)均為0.037，比表面積分別為3.126m2/g、220.336cm3/g，氮氣最大吸附量分別為5.513m2/g、26

5、4.874cm3/g。30℃下，微球吸附甲苯的量分別為0.138g/g、1.653g/g。
　　二、有序多孔聚合物整體材料的制備。將PS-b-PLLA嵌段共聚物自組裝成螺旋微結(jié)構(gòu)，去除PLLA組分，形成了有序多孔螺旋結(jié)構(gòu)PS模板，并以此為模板制備了多孔環(huán)氧樹脂整體材料。SEM、TEM、SAXS和BET測試表明，成功制備了多孔螺旋結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂整體材料，其吸附性能優(yōu)異，但是其孔結(jié)構(gòu)的有序性有待提高。多孔環(huán)氧樹脂整體材料的比表面積為7