共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球的自催化制备方法和树脂基炭球的自催化制备方法技术

本发明专利技术提供一种共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球的自催化制备方法，属于聚合物技术领域。该方法在没有利用外加催化剂的条件下，将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球；所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液。本发明专利技术还提供一种共聚苯并噁嗪‑树脂基炭球的自催化制备方法，该方法将得到的共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球进行煅烧后得到相应的炭球。本发明专利技术得到的共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球和炭球具有很高的单分散性，树脂球的尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。而且本发明专利技术提供的方法制备共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球在单位反应体系内具有高的浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物
，具体涉及一种。
技术介绍
近些年来，分子水平设计与可控制备单分散胶体球成为研究热点，包括二氧化硅球、高分子球、炭球和它们的复合球等，主要是因为它们具有广泛的应用，例如:胶体催化、光子晶体、药物传递、生物传感、能源存储和模板剂等。这些胶体球的应用与它们的大小、结构和组成密切相关。炭球与大多数高分子球和二氧化硅球不同，它们具有大的比表面积、高的热力学稳定性(惰性环境中)和强的抗酸碱性，我们可以在恶劣的反应环境中使用炭球。然而，分子水平上设计可控合成高质量单分散胶体炭球依然很具挑战性。科学家发现，基于水解聚合反应机理，间苯二酚-甲醛有机溶胶凝胶的合成过程与无机氧化物，特别是二氧化硅，的溶胶凝胶很相似。由于通过这种方法合成出来的间苯二酚甲醛基有机气凝胶和干凝胶具有优异的热力学稳定性，我们可以将其作为炭材料前驱体通过炭化过程转化成相应的炭气溶胶和干凝胶。此外，我们可以调节反应条件获得具有种类丰富的纳米结构和组成的高分子材料及其相应的炭材料。因此，我们可以根据需要，从分子水平上可控设计合成这些材料。最近，联想到间苯二酚甲醛前驱体的结构与硅烷的相似，而间苯二酚甲醛树脂的溶胶凝胶合成过程又与二氧化硅球的相近，人们成功利用与制备二氧化硅球方法相似的途径制备单分散的间苯二酚甲醛树脂高分子球(Angew.Chem.，Int.Ed.2011，50，5947-5951.)。然而，在聚合过程中，氨水可能不仅仅作为催化剂，得到的间苯二酚-甲醛树脂球和相应的炭球的表面较粗糙，单分散性较低，不利于树脂球和炭球的应用。基于苯并噁嗪化学，有文献报道通过间苯二酚、甲醛和1，6_己二胺的Mannich缩合制备一种新的高度均一的聚苯并卩惡嘆基树脂高分子纳米球(J.Am.Chem.Soc.2011, 133，15304-15307.)，制备过程中他们用嵌段共聚物F127调节球的形貌，通过调节合成温度得到了树脂球和相应的炭球，但是这种方法得到树脂球和炭球的粒径大小区间较小，粒径的可调节性较小，所得单位体积的产物浓度较小，并且，在制备的过程中使用了表面活性剂，使得合成步骤和后处理较繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的自催化制备方法和共聚苯并噁嗪-树脂基炭球的自催化制备方法，该方法制备的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球和炭球具有高度的单分散性，且制备过程不用催化剂、表面活性剂、模板剂和功能添加剂。本专利技术提供一种共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的自催化制备方法，包括以下步骤:将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到共聚苯并噁嗪-树脂高分子球；所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液。优选的，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。优选的是，所述的醇类化合物为乙醇。优选的是，所述的溶解温度为3°C?70°C。优选的是，所述的间氨基苯酚与甲醛的摩尔比为1:(1.5?5)。优选的是，所述的间氨基苯酸的浓度为5mmol/L?320mmol/L。优选的是，所述的甲醛的浓度为7.5mmol/L?1600mmol/L。优选的是，所述的聚合反应的温度为50°C?200°C，聚合反应的时间为0.1小时?50小时。本专利技术提供一种共聚苯并噁嗪-树脂基炭球的自催化制备方法，包括以下步骤:将上述技术方案所述的制备方法得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球进行煅烧，得到共聚苯并噁嗪-树脂基炭球。优选的是，所述的煅烧的温度为500°C?1300°C，煅烧的时间为2小时?12小时。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的自催化制备方法，该方法在没有利用外加催化剂的条件下，将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到共聚苯并噁嗪-树脂高分子球；所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液。本专利技术将甲醛和间氨基苯酚在溶剂中形成胶束，在胶束中，间氨基苯酚的氨基不仅通过Mannich反应参与聚合，同时催化间氨基苯酚和甲醛发生聚合反应，从而得到共聚苯并噁嗪-树脂高分子球；在反应过程中，间氨基苯酚的氨基能够分布在胶束的表面，形成正电荷，静电排斥作用使胶束的表面带有相同的电荷，从而使得胶束之间相互排斥，抑制了胶束之间的粘结，得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球具有很高的单分散性，树脂球的尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。而且本专利技术提供的方法制备共聚苯并噁嗪-树脂高分子球在单位反应体系内具有高的浓度。本专利技术还提供一种共聚苯并噁嗪-树脂基炭球的自催化制备方法，该方法将得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球进行煅烧后得到相应的炭球，本专利技术提供的炭球也具有很高的单分散性，保持三维周期排列，其尺寸可以大范围内调节，有利于其应用。【附图说明】图1为本专利技术实施例1制备的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的粒径统计图；图3为本专利技术实施例21得到的共聚苯并噁嗪-树脂基炭球的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例21得到的炭球电极的循环伏安曲线；图5为本专利技术实施例21得到的炭球电极的充放电曲线；图6为本专利技术实施例21得到的炭球电极的Ragone曲线；图7为本专利技术实施例21得到的炭球电极的循环稳定性曲线；图8为本专利技术实施例2得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图9为本专利技术实施例3得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图10为本专利技术实施例4得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图11为本专利技术实施例5得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图12为本专利技术实施例6得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图13为本专利技术实施例7得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图14为本专利技术实施例8得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图15为本专利技术实施例9得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图16为本专利技术实施例10得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图17为本专利技术实施例11得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图；图18为本专利技术实施例12得到的共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的扫描电镜图。【具体实施方式】本专利技术提供一种共聚苯并噁嗪-树脂高分子球的自催化制备方法，包括以下步骤:将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到共聚苯并噁嗪-树脂高分子球；所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液。本专利技术首先将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，得到混合溶液，所述过程没有外加催化剂。本专利技术对间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解的顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备酚醛树脂的技术方案即可。本专利技术优选先将间氨基苯酚加入到溶剂中，然后向其中加入甲醛，得到混合溶液。所述甲醛加入后，间氨基苯酚和甲醛在溶剂中形成胶束，在所述胶束中，所述间氨基苯酚的氨基催化甲醛和间氨基苯酚进行聚合反应，并且间氨基苯酚中的氨基通过Mannich反应也参与聚合反应，得到共聚苯并噁嗪-树脂高分子球。为了使原料充分溶解和混合，本专利技术在将间氨基苯酚加入到溶剂中后，优选将其进行第一搅拌溶解；向其中加入甲醛后，得到混合溶液，本专利技术优选对得到的混合溶液进行第二搅拌。在本专利技术中，所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液，优选为水和醇类化合物的混合溶液，所述醇类化合物优选为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球的自催化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将间氨基苯酚和甲醛在溶剂中溶解，聚合反应后得到共聚苯并噁嗪‑树脂高分子球；所述溶剂为水和醇类化合物的混合溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国宝，赵建明，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22