本发明专利技术公开了一种基于高内相乳液中的点击化学反应制备多孔离子交换树脂的方法。发明专利技术以二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，构成水包油型的高内相乳液，通过水相中的分别含叠氮基和炔基的两种单体发生的叠氮炔点击化学反应制备聚合物多孔材料。步骤如下：以溶有分别含叠氮基团和炔基的两种单体的二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，再往水相中添加适量催化剂和吐温60，最后加入油相；所得水油混合物经剪切乳化制备得到水包油型的高内相乳液。所得高内相乳液在水浴中反应一定时间后，抽提除去油相、二甲基甲酰胺和催化剂，并冷冻干燥去除水，获得聚合物多孔材料。本发明专利技术的制备方法新颖独特，应用广泛，所得聚合物多孔材料孔径在2~10微米之间，并可作为强酸性阳离子交换剂使用，每克材料的铜离子吸附量达50毫克。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于水包油型高内相乳液中的点击化学反应制备具有重金属离子交换性能的聚合物多孔材料的方法，具体涉及以二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，单体、催化剂溶解在水相中，以吐温60为稳定剂，制备水包油型的高内相乳液，通过乳液模板法制备聚合物多孔材料，并对水中的重金属离子进行吸附，净化污水。
技术介绍
聚合物多孔材料具有高孔隙率、低密度、大比表面积和很好的物质输送能力等优点，在制备组织培养支架、离子交换树脂、催化剂载体以及环境科学等方面有着很高的应用价值，已经获得了众多的应用；制备聚合物多孔材料有多种方法，如:超临界流体、鼓气、胶体模板组装、聚合物前驱模板法和高内相乳液模板法等。利用高内相乳液模板法制得的聚合物多孔材料有许多优点，如:大孔孔径和孔径分布可调，孔容积大，制品外观形貌可以根据模具任意成型，有一定的力学稳定性及其表面可以根据不同使用环境功能化等。这些优点使高内相乳液模板法制得的聚合物多孔材料的研究和制备对于科学研究和生产实践有着重要的意义。迄今，高内相乳液模板法制备的聚合物多孔材料已在如生物工程支架、催化剂载体、离子交换树脂和电化学传感器等多个领域向人们展示了广阔的应用前景；高内相乳液即分散相体积百分数大于等于74.05%的乳液。这一乳液自从二十世纪六十年首次报道以来，作为模板来制备开孔聚合物材料，已经有众多的文献报道，如道化学公司于2000年申请的美国专利(USPat6,147,131)及卡梅隆、比斯麦和章圣苗等于聚合物杂志上发表的一系列文章等。然而，由于乳液环境对聚合条件的限制以及其它物质容易引起乳液体系的不稳定，高内相乳液中的聚合反应，已见报道的工作都采用自由基引发为主的烯类单体聚合；“点击化学”，特别是Cu(I)化合物催化末端带有叠氮/炔基团的环加成反应(CuAAC)，具有反应条件温和、转化率高、成本低、高选择性、较好的官能基团容忍度等优点。近年来，点击化学为设计合成具有复杂结构和功能的高分子化合物提供了新的途径。在化学、生物医药、高分子合成、材料等领域都受到广泛关注；含磺酸基的聚合物，可作为强酸性阳离子剂使用，其离解后，本体所含的负电基团SO3-，能吸附结合溶液中的其他阳离子。其在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用；本专利技术采用高内相乳液模板法得到的聚合物多孔材料，是通过点击化学反应——Cu(I)化合物催化末端带有叠氮/炔基团的环加成反应）制得，突破了高内相乳液模板法仅限于自由基引发为主的烯类单体聚合合成的局限，实现其基体材质多样化；对于促进点击化学反应在高内相乳液模板法聚合物多孔材料制备这一交叉领域的发展及高内相乳液模板法聚合物多孔材料性能的拓展具有重要的科学与实践意义。如在本专利技术中，所制备的聚合物多孔材料带有磺酸基团，因此其可作为强酸性阳离子剂使用，又因为其多孔性和亲水性，能高效地吸附交换水溶液中的重金属离子如铜离子等。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是公开一种通过点击化学反应制备聚合物多孔材料的方法，以赋予聚合物多孔材料功能化，拓宽聚合物多孔材料的应用范围。本专利技术所述的制备聚合物多孔材料的方法，包括如下步骤:以二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂溶解在水相中，以吐温60为稳定剂也溶解于水相，最后加入油相，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制备水包油型的高内相乳液。制得的高内相乳液在水浴反应一定时间后，抽提除去油相、二甲基甲酰胺和催化剂，液氮冷冻，并冷冻干燥去除水，制得聚合物多孔材料。在作为强酸性阳离子交换剂使用时，取一定量的聚合物多孔材料，置于硫酸铜溶液，对水中的铜离子进行吸附；所说的含叠氮基的单体为4,4—二叠氮二苯乙烯—2,2—二磺酸钠四水合物，其占水相质量分数为22%~30%；所说的含炔基的单体为三炔丙基胺，其占水相质量分数为3.5%~5%；所说的催化剂为五水硫酸铜和抗坏血酸钠，五水硫酸铜在水相中的质量分数为1%，抗坏血酸钠在水相中的质量分数为7%~15%；吐温60在水相中的质量分数为5%~20%；水相的体积分数为10%~25%；所说的油相为石蜡油，油相的体积分数为90%~75%；所说的水浴反应，温度为70至85摄氏度；所说的一定量的聚合物多孔材料为12mg的聚合物多孔材料；所说的硫酸铜溶液为40ml体积0.5mmol/L浓度的硫酸铜水溶液；采用扫描电镜(SEM)S-3400(日本JEOL公司)观测有序结构聚合物多孔材料的形貌，并测定其孔间距及孔径；采用电感耦合等离子体发射光谱仪Agilent725-ES（美国安捷伦公司）测定溶液中铜离子浓度；本专利技术制备方法操作简便，得到的聚合物多孔材料孔径在2~10微米之间，并可作为强酸性阳离子交换剂使用，能高效地吸附水溶液中的铜离子，每克材料的铜离子交换吸附量达50毫克。实施例1将0.032克三炔丙基胺、0.20克4,4—二叠氮二苯乙烯—2,2—二磺酸钠四水合物、0.006克五水硫酸铜、0.042克抗坏血酸钠和0.03克吐温60加入到0.20克二甲基甲酰胺与0.40克水组成的混合溶剂中，超声分散均匀作为水相，随后加入1.8g石蜡油作为油相，分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂溶解在水相中，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制备成水包油型的高内相乳液。制得的高内相乳液在70摄氏度水浴反应60小时后，抽提除去油相石蜡油、二甲基甲酰胺和催化剂，液氮冷冻，并冷冻干燥去除水，制得聚合物多孔材料；所得聚合物多孔材料的孔径约为3.5微米；将12毫克的聚合物多孔材料加入到40毫升0.50毫摩尔每升的硫酸铜水溶液中，每克材料的铜离子吸附量约为50毫克。实施例2将0.032克三炔丙基胺、0.20克4,4—二叠氮二苯乙烯—2,2—二磺酸钠四水合物、0.006克五水硫酸铜、0.06克抗坏血酸钠和0.12克吐温60加入到0.20克二甲基甲酰胺与0.40克水组成的混合溶剂中，超声分散均匀作为水相，随后加入2.4克石蜡油作为油相，分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂溶解在水相中，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制备成水包油型的高内相乳液。制得的高内相乳液在80摄氏度水浴反应24小时后，抽提除去油相石蜡油、二甲基甲酰胺和催化剂，液氮冷冻，并冷冻干燥去除水，制得聚合物多孔材料；所得聚合物多孔材料的孔径约为1.5微米；将12毫克的聚合物多孔材料加入到40毫升0.50毫摩尔每升的硫酸铜水溶液中，每克材料的铜离子吸附量约为50毫克。实施例3将0.057克三炔丙基胺、0.34克4,4—二叠氮二苯乙烯—2,2—二磺酸钠四水合物、0.006克五水硫酸铜、0.090克抗坏血酸钠和0.075克吐温60加入到0.20克二甲基甲酰胺与0.40克水组成的混合溶剂中，超声分散均匀作为水相，随后加入5.4克石蜡油作为油相，分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂溶解在水相中，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制备成水包油型的高内相乳液。制得的高内相乳液在85摄氏度水浴反应16小时后，抽提除去油相石蜡油、二甲基甲酰胺和催化剂，液氮冷冻，并冷冻干燥去除水，制得聚合物多孔材料；所得聚合物多孔材料的孔径约为2微米；将12毫克的聚合物多孔材料加入到40毫升0.50毫摩尔每升的硫酸铜水溶液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于高内相乳液中的点击化学反应制备多孔离子交换树脂的方法，其特征在于新颖独特，简单可行，主要包括如下步骤：以二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，将分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂及吐温60溶解于水相，最后加入油相，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制得水包油型的高内相乳液；制得的高内相乳液在水浴反应一定时间后，抽提除去油相、二甲基甲酰胺和催化剂，并冷冻干燥去除水，得到聚合物多孔材料；所说的含叠氮基的单体为4,4—二叠氮二苯乙烯—2,2—二磺酸钠四水合物，其占水相质量分数为22%~30%；所说的含炔基的单体为三炔丙基胺，其占水相质量分数为3.5%~5%；所说的催化剂为五水硫酸铜和抗坏血酸钠，五水硫酸铜在水相中的质量分数为1%，抗坏血酸钠在水相中的质量分数为7%~15%；吐温60在水相中的质量分数为5%~20%；水相的体积分数为10%~25%；所说的油相为石蜡油，油相的体积分数为90%~75%；所说的水浴反应，温度为70至85摄氏度。
【技术特征摘要】
1.一种基于高内相乳液中的点击化学反应制备多孔离子交换树脂的方法，其特征在于新颖独特，简单可行，主要包括如下步骤：以二甲基甲酰胺和水组成的混合溶剂作为水相，将分别含叠氮基和炔基的两种单体、催化剂及吐温60溶解于水相，最后加入油相，在14000转每分钟的速度下剪切分散2分钟，制得水包油型的高内相乳液；制得的高内相乳液在水浴反应一定时间后，抽提除去油相、二甲基甲酰胺和催化剂，并冷冻干燥去除水，得到聚合物多孔材料；所说的含叠氮基的单体为...
【专利技术属性】
技术研发人员：章圣苗，陈建定，章海泳，蔡春华，王彦华，朱芸，郁林烽，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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