可官能化整体材料制造技术

本发明专利技术涉及聚合物整体材料，该材料包含通过作为基础单体的马来酸酐与具有电子给体性质的烯属共聚单体之间的自由基反应所形成的交替共聚物。本发明专利技术还涉及所述整体材料的制备方法，该方法在于包含基础组合物的组合物的自由基聚合反应，该基础组合物包含作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属共聚单体和／或与其它具有电子给体或受体性质的烯属单体结合；致孔溶剂的混合物，所述基础组合物任选地添加有热引发剂或光引发剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多孔整体(monolithiques )有机材料的领域。本专利技术 还涉及制备这些材料的各种方法。
技术介绍
这些整体材料与更传统的大孔材料相比具有某些优点，这尤其与 在致密形式中不存在间隙空间有关。在所希望的元件中在简单空腔(柱、毛细管)或微系统(通道、 储器、室、分支点)内制备多孔整体有机材料的一种通用方法是以在 致孑L溶剂(solvants porog6nes )的混合物中溶解的单体通过热、光 化学或放射化学途径原位聚合为基础的。在文献中已经描述了分析微系统用的各种整体材料以及它们的 制备方法。在这些方法当中，使用热途径的方法的特征是相对长的聚 合时间(16-26小时)和高聚合温度(60-90°C)。另外，所获得的多 孔相最常见地针对单一类型的应用进行优化。更具体地，已知整体材 料没有官能化能力，或者它们的可官能化基团的含量太低。此外，目 前使用的可官能化基团(环氧、二氢唑酮)的反应性是弱的，并且需 要长的处理和/或在严苛条件下的处理。
技术实现思路
本专利技术的目的一方面在于提供在调节孔隙率-渗透性特性之后非 常适合的新型可官能化整体材料，另一方面在于提供以实施简单为特 征的制备这些整体材料的方法。根据第一个方面，本专利技术的主题涉及包含能够被官能化的马来酸 酐官能团的聚合物整体材料。根据第二个方面，本专利技术涉及制备可官能化整体材料的方法，所述方法包括充当所述整体材料的载体的壁的表面预处理步骤，其特征在于，该方法在于包含基础组合物的組合物的热、光化学或放射化学自由基聚合反应，该基础组合物包含- 作为基础单体的马来酸酐，以其有利于与具有电子给体性 质的单体形成电荷转移络合物的电子受体性质而著称，其 与具有电子给体性质的烯属共聚单体和/或与其它具有电 子给体或受体性质的烯属单体结合，- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物任选地添加有光引发剂或热引发剂。根据第三个方面，本专利技术涉及用于制备本专利技术整体材料的包含马 来酸酐、共聚单体和/或其它单体和致孔溶剂的组合物。根据第四个方面，本专利技术涉及其中马来酸酐官能团通过与亲核化合物反应而被官能化的整体材料。由这种官能化所得到的性质是极其 多样的可调节的亲水/疏水平衡，存在正或负电荷，任选光学活性的 多样化的官能有机基团，特定的基底，人工(artificiels)或酶催化 部位等。这种可获得性能的多样性使得能够调节多孔材料的官能性能，以 作为疏水相互作用、亲合、离子色谱法，电色镨法，毛细管电泳中的 相，作为反应器，作为化合物吸收和分析用的载体，作为检测装置中 的传感器。根据第五个方面，本专利技术因而涉及官能化的整体材料在分 析微系统中的各种用途。下面将详细地描述本专利技术。根据第一个方面，本专利技术的主题是具有可官能化基团的聚合物整 体材料，其特征在于这些基团是马来酸酐单元。申请人的选择着重于具有高马来酸酐含量的整体材料，因为其具 有两个特别的特性- 倾向于通过与具有电子给体性质的烯属单体(乙烯基醚， N-乙烯基衍生物)的自由基反应形成交替共聚物，- 引发其与具有电子给体性质的烯属单体(乙烯基醚，N-乙烯基衍生物)的光化学共聚的能力，而不需要求助于特定的自由基光引发剂。不同的应用最通常地需要制备具有最佳官能和流体特性的多孔 整体相。经验表明，整体材料的微结构和多孔性强烈地取决于前体反 应混合物的组成(单体的类型和用量，致孔混合物的类型和组成)并 取决于制备条件(温度，引发反应的类型和动力学，热、光化学或放 射化学处理时间)。这两种特性是相互依赖的，通过改变前体反应混合物组成来进行 化学性能的每种变化是需要调整处理条件的，以便获得最佳的官能和 流体性能。为了克服传统制备方法中的这种固有困难，申请人已经研究了一 种以制备具有高数量反应活性部位的整体材料为基础的方法，在其制 备之后，该反应活性部位可以被化学改性，这是通过与提供一些所希 望的官能性能的化合物的反应来进行的。为此目的，并且根据第二个方面，本专利技术涉及一种用于制备可官 能化整体材料的方法，所述方法包括充当所述整体材料的载体的壁的 表面预处理步骤，其特征在于，该方法在于包含基础组合物的组合物的热、光化学或放射化学自由基聚合反应，该基础组合物包含- 作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属 共聚单体和/或与其它具有电子给体或电子受体性质的烯属单体结合，- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物任选地还包含光引发剂或热引发剂。该整体材料在各种尺寸和形状的中空体或物品中制备，该中空体 或物品包括由各种材料构成的表面所界定的空腔，其在下文以"容器 物品(objets contenants)"来表示。所述容器物品的实例是- 玻璃或熔融二氧化珪管子或毛细管(直径50 n m至10mm )， 适合于通过热、光化学或放射化学聚合制备整体材料；- 由玻璃、二氧化硅、硅、金属、聚合物材料(热塑性聚合 物材料，网状聚合物材料，光刻树脂)或这些各种类型材料的组合所构成的各种几何形状的系统和装置，包括直径为100nm至5cm的通道或室。这些容器物品当在其表面之一上由对可见光-UV辐射透明的材料 来界定空腔时更特别地适合于制备整体材料。在其它情况下，整体材 料的制备可使用热或放射化学聚合来实现。在实施方案的一种变化形式中，制备整体材料的方法包括组合物 A的热聚合反应，该组合物A除了该基础组合物之外还包含热引发剂， 所述反应在40-90°C的温度下进行1-6小时。在实施方案的另一种变化形式中，用于制备整体材料的方法包括 组合物B的光化学聚合反应，该组合物B除了该基础组合物之外还包 含光引发剂。添加到配制剂中的引发剂的类型和用量、所釆用的光谱范围以及 光源功率的选择对于所希望的形态和流体特性的获得是非常重要的。 单体和溶剂与光引发剂的配制剂在氮气中脱气5分钟。容器物品随后用该溶液充填并且在可变紫外辐射源(0. 01-100mW/cm2)下放置最佳 的时间(取决于载体和应用)。通常，这个时间在大约1分钟至60 分钟之间变化。随后用惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100个 柱容积相对应的时间。用于洗涤整体材料的合适的惰性有机溶剂是例 如烷烃，或者C广C8烷经的混合物，曱苯，四氢吹喃，醋酸乙酯。另外，可以不使用添加到基础组合物的光引发剂来进行聚合反应 的光引发这是马来酸酐和具有电子给体性质的单体(如乙烯基醚) 的混合物的特殊特性；在近UV吸收的电荷转移络合剂的形成看来是这 种性能的原因。这些配制剂可以在UV下聚合，随后是与如上所述相同 的操作程序，但不添加光引发剂。聚合时间在大约20分钟至2小时 30分钟之间变化。随后用惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100 个柱容积相对应的时间。在实施方案的另一变化形式中，用于制备整体材料的方法包括在 基础组合物的电离辐射作用下尤其是在电子束下(放射化学引发)的 聚合反应。充填有前体的容器物品在没有引发剂的情况下被照射，其中剂量为10至1000kGy，可变的剂量率为0. 01-100kGy/s。随后用 惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100个柱容积相对应的时间。希望形成整体材料的部位的壁的表面预处理是实现整体材料令 人满意的锚定(ancrage)的基本要素，并且其通过用亲核化合物接枝 这些表面来进行。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有可官能化基团的聚合物整体材料，其特征在于这些基团是马来酸酐单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K许达，X科克雷，
申请(专利权)人：里尔科学技术大学，
类型：发明
国别省市：FR[法国]