多臂[PS-b-PMA(11C)Az]x液晶嵌段共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供多臂[PS

【技术实现步骤摘要】
多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]21世纪以来，随着人们生活水平的不断提高和现代工业的飞速发展，源源不断的生活污水和工业废水排入大海，这导致人类饮用水源质量得不到保障。污水资源化利用的核心技术是高性能分离膜的研发。因此，人们亟需要探索优异分离膜材料，并逐步优化制备工艺，来实现对污水方便快捷高效预处理。
[0003]目前，已商业化的高效分离膜包括平板、卷式、管式、中空或纳米纤维状的微滤、超滤、纳滤、反渗透和气体分离膜等。其常用制备方法有非溶剂致相转化(NIPS)、热致相转化(TIPS)、径迹刻蚀、界面聚合、自组装及静电纺丝法等。其中，微滤膜是含微米尺寸多孔结构、截留分子量100万、截留颗粒0.1～1μm、操作压力0.7～7bar的薄膜材料，其对胶体、悬浮物和细菌等具有很好的截留性。已报道的微滤膜有：第一，均聚物类，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)等；第二，共聚物类，如聚苯乙烯
‑
block
‑
聚4
‑
乙烯基吡啶(PS
‑
b
‑
P4VP)、聚氧化乙烯
‑
block
‑
聚甲基丙烯酸甲酯(PEO
‑
b
‑
PMMA)等。但这些微滤膜材料难同时实现高效分离和高膜通量，且其价格昂贵、性能单一。因此，人们纷纷投入到分离效果佳、价格低廉且功能性强的微滤膜材料设计、合成和工艺优化中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物及其制备方法和应用。在本项目中，通过原子转移自由基聚合法在多臂的[PS
‑
b
‑
PMMA]x
大分子侧链引入偶氮液晶分子，形成双臂或三臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶共聚物原料，再采用方便快捷的呼吸图阵列自组装法，制备得到微孔尺寸、结构、形貌可控的微滤薄膜材料。最后，调控[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
的x值，即BCP的分子拓扑结构，研究多孔薄膜形貌、尺寸、有序性、紫外光响应性与臂数x的关系，进而实现多功能性高性能液晶微滤薄膜结构的精细调控。该多臂液晶嵌段聚合物[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
在污水微滤分离领域的发展和应用上具有重要的意义。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案之一是：一种多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物，具有如下结构：
[0006][0007]其中，x为2或3，m为2
‑
600，n为2
‑
300。
[0008]本专利技术的m取值优选为4
‑
300或6
‑
200或10
‑
100，n取值优选为2
‑
200或3
‑
100或3
‑
50。
[0009]在优选的技术方案中，所述多臂嵌段共聚物中x＝2，m＝11，n＝5；或x＝2，m＝16，n＝5；或x＝3，m＝11，n＝5；或x＝3，m＝11，n＝4；或x＝3，m＝11，n＝3。
[0010]在另一种优选的技术方案中，所述多臂嵌段共聚物中x＝3，m＝11，n＝5。
[0011]优选地，本专利技术所述的多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物，其臂数取2或3，优选3，且PS的体积含量f
PS
为0.002
‑
0.800，优选f
PS
为0.003
‑
0.750。
[0012]本专利技术的技术方案之二是：一种多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]x
液晶嵌段共聚物的制备方法，具体包括如下步骤：
[0013](1)以小分子羟基化合物与酰化试剂为原料，加入缚酸剂，经小分子酰化反应得到多臂小分子引发剂；
[0014](2)以所述多臂小分子引发剂、苯乙烯、配体、氯化亚铜为原料，经原子转移自由基聚合反应得到多臂PS大分子引发剂；
[0015](3)以所述多臂PS大分子引发剂、配体、偶氮苯液晶单体、氯化亚铜为原料，经原子转移自由基聚合反应得到多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az)]x
液晶嵌段共聚物。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述小分子羟基化合物选自对苯二酚和间苯三酚中的一种，其再与酰化试剂例如2
‑
溴异丁酰溴、2
‑
氯异丁酰氯、2
‑
溴异丁酰氯或2
‑
氯异丁酰溴为原料，经小分子酰化反应得到多臂小分子引发剂，优选对苯二酚或间苯三酚与2
‑
溴异丁酰溴反应；所述的缚酸剂选自无水三乙胺、无水吡啶、无水N,N
‑
二异丙基乙胺、无水4
‑
二甲氨基吡啶中的一种或多种的混合物，优选无水三乙胺。
[0017]优选地，步骤(2)和(3)中，采用的配体相同，所述配体选自五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、五甲基二丙烯三胺、三(2
‑
二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)中的一种，优选为PMDETA。
[0018]优选的，步骤(3)中，所述偶氮苯液晶单体为{11
‑
[4
‑
(4
‑
丁基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}，记为MA(11C)Az。
[0019]优选地，步骤(1)在溶剂中进行，所述溶剂选自无水四氢呋喃、无水甲苯、无水二氯甲烷、无水三氯甲烷中的一种或多种的混合物。
[0020]本专利技术优先选择无水四氢呋喃作为合成多臂小分子引发剂的溶剂，该溶剂在室温下能很好溶解各原料，使得小分子的羟基与酰溴反应进行得更彻底。同时，在该溶剂下缚酸剂能保持高的活性，很好吸附反应得到的氢溴酸，利于反应更好地向正向进行。
[0021]优选地，步骤(2)在溶剂中进行，所述溶剂选自氯苯、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或两种的混合物；为了保证反应的顺利进行，本专利技术优选除水溶剂作为反应溶剂，即优选无水氯苯、无水DMF中的一种或二者的混合物，更优选无水氯苯；当采用二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物，其特征在于，具有如下结构：其中，x为2或3，m为2
‑
600，n为2
‑
300；优选地m为4
‑
300或6
‑
200或10
‑
100，n为2
‑
200或3
‑
100或3
‑
50；更优选地x＝2，m＝11，n＝5；或x＝2，m＝16，n＝5；或x＝3，m＝11，n＝5；或x＝3，m＝11，n＝4；或x＝3，m＝11，n＝3。2.依据权利要求1所述的[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物，其特征在于，所述[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物中臂数x为2或3，且PS的体积含量f
PS
为0.002
‑
0.800；优选所述[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物中臂数x为3，且PS的体积含量f
PS
为0.003
‑
0.750。3.权利要求1或2任一项所述[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)以小分子羟基化合物与酰化试剂为原料，经小分子酰化反应得到多臂小分子引发剂；(2)以上述多臂小分子引发剂、氯化亚铜、苯乙烯、配体为原料，经原子转移自由基聚合反应得到多臂PS大分子引发剂；(3)以上述多臂PS大分子引发剂、偶氮苯液晶单体、氯化亚铜、所述配体为原料，经原子转移自由基聚合反应得到多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物。4.依据权利要求3所述的多臂[PS
‑
b
‑
PMA(11C)Az]
x
液晶嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述小分子羟基化合物选自对苯二酚和间苯三酚中的一种；与选自2
‑
溴异丁酰溴、2
‑
氯异丁酰氯、2
‑
溴异丁酰氯或2
‑
氯异丁酰溴中的任一种酰化试剂反应制得，优选间苯三酚和2
‑
溴异丁酰溴反应；和/或：所述配体选自五甲基二乙烯三胺、三(2
‑
二甲氨基乙基)胺、五甲基二丙烯三胺中的一种，优选五甲基二乙烯三胺；和/或：所述的偶氮苯液晶单体为{11
‑
[4
‑
(4
‑
丁基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}：步骤(1)在溶剂中进行，所述溶剂选自无水四氢呋喃、无水甲苯、无水二氯甲烷、无水三氯甲烷中的一种或多种的混合物，所述的缚酸剂选自无水三乙胺、无水吡啶、无水N,N
‑
二异丙基乙胺、无水4
‑
二甲氨基吡啶中的一种或多种的混合物；和/或；步骤(2)在溶剂中进行，所述溶剂选自氯苯、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或二者的混合物，优选无水氯苯、无水N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或二者的混合物，更优...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈婷，郭荣，刘海，钟菲，龚春丽，胡富强，汪杰，郑根稳，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：