刺激響應(yīng)聚合物材料的制備及其在分離領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、刺激響應(yīng)聚合物是一類在外界刺激條件下物理化學(xué)性質(zhì)能發(fā)生顯著變化的新型材料，其在化工、制藥、生工的反應(yīng)與分離領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。近些年，刺激響應(yīng)高分子材料在分離領(lǐng)域取得了快速進(jìn)展，但研究工作主要集中在吸附、雙水相萃取、膜、水相色譜和親和沉淀分離等技術(shù)領(lǐng)域，遠(yuǎn)未滿足分離技術(shù)和體系多樣性的需求。
　　為此，本文設(shè)計(jì)和定制了多種具有刺激響應(yīng)特性的新型聚合物材料，系統(tǒng)地探究了材料在液液兩相萃取、吸附、絮凝分離中的效能。
　　首先，

2、通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization，RAFT)定制了一系列1-乙烯基-3-丁基咪唑溴鹽和N-異丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide，NIPAM)無規(guī)共聚物，再經(jīng)負(fù)離子交換得到丙氨酸負(fù)離子的聚離子液體（PIL）。所合成的PIL在乙腈中具有溫度響應(yīng)能力。將PIL溶于乙腈作為萃取相，液液兩相萃取分離正己

3、烷中的生育酚同系物，萃取效率遠(yuǎn)高于純?nèi)軇┹腿?。PIL在乙腈中的溫度響應(yīng)性顯著簡(jiǎn)便了被萃取生育酚的回收和PIL的再生，避免了傳統(tǒng)萃取的反萃過程，PIL的萃取效率經(jīng)多次循環(huán)使用后并未發(fā)生明顯下降。
　　其次，開發(fā)了一種快速實(shí)現(xiàn)水體系中金屬有機(jī)框架(MOF)顆粒聚并再分散的方法:在體系中加入微量的溫敏聚合物聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，當(dāng)溫度低于LCST時(shí)，PNIPAM幫助MOF顆粒在水中穩(wěn)定分散;當(dāng)溫度高于LCST時(shí)，PNI

4、PAM使MOF顆粒發(fā)生聚并，實(shí)現(xiàn)MOF顆粒的快速沉淀回收。與表面接枝刺激響應(yīng)聚合物的方法相比，該方法不涉及任何化學(xué)合成，因而不會(huì)破壞MOF的結(jié)構(gòu)和性能。此法為各種MOF顆粒從水中快速分離提供新途徑。
　　再次，通過在氯甲基聚苯乙烯樹脂(MR)表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（Surface Initiated Atom Transfer Radical Polymerization，SI-ATRP）和烷基化反應(yīng)，定制了一種刺激響應(yīng)聚合物

5、吸附劑((PNIAPM-co-QDMAPMA)-g-MR，PNqD-M）。PNqD-M表面帶有大量正電荷官能團(tuán)，可與苯酚分子發(fā)生靜電相互作用，實(shí)現(xiàn)苯酚的高效吸附。PNqD-M具有溫度刺激響應(yīng)能力，所吸附的苯酚可在40℃的溫水實(shí)現(xiàn)脫附，脫附后的吸附劑可繼續(xù)用于苯酚吸附。此新型吸附劑利用溫度刺激響應(yīng)型簡(jiǎn)化了聚合物吸附劑的再生，并避免了再生過程的有機(jī)溶劑使用。
　　最后，為了克服刺激響應(yīng)型吸附劑制備過程復(fù)雜的缺點(diǎn)，開發(fā)了一種在磁性納米顆