微納多孔聚合物材料的制備和應用.pdf

1、多孔聚合物材料結合了多孔結構和聚合物的雙重性能，在氣體分離和存儲、催化、生物醫(yī)藥等領域均具有重要的應用價值。近年來，微納多孔聚合物得到了快速的發(fā)展，但大規(guī)模制備具有可控孔結構和特定功能的多孔聚合物材料仍然是一個長期目標。因此，本論文圍繞微納多孔聚合物材料的制備及應用這個主題，展開了一系列的研究工作。主要合成和制備了POSS基有機-無機雜化微孔材料、多級孔聚脲材料、有序微米柱狀多孔聚合物膜和可溶脹三維多孔聚二甲基硅氧烷海綿等四種微納多孔聚

2、合物材料，并研究了微孔材料在氣體分離和存儲中的應用和可溶脹多孔海綿在油水分離中的應用，主要內容如下:
　　(1)以苯基聚倍半硅氧烷籠狀分子和二甲氧基甲烷為原料，通過傅克反應成功地合成了超交聯有機-無機雜化微孔材料。用FT-IR、29Si MAS NMR和13CCP/MAS NMR譜圖表征了其化學結構。用高分辨透射電鏡、N2吸附-脫附等溫線等表征了其形貌和微孔特征。其BET比表面可達923 m2 g-1，對CO2和H2的吸附能力分別

3、為8.5wt％(273 K，1.0 bar)和0.95 wt％(77K，1.0bar)。因此，POSS基多孔材料具有成本低、比表面高、高溫穩(wěn)定性好和氣體吸附量高等綜合性能，是一類有應用前景的CO2捕獲封存材料和H2存儲材料。
　　(2)以萘二異氰酸酯和水為原料，將發(fā)泡過程和超交聯過程相結合，用無模板的一步法合成了同時具有大孔、介孔和微孔的多級孔聚脲材料。用FT-IR和13CCP/MAS NMR譜圖表征了其化學結構。用掃描電鏡、透射

4、電鏡和N2吸附性能證實了聚脲材料中的多級孔結構。其BET比表面可達473 m2 g-1。因此，多級孔聚脲材料具有合成簡單、成本低、孔徑分布寬、比表面高、孔隙率大、熱穩(wěn)定性好等綜合性能，在催化、分離等領域具有較大的潛在應用價值。
　　(3)在含氟或含硅表面活性劑的輔助下，建立了一種在甲醇氣氛中制備聚苯乙烯、SBS等聚合物有序多孔膜的通用呼吸圖方法。得到的孔是具有很大深度/直徑比的圓柱形結構，表明改變氣氛可以控制呼吸圖陣列的形貌?？讖?/p>

5、和孔深大小可以由聚合物濃度、甲醇蒸汽壓等實驗條件來控制。詳細討論了甲醇氣氛中呼吸圖陣列的形成機理。由于特殊的孔道結構和高疏水性能，甲醇氣氛中制備的有序多孔膜在光電器件模板、超疏水自清潔材料和分離膜等領域具有廣闊的應用前景。
　　(4)以二甲基硅氧烷預聚體為原料，糖顆粒為模板，制備了一種可溶脹的聚二甲基硅氧烷海綿。用掃描電鏡圖、接觸角、應力-應變曲線等分別證實了其多孔結構、疏水親油性和彈性。經石油醚溶脹后，其體積可增大至原體積的6倍