聚脲多孔材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、本文以甲苯二異氰酸酯(TDI)和乙二胺(EDA)為單體，采用沉淀聚合法制備了表面富含胺基的聚脲多孔材料。探討了聚合反應(yīng)時(shí)間、溶劑種類(lèi)及混合溶劑配比對(duì)聚脲多孔材料性能的影響。通過(guò)壓汞法和氮?dú)馕矫摳椒?BET)對(duì)聚脲多孔材料的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，用掃描電子顯微鏡(SEM)表征了材料的形貌，用核磁共振儀測(cè)試了材料的聚合度，用傅里葉變換紅外光譜儀表征了材料分子鏈間的氫鍵化，用 X-射線衍射儀測(cè)試了材料的結(jié)晶性能，采用熱重分析儀對(duì)聚脲多孔材料的熱

2、穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。
　　結(jié)果表明，聚合反應(yīng)進(jìn)行48 h后多孔材料的胺基含量不再變化，以乙腈作反應(yīng)介質(zhì)制備的聚脲表面胺基含量低于在丙酮中制備的。與丙酮相比，以乙腈作反應(yīng)介質(zhì)制備的聚脲的比表面積和孔體積較大，孔徑分布較寬，同時(shí)其聚合度較高。以乙腈和丙酮混合溶劑作反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)改變混合溶劑的配比可以改變材料的孔結(jié)構(gòu)，隨混合溶劑中丙酮比例的增加所得聚脲的比表面積和孔體積降低，孔徑分布變窄。以乙腈作溶劑聚合48 h制備的聚脲多孔材料是一種粒

3、徑為10μm~100μm的形狀不規(guī)則的多孔粒子，孔徑分布介于2 nm~4000 nm之間。聚脲多孔材料相鄰分子鏈上的-HN-CO-NH-間形成氫鍵，使其具有結(jié)晶性，同時(shí)熱穩(wěn)定性較好。
　　以不同的多元胺替代EDA與TDI聚合制備了具有不同孔形貌、比表面積的多孔聚脲。TDI與脂肪族二元胺反應(yīng)，隨著脂肪胺中碳原子個(gè)數(shù)的增加，多孔材料的比表面積及分子鏈末端的伯胺基含量呈規(guī)律性依次降低。TDI與脂肪族二元胺及芳香族二元胺制備的聚脲分子鏈間

4、能形成氫鍵，使聚脲具有結(jié)晶性。TDI與二乙三胺、三乙四胺(TETA)制備的交聯(lián)聚脲不存在微晶區(qū)。
　　分別以TDI與EDA或TETA在乙腈中聚合48 h制得的聚脲多孔材料作為吸附劑。與EDA制備的聚脲相比，TDI與TETA制備的聚脲孔體積較大，但比表面積、胺基含量較低，孔徑分布較窄。分別對(duì)兩種聚脲進(jìn)行胺基羧酸型改性，得到分子鏈含乙酸基的多孔樹(shù)脂，進(jìn)行了吸附水中重金屬離子的實(shí)驗(yàn)。使用 SEM、BET法和壓汞法對(duì)改性前后的聚脲的孔結(jié)構(gòu)

5、和形貌進(jìn)行了表征。探討了吸附體系 pH、吸附時(shí)間、金屬離子初始濃度對(duì)聚脲吸附性能的影響，確定了最佳吸附條件，并在最佳吸附條件下對(duì)金屬離子的吸附選擇性、解吸、重復(fù)利用能力進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，聚脲的胺基經(jīng)羧基化改性后聚脲的比表面積、孔體積均降低。四種吸附劑對(duì)金屬離子均有選擇吸附性，按照 Cu2+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+順序，聚脲的吸附性能逐漸降低。改性后的胺基羧酸型聚脲對(duì)各離子的吸附率、解吸率及其重復(fù)利用性均高于改性前。與