超交联微孔聚合物（HCPs）是基于Friedel-Crafts反应合成的一类具有良好物理化学稳定性的微孔有机聚合物,具有比表面积大、孔径可调、易功能化等特点,广泛应用于气体捕获与存储、污染物处理、药物释放、传感等领域。可控形貌超交联微孔聚合物一般基于模板法制备,通常需要先合成模板—聚苯乙烯前体,这限制了模板及单体种类范围。因此需要开发具有普适性的,直接由单体在模板表面交联制备模板-HCPs复合材料的新方法,进一步扩展可选择的模板种类并提高材料的功能性。同时与其他微孔有机聚合物相比,超交联微孔聚合物为一锅法制备,反应条件温和,原料价格低廉,具有产业化实际应用的潜力。为实现超交联微孔聚合物的产业化首先需要确定其工业化生产工艺。本文主要开展了以下两方面的工作:1.传统的模板法中以硅烷偶联剂KH-570改性得到C=C修饰的模板,与苯乙烯、DVB通过乳液聚合得到模板-聚苯乙烯前驱体后再进行超交联,过程繁琐且限制了可用的模板种类。而芳香族单体可直接进行Friedel-Crafts反应,因此以含苯基的硅烷偶联剂代替KH-570进行功能化,得到苯基修饰的模板,即可不经过乳液聚合直接由芳香族单体与表面的苯基交联得到模板-HCPs复合材料,从而提高材料的功能性并且更容易控制HCPs层的厚度。本文以苯基修饰的Si O2和Ti O2为模板探索了制备具有特殊形貌的HCPs复合材料的新方法。通过调节单体用量可直接调节产物中HCPs层的厚度,刻蚀Si O2可以得到形貌完整的中空球结构。同时通过控制温度可以得到具有良好分散性的复合材料,为进一步研究微观形貌对HCPs性能影响及HCPs复合材料的制备提供了一种新的方法。2.在工业化生产中,首先需要解决放热及投料比例的问题,避免由于催化剂溶解及反应热效应、原料的纯度变化引起产物性能大幅度下降;其次需要解决生成产物为块状坚硬固体影响生产连续性的问题,在保持反应体系流体状态的同时,维持产物的高比表面积。本文通过经验放大法逐步扩大反应规模,发现并解决由于反应体系扩大暴露出的传热、传质及产物固化等一系列问题;优化超交联微孔聚合物的中试及试生产条件;对生产产物的结构与性能进行表征与对比;通过1000 L工业化试生产检验工艺的可靠性,为HCPs产业化奠定基础。本文以苯为单体研究了规模为2 L,20 L,1000 L下的反应过程。采取逐步投入催化剂的加料方式缓解反应的热效应,提高原料的投料比增加反应体系的固含量,提高工业纯交联剂的用量维持产物较高比表面积,降低催化剂用量避免产物固化结块,使用304不锈钢材质的反应器避免反应体系对设备的腐蚀,改造搅拌桨提高反应体系的均一性。在使用工业纯原料时,1000 L试生产超交联微孔聚合物产物的BET比表面积为624-740 m~2/g,77 K/1 bar下的氢气储量为1.17 wt%。在工业化试生产的过程中提出了生产过程中三废的处理方案,并根据试生产实际的用量对生产成本进行了估算,约为79.5元/千克。重复试生产实验三次表明该生产工艺可靠性较高。