基于胶体晶模板的功能高分子材料的制备及其在吸附分离中的应用

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzsbf
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近年来,基于胶体晶体模板的功能高分子多孔材料巧妙地将有序大孔结构和聚合物的功能性结合在一起,使其在吸附分离、催化、传感等领域具有潜在的应用前景,因而受到研究者的广泛关注。本论文重点研究了利用胶体晶体模板法制备反蛋白石(IO)功能高分子材料和功能聚合物微囊。主要研究内容及结果如下:(1)以聚丙烯酰胺(PAM)水溶性微球为胶体晶体模板,制备了具有IO结构的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-共二乙烯基苯)(PGMD)基体,并采用傅克烷基化(F-C)反应,获得高比表面积的IO PGMD(HSS PGMD),进而通过二乙烯三胺(DETA)对IO PGMD和HSS PGMD进行改性获得具有IO结构的吸附材料,并应用于水杨酸(SA)的吸附分离。探究了表面积和功能基团含量对吸附量的影响以及材料亲水性与吸附性能的关系。测定了吸附材料对SA的等温吸附、吸附动力学以及重复使用性能。相对于已报道的吸附材料,IO PGMD-DETA表现出超高的吸附量、快速的吸附速率以及优良的再生性能。结果表明:高含量的功能基团有利于提高材料的吸附能力。IO PGMD-DETA-95(数字95代表的是GMA单体的质量比)对SA的吸附量最高。在40℃时,Langmuir和Liu模型最大吸附量分别为905.0 mg/g和908.4 mg/g。吸附过程可在30-40 min内达到平衡。此外,材料在5次吸附-解吸循环后吸附性能和IO结构基本保持不变。(2)通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)方法,在反蛋白石二氧化硅(IO SiO2)内壁上可控接枝聚丙烯酸叔丁酯(Pt BA)。通过水解反应将Pt BA接枝链转化为聚丙烯酸(IO SiO2-g-PAA),采用二乙烯三胺(DETA)对IO SiO2-g-PAA进行改性。探讨了反应时间对材料接枝量的影响,结果表明接枝量随接枝时间的延长而逐渐增加。(3)通过IO模板法结合相分离原理,制备了聚二乙烯基苯(PDVB)微囊。探究了掺杂剂种类对材料结构的影响。当掺杂剂为石蜡时,可制备中空微囊。此外,以磺化聚苯乙烯(SPS)微球为胶体晶体模板,利用静电吸附在SPS微球表面吸附聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA),制备PS@PDDA复合材料,良溶剂去除PS模板后,得到PDDA微囊。
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