【摘 要】
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孔材料由于其独特的结构和传质传热性能,广泛应用于吸附分离,隔热材料,药物释放,催化剂载体以及仿生材料等方面。这些高附加值应用需要对孔形貌及材料性能进行调控,进而推动了多孔聚合物制备方法的研究。目前生产多孔材料的方法普遍存在环境不友好(含有害的发泡剂、有机溶剂),力学性能较差,或是生产效率较低等问题。冰模板法通过冰晶成孔的机理制备多孔材料,其过程无污染且可对孔形貌进行调控,但目前需要采用的冰冻聚合或
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孔材料由于其独特的结构和传质传热性能,广泛应用于吸附分离,隔热材料,药物释放,催化剂载体以及仿生材料等方面。这些高附加值应用需要对孔形貌及材料性能进行调控,进而推动了多孔聚合物制备方法的研究。目前生产多孔材料的方法普遍存在环境不友好(含有害的发泡剂、有机溶剂),力学性能较差,或是生产效率较低等问题。冰模板法通过冰晶成孔的机理制备多孔材料,其过程无污染且可对孔形貌进行调控,但目前需要采用的冰冻聚合或冰冻干燥的过程耗时较长且能耗较大,导致冰模板法在大规模生产过程中受到一定限制。本文提出了一种乳液冰冻光交联的方法,可实现多孔材料的连续化生产。首先合成聚氨酯丙烯酸酯预聚物,无需外加乳化剂直接乳化形成乳液,冰晶成孔后通过光交联双键固化孔结构而无需冻干过程,整个成孔过程相对较快,可在几分钟内完成,故可以通过卷对卷的方式实现连续化多孔聚合物的制备。此外,本方法具有较强的普适性,通过单体的调节合成不同的乳液,实现各种不同性能的多孔材料,包括具有高拉伸性的软泡沫材料、玻璃化转变温度可调节具有形状记忆特性的硬质多孔材料以及具有隔热性能的多孔陶瓷材料等,使本方法具有广阔的应用前景。进一步通过网络结构的设计,引入动态受阻脲键在高温诱导下发生网络拓扑异构形成酰胺键,大幅度增强所得多孔材料的力学性能,实现对孔形貌与力学性能的进一步调控。此方法克服了冰模板法过程中需要高能耗冷冻干燥的限制,且具有较好的普适性,保留了乳液冰冻法无污染且可制备水难溶胀(非水凝胶)材料的优势,又可实现大规模连续化多孔材料的制备,为工业化生产提供可行方案。
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