聚合物孔材料的合成与应用.docx

聚合物孔材料的合成与应用 摘要聚合物孔材料因为其理化性质方面的优势，近年来得到了越来越广泛的应用。其合成方法不断推陈出新，其应用范围也越来越广阔。聚合物孔又细分为微孔、介孔和大孔三大类，分别适用于不同的合成方法及应用范围。其中微孔聚合物材料的合成工艺较为复杂，主要应用纳米领域。介孔聚合物材料的合成最为复杂，在应用上也具有最大的广度。而大孔聚合物材料的合成方法众多，合成难度相对最小，是现代材料科学的研究和应用热点。本文将对聚合物孔材料的合成方法与应用情况进综述性的研究分析。 下载 关键词聚合物孔;合成;应用 一、聚合物孔材料的种类 1.微孔聚合物材料 微孔聚合物材料的最主要构成部分是聚合物滤膜。这种聚合物滤膜的具有纳米结构。通过核裂变碎片反复持续地攻击滤膜的表面，从而形成微观损伤。通过对这些损伤通过化学手段进行刻蚀，精确地制造出具有纳米结构的聚合物滤膜。聚合物滤膜包含有各个圆桶状的微孔，各微孔直径相当，在膜中自由分布，使微孔聚合物材料在性质上具有良好的稳定性。 2.介孔聚合物材料 介孔聚合物材料因为其孔径可以在一个较大的范围内进行调整，因而其应用范围更加广泛。该类材料的孔径性质决定其广泛应用于大分子催化、分子电子器件制造和生物分离等多个领域。介孔聚合物材料在合成当中的核心技术，是借助表面活性剂，形成超分子和嵌段共聚物，最后通过合成来形成介孔聚合物材料。 3.大孔聚合物材料 大孔聚合物材料的孔径和材料尺寸都更大，其大尺寸效应非常明显，具有许多小孔径材料所不具备的优异性能。同时，因为大孔聚合物材料的尺寸较大，在合成和研究当中相对可控，其难度和工艺的复杂程度相对于其他两种材料都更为低。 二、聚合物孔材料的合成 1.微孔聚合物材料合成 通过核裂变碎片进行撞击，在滤膜的表面产生大量的微观损伤，为后续处理打下良有好的基础。其后运用化学手段进行刻蚀，精确地制造出具有纳米结构的聚合物滤膜Tranck-etch膜，就获得了合成微孔聚合物材料的基础材料。 接着进行基础材料的合成。选取一层作为阴极的金属膜，将之覆盖在Tranck-etch膜的表面。其后通过电化学方法，形成具有良好的相融性的聚合物生长孔壁，并让聚合物以孔壁为通道向外生长，产生导电聚合物纳米管。导电聚合物纳米管的厚度，可以过控制进行电化学反应的时间来加以调整，最终表现为聚合物孔壁的厚度。 以上是目前较为常用的微孔聚合物材料合成方法。但科学家也研究出了其他类型的方法，如用单体溶液浸泡Tranck-etch膜，利用化学方法，引发Tranck-etch膜的原位聚合。以上两种方法，对于孔壁与微孔聚合物材料的相容性的要求都非常高，因而在当前情况下，微孔聚合物材料的合成还没有普及，有待于进一步加强研究开发。 2.介孔聚合物材料合成 为了达到介孔聚合物材料孔径大小范围可控的效果，其在合成过程当中工艺更加复杂。其聚合的模板，必须要选择具有良好的机械强度，能够承受聚合物孔径的伸缩变化所产生的应力而不致断裂。 目前较为常见的介孔聚合物材料合成方法，首先需要选用具有良好的双亲性的环氧乙烷和苯乙烯，将两者作用产生的嵌段共聚物作为合成介孔聚合物材料的模板，形成SiO2孔材料。与此同时，融合甲基炳烯酸甲酯、偶氮二异丁腈和二醇二甲基丙烯酸酯，形成良好的聚合反应体系。将SiO2孔材料放置到反应体系当中，注入HF酸，通过化学反应产生IPN介孔材料，完成介孔聚合物材料的合成。 3.大孔聚合物材料合成 目前较为常见的大孔聚合物材料合成方法，就有悬浮聚合法、大分子结构模板法、超临界流体快速降压法、胶态晶体模板法行四类。本文将介绍在工艺上最为先进的大分子结构模板法。 首先需要形成聚合物薄膜，并确保薄膜孔径大小的一致。将星型聚合物放置溶液当中静置，其后将之取出涂于玻璃片上，放置在湿润的空气环境当中，待其溶液自然挥发，提取出薄膜。通过星型聚合物包围溶液液滴，形成紧密堆叠的六角形阵列，则可以在溶液挥发之后得到满足要求的聚合物孔材料。在合成过程当中，需要保证合成环境的清洁纯净。因为孔膜对于各类粉尘杂质非常敏感，而本实验又在暴露空间当中进行，所以对环境清洁程度的要求非常高。 三、聚合物孔材料的应用 1.微孔聚合物材料应用 因为微孔聚合物材料在生产工艺上已经达到了纳米级，通过纳米效应，可以应用于各类高科技领域的高精尖设备上。例如电子、机械和光学设备等的制造，以及生物及药物胶囊等的合成领域。微孔聚合物材料在应用中最大的特征是其应用范围较小，集中于高附加值深加工或高精尖技术领域。 2.介孔聚合物材料应用 在大分子催化、分子电子器件制造和生物分离等多个领域，都有介孔聚合物材料的应用。通过应用实践可以发现，虽然介孔聚合物材料因其孔径大小可以灵活地调整，因而应用范围广泛，但其制造过程相对于其他两种聚合物材料更为复杂，而且成品具有更大的不稳定性。所以需要进一步加强实践研究和论证，探索更为简便的合成方法，提升介孔聚合物材料在应用当中性能的稳定性。 3.大孔聚合物材料应用 大孔聚合物材料广泛应用于细胞培养、催化剂载体和选择性传输等领域。因为大孔聚合物材料具有的大尺寸和大孔径特点，导致其既可以构建其他微观实验的环境，又可以作为各类实验运动的载体或通道，所以是高科技研究的常用物质。在大孔聚合物材料当中，使用最为广泛的是三维有序的大孔聚合物材料。因为三维有序的大孔聚合物材料在材料结构、理化性能上具有更好的稳定性，所以成为现代材料科学领域的一大研究热点，其有更多可供研究的合成方法，可供开发的应用领域还有待于后来的科学家研究发现。 参考文献 宋?F光，李艳春，石彤非.NIR触发的两亲性含糖聚合物修饰的纳米金棒的制备及应用J.高分子学报，2015，10. 薛欢欢，赵卿飞，万颖.有序介孔SnO_2-聚合物复合材料的合成与表征J.化学世界，2011，8. 胡金林，杨其浩，陈静.介孔二氧化钛功能纳米材料的合成与应用J.化学进展，2013，12. 张莉娜，王浩，樊卫斌.阳离子表面活性剂-阴离子聚合物为模板