CN102850574B - 一种基于定向结晶技术制备有序结构聚合物多孔材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以二甲基亚砜作为溶剂的聚合物溶液为前驱体，通过定向结晶技术制备有序结构聚合物多孔材料的方法。步骤如下：将不同的聚合物加入到二甲基亚砜中，在一定温度下通过搅拌形成聚合物溶液。将聚合物溶液转移到方形模具中，让模具的一边接触低温，使溶液定向结晶后，放在烘箱中，将其烘干得到有序结构的聚合物多孔材料。本发明的制备方法简单易行，绿色环保，可应用范围广，孔径在10～30微米之间，是一种制备有序结构聚合物多孔材料的通用方法。

Description

一种基于定向结晶技术制备有序结构聚合物多孔材料的方法
技术领域
本发明涉及一种有序结构聚合物多孔材料的制备方法，具体涉及采用聚合物为溶质，以二甲基亚砜为溶剂，制得一定浓度的溶液，将该溶液转移到方形模具中，让模具的一边接触低温，使其定向结晶，然后洗涤，干燥，制备有序结构聚合物多孔材料的方法。
背景技术
聚合物多孔材料具有高孔隙率、低密度、大比表面积和很好的物质输送能力等优点，在吸附与分离、催化、生物组织工程以及环境科学等方面有着很高的应用价值因此引起人们极大的兴趣。聚合物多孔材料的制备方法已有多种见报，如采用超临界流体、鼓气、胶体模板组装、聚合物前驱模板法、高内相乳液模板法和定向结晶法。其中定向结晶制备的聚合物多孔材料有许多优点，如：可以制备独特的三维双轴有序结构，方法简单易行，不使用有毒溶剂绿色环保，应用范围广等。这些优点使定向结晶法制得的有序结构聚合物多孔材料的研究和制备对于科学研究和生产实践有着重要的意义。迄今，定向结晶法制备的有序结构聚合物多孔材料已在如生物工程支架、催化剂载体、有机电子和分子过滤技术等多个领域向人们展示了广阔的应用前景。定向结晶法是单方向冷冻使溶剂晶体定向生长，通过把溶液或分散液冷冻结晶，而后冷冻干燥使溶剂晶体直接升华得到多孔材料。晶体的尺寸可以通过不同的冷冻温度和冷冻速率来调节，通过控制冷冻速率和冷冻时间可以控制晶体的大小从而控制有序多孔聚合物的间距和孔径。这种方法以溶剂晶体作为模板来制备多孔聚合物材料，已经有众多的文献报道，如张海峰等于自然材料和先进材料杂志上发表的一系列文章等。然而已见报的工作在制备过程中大多采用水作为溶剂或分散剂，只能制备水溶性或水分散性的聚合物多孔材料，然而大多数生物相容性好的材料不能被水溶解或分散，使定向结晶技术有一定的限制。二甲基亚砜被称为一种万能溶剂，可以溶解分散大多数的聚合物，将二甲基亚砜作为溶剂或分散剂后扩展了定向结晶技术的应用范围。
此外，已见报定向结晶所涉制备过程均需通过冷冻干燥等方式进行，这不仅使制备有序结构聚合物多孔材料的周期长，也增加了制备成本。迄今，无需冷冻干燥采用直接烘干得到有序结构聚合物多孔材料的方法尚未有报道。
本发明公开了一种有序结构聚合物多孔材料的制备方法，具体涉及采用聚合物为溶质，以二甲基亚砜为溶剂，制得一定浓度的溶液，将该溶液转移到方形模具中，让模具的一边接触低温，使其定向结晶，然后洗涤，干燥，制备有序结构聚合物多孔材料的方法。直接用烘箱干燥得到多孔材料，降低了制备成本，并实现了有序结构聚合物多孔材料制备过程的简化。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种新的通过定向结晶的方式制备有序结构聚合物多孔材料的方法。
本发明所述的制备有序结构聚合物多孔材料的模板法，包括如下步骤：
以能溶解聚合物的二甲基亚砜为溶剂，将一定量的聚合物加入到二甲基亚砜中，在一定温度下，通过搅拌形成溶液，将溶液转移到方形模具中，以该溶液为前驱体，让模具的一边接触低温，使溶液定向结晶，而后用洗去溶剂洗去二甲基亚砜，直接用烘箱烘干得到有序结构的聚合物多孔材料；
所说的聚合物为聚酰亚胺、聚乳酸、聚己内酯等，相当于溶剂的质量分数为5％～30％；聚合物溶液是不同的聚合物溶解在二甲基亚砜中得到的；
所说的冷冻温度为-196℃～10℃；
所说的烘干温度为40℃；
所说的洗去溶剂是乙醇、水、乙醇和水的混合物。
采用扫描电镜(SEM)S-4800(日本JEOL公司)观测有序结构聚合物多孔材料的形貌，并测定其孔径。
本发明的制备方法操作简便，经定向结晶后洗去二甲基亚砜，用烘箱直接干燥即可获得有序结构的聚合物多孔材料，孔径在10～30微米之间。
具体实施方式
实施例1
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以0.551克聚乳酸作为溶质，在80摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后将聚乳酸溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(10℃)接触，使其定向结晶后，用去离子水洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为30微米。
实施例2
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以0.551克聚乳酸作为溶质，在80摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后将聚乳酸溶液转移到方形模具中，让模具的一边与低温液体(-18℃)接触，使其定向结晶后用乙醇洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为13微米。
实施例3
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以1.102克聚乳酸作为溶质，在80摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后将聚乳酸溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(-196℃)接触，使其定向结晶，再用去离子水洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为15微米。
实施例4
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以1.653克聚乳酸作为溶质，在80摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后将聚乳酸溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(-196℃)接触，使其定向结晶，再用乙醇洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为16微米。
实施例5
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以1.653克聚乳酸作为溶质，在80摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚乳酸溶液。然后将聚乳酸溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(-196℃)接触，使其定向冷冻后，结晶后用乙醇和水的混合物(体积比为1∶1)洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为16微米。
实施例6
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以1.102克聚酰亚胺作为溶质，在50摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚酰亚胺溶液。然后将聚酰亚胺溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(-196℃)接触，使其定向结晶后，再用乙醇洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为12微米。
实施例7
以11.02克二甲基亚砜作为溶剂，以0.551克聚己内酯作为溶质，在50摄氏度恒温环境下，通过磁力搅拌的作用，形成聚己内酯溶液。然后将聚己内酯溶液转移到方形模具中，让模具的一边与液氮(-196℃)接触，使其定向结晶后，再用去离子水洗去二甲基亚砜，用烘箱待烘干后便可得到所需的有序结构多孔材料。
所得的有序结构多孔材料的孔径约为10微米。

Claims (1)

1.一种基于定向结晶技术制备有序结构的聚合物多孔材料的方法，其特征在于操作方便，适用广泛，主要包括如下步骤：
以能溶解聚合物的二甲基亚砜为溶剂，将一定量的聚合物加入到二甲基亚砜中，在一定温度下，通过搅拌形成溶液，将溶液转移到方形模具中，静置一段的时间后，以该溶液为前驱体，让模具的一边接触低温，使其定向结晶，而后用溶剂洗去二甲基亚砜，在烘箱中直接40℃烘干得到有序结构的聚合物多孔材料；
所说的聚合物为聚酰亚胺、聚乳酸、聚己内酯；
所说的聚合物溶液中溶质相当于溶剂的质量分数为5％～30％；
所说的低温为-196℃～10℃；
所说的洗去用溶剂是乙醇、水、乙醇和水的混合物。
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