CN108359055A - 一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料及其制备方法。所述的材料是醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物或醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，该材料在高湿度条件下能够高效简便形成有序多孔结构，具有易形成有序多孔膜的特性。而且，本发明的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料具有来源丰富、多孔膜制备方法简便、多孔膜有序度高等特点，可满足不同领域应用的需要。

Description

一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料。
背景技术
具有微纳米结构的聚合物薄膜在生物材料、光电材料等方面都具有很重要的应用价值，从而得到广泛研究与应用。过去，制备具有微纳米结构的薄膜可以采用不同的模板方法，比如胶体晶、乳液液滴、生物细菌以及过滤膜等模板，但由于其制备过程复杂、模板尺寸固、模板制备困难等原因，因此很难得到具有可调尺寸或者单分散结构的薄膜。近年来，Widawski G. Rawiso M. and Francois B.报道的在高湿度条件下制备具有微观结构的薄膜的新方法【Self-Organized Honeycomb Morphology of Star-Polymer PolystyreneFilms. Nature 369, 387~389(1994)】得到逐渐发展，并且因其简单可控，越来越受到人们的关注【Breath figures as a dynamic templating method for polymers andnanomaterials. Advanced Materials 18, 973~989(2006)】。通过这种方法，可以利用不同聚合物制备得到高度有序的多孔膜【Formation of honeycomb-structured, porousfilms via breath figures with different polymer architectures. Journal ofPolymer Science Part A: Polymer Chemistry 44, 2363~2375 (2006)】。纤维素是自然界最为丰富的天然高分子，其最重要的一个应用就是作为薄膜材料，如再生纤维素已经广泛应用到薄膜和孔洞材料等许多领域【Morphology and permeability of cellulose/chitin blend membranes. Journal of Membrane Science 287, 19~28(2007)】。然而，利用简单的纤维素结构、通过简便的方法很难得到有序孔结构的纤维素基薄膜，大大阻碍了纤维素材料在薄膜领域的应用。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料。
本发明的另一目的在于提供一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜的制备方法。
本发明的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料是醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯或醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物，其结构式为：
其中：
R1为CH3CO；
n、p表示聚合度；
n是主链醋酸纤维素的聚合度；
p是支链中甲基丙烯酸甲酯单元或苯乙烯单元的聚合度。
本发明的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
在溶剂中溶解醋酸纤维素，加入溴异丁酰溴反应，得到溴异丁酰化醋酸纤维素；然后在甲苯中溶解溴异丁酰化醋酸纤维素，加入卤化亚铜、配体和单体反应；反应后，将反应混合液浓缩、沉淀、干燥，得到醋酸纤维素接枝共聚物。
本发明的利用醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料制备有序多孔膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
取醋酸纤维素接枝共聚物溶解于挥发性溶剂中，配成0.1～100克/升的溶液；然后在相对湿度为30~100%、温度为0~50摄氏度的环境下，取此溶液分别滴加于平面基底上，自然干燥成膜，得到有序多孔膜。
本发明的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料在高湿度条件下能够简便高效制备有序多孔膜，可作为生物、光电等领域应用的有序多孔膜材料。
附图说明
图1. 本发明实施例1的醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物有序多孔膜的光学显微镜图。
图2.本发明实施例2的醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物有序多孔膜的光学显微镜图。
具体实施方式
实施例1：
（1）醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的制备
a．称取2克醋酸纤维素，加入到25毫升四氢呋喃和0.4克吡啶的混合溶液中，于室温下搅拌至完全溶解；然后配制800毫克溴异丁酰溴的四氢呋喃溶液3毫升，在冰水浴下缓慢滴加到醋酸纤维素的四氢呋喃溶液中；滴毕，于室温下搅拌反应48小时后，反应混合液沉淀、过滤、干燥，得到溴异丁酰化醋酸纤维素。
b．称取200毫克溴异丁酰化醋酸纤维素，加入到甲苯中，于室温下搅拌至完全溶解，
依次加入甲基丙烯酸甲酯、溴化亚铜和配体，在60摄氏度下反应12小时，将反应混合液浓缩、沉淀、干燥，得到醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物。
（2）醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物有序多孔膜的制备
称取20毫克步骤（1）中醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，加入到1毫升三氯甲烷中，充分溶解，配成20克/升的溶液；然后在相对湿度为85%、温度为20摄氏度的环境下，取此浓度为20克/升的醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的三氯甲烷溶液滴加于清洗干净的玻璃片上，自然干燥成膜，得到醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物有序多孔膜。
实施例2：
（1）醋酸纤维素接枝苯乙烯共聚物的制备
a．称取2克醋酸纤维素，加入到25毫升四氢呋喃和0.4克吡啶的混合溶液中，于室温下搅拌至完全溶解；然后配制1.6克溴异丁酰溴的四氢呋喃溶液3毫升，在冰水浴下缓慢滴加到醋酸纤维素的四氢呋喃溶液中；滴毕，于室温下搅拌反应48小时后，反应混合液沉淀、过滤、干燥，得到溴异丁酰化醋酸纤维素。
b．称取200毫克溴异丁酰化醋酸纤维素，加入到甲苯中，于室温下搅拌至完全溶解，
依次加入苯乙烯、溴化亚铜和配体，在100摄氏度下反应12小时，将反应混合液浓缩、沉淀、干燥，得到醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物。
（2）醋酸纤维素接枝苯乙烯共聚物有序多孔膜的制备
称取20毫克步骤（1）中醋酸纤维素接枝苯乙烯共聚物，加入到1毫升三氯甲烷中，充分溶解，配成20克/升的溶液；然后在相对湿度为85%、温度为20摄氏度的环境下，取此浓度为20克/升的醋酸纤维素接枝苯乙烯共聚物的三氯甲烷溶液滴加于清洗干净的玻璃片上，自然干燥成膜，得到醋酸纤维素接枝苯乙烯共聚物有序多孔膜。
将所得到的醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯或醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物在高湿度条件下制备多孔膜（如图1、图2），证明了其具有简便高效形成有序多孔膜的特性，其制备有序多孔膜的过程简单方便，可用于模板和细胞培养生长等需要的有序多孔材料，也可用于生物、光电等领域需要的有序多孔膜材料。

Claims (3)

1.一种醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料，其特征是：所述的材料是醋酸纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯共聚物或醋酸纤维素接枝聚苯乙烯共聚物，其结构式为：
其中：
R1为CH3CO；
R2为H、CH3CO、或，且后两者的摩尔取代度为0.01~1；
n、p表示聚合度；
n是主链醋酸纤维素的聚合度；
p是支链中甲基丙烯酸甲酯单元或苯乙烯单元的聚合度。
2.基于权利要求1所述的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料，其特征是，此材料的制备方法包括以下步骤：
在溶剂中溶解醋酸纤维素，加入溴异丁酰溴反应，得到溴异丁酰化醋酸纤维素；然后在甲苯中溶解溴异丁酰化醋酸纤维素，加入卤化亚铜、配体和单体反应；反应后，将反应混合液浓缩、沉淀、干燥，得到醋酸纤维素接枝共聚物。
3.基于权利要求1所述的醋酸纤维素接枝共聚物有序多孔膜材料，其特征是，利用该材料制备有序多孔膜的制备方法包括以下步骤：
取醋酸纤维素接枝共聚物溶解于挥发性溶剂中，配成0.1～100克/升的溶液；然后在相对湿度为30~100%、温度为0~50摄氏度的环境下，取此溶液分别滴加于平面基底上，自然干燥成膜，得到有序多孔膜。
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