CN109735062B - 含十字型杂化多孔材料的母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含十字型杂化多孔材料的母粒及其制备方法，方法为：将聚酯、分散剂、抗氧化剂和含金属离子的十字型杂化多孔材料混合均匀后熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒；制得的母粒主要由基体以及均匀分散在基体中的含金属离子的十字型杂化多孔材料组成，多孔材料为多孔微球，由十字型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得，十字型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成；分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，结构式如下：

Description

含十字型杂化多孔材料的母粒及其制备方法

技术领域

本发明属于功能母粒技术领域，涉及一种含十字型杂化多孔材料的母粒及其制备方法。

背景技术

母粒，别名母料，是一种塑料加工助剂，指将功能性助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体。在制造塑料或纤维制品时，不必再加入该种助剂，而只需加入相应的母料即可。因而，它是当今世界聚合物生产中助剂应用的最主要形式之一，其具有工艺简单、使用方便、便于实现生产自动化且生产率高的特点。母粒中往往包含各种助剂、填料和少量的载体树脂。由于母粒的添加特性，其中的助剂或填料的含量比实际塑料制品中的需求量高数倍甚至十几倍，而部分助剂含量过高会给材料的成型带来困难。

随着我国合成材料工业的不断发展和其应用领域的不断拓展，聚酯等高分子材料已广泛应用于化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰以及衣食住行等各个领域。在实际应用中，为了满足不同人群的不同需求，人们对合成材料的功能性提出了更高的要求，采用功能材料特别是杂化多孔功能材料对聚合物进行改性已成为目前科研人员的热点研究方向。有机酯化物由于与聚酯等聚合物结构类似，相容性好，常被用作功能性改性载体。对酯化物进行功能性改性后，将其与聚酯等聚合物熔融共混以实现对聚合物的改性。其中十字形杂化物由于可连接功能性粒子的基团多，是一种理想的功能性改性载体即功能性组分。但现有的功能性十字形杂化物在常用纺丝溶剂或聚合物中的溶解度过高，导致其制备功能母粒后与聚酯等聚合物共混后混合物粘度过低，给聚合物的成型加工带来困难。此外，其熔点不高，一般在60～70℃，这对其存储及运输均提出了一定的要求，增加了使用成本。另外，由于低分子酯化物型助剂的添加会极大的提高聚合物的流变性能，聚合物中十字形杂化物的含量过高也会给聚合物的加工成型带来困难，其在使用时的添加量通常不超过6～8wt％，而如此低添加量的功能型母粒难以满足相应的功能性需求。因而在目前功能型母粒的制备过程中，使用十字型杂化物作为功能性添加剂的母粒并不多见。

因此，研究一种使用十字型杂化物作为功能性添加剂同时保证加工成型顺利并能实现阻燃、抗菌及除臭多功能一体化的母粒及其制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种使用十字型杂化物作为功能性添加剂同时保证加工成型顺利并能实现阻燃、抗菌及除臭多功能一体化的母粒及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

含十字型杂化多孔材料的母粒，主要由基体以及均匀分散在基体中的含金属离子的十字型杂化多孔材料组成；所述含金属离子的十字型杂化多孔材料为多孔微球，由十字型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得；

十字型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1～3；

分子A为十字型酯化物分子，结构式如下：

式中，

代表十字型酯化物分子中心的季碳C与端羧基之间的链段，本发明所使用的十字型酯化物可在现有技术公开的十字型酯化物中进行选择，此处的结构式仅象征性地描述其结构，只要端基为羧基、中心原子为C的十字型酯化物都在本发明的保护范围内，

的具体结构可在现有技术中进行选择；

分子B为带胺基的链状分子；

分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，结构式如下：

式中，R为阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团。

分子A中的羧基既可以是端基的羧基也可以是位于分子链上的羧基，分子A中四个端基上的羧基既可以都与胺基和金属离子形成三角形键合结合，也可以仅其中一个或多个形成三角形键合结构。

本发明的含金属离子的十字型杂化多孔材料，分子A的端羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，分子B可达到对分子A改性的作用，提高其亲水性能，使得由十字型杂化物经成核和生长形成的微球在水相中能够以纳米尺度分散，使得在制备多孔微球的过程中水性分散颗粒不容易发生团聚，从而保证了生成的多孔微球的尺寸，形成的含有金属离子的三角形键合结构，提高了十字型杂化材料的热稳定性。

作为优选的技术方案：

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，所述基体为聚酯，聚酯为PET和/或PBT；

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含金属离子的十字型杂化多孔材料含量为0.5～3.0wt％的纤维的极限氧指数为35～38％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为92～96％和87～91％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为91～96％和89～92％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98～99％、97.7～98.5％和96.5～98％，现有技术中其他十字型杂化材料的功能母粒制备的纤维的极限氧指数值在23～28％之间，且经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为72～86％和67～71％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为71～86％和65～72％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为78～86％、77.7～81％和76～83％；

Mⁿ⁺为Ag⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Au³⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Pt²⁺、Pd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺或者为3价稀土金属离子；本发明的金属离子的种类包括但不限于此，金属化合价在1～3之间的其他金属离子也同样适用于本发明；。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和为分子A和分子B的摩尔量之和的120％～160％；

通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30％；

分子A和分子B中，羧基、胺基和羟基都是亲水性基团，羧基和胺基又是参与形成三角形键合结构的基团，分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和过小，不利于形成三角形键合结构，羧基与胺基结合要克服诸多障碍，例如分子链之间的缠结作用力、分子间的排斥力等等，只有数量达到一定程度，才能保证有羧基和胺基能够克服障碍结合，进而与金属离子结合形成三角形键合结构，分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和过大，容易带来生产加工的困难，当亲水性基团达到一定程度时，参与形成三角形键合结构的亲水性基团占总体的比例较小，即通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和小于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30％，十字型杂化物容易溶解在水中，无法分离；

分子A的相对分子量为2000～3000g/mol，本发明的分子A更优选为通过缩聚反应得到的低聚合度的酯化物，其相对分子量处于2000～3000g/mol的范围内能保证具有一定T_g(玻璃转化温度)和T_m(熔点)，具有一定的热性能，使其在室温下能够以粉体状态存储、运输和转移，保证含金属离子的十字型杂化多孔材料制备工艺的连续性与稳定性，除了羧基的O之外，分子A主要由C和H组成，分子B的相对分子量≤5000g/mol，除了胺基的N之外，分子主链主要由C和H组成；

所述3价稀土金属离子为La³⁺、Ce³⁺、Eu³⁺、Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺或Pr³⁺；

所述阳离子基团为叔铵基或季铵基，所述阴离子基团为羧酸基，所述极性非离子基团为羟基、醚基、胺基、酰胺基、巯基或卤素；

所述通过离子键和配位键键接的胺基位于分子B的主链或支链，所述分子B还包含羟基或羧基，所述分子B的分子主链还包括元素O或N，所述分子A还包括元素P、O或N；分子A和分子B包含的元素种类及基团并不仅限于此，其也可包含其他元素或其他基团，只要能够保证分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间形成三角形键合结构稳固即可；

含金属离子的十字型杂化多孔材料中金属离子的负载量为60～1300mg/g；

含金属离子的十字型杂化多孔材料的孔径为30～70nm，孔隙率为30％～40％；

含金属离子的十字型杂化多孔材料的起始分解温度为370～390℃，600℃下残炭率为45～55wt％。现有技术中含金属离子的十字型杂化多孔材料的起始分解温度为200～270℃，600℃下残炭率为30～40wt％，说明本发明的含金属离子的十字型杂化多孔材料的热稳定性和阻燃性能优于现有技术。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，按重量份数计，含十字型杂化多孔材料的母粒由100份聚酯、3～7份分散剂、2～5份抗氧化剂和25～65份含金属离子的十字型杂化多孔材料组成，含金属离子的十字型杂化多孔材料的含量不能过高，否则容易造成母粒生产工艺欠佳，功能粉体的含量过低，则复配时需使用的纯聚合物的量过多，不利于降成本；

所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的一种以上，所述抗氧化剂为2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚或2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚。分散剂和抗氧剂的种类并不限于此，其它能够实现良好分散和抗氧性能的物质均适用于本发明。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，所述含金属离子的十字型杂化多孔材料的制备方法为：将含分子A物质以粉体的形式与含分子B物质的水溶液混合，混合时伴以搅拌，再向混合体系中滴加金属盐溶液，滴加时伴以搅拌，制得十字型杂化物微球，十字型杂化物微球经140～180℃热处理制得含金属离子的十字型杂化多孔材料，其中，金属盐溶液中的金属离子为Mⁿ⁺。含分子A物质难以直接溶解在水中，只能溶解在DMSO或DMF等有机溶剂中，当含分子A物质溶解在有机溶剂中形成溶液后再与含分子B物质的水溶液混合，由于有机溶剂与分子B之间能够产生强作用力，因而不利于分子A与分子B形成离子键，进而不利于形成三角形键合结构。

本发明先利用含分子B物质对含分子A物质进行改性，含分子B物质的亲水性好且含有能够与分子A物质的羧基结合的胺基，提高了含分子A物质在水相中的溶解性能，然后利用分子A物质和含分子B物质的羧基和胺基与金属离子相结合形成十字型杂化物微球，十字型杂化物微球经140～180℃热处理形成十字型杂化多孔材料，140～180℃热处理可将不稳定的含胺基的小分子通过热处理作用除去，但同时体系参与形成三角形键合结构的含胺基的小分子不会受到影响，即该过程中，由于不稳定的含胺基的小分子的分子链的热稳定性比未改性前的十字型酯化物差，其在受热下降解为气态物质挥发，使得杂化材料由实心微球变化为多孔微球。本发明的热处理温度过高，会破坏其他有机共价键的键合，从而降低功能材料的阻燃和抗菌等性能，热处理温度过低，难以破坏胺基短链分子从而得到多孔杂化材料。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，所述含分子B物质的水溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；含分子B物质的水溶液的浓度可进行适当调整，但不宜太过，浓度过高，难以精确控制含分子B物质的水溶液的添加量，容易造成含分子B物质添加过量，而含分子B物质会与金属盐溶液发生配位反应生成沉淀，从而影响物质的分离，浓度过低，配位速度过慢，单位时间产量过低，极大地影响了经济效益；

所述混合体系中，含分子A物质与含分子B物质的摩尔比为1:1～6；含分子A物质与含分子B物质的摩尔比可进行适当调整，但不宜太过，摩尔比过高，容易造成含分子B物质添加过量，而分子B会与金属盐溶液发生配位反应生成沉淀从而影响物质的分离，摩尔比过低会使得羧基与胺基反应的量不足，体系的水溶性降低，分散性变差；

所述金属盐溶液的浓度为0.2～1mol/L，加入的金属盐总量与含分子A物质的摩尔比为1:1～4；金属盐溶液浓度和加入的金属盐总量与含分子A物质的摩尔比可进行适当调整，但不宜太过，如摩尔比太高会影响金属盐在基体中的分散性(分散性变差)；

所有的搅拌的搅拌速率为300～400rpm，所述滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为25～30℃、真空度为-0.09～-0.1MPa的条件下真空干燥8～12h；

所述热处理的氛围为氧气，所述热处理的时间为30～60min，所述热处理前的升温速率为15～25℃/min；

所述含分子B物质选自链长小于等于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；

所述金属盐溶液为AgNO₃、FeCl₂、FeCl₃、HAuCl₄、Cr₂(SO₄)₃、ZnCl₂、PtCl₂、PdCl₂、CuSO₄、Ni(NO₃)₂或CdCl₂的水溶液或者为稀土金属盐溶液；本发明仅列举出部分物质，其他能与分子A中的羧基以及和金属离子Mⁿ⁺间形成三角形键合结构的物质均可适用于本发明。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，所述链长小于等于6个碳的烷基链胺为正丙胺、正丁胺、正戊胺或正己胺；所述稀土金属盐溶液为LaCl₃、Ce₂(SO₄)₃、Eu(NO₃)₃、ErCl₃、YbCl₃、Tm(NO₃)₃、Ho(NO₃)₃或Pr(NO₃)₃的水溶液。

如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，所述含分子A物质的制备步骤如下：

(a)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氮气或惰性气体保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经后处理得到DAPER；

(b)将二元羧酸B₂与二元醇以1:1的摩尔比混合，加入催化剂，在氮气或惰性气体保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA；

(c)将DAPER添加到步骤(b)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氮气或惰性气体，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经后处理得到含分子A物质；

步骤(a)中，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50～500rpm，所述熔融酯化反应的温度为180～200℃，反应时间为1～4h，所述后处理包括溶解、过滤和干燥；

步骤(b)中，所述催化剂为4-甲基苯磺酸，所述B₂与催化剂的摩尔比为1:0.01，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50～500rpm，所述熔融缩合反应的温度为180～200℃，反应时间为1～3h，所述二元醇为乙二醇、丙二醇或1,4-丁二醇；

步骤(c)中，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50～500rpm，所述熔融酯化反应的时间为1～4h，所述后处理包括粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥，其中，干燥是指在25～50℃的真空烘箱中真空烘干6～18h；

A₂和B₂各自独立地选自于结构式如下的化合物：

此处仅列举一可行的技术方案，本发明的含分子A的物质的制备方法及其原料并不仅限于此，只要其产品带有满足结构式要求的分子A即可。

选用含P或N的多元酸或醇作为含分子A的物质的制备原料可使得制得的含金属离子的十字型杂化多孔材料具有优良的阻燃、抗菌和除臭性能，A₂和B₂中含有较多的芳基等环状结构，能够进一步提高杂化多孔材料的热稳定性。此外，在燃烧过程中大分子进行热降解，会诱导分子间交联形成芳基等环状结构，这将进一步提高添加有本发明的含金属离子的十字型杂化多孔材料的体系的阻燃、抗菌、除臭性能和热稳定性。

本发明还提供一种制备如上所述的含十字型杂化多孔材料的母粒的方法，将含金属离子的十字型杂化多孔材料与基体和其他组分混合均匀后熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

作为优选的技术方案：

如上所述的方法，所有的组分在混合均匀前在温度为60～85℃的条件下干燥50～60min，所述混合均匀是通过在高速混合器内混合20～35min实现的，所述熔融挤出的温度为220～250℃，压力为4～6MPa。

发明机理：

本发明在基体中均分分散含金属离子的十字型杂化多孔材料后经熔融挤出制备的功能母粒可应用于阻燃、抗菌和除臭等领域，现有技术在制备功能母粒时所采用的十字型聚合物普遍存在着溶解过程耗时长、可用的溶剂体系多为有机溶剂体系以及热稳定性差等影响加工的问题。针对以上问题，本发明制备母粒时通过将小分子与金属配位形成有机无机杂化材料，显著提高了材料的热稳定性，提高了功能材料的热转变温度，解决现有技术加工性能较差等问题。

本发明首先利用含分子B物质(分子B为含胺基的小分子)对端基为羧基的十字型酯化物(含分子A物质)进行改性，一方面由于引入了亲水性基团——胺基提高了十字型酯化物的水溶性，有利于下一步反应的进行，另一方面由于B分子为弱极性的小分子，将弱极性分子B接枝到未改性的十字型酯化物分子的端基上，然后利用羧基和胺基与金属离子的配位作用，将金属离子引入改性的十字型酯化物中形成稳定的三角形键合结构得到十字型杂化物，最后利用热处理将由十字型杂化物组成的微球变为多孔微球，制得十字型杂化多孔材料。

其中稳定的三角形键合结构形成的机理如下：分子A中的羧基与分子B中的胺基结合形成配合物，配合物离子化产生-COO^-和-NH₃ ⁺，-COO^-和-NH₃ ⁺因为正负电荷的吸引，产生静电引力，即形成离子键；由于-COO^-中的氧上有孤对电子，因此孤对电子进入金属离子的空轨道与金属离子发生共价配位结合，形成配位键；由于-NH₃ ⁺中的N原子也存在孤对电子，同样能够提供孤对电子与金属离子形成配位键结合，因此形成了结构式中的稳定的三角形键合结构。

三角形键合结构中分子B的亲水性的短分子链使得制得的未经造孔的十字型杂化物微球在水相中能以纳米尺度分散，避免其在加工过程中团聚现象的发生，有利于控制后续生成的多孔微球的尺寸，保证多孔微球在聚酯等基体中的分散性，同时通过引入金属离子，大大提升了十字型杂化物的热稳定性，极大地改善了其加工性能，克服了现有技术十字型杂化物共混时加工成型困难的问题，此外，由于阻燃体系中金属离子或金属氧化物等金属化合物对大分子热降解过程中阻燃剂自身以及阻燃剂与高分子基体间的物化反应具体为大分子热降解过程中的脱氢和脱氧等化学反应即链降解和交联过程具有催化作用，能够起到提高材料的残炭率、降低燃烧过程热反馈和烟气释放的效果，本发明的稳定的三角形键合结构可进一步提高金属离子的催化作用，提高了产品的阻燃、抗菌和除臭等性能。本发明通过热处理在十字型杂化物微球上造孔，改变了其聚集态结构，赋予了产品多孔材料特有的吸附性能好的特性，从而所制备的母粒实现了多功能化，拓宽了材料的应用。

有益效果：

(1)本发明的含十字型杂化多孔材料的母粒，基体中均匀分散的含金属离子的十字型杂化多孔材料，在一般加工条件下可在聚酯母粒中以纳米尺度分散，分散性佳且热稳定好，解决了现有技术的加工和成型过程中功能材料分散性差且热稳定性差的问题，改善了加工性能；

(2)本发明的含十字型杂化多孔材料的母粒，含金属离子的十字型杂化多孔材料，可具有阻燃、抗菌和除臭的功能，应用于阻燃和吸附领域；

(3)本发明的含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，工艺简单，成本低廉。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

上述结构式中：

式Ⅴ为分子A的结构式，式Ⅴ中，

代表十字型酯化物分子中心的季碳C与端羧基之间的链段；

式Ⅵ为含金属离子的十字型杂化多孔材料中的分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成的三角形键合结构，其中，R为叔铵基、季铵基、羧酸基、羟基、醚基、胺基、酰胺基、巯基或卤素，R代表的基团与分子B相对应；

分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和为分子A和分子B的摩尔量之和的120％～160％；

通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30％；

分子A的相对分子量为2000～3000g/mol，除了羧基的O之外，分子A主要由C和H组成，分子B的相对分子量≤5000g/mol，除了胺基的N之外，分子主链主要由C和H组成。

实施例1

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为400rpm，熔融酯化反应的温度为190℃，反应时间为2.5h，二元酸A₂的结构式如式Ⅰ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与乙二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为400rpm，熔融缩合反应的温度为190℃，反应时间为2h，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅰ所示；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氮气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为400rpm，熔融酯化反应的时间为2.5h，干燥是指在40℃的真空烘箱中真空烘干12h；

(2)制备含Ag⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.3mol/L的正丙胺(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为350rpm，混合体系中，含分子A物质与正丙胺的摩尔比为1:3，再向混合体系中滴加浓度为0.6mol/L的AgNO₃水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为350rpm，加入的AgNO₃总量与含分子A物质的摩尔比为1:3，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为28℃、真空度为-0.095MPa的条件下真空干燥10h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经140℃热处理制得含Ag⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为40min，热处理前的升温速率为20℃/min；

制得的含Ag⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的32％；含Ag⁺的十字型杂化多孔材料中Ag⁺的负载量为600mg/g，其孔径为40～60nm，孔隙率为35％，其起始分解温度为380℃，600℃下残炭率为50wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET、3份聚乙烯蜡、2份2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚和50份含Ag⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为60℃的条件下干燥50min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合20min后在温度为220℃，压力为4MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由PET以及均匀分散在PET中的含Ag⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Ag⁺的十字型杂化多孔材料含量为0.5wt％的纤维的极限氧指数为35％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为95％和90％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为94％和92％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98％、98.3％和97％。

实施例2

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氩气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为300rpm，熔融酯化反应的温度为180℃，反应时间为1h，二元酸A₂的结构式如式Ⅱ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与丙二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氩气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为300rpm，熔融缩合反应的温度为180℃，反应时间为1h，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅱ所示；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氩气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为300rpm，熔融酯化反应的时间为1h，干燥是指在25℃的真空烘箱中真空烘干18h；

(2)制备含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.1mol/L的正丁胺(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为300rpm，混合体系中，含分子A物质与正丁胺的摩尔比为1:1，再向混合体系中滴加浓度为0.2mol/L的FeCl₂水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为300rpm，加入的FeCl₂总量与含分子A物质的摩尔比为1:1，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为25℃、真空度为-0.1MPa的条件下真空干燥8h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经180℃热处理制得含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为60min，热处理前的升温速率为25℃/min；

制得的含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的31％；含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料中Fe²⁺的负载量为1300mg/g，其孔径为30～40nm，孔隙率为40％，其起始分解温度为370℃，600℃下残炭率为45wt％；

(3)按重量份数计，取100份PBT、4份硬脂酸钙、5份2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚和32份含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为65℃的条件下干燥55min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合25min后在温度为230℃，压力为4MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由PBT以及均匀分散在PBT中的含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Fe²⁺的十字型杂化多孔材料含量为1wt％的纤维的极限氧指数为35％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为92％和88％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为92％和89％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98.2％、97.7％和97.5％。

实施例3

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氦气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为500rpm，熔融酯化反应的温度为200℃，反应时间为4h，二元酸A₂的结构式如式Ⅲ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与1,4-丁二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氦气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为500rpm，熔融缩合反应的温度为200℃，反应时间为3h，二元羧酸B₂的结构式如Ⅲ所示；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氦气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为500rpm，熔融酯化反应的时间为4h，干燥是指在50℃的真空烘箱中真空烘干6h；

(2)制备含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.5mol/L的正戊胺(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，混合体系中，含分子A物质与正戊胺的摩尔比为1:6，再向混合体系中滴加浓度为1mol/L的FeCl₃水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，加入的FeCl₃总量与含分子A物质的摩尔比为1:4，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为30℃、真空度为-0.09MPa的条件下真空干燥8制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经160℃热处理制得含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为30min，热处理前的升温速率为15℃/min；

制得的含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的33％；含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料中Fe³⁺的负载量为60mg/g，其孔径为60～70nm，孔隙率为30％，其起始分解温度为390℃，600℃下残炭率为55wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET和PBT的混合物(质量比为1:1)、5份硬脂酸锌、2份2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚和25份含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为70℃的条件下干燥60min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合30min后在温度为240℃，压力为5MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由聚酯(PET和PBT的混合物)以及均匀分散在聚酯中的含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Fe³⁺的十字型杂化多孔材料含量为1.5wt％的纤维的极限氧指数为37％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为93％和90％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为91％和89％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98.8％、98.2％和97.9％。

实施例4

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氖气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为350rpm，熔融酯化反应的温度为185℃，反应时间为2h，二元酸A₂的结构式如式Ⅳ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与1,4-丁二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氖气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为350rpm，熔融缩合反应的温度为185℃，反应时间为1.5h，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅳ所示；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氖气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为350rpm，熔融酯化反应的时间为1.5h，干燥是指在30℃的真空烘箱中真空烘干12h；

(2)制备含Au³⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.15mol/L的正己胺(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为350rpm，混合体系中，含分子A物质与正己胺的摩尔比为1:2，再向混合体系中滴加浓度为0.4mol/L的HAuCl₄水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为360rpm，加入的HAuCl₄总量与含分子A物质的摩尔比为1:2，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为28℃、真空度为-0.094MPa的条件下真空干燥10h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经150℃热处理制得含Au³⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为40min，热处理前的升温速率为20℃/min；

制得的含Au³⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的31％；含Au³的十字型杂化多孔材料中Au³⁺的负载量为1200mg/g，其孔径为30～45nm，孔隙率为38％，其起始分解温度为375℃，600℃下残炭率为48wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET和PBT的混合物(质量比为2:1)、6份的聚乙烯蜡和硬脂酸钙的混合物(质量比为1:1)、4份2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚和55份含Au³⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为75℃的条件下干燥53min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合35min后在温度为250℃，压力为5MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由聚酯(PET和PBT的混合物)以及均匀分散在聚酯中的含Au³⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Au³⁺的十字型杂化多孔材料含量为2wt％的纤维的极限氧指数为35％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为92％和88％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为93％和90％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为99％、98.5％和96.8％。

实施例5

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为450rpm，熔融酯化反应的温度为195℃，反应时间为3.5h，二元酸A₂的结构式如式Ⅱ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与乙二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为450rpm，熔融缩合反应的温度为195℃，反应时间为2.5h，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅲ；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氮气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为450rpm，熔融酯化反应的时间为3.5h，干燥是指在40℃的真空烘箱中真空烘干16h；

(2)制备含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.4mol/L的聚醚胺D230(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，混合体系中，含分子A物质与聚醚胺D230的摩尔比为1:2.5，再向混合体系中滴加浓度为0.8mol/L的Cr₂(SO₄)₃水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，加入的Cr₂(SO₄)₃总量与含分子A物质的摩尔比为1:1.5，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为30℃、真空度为-0.1MPa的条件下真空干燥11h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经155℃热处理制得含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为50min，热处理前的升温速率为15℃/min；

制得的含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的32％；含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料中Cr³⁺的负载量为1100mg/g，其孔径为30～50nm，孔隙率为37％，其起始分解温度为380℃，600℃下残炭率为47wt％；

(3)按重量份数计，取100份PBT、7份的聚乙烯蜡和硬脂酸锌的混合物(质量比为2:1)、3份2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚和60份含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为80℃的条件下干燥56min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合22min后在温度为225℃，压力为5MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由PBT以及均匀分散在PBT中的含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Cr³⁺的十字型杂化多孔材料含量为2.5wt％的纤维的极限氧指数为38％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为95％和91％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为95％和91％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98％、98.5％和97.0％。

实施例6

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

(a1)将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经溶解、过滤和干燥得到DAPER，其中，机械搅拌的搅拌速度为50rpm，熔融酯化反应的温度为195℃，反应时间为3.5h，二元酸A₂的结构式如式Ⅰ所示；

(b1)将二元羧酸B₂与丙二醇以1:1的摩尔比混合，加入4-甲基苯磺酸，在氮气保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA，其中，B₂与4-甲基苯磺酸的摩尔比为1:0.01，机械搅拌的搅拌速度为50rpm，熔融缩合反应的温度为195℃，反应时间为2.5h，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅳ所示；

(c1)将DAPER添加到步骤(b1)的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氮气，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥得到含分子A物质，其中，机械搅拌的搅拌速度为50rpm，熔融酯化反应的时间为3.5h，干燥是指在40℃的真空烘箱中真空烘干16h；

(2)制备含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.4mol/L的聚醚胺D400(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，混合体系中，含分子A物质与聚醚胺D400的摩尔比为1:2.7，再向混合体系中滴加浓度为0.8mol/L的ZnCl₂水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，加入的ZnCl₂总量与含分子A物质的摩尔比为1:1.8，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为30℃、真空度为-0.1MPa的条件下真空干燥11h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经175℃热处理制得含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为50min，热处理前的升温速率为15℃/min；

制得的含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30％；含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料中Zn²⁺的负载量为1000mg/g，其孔径为30～60nm，孔隙率为35％，其起始分解温度为379℃，600℃下残炭率为50wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET、3份聚乙烯蜡、4份2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚和40份含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为85℃的条件下干燥58min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合28min后在温度为235℃，压力为6MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由PET以及均匀分散在PET中的含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Zn²⁺的十字型杂化多孔材料含量为3.0wt％的纤维的极限氧指数为38％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为96％和89％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为96％和90％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为99％、97.7％和97.5％。

实施例7

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

制备步骤与实施例4基本一致，不同之处在于，二元酸A₂的结构式如式Ⅲ所示，二元羧酸B₂的结构式如式Ⅰ所示；

(2)制备含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.4mol/L的聚醚胺D2000(含分子B物质)的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，混合体系中，含分子A物质与聚醚胺D2000的摩尔比为1:3，再向混合体系中滴加浓度为0.8mol/L的PtCl₂水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为400rpm，加入的PtCl₂总量与含分子A物质的摩尔比为1:2.2，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为30℃、真空度为-0.1MPa的条件下真空干燥11h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经165℃热处理制得含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为50min，热处理前的升温速率为15℃/min；

制得的含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的31％；含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料中Pt²⁺的负载量为900mg/g，其孔径为55～70nm，孔隙率为34.5％，其起始分解温度为378℃，600℃下残炭率为48wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET和PBT的混合物(质量比为2:1)、3份硬脂酸钙、2份2,4-二-(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚和65份含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为65℃的条件下干燥54min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合20min后在温度为245℃，压力为6MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由聚酯(PET和PBT的混合物)以及均匀分散在聚酯中的含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Pt²⁺的十字型杂化多孔材料含量为0.5wt％的纤维的极限氧指数为36％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为93％和87％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为92％和89％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98.7％、97％和98％。

实施例8

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备含分子A物质；

制备步骤与实施例1相同；

(2)制备含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料；

(a2)将含分子A物质以粉体的形式与浓度为0.15mol/L的含分子B物质的水溶液即聚醚胺D4000的水溶液混合，混合时伴以搅拌，搅拌速率为350rpm，混合体系中，含分子A物质与聚醚胺D4000的摩尔比为1:3.3，再向混合体系中滴加浓度为0.4mol/L的金属盐溶液即PdCl₂水溶液，滴加时伴以搅拌，搅拌速率为360rpm，加入的金属盐即PdCl₂总量与含分子A物质的摩尔比为1:2.5，滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为28℃、真空度为-0.094MPa的条件下真空干燥10h制得十字型杂化物微球；

(b2)十字型杂化物微球经150℃热处理制得含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料，其中，热处理的氛围为氧气，热处理的时间为40min，热处理前的升温速率为20℃/min；

制得的含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的32％；含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料中Pd²⁺的负载量为880mg/g，其孔径为40～60nm，孔隙率为34％，其起始分解温度为375℃，600℃下残炭率为47wt％；

(3)按重量份数计，取100份PET、7份的聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物(质量比为1:1:2)、5份2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚和48份含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料，在温度为60℃的条件下干燥60min；

(4)将上述各组分在高速混合器内混合32min后在温度为220℃，压力为4MPa的条件下熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

制得的含十字型杂化多孔材料的母粒主要由PET以及均匀分散在PET中的含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料组成。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含Pd²⁺的十字型杂化多孔材料含量为3.0wt％的纤维的极限氧指数为37％，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为94％和91％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为91％和90％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98.2％、97.7％和98％。

实施例9～19

含十字型杂化多孔材料的母粒的制备方法，制备步骤与实施例8基本相同，不同之处在于，含分子A物质、含分子B物质和金属盐溶液的种类以及分子A物质与含分子B物质的摩尔比(A:B)、加入的金属盐总量与含分子A物质的摩尔比(记为C:A)不同，详见表1。

制得的含金属离子的十字型杂化多孔材料为多孔微球，其含有如式(Ⅵ)所示的三角形键合结构，且通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30％。

制得的含金属离子十字型杂化多孔材料含有的金属离子、金属离子的负载量(mg/g)、孔径(nm)、孔隙率、起始分解温度(℃)和600℃下残炭率详见表2。

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含金属离子的十字型杂化多孔材料含量为Xwt％的纤维的极限氧指数，经50次洗涤前对金黄色葡萄球菌的抑菌率D％和经50次洗涤后对金黄色葡萄球菌的抑菌率E％，经50次洗涤前对大肠杆菌的抑菌率F％和经50次洗涤后对大肠杆菌的抑菌率G％，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率H％、I％和J％，详见表3。

表1

表2

表3

Claims (9)

1.含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征是：主要由基体以及均匀分散在基体中的含金属离子的十字型杂化多孔材料组成；所述含金属离子的十字型杂化多孔材料为多孔微球，由十字型杂化物经成核和生长形成微球后再进行造孔制得；

十字型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1~3；

分子A为十字型酯化物分子，结构式如下：

；

式中，

代表十字型酯化物分子中心的季碳C与端羧基之间的链段；

分子B为带胺基的链状分子；

分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，结构式如下：

；

式中，R为阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；

所述含金属离子的十字型杂化多孔材料的制备方法为：将含分子A物质以粉体的形式与含分子B物质的水溶液混合，混合时伴以搅拌，再向混合体系中滴加金属盐溶液，滴加时伴以搅拌，制得十字型杂化物微球，十字型杂化物微球经140~180℃热处理制得含金属离子的十字型杂化多孔材料，其中，金属盐溶液中的金属离子为Mⁿ⁺；

所述含分子B物质选自链长小于等于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；

Mⁿ⁺为Ag⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Au³⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Pt²⁺、Pd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺或者为3价稀土金属离子。

2.根据权利要求1所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，所述基体为聚酯，聚酯为PET和/或PBT；

由含十字型杂化多孔材料的母粒制得的含金属离子的十字型杂化多孔材料含量为0.5~3.0wt%的纤维的极限氧指数为35~38%，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为92~96%和87~91%，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为91~96%和89~92%，对氨气、醋酸和异戊酸的吸附率分别为98~99%、97.7~98.5%和96.5~98%。

3.根据权利要求2所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的30%；

分子A的相对分子量为2000~3000g/mol，除了羧基的O之外，分子A主要由C和H组成，分子B的相对分子量≤5000g/mol，除了胺基的N之外，分子主链主要由C和H组成；

所述3价稀土金属离子为La³⁺、Ce³⁺、Eu³⁺、Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺或Pr³⁺；

所述阳离子基团为叔铵基或季铵基，所述阴离子基团为羧酸基，所述极性非离子基团为羟基、醚基、胺基、酰胺基、巯基或卤素；

所述通过离子键和配位键键接的胺基位于分子B的主链或支链，所述分子B还包含羟基或羧基，所述分子B的分子主链还包括元素O或N，所述分子A还包括元素P、O或N；

含金属离子的十字型杂化多孔材料中金属离子的负载量为60~1300mg/g；

含金属离子的十字型杂化多孔材料的孔径为30~70nm，孔隙率为30%~40%；

含金属离子的十字型杂化多孔材料的起始分解温度为370~390℃，600℃下残炭率为45~55wt%。

4.根据权利要求1所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，按重量份数计，含十字型杂化多孔材料的母粒由100份聚酯、3~7份分散剂、2~5份抗氧化剂和25~65份含金属离子的十字型杂化多孔材料组成；

所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的一种以上，所述抗氧化剂为2,4-二-（正辛基硫亚甲基）-6-甲基苯酚或2,4-二（十二烷基硫甲基）-6-甲基苯酚。

5.根据权利要求1所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，所述含分子B物质的水溶液的浓度为0.1~0.5mol/L；

所述混合体系中，含分子A物质与含分子B物质的摩尔比为1:1~6；

所述金属盐溶液的浓度为0.2~1mol/L，加入的金属盐总量与含分子A物质的摩尔比为1:1~4；

所有的搅拌的搅拌速率为300~400rpm，所述滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为25~30℃、真空度为-0.09~-0.1MPa的条件下真空干燥8~12h；

所述热处理的氛围为氧气，所述热处理的时间为30~60min，所述热处理前的升温速率为15~25℃/min；

所述金属盐溶液为AgNO₃、FeCl₂、FeCl₃、HAuCl₄、Cr₂(SO₄)₃、ZnCl₂、PtCl₂、PdCl₂、CuSO₄、Ni(NO₃)₂或CdCl₂的水溶液或者为稀土金属盐溶液。

6.根据权利要求5所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，所述链长小于等于6个碳的烷基链胺为正丙胺、正丁胺、正戊胺或正己胺；所述稀土金属盐溶液为LaCl₃、Ce₂(SO₄)₃、Eu(NO₃)₃、ErCl₃、YbCl₃、Tm(NO₃)₃、Ho(NO₃)₃或Pr(NO₃)₃的水溶液。

7.根据权利要求1所述的含十字型杂化多孔材料的母粒，其特征在于，所述含分子A物质的制备步骤如下：

（a）将二元酸A₂与季戊四醇以4:1的摩尔比混合，在氮气或惰性气体保护和机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经后处理得到DAPER；

（b）将二元羧酸B₂与二元醇以1:1的摩尔比混合，加入催化剂，在氮气或惰性气体保护和机械搅拌的条件下进行熔融缩合反应，得到DADA；

（c）将DAPER添加到步骤（b）的体系中，DAPER与DADA的摩尔比为1:4，保持体系的温度不变，持续通入氮气或惰性气体，在机械搅拌的条件下进行熔融酯化反应，收集产物，经后处理得到含分子A物质；

步骤（a）中，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50~500rpm，所述熔融酯化反应的温度为180~200℃，反应时间为1~4h，所述后处理包括溶解、过滤和干燥；

步骤（b）中，所述催化剂为4-甲基苯磺酸，所述B₂与催化剂的摩尔比为1:0.01，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50~500rpm，所述熔融缩合反应的温度为180~200℃，反应时间为1~3h，所述二元醇为乙二醇、丙二醇或1,4-丁二醇；

步骤（c）中，所述惰性气体为氩气、氦气或氖气，所述机械搅拌的搅拌速度为50~500rpm，所述熔融酯化反应的时间为1~4h，所述后处理包括粉碎、溶解、过滤、洗涤和干燥，其中，干燥是指在25~50℃的真空烘箱中真空烘干6~18h；

A₂和B₂各自独立地选自于结构式如下的化合物：

、

、

、

。

8.制备如权利要求1~7任一项所述的含十字型杂化多孔材料的母粒的方法，其特征是：将含金属离子的十字型杂化多孔材料与基体和其他组分混合均匀后熔融挤出制得含十字型杂化多孔材料的母粒。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所有的组分在混合均匀前在温度为60~85℃的条件下干燥50~60min，所述混合均匀是通过在高速混合器内混合20~35min实现的，所述熔融挤出的温度为220~250℃，压力为4~6MPa。