CN115636975A - 一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶及其制备方法，涉及气凝胶技术领域，解决了现有的硅气凝胶机械性能较差且不能降解，而现有的制备工艺存在工艺复杂应用范围局限的问题；由以下原料制备而成：苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛；制备方法为，取苯并噁嗪单体溶解在第一溶剂中，在第一预设温度下固化第一预设时间，冷却到室温，得到聚苯并噁嗪胶液；将二胺单体、甲醛加入聚苯并噁嗪胶液中混合，在第二预设温度下固化第二预设时间，得到聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶；对聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶进行溶剂置换预设次数，每次间隔第三预设时间，常压干燥即可得到成品气凝胶，成品力学性能优异且易降解。
Description
技术领域
本发明涉及气凝胶技术领域，具体为一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶及其制备方法。
背景技术
工农业生产以及频繁发生的石油泄漏对人类健康和生态环境造成了灾难性难题，这与人类构建可持续发展的社会趋势背道而驰。因此开发一种从混合物中选择性分离大量有机污染物或水的方法迫在眉睫。传统的油水分离技术存在分离效率低、装置复杂和成本高等缺点。近些年，气凝胶在油水分离中的应用引起了广泛关注。
气凝胶具有三维纳米多孔网络结构，低密度、高吸附量等优点，传统Si02气凝胶密度、热导率低，但Si02气凝胶质脆、易掉粉、掉渣，机械强度较低；同时难以降解。同时，现有的聚苯并噁嗪热固性树脂具有良好的机械强度、固化无需催化剂、灵活分子设计性等优点，但其性脆、难降解的缺点又限制其进一步的应用。
因此，现有的硅气凝胶机械性能较差且不能降解，而现有的制备工艺存在工艺复杂应用范围局限的问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的硅气凝胶机械性能较差且不能降解，而现有的制备工艺存在工艺复杂应用范围局限的问题，本发明提供一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶及其制备方法，方法工艺简单，所制备的互穿网络气凝胶性能优异且在稀酸溶液中即可降解。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，由以下原料制备而成：苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛；所述聚六氢三嗪的结构式如下所示：
可选的，所述苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛的质量比为1:1:1。
可选的，所述苯并噁嗪单体(BOZ-1、BOZ-2、BOZ-3、BOZ-4、BOZ-5、BOZ-6、BOZ-7、BOZ-8、BOZ-9、BOZ-10)的结构式包括如下所示：
可选的，所述二胺单体的R基团(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7)可以为如下所示中的任一种：
一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：取苯并噁嗪单体溶解在第一溶剂中，在第一预设温度下固化第一预设时间，冷却到室温，得到聚苯并噁嗪胶液；
S2：将二胺单体、甲醛加入聚苯并噁嗪胶液中混合，并在第二预设温度下固化第二预设时间，得到聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶；
S3：对S2得到的聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶进行溶剂置换预设次数，每次间隔第三预设时间，常压干燥即可得到成品的聚六氢三嗪/苯并噁嗪气凝胶。
可选的，所述S1中的所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的任一种。
可选的，所述S1中的所述第一预设温度为150～180℃，所述S1中的所述第一预设时间为2～6h。
可选的，所述S2中第二预设温度为50～120℃，第二预设时间为2～12h。
可选的，所述S3中所述第三预设时间为8～12h。
可选的，所述S3中预设次数为3～4次。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明所涉及的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，选择苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛作为原料，所使用的原料易得，具有灵活的分子设计性，聚六氢三嗪结构中的三嗪环结构使得分子链间空间位阻变大且互斥，可以有效抵抗凝胶干燥过程中的收缩与坍塌，实现常压干燥。从而使得制备本发明的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的工艺简单，制备成本低。
2.本发明所涉及一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，由于聚六氢三嗪结构中C-N键可以在酸性环境下分解，因此实现了气凝胶的可降解性。同时苯并噁嗪结构的芳香结构的引入又赋予了本气凝胶良好的力学强度，使得本发明所制备的气凝胶具有较好的形变量，性能优异。解决了现有的气凝胶性能较差且不能降解的问题。
3.本发明所涉及一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，两聚合物体系均具有灵活的分子设计性，通过引入不同官能团：甲基、砜基、硅、氟等，可以灵活赋予气凝胶良好的疏水、亲油性，从而达到溶剂高吸附量的目的。解决现有的气凝胶性能较差，溶剂吸附量较低的缺陷。
4.本发明所涉及一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，与常压干燥技术相比，现有的超临界干燥技术和冷冻干燥技术需要购买设备，运行时需要特殊的环境条件，成本较高，同时产量较低，难以实现大规模工业化生产。可见，本发明所涉及的制备方法的成本较低，适用性广泛，解决了现有共混气凝胶的制备工艺复杂且难以降解的问题。
附图说明
图1为本发明的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法参考示意图。
图2为实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料的成品示意图。
图3为实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行电镜扫描图。图4为实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行压缩实验示意图。
图5为实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的降解状态示意图。
附图说明：
BOZ-苯并噁嗪单体，curing-固化，BOZ溶液-聚苯并噁嗪胶液，BOZ/PHT凝胶-聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶，BOZ/PHT气凝胶-聚六氢三嗪/苯并噁嗪气凝胶；
compress-压紧状态，release-释放状态。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式
本发明提供了一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，由以下原料制备而成：苯并噁嗪单体、二胺、甲醛；所述聚六氢三嗪的结构式如下所示：
在本发明的某一些实施例中，所述苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛的质量比为1:1:1。
在本发明的某一些实施例中，所述苯并噁嗪单体(BOZ-1、BOZ-2、BOZ-3、BOZ-4、BOZ-5、BOZ-6、BOZ-7、BOZ-8、BOZ-9、BOZ-10)的结构式包括如下所示：
在本发明的某一些实施例中，所述二胺单体的R基团(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7)可以为如下所示中的任一种：
可以理解的是，本发明所涉及的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，选择苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛作为原料，所使用的原料易得，具有灵活的分子设计性，聚六氢三嗪结构中的三嗪环结构使得分子链间空间位阻变大且互斥，可以有效抵抗凝胶干燥过程中的收缩与坍塌，实现常压干燥。从而使得制备本发明的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的工艺简单，制备成本低。
同时，进一步可以理解的是，由于聚六氢三嗪结构中C-N键，该键在室温下稳定，但在酸性条件下易发生断裂，使得本气凝胶可以在酸性环境下分解，因此实现了气凝胶的可降解性。
同时苯并噁嗪结构的芳香结构的引入又赋予了本气凝胶良好的力学强度，使得本发明所制备的气凝胶性能优异；而硅键、醚键、烷烃类等柔性基团的引入增加了本气凝胶的压缩性能，从而增加了本气凝胶的形变量。解决了现有的气凝胶性能较差且不能降解的问题。
进一步可以理解的是，两聚合物体系均具有灵活的分子设计性，通过引入不同官能团：甲基、砜基、硅、氟等，由于此类官能团空间位阻较大且为疏水基团，从而可以灵活赋予气凝胶良好的疏水、亲油性，达到溶剂高吸附量的目的。解决了现有的气凝胶性能较差，溶剂吸附量较低的缺陷。
需要说明的是，将不同聚合物体系形成互穿网络体系可以实现气凝胶的协同增强，要实现互穿网络体系制备的关键点在于两聚合物体系互不干扰、相互独立交联的固化反应顺序调控。聚六氢三嗪是一种低温即可实现交联、无需催化剂的可降解高性能树脂，此外，聚六氢三嗪中三嗪环由于分子间互斥及位阻效应，可有效阻止气凝胶干燥过程中的收缩塌陷，有望实现更有利于工业化生产的常压干燥。基于上述优点，通过调控固化反应温度来实现聚六氢三嗪与聚苯并噁嗪的有序交联，采用简单易行的常压干燥法，实现具有协同增强作用(高力学强度、可降解性)的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备，其作为高性能气凝胶的应用潜力巨大。
一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，请参见图1，包括以下步骤：
S1：取苯并噁嗪单体BOZ溶解在第一溶剂中，在第一预设温度下固化第一预设时间，冷却到室温，得到聚苯并噁嗪胶液BOZ溶液；
S2：将二胺单体、甲醛加入聚苯并噁嗪胶液中混合，并在第二预设温度下固化第二预设时间，得到聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶；
S3：对S2得到的聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶进行溶剂置换预设次数，每次间隔第三预设时间，常压干燥即可得到成品的聚六氢三嗪/苯并噁嗪气凝胶BOZ/PHT气凝胶。
可以理解的是，在湿凝胶体系中，溶剂会在凝胶网络毛细孔中形成附加压力，若贸然使用常压干燥法进行干燥，由于强烈的毛细管收缩力会使凝胶网络中孔隙结构坍塌，导致材料开裂。因此，需要对湿凝胶进行技术处理，防止材料内部骨架剧烈收缩导致坍塌。目前，应用最多的气凝胶干燥工艺主要分为三种：
(1)超临界干燥：超临界干燥法是通过控制压力和温度，使凝胶中的溶剂达到临界点，从液体转变为超临界流体状态，此状态下的溶剂无表面张力，干燥就不会影响到网络框架结构的稳定性。
(2)冷冻干燥：冷冻干燥技术是一种同样能在保持多孔材料网络结构不塌陷的情况下对凝胶进行干燥的手段。该方法通过低温冷冻材料孔隙中的溶剂，随后使之在真空条件下升华，最终得到气凝胶，避免了气-液界面的形成。
(3)常压干燥技术就是在常压下直接对湿凝胶进行干燥，得到气凝胶的方法。该方法无需精密的设备和复杂的操作，没有苛刻的条件要求，是气凝胶干燥手段中最为简单的一种方法。
进一步可以理解的是，与常压干燥技术相比，现有的超临界干燥技术和冷冻干燥技术需要购买设备，运行时需要特殊的环境条件，成本较高，同时产量较低，难以实现大规模工业化生产。可见，本发明所涉及的制备方法的成本较低，适用性广泛，解决了现有气凝胶制备工艺复杂且难以降解的问题。
在本发明的某一些实施例中，所述S1中的所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的任一种。
具体地，在本发明的某一些实施例中，所述S1中的所述第一溶剂优选为二甲基亚砜。
在本发明的某一些实施例中，所述S1中的所述第一预设温度为150～180℃，所述S1中的所述第一预设时间为2～6h。
具体地，在本发明的某一些实施例中，所述S1中的所述第一预设温度优选为160℃。
具体地，在本发明的某一些实施例中，所述S1中的所述第一预设时间优选为4h。
在本发明的某一些实施例中，所述S2中第二预设温度为50～120℃，第二预设时间为2～12h。
具体地，在本发明的某一些实施例中，所述S2中第二预设温度优选为80℃，第二预设时间优选为4h。
在本发明的某一些实施例中，溶剂置换所使用的溶剂为丙酮、乙腈、正戊烷、乙醇、异丙醇中的一种。优选使用丙酮溶剂。
可以理解的是，使用丙酮、乙腈、正戊烷、乙醇、异丙醇等溶剂进行溶剂置换，减少了气凝胶结构的收缩和坍塌。避免溶剂挥发时可能会在气液界面形成时引起表面张力的剧烈变化，导致多孔网络框架急剧收缩，孔隙结构受到破坏。
在本发明的某一些实施例中，所述S3中，所述第三预设时间为8～12h。
具体地，所述第三预设时间为10h。
在本发明的某一些实施例中，所述S3中预设次数为3～4次。具体地，所述S3中，所述预设次数优选为3次。
实施例1
1.1制备操作
将3-(3-乙炔基苯基)-6-甲醛-8-甲氧基-3,4-二氢-2H-苯并噁嗪(BOZ-1)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，160℃固化2h，180℃固化2h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，100℃固化3h，得到互穿网络凝胶1，将得到的互穿网络凝胶1用丙酮溶剂置换3次，每次间隔时间为10h，常压干燥即可得到气凝胶材料1。
实施例2
2.1制备操作
将3-(3-乙炔基苯基)-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪(BOZ-2)(1g)溶解在8.0ml二甲基亚砜中，150℃固化2.5h，175℃固化2.5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，115℃固化4h，得到互穿网络凝胶2，将得到的互穿网络凝胶2用异丙醇溶剂置换4次，每次间隔时间为8h，常压干燥即可得到气凝胶材料2。
实施例3
3.1制备操作
将3-苯基-6-醛基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪(BOZ-3)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，150℃固化2h，180℃固化2h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，105℃固化4h，得到互穿网络凝胶3，将得到的互穿网络凝胶3用乙腈溶剂置换4次，每次间隔时间为9h，常压干燥即可得到气凝胶材料3。
实施例4
4.1制备操作
将3-(3-乙炔基苯基)-6-醛基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪(BOZ-4)(1g)溶解在8.0ml二甲基亚砜中，155℃固化2h，165℃固化5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，105℃固化10h，得到互穿网络凝胶4，将得到的互穿网络凝胶4用丙酮溶剂置换4次，每次间隔时间为9h，常压干燥即可得到气凝胶材料4。
实施例5
5.1制备操作
将6-烯丙基-3-(3-乙炔苯基)-8-甲氧基-3,4-二氢-2H-苯并噁嗪(BOZ-5)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，165℃固化3h，175℃固化3h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，90℃固化5h，得到互穿网络凝胶5，将得到的互穿网络凝胶5用异丙醇溶剂置换3次，每次间隔时间为10h，常压干燥即可得到气凝胶材料5。
实施例6
6.1制备操作
将双(4-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)甲酮(BOZ-6)(1g)溶解在8.0ml二甲基亚砜中，155℃固化2h，180℃固化4h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，105℃固化9h，得到互穿网络凝胶6，将得到的互穿网络凝胶6用丙酮溶剂置换3次，每次间隔时间为11h，常压干燥即可得到气凝胶材料6。
实施例7
7.1制备操作
将双(4-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)甲烷(BOZ-7)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，150℃固化2.5h，170℃固化2.5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入2,2-二甲基-1,3-丙二胺(1g)和甲醛溶液(1g)，105℃固化4h，得到互穿网络凝胶7，将得到的互穿网络凝胶7用乙醇溶剂置换4次，每次间隔时间为8h，常压干燥即可得到气凝胶材料7。
实施例8
8.1制备操作
将6,6'-(丙烷-2,2-二酰基)双(3-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)(BOZ-8)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，162℃固化2.5h，170℃固化3h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，105℃固化8h，得到互穿网络凝胶8，将得到的互穿网络凝胶8用异丙醇溶剂置换3次，每次间隔时间为11h，常压干燥即可得到气凝胶材料8。
实施例9
9.1制备操作
将双(3-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)醚(BOZ-9)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，150℃固化5h，185℃固化5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，70℃固化4h，得到互穿网络凝胶9，将得到的互穿网络凝胶9用正戊烷溶剂置换4次，每次间隔时间为11h，常压干燥即可得到气凝胶材料9。
实施例10
10.1制备操作
将双(4-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)砜(BOZ-10)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，160℃固化4.5h，175℃固化4.5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，70℃固化9h，得到互穿网络凝胶10，将得到的互穿网络凝胶10用丙酮溶剂置换3次，每次间隔时间为12h，常压干燥即可得到气凝胶材料10。
实施例11
11.1制备操作
将3-(3-乙炔基苯基)-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪(BOZ-2)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，155℃固化3.5h，175℃固化4h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷(1g)和甲醛溶液(1g)，80℃固化10h，得到互穿网络凝胶11，将得到的互穿网络凝胶11用乙腈溶剂置换3次，每次间隔时间为8h，常压干燥即可得到气凝胶材料11。
实施例12
12.1制备操作
将双(4-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)甲烷(BOZ-7)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，155℃固化4h，175℃固化4h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入己二胺(1g)和甲醛溶液(1g)，100℃固化4h，得到互穿网络凝胶12，将得到的互穿网络凝胶12用乙醇溶剂置换4次，每次间隔时间为9h，常压干燥即可得到气凝胶材料12。
实施例13
13.1制备操作
将双(4-苯基-3,4-二氢-2H-1,3苯并噁嗪)砜(BOZ-10)(1g)溶解在8.0ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，165℃固化5.5h，180℃固化5.5h，将得到的苯并噁嗪前驱体溶液冷却至室温，加入2,2-双[4-(氨基苯氧基)苯基]丙烷(1g)和甲醛溶液(1g)，80℃固化8h，得到互穿网络凝胶13，将得到的互穿网络凝胶13用丙酮溶剂置换3次，每次间隔时间为12h，常压干燥即可得到气凝胶材料13。
试验例1测试聚六氢三嗪气凝胶制备工艺参数及材料性能参数
1.1试验设计
(1)实施例1-13的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶作为实验组1-13，选取市售的Si02气凝胶作为对比组，分别对实施例1-13、对比组的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶和Si02气凝胶进行二氯甲烷吸附量和形变量的测定。
形变量的测定具体为，在100g砝码压力作用下进行测定形变量的变化。
(2)对实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行电镜扫描。
(3)对实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行压缩实验。
1.2试验结果
实施例1-13、对比组的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶和Si02气凝胶进行二氯甲烷吸附量和形变量的测定，测定结果见表1。
实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料的成品示意图见图2。
对实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行电镜扫描，扫描电镜图见图3。
对实施例1的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶材料进行压缩实验，示意图见图4。
表1聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备工艺参数及材料性能参数
1.3结果分析
参见图2、表1可知，本发明所制备的实施例1-13的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶均具有较高的二氯甲烷吸附量，均在7.3g/g以上；而对比组的市售Si02气凝胶的二氯甲烷吸附量为6.96g/g，可见，本发明所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶相比于对照组的Si02气凝胶的二氯甲烷吸附量6.96g/g，表现出了更为高的二氯甲烷吸附力。
同时，参见表1，本发明所制备的实施例1-13的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的形变量均在7.6％以上，而对比组的市售Si02气凝胶的形变量为6.1％；可见本发明所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶表现出了更为优良的力学性能，形变量大，机械强度较高。
参见图4，compress为压紧状态，release为释放状态，本发明实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶在100g砝码压力作用下，回弹能力较强，因此可见本发明实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶具有良好的抗压缩性能，具有较高的形变量，优良的力学性能。
参见图3的电镜图所示，本发明实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶粒径均匀，粒径之间均匀分布了微米孔，可见本发明所制备的互穿网络气凝胶具有良好的多孔性能。
需要说明的是，参见图3的电镜图所示，本发明的多孔材料孔洞分散均匀，有效避免孔洞的坍塌、闭合，可见性能优良，而本发明的制备方法中并未使用较为复杂的超临界或者冷冻干燥，仅采用常压干燥即可实现多孔材料的制备；可见本发明所涉及的气凝胶及其制备方法具有优异之处。
综上所述，本发明所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶在常温常压即可制备获得，表现出良好的抗压缩性能及吸附通量，100g砝码压力作用下PHT气凝胶形变量为原尺寸的7.6-16.2％，形变量较高，吸附量为7.3-25.9g/g，吸附量大。
试验例2.对实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶进行降解试验
2.1试验操作
选取实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶1g，并将聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶放入稀盐酸溶液中，观察气凝胶的状态。状态变化图见图5。
2.2结果分析
参见图5可知，将实施例1所制备的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶置入烧杯后，气凝胶表现出溶解在盐酸溶液中。可见，本发明所涉及的聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶具有良好的可降解性，能够很好地溶解在盐酸溶液中。
综上所述，本发明提供的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，通过选择苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛作为原料，合成了聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，引入聚六氢三嗪，聚六氢三嗪中C-N键可以在酸性环境下分解，因此实现了气凝胶的可降解，即本发明的气凝胶在酸性溶剂中可降解回收，解决了现有气凝胶难以降解的问题。同时，通过引入不同官能团：甲基、砜基、硅、氟等，赋予了气凝胶良好的疏水、亲油性，使得气凝胶具有较好的形变量和高吸附量，性能优异。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，由以下原料制备而成：苯并噁嗪单体、二胺、甲醛；所述聚六氢三嗪的结构式如下所示：
2.根据权利要求1所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，所述苯并噁嗪单体、二胺单体、甲醛的质量比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，所述苯并噁嗪单体的结构式包括如下所示：
4.根据权利要求3所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，所述二胺单体的R基团可以为如下所示中的任一种：
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取苯并噁嗪单体溶解在第一溶剂中，在第一预设温度下固化第一预设时间，冷却到室温，得到聚苯并噁嗪胶液；
S2：将二胺单体、甲醛加入聚苯并噁嗪胶液中混合，并在第二预设温度下固化第二预设时间，得到聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶；
S3：对S2得到的聚六氢三嗪/苯并噁嗪湿凝胶进行溶剂置换预设次数，每次间隔第三预设时间，常压干燥即可得到成品的聚六氢三嗪/苯并噁嗪气凝胶。
6.根据权利要求5所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，其特征在于，所述S1中的所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的任一种。
7.根据权利要求5所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，其特征在于，所述S1中的所述第一预设温度为150～180℃，所述S1中的所述第一预设时间为2～6h。
8.根据权利要求5所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，所述S2中第二预设温度为50～120℃，第二预设时间为2～12h。
9.根据权利要求5所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶，其特征在于，所述S3中所述第三预设时间为8～12h。
10.根据权利要求5所述的一种聚六氢三嗪/苯并噁嗪互穿网络气凝胶的制备方法，其特征在于，所述S3中预设次数为3～4次。
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