TW200425947A - Graft-modified organic porous material and method for manufacturing same - Google Patents
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200425947 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可用以充作吸附劑、層析法用填充劑或離 子交換體之接枝修飾有機多孔質體及其製造方法者。 【先前技術】 關於在互相連接之大細孑L ( m a c r ο p〇r e )與大細孑L之壁内 具有含中細孔(in e s ο p o r e ) 之連續氣泡構造之多孔質體,已 知一種由二氧化矽等所構成之無機多孔質體(專利文獻1 之美國專利第5 6 2 4 8 7 5號)。再者,關於該無機多孔質體充 當層析法用填充劑,已施行積極之用途開發。然而,由於 此無機多孔質體具有親水性,為了用作吸附劑,必需施行 如表面之疏水處理等之煩雜且昂貴(提高成本)之操作。再 者,此無機多孔質體若長時間被保持於水中,由二氧化矽 之水解所產生之矽酸離子則會溶出於水中,因此不可能被 用以充當純水或超純水之製造用之離子交換體。在另一 面,雖然有人報告此無機多孔質體被用以充當層析法用之 填充劑之情況,與使用習知之粒狀填充劑之場合相較,可 格外達成性能之提高之事實,但在其製法上,可導入之官 能基之種類受到限制。 相對於此,關於具有連續孔之有機多孔質體,一種具有 粒子凝聚型構造之多孔質體被揭示於非專利文獻1之 F.Svec,Science,273,205〜211(1996)等。然而,由此項方 法所得之多孔質體由於具有粒子凝聚型構造,細孔容積 小,中細孔亦無法形成較大者,因此,在低壓且大流量之 5 312/發明說明書(補件)/93-G7/93111672 200425947 處理上受到限制。再者,習知之有機多孔質體或由離子交 換基導入該有機多孔質體而成之有機多孔質離子交換體係 在内部形成有很多構造缺陷者,由於其強度低,對潤脹· 收縮之耐久性低,該有機多孔質體或有機多孔質離子交換 體被用以充當層析法用填充劑時造成分離性能不足為其缺 點。 在專利文獻2之日本專利特開2 0 0 2 - 3 ◦ 6 9 7 6號公報揭示 有下述多孔質離子交換體:在互相連接之大細孔與大細孔 之壁内具有一種具有平均直徑1〜l,000//m之中細孔之連 續氣泡構造;全細孔容積為1〜5 0 m 1 / g ;均勻分布有離子交 換基;每g乾燥多孔質體之離子交換容量為0 . 5 mg當量以 上。此種有機多孔質離子交換體由於其細孔容積或比表面 積特大而具有優異之吸附能力等,但以高度之吸附能力或 離子交換能力而言,未必可謂為滿足要求之多孔質離子交 換體。 在另一方面,為了達成具有連續孔之多孔質體之高功能 化,進行高分子鏈之導入多孔質體表面曾被檢討。例如在 專利文獻3之日本專利特開昭6 2 - 8 3 0 0 6號公報揭示有一種 使含有陽離子交換基之單體或具有可變換為陽離子交換基 之官能基之單體藉放射線之照射手段接枝聚合之方法。在 I一專矛'J 文獻 2 之 B. C. Benicewicz et al. , J. Radioanal. —〇1.(:1^111.,23 5,3 1 ( 1 9 98 )揭示有一種將光聚合引發基導入有 機多孔質體而在單體共存之下施行光照射以產生接枝聚合 物之方法。在專利文獻4之日本專利特開平1 1 - 2 6 3 8 1 9號 312/發明說明書(補件)/93-07/93 ] 11672 200425947 公報揭示有一種製造接枝表面固體之方法,其利用依LB 法(L a n g m u i r - B 1 〇 d g e 11法)之單分子累積以使聚合引發基 固定化於固體表面,繼之藉接枝聚合使高分子鏈接枝者。 (專利文獻1 ) 美國專利第5 6 2 4 8 7 5號說明書(摘要,申請專利範圍第1 項,實施例7) (專利文獻2 ) 曰本專利特開2 0 0 2 - 3 0 6 9 7 6號(申請專利範圍第1項) (專利文獻3 ) 曰本專利特開昭6 2 - 8 3 0 0 6號公報(申請專利範圍第1 項,第2頁左下欄第1 6行至右下攔第1 0行) (專利文獻4 ) 曰本專利特開平1 1 - 2 6 3 8 1 9號公報(申請專利範圍第7 項,實施例) (非專利文獻1 ) F. Svec,Science,1996^ ,第 273 卷,第 205〜第 211 頁 (非專利文獻2 ) B. C. Benicewicz 等,J. Radioanal. Nucl. Chem.,19 9 8 年,第235卷,第31頁 然而,依照上述專利文獻1所揭示之方法,多孔質體之 表面每1 n m2之所導入高分子鏈之密度低至小於0 β 0 1條, 又由於所導入之高分子鏈之分子量不均勻,無法充分達成 多孔質體之高功能化。再者,依照非專利文獻2所揭示之 7 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 方法,所導入之高分子鏈之密度低,又由於採取光 在光線未到達之多孔質體内部不會進行聚合,即其 合物之產生被限於有機多孔質體之外表面近旁。依 文獻4所揭示之方法,存在於多孔質體内部之細孔 無法予以修飾者。因此,有待開發一種改質之有機 體,其修飾包含存在於多孔質體内部之細孔之表面 此使該有機多孔質體之功能進一步高度化者。 從而,本發明之目的為,對於包含存在於多孔質 之細孔之表面全體施加修飾以使該有機多孔質體之 一步高度化,而提供高度化之接枝修飾有機多孔質 製造方法。 【發明内容】 在上述實情之下,本案發明人等潛心進行研究結 現,(i )在接枝條飾有機多孔質體中,接枝於有機多 表面之高分子鏈呈直線狀者或該有機多孔質體之表 1 n m2之高分子鏈為0 . 1條以上者被用以充當管柱等 劑之場合,有可能實現低壓且大流量之處理,而具 之吸附特性,或優異之離子層析分離性能之事實, 製備油中水滴型乳液之際,若使用一具有潛在活性牙 可逆不活性化之化學種,d 〇 r m a n t s p e c i e s )之聚合 活性劑,則可藉此將活性自由基聚合(成長末端常活 基聚合)之活性點以高密度導入由其後之聚合反應戶 之有機多孔質體之表面,然後使單體接觸以進行活 基聚合即可使高密度且分子量均勻之高分子鏈接枝 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 .合系, 接枝聚 照專利 表面係 多孔質 全體藉 體内部 功能進 體及其 果發 孔質體 面每 之填充 有優異 (i i )在 t (暫時 性界面 性自由 f形成 性自由 之事實 8 200425947 等,於是完成本發明。 即,本發明係提供一種接枝修飾有機多孔質體,係 相連接之大細孔與大細孔之壁内具有包含半徑0 . 0 1〜] // m之中細孔之連續氣泡構造,且在全細孔容積為 卜5 0 m 1 / g之有機多孔質體之表面具有被接枝之高分子 之接枝修飾有機多孔質體,其中該高分子鏈之密度係 有機多孔質體之表面每1 n m2至少為0 . 1條者。 再者,本發明係提供一種接枝修飾有機多孔質體, 互相連接之大細孔與大細孔之壁内具有包含半徑 0 . 0 1〜1 0 0 0 // m之中細孔之連續氣泡構造,且在全細孔 為1〜5 0 m 1 / g之有機多孔質體之表面具有被接枝之高名 鏈之接枝修飾有機多孔質體,其中該高分子鏈係沿著 有機多孔質體之表面遠離之方向形成直線狀者。 在使用本發明之接枝修飾有機多孔質體時,由於對 全體,包含存在於有機多孔質體内部之細孔在内者, 密度接枝修飾有高分子鏈,可藉此在被用以充作吸附 層析法用填充劑或離子交換體之場合發揮極優之性能 再者,本發明係提供一種製造接枝修飾有機多孔質 方法,其具有下述步驟:將包含油溶性單體,具有潛 性種之聚合性界面活性劑以及水之混合物攪拌混合以 油中水滴型乳液之乳液製備步驟;藉使用該乳液之聚 應來形成有機多孔質體之有機多孔質體形成步驟;使 機多孔質體與接枝聚合用單體接觸,以利用活性自由 合使高分子鏈接枝於該有機多孔質體之表面之接枝聚 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 在互 ί 000 鏈 按該 係在 容積 ,子 從該 表面 以高 劑、 〇 體之 在活 製備 合反 該有 基聚 合步 9 200425947 驟者。 依照本發明,可將迄今無法製造之以高密度接枝有高分 子鏈之接枝修飾有機多孔質體以較簡易之方法予以製造。 【實施方式】 本發明之接枝修飾有機多孔質體為,對具有一定之構造 之有機多孔質體之表面,即對包含内部之細孔表面之表面 全體,以高密度接枝有高分子鏈之接枝修飾有機多孔質 體。接枝有高分子鏈之有機多孔質體之基本構造為如日本 專利特開2 0 0 2 - 3 0 6 9 7 6號公報所載述之在互相連接之大細 孔與大細孔之壁内含有半徑0 · 0 1〜1 0 0 0 // m (以0 · 1〜1 0 0 " m 較佳,尤其以0 · 5〜8 0 # m較佳)之中細孔之連續氣泡構造。 即,連續氣泡構造通常含有中細孔,其係半徑0. 2〜5 0 0 0 // m之大細孔與大細孔重疊,而該重疊部分為其與大細孔 共同之開口 ,該部分係屬於開孔構造者。若使液體或氣體 流入開孔構造,由該大細孔與該中細孔所形成之氣泡内部 則成為流路。大細孔與大細孔之重疊數,以1個大細孔而 言,為1〜1 2個,大多數為3〜1 0個。若中細孔之半徑小於 0 . 0 1 // m,液體或氣體滲透時之壓力損失貝U變得非常大,另 若中細孔之半徑大於1 0 0 0 # ηι,液體或氣體與有機多孔質 體之接觸則變得不充分,於是,降低吸附特性或離子交換 特性,因此不合適。 再者,上述有機多孔質體係具有全細孔容積1〜5 0 m 1 / g 者。若全細孔容積小於1 m 1 / g,每單位截面積之滲透液體 量或氣體量則變小,致使處理能力降低。在另一方面,若 10 312/發明說明書(補件)/93-07/9311 ] 672 200425947 全細孔容積超過5 0 m 1 / g,該有機多孔質體之強度則會顯著 降低。 關於上述有機多孔質體之液體及氣體之滲透性,使用水 為液體之代表,且使用空氣為氣體之代表,而設定該有機 多孔質體之厚度為1 0腦時之各滲透速度最好能保持在 1 0 0 〜1 0 0,0 0 0 L / 分鐘· m2 · Μ P a 之範圍内,及 1 0 0 〜5 0,0 0 0 m2 /分鐘· m2 · Μ P a之範圍内。滲透速度及全細孔容積在上 述範圍内時,在該有機多孔質體被使用以充當吸附劑或離 子交換體或層析法用填充劑之場合,有可能在其與液體或 氣體之接觸上得到較大之接觸面積且可實現液體或氣體之 順滑流通,又由於具有充分之機械強度,可發揮優異之性 能。 形成連續氣泡之有機多孔質體之材料為具有交聯構造之 有機聚合物材料。該聚合物材料乃以構成聚合物材料之全 構成單位為基準時,最好能含有交聯構造單位1〜9 0 m ο 1 °/〇。 若交聯構造單位含量少於1 m ο 1 %,則會造成機械強度不 足,另若超過9 0 in ο 1 %,則會成為非常脆弱之材料。 該聚合物材料之種類並未特別受到限制,為此例如可舉 出如下:如聚苯乙烯、聚(α -甲基苯乙烯)、聚氣甲苯乙烯 等之苯乙烯系聚合物;如聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚 異戊二烯等之聚烯烴;如聚氣乙烯、聚偏二氣乙烯、聚四 氟乙烯等之聚(鹵烯烴);如聚乙酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯 等之聚乙烯酯或其皂化物之聚乙烯醇;如聚丙烯腈等之腈 系聚合物;如聚曱基丙烯酸曱酯、聚丙烯酸乙酯等之聚(曱 11 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 基)丙烯酸系聚合物;苯乙烯-二乙烯苯共聚物、氣曱 烯-二乙烯苯共聚物等。上述聚合物為由單獨之單體之 所得之均聚物或由複數之單體之聚合所得之共聚物均 或由二種以上之聚合物之摻合所得之物亦可。交聯成 導入方法並未特別受到限制,而為此可舉出,利用構 述聚合物之單體與具有至少二個聚合性官能基(在一 ^ 中)之交聯性單體之共聚合來施行交聯構造之導入之: 法,或利用紫外線、電子線、加馬射線等之照射來施 聯構造之導入之方法,或利用過氧化物或臭氧等之氧 之接觸,以施行交聯構造之導入之方法。在此項有機 物材料中,基於連續氣泡構造之導入上之容易性及機 度之高低,可舉出苯乙烯-二乙烯苯共聚物或氣甲苯; 一*乙細本共聚物為較佳之材料。 接枝於上述有機多孔質體之表面之高分子鏈之密度 該有機多孔質體每1 n m2基準,至少為0 . 1條。若每1 少於0 . 1條,接枝高分子鏈由來之各種功能則無法充 揮,至於其上限乃依所導入之高分子鏈之單體分子之 而不同,不過每1 n m2可為0 . 5條之程度。再者,該高 鏈每1條之分子量為5 0 0〜5 0 0,0 0 0。此分子量若少於 接枝高分子鏈由來之各種功能則無法充分發揮,另若 5 0 0,0 0 0,有機多孔質體中之細孔容積貝^變得太小,致 壓下所行之處理發生困難。此時之該高分子分鏈每1 長度為(約1 0〜2 0 0 η ni)。再者,接枝高分子鏈之分子量 並未特別受到限制,不過以較窄之分子量分布較佳, 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 苯乙 聚合 可, 分之 成上 }子 行交 化劑 聚合 械強 L稀- 乃按 n m2 分發 大小 分子 5 0 0, 超過 使低 條之 分布 由重 12 200425947 量平均分子量除以數平均分子量所得之數值為1 . 5以下 時,可藉此達成接枝修飾有機多孔質體之更高功能,因此 較佳。 與習知之接枝修飾有機多孔質體相較,本發明之接枝修 飾有機多孔質體乃以更高之密度接枝有高分子鏈。茲在使 用圖1及圖9之模示圖,針對本發明有關之接枝修飾有機 多孔質體與習知之接枝修飾有機多孔質體之差異加以說 明。本發明之接枝修飾有機多孔質體1 0乃如圖1所示,在 有機多孔質體1 1之表面接枝有高分子鏈1 2,在其中,接 枝點1 3 a (接枝有高分子鏈1 2 a )與接枝點1 3 b (接枝有與高 分子鏈1 2 a鄰接之高分子鏈1 2 b )之距離極短於高分子鏈 12a、12b之長度’即以兩密度接枝有南分子鍵。 再者,高分子鏈1 2係沿著從上述有機多孔質體表面遠離 之方向形成直線狀者。如圖1所示,將高分子鏈以高密度 導入時,藉此可抑制各高分子鏈,使之不致發生例如高分 子鏈1 2 q在所鄰接之高分子鏈1 2 p及1 2 r之影響之下形成 橫向倒伏狀或無規線圈狀之情事等,而形成直線狀。在此 所提示之直線狀不僅指幾何學所界定之直線,而係亦指高 分子鏈以可經常沿著從接枝點遠離之方向延伸之方式形成 之形狀而言。即,如圖2之模式圖所示,在直線狀之高分 子鏈2 2之情況,高分子鏈2 2中之任選之點2 3 b〜2 3 d係往 南分子鍵2 2之先端依照2 3 b — 2 3 c — 2 3 d之順序縱向排列 者,各點與接枝點2 3 a之距離乃依此順序變大。即,接枝 點愈接近先端,愈遠離接枝點2 3 a。在另一方面,高分子 13 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 鏈2 4中之接枝點2 5 c雖然比接枝點2 5 b更接近先端,但其 與接枝點2 5 a之距離卻較接枝點2 5 b近,再者,高分子鏈 2 6中之接枝點2 7 c雖然比接枝點2 7 b更接近先端,但其與 接枝點27a之距離卻較接枝點27b近,從而,此種高分子 鏈2 4及2 6並未具有本發明所提之直線狀之意義。再者, 高分子鏈2 8乃呈無規線圈狀,並非直線狀。 在另一方面,如圖9所示,在習知之接枝修飾有機多孔 質體4 0中,接枝於有機多孔質體41表面之高分子鏈4 2 係呈無規線圈狀者。習知之接枝修飾有機多孔質體4 0係由 利用放射線等之接枝聚合方法所製成,在該聚合方法,由 放射線之照射而產生於有機多孔質體表面之自由基並非一 次產生而係依次產生,再者,一旦產生自由基,從活性點 起直到不可逆停止為止,發生聚合,使高分子鏈繼續成長。 即,首先藉自由基產生點4 3 a所產生之自由基來開始自由 基聚合而形成無規線圈狀之高分子鏈4 2 a,繼之在自由基 產生點4 3 b形成無規線圈狀之高分子鏈4 2 b,其次在自由 基產生點4 3 c形成無規線圈狀之高分子鏈4 2 c。此時,由 於先成長之高分子鏈4 2 a形成膨鬆形狀,對下一個成長之 高分子鏈成為立體障礙,其近旁不會形成高分子鏈,而在 離開該自由基活性點43a某一程度之自由基活性點43b發 生下一個高分子鏈之形成。從而,高分子鏈之密度低。例 如,分子量1 0 0,0 0 0之聚苯乙烯之慣性半徑為9 . 2 n m,即 使以最密填充無規線圈狀之聚苯乙烯,其每1 n in2之密度僅 為0 . 0 0 4條/而已。 14 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 接枝於上述有機多孔質體之表面之高分子鏈之密度可藉 下述方法測定之。首先,將一定重量之測定對象之接枝修 飾有機多孔質體予以取出,從該接枝修飾有機多孔質體中 切出高分子鏈,而測定所切出之高分子鏈之接枝量及高分 子鏈之分子量。根據接枝修飾有機多孔質體之重量,接枝 量,以及高分子鏈之分子量之數值算出該接枝修飾有機多 孔質體每單位重量之高分子鏈之條數。其次,測定該接枝 修飾有機多孔質體之比表面積(單位重量之表面積)。然 後,將每單位重量之高分子鏈之條數除以比表面積即可求 出高分子鏈之密度。所切出之高分子鏈每1條之分子量及 分子量分布可藉習知方法測定之。即,從有機多孔質體表 面中藉截切取出高分子鏈,而利用GPC來測定分子量及分 子量分布。 關於確認高分子鏈沿著從上述有機多孔質體表面遠離之 方向形成直線狀之事實之方法之一例,在參照圖3及圖1 0 之下加以說明。圖3為展示一種將沿著從上述有機多孔質 體表面遠離之方向形成直線狀之高分子鏈使用原子間力顯 微鏡予以觀察之狀態之圖,而圖1 0為展示一種將無規線圈 狀之高分子鏈使用原子間力顯微鏡予以觀察之狀態之圖。 首先,使原子間力顯微鏡3 3接近於被接枝在有機多孔質體 31表面之直線狀高分子鏈32,而觀察高分子鏈32之表面。 為了觀察有機多孔質體3 1之表面,需要使原子間力顯微鏡 3 3從位置a進一步侵入高分子鏈3 2之内部,但由於高分 子鏈3 2呈高密度狀,無法使原子間力顯微鏡3 3進一步侵 15 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 入内部,而無法觀察有機多孔質體31之表面。在另一方 面,對接枝於有機多孔質體5 1之表面之無規線圈狀高分子 鏈5 2,使原子間力顯微鏡5 3接近至位置b,而觀察高分子 鏈52之表面。為了觀察有機多孔質體51之表面,需要使 原子間力顯微鏡5 3從位置b進一步侵入高分子鏈5 2之内 部,而由於高分子鏈5 2之密度低,可使原子間力顯微鏡 5 3侵入至位置c,而可觀察有機多孔質體5 1之表面。如此, 高分子鏈是否沿著從有機多孔質體表面遠離之方向呈直線 狀係依據是否可使原子間力顯微鏡侵入至高分子鏈之内部 以確認有機多孔質體之表面之事實予以確認者。 再者,上述沿著從有機多孔質體表面遠離之方向形成直 線狀之高分子鏈1 2之玻璃轉移溫度乃比同種之膨鬆狀高 分子鏈之玻璃轉移溫度高5 °C以上。如圖1所示,高分子 鏈1 2由於保持高密度,其構形係以轉移狀態即十分伸展之 狀態被固定化,其分子運動性極低。從而表示分子運動性 之指標之玻璃轉移溫度乃比同種之膨鬆狀態之高分子之玻 璃轉移溫度為高。在此,同種之高分子係指使用與高分子 鏈(接枝於接枝修飾有機多孔質體者)之形成上所用之單體 相同之單體以相同之聚合方法聚合而被設成相同程度之分 子量及分子量分布之高分子而言。再者,膨鬆狀態之高分 子係指不受到構形限制之以自由狀態存在之高分子而言, 其通常呈無規線圈狀。 接枝於有機多孔質體之高分子鏈隨著其密度降低,高分 子鏈互相所引起之構形限制之程度變弱,而接近無規線圈 16 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 狀。從而,在玻璃轉移溫度差不足5 °C之場合, 之轉移狀態則瓦解,接枝有該高分子鏈之有機多 在吸附性等之性能上低於本發明有關之接枝修飾 質體。 高分子鏈之玻璃轉移溫度可利用差式掃描量熱 予以測定。對上述接枝修飾有機多孔質體使用差 熱計予以分析時,可得到二種轉移,即高分子鏈 移及有機多孔質體由來之轉移。該項高分子鏈由 溫度表示玻璃轉移溫度。 關於接枝之高分子鏈之種類,並未特別受到限 例如可舉出如下:如聚苯乙烯、聚(α -曱基苯乙 曱苯乙烯、聚丁氧苯乙烯、聚乙烯苯胺、聚苯乙% 聚乙烯苯甲酸、聚乙烯磷酸、聚乙烯σ比啶、聚二 乙烯、聚(氣化三甲銨曱苯乙烯)等之苯乙烯系聚 聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚丁烯、聚異戊二 烤烴;如聚氣乙稀、聚偏二氣乙烤、聚四氟乙稀: 化稀烴);如聚乙酸乙稀酯、聚丙酸乙稀S旨等之聚 其皂化物之聚乙烯醇;如聚丙烯腈等之腈系聚合 曱基丙烯酸曱酯、聚曱基丙烯酸、聚曱基丙烯酸 聚(乙二醇)曱基丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸全佛烷 化三曱銨乙烷甲基丙烯酸酯)即聚曱基丙烯酸(氯 乙S旨、聚丙烯酸乙SI 、聚丙烯酸、聚丙烯酸二甲 之聚(甲基)丙烯酸系聚合物;如聚丙烯醯胺、聚 醯胺、聚(N -異丙基丙烯醯胺)、聚二曱胺丙基丙 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 高分子鏈 孔質體乃 有機多孔 計(DSC) 式掃描置 由來之轉 來之轉移 制,為此 啼)、聚氣 石黃酸納、 曱胺曱苯 合物;如 烯等之聚 終之聚(鹵 乙烯酯或 物;如聚 經乙酯、 B旨、聚(氣 化三甲銨 胺乙酯等 曱基丙烯 烯醯胺、 17 200425947 聚(氣化三曱銨丙基丙烯醯胺)、聚丙烯醯胺-2 -曱基丙磺 等之(曱基)丙烯醯胺系聚合物等。 上述高分子鏈為由單獨之單體之聚合所得之均聚物或 複數之單體之聚合所得之共聚物均可。在共聚物之場合 其為無規共聚物、交互共聚物、嵌段共聚物、或接枝共 物均可。 再者,在本發明之接枝修飾有機多孔質體中,所接枝 高分子鏈在導入有官能基之高分子鏈可高功能化之觀點 較合適。關於官能基並未特別受到限制,而為此可舉出 酸基、第四錢基等。 本發明之接枝修飾有機多孔質體由於以高密度接枝有 分子鏈,其吸附能力很高,適於被用作一種以被處理物 之吸附去除對象物質之去除為目的之吸附劑。例如,將 接枝修飾有機多孔質體填充於圓筒型管柱或方筒型管柱 充當吸附劑,對此使含有吸附去除對象物質之被處理溶 通液即可將上述吸附去除對象物質以良好之效率吸附於 枝在該接枝修飾有機多孔質體之表面之高分子鏈。被處 物為液體或氣體均可。吸附去除對象物質並未特別受到 制,主要依照吸除對象物質之物理或化學特性,選出所 接枝之高分子鏈或導入該高分子鏈之官能基即可施行選 性之吸附去除。 再者,本發明之接枝修飾有機多孔質體適於充作層析 用之填充劑。例如,將該接枝修飾有機多孔質體填充於 筒型管柱或方筒型管柱以充當吸附劑,對此使被處理液 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 酸 由 5 聚 之 上 磺 高 中 該 以 液 接 理 限 欲 擇 法 圓 通 18 200425947 液即可施行高分離性能之分析。在該接枝修飾有機 體中,接枝於有機多孔質體表面之高分子鏈乃承擔 能,由於該高分子鏈之厚度僅為1 0〜2 0 0 n m,非常薄 完全不發生由擴散所引起之分解能力之降低。為層 可舉出離子層析法、逆相液體層析法、或順相液體 等。 再者,本發明有關之接枝修飾有機多孔質體適於 子交換體。由於該接枝修飾有機多孔質體之離子交 存在於所接枝之高分子鏈中,離子交換僅發生於有 質體之表面,可達成比習知之離子交換樹脂所達成 均勻且迅速之離子交換。再者,本發明之該接枝修 多孔質體之離子交換基之密度很高,即使是微量之 有可能以良好之效率予以捕捉。 其次,針對本發明之製造接枝修飾有機多孔質體 加以說明。本發明有關之乳液製備步驟為將包含油 體,具有潛在活性種之聚合性界面活性劑以及水之 攪拌混合以製備一油中水滴型乳液之步驟。再者, 於該乳液製備步驟之混合物進一步摻配上述具有潛 種之聚合性界面活性劑以外之界面活性劑。 油溶性單體係指水溶性低之親油性單體而言。為 性單體之具體例可舉出苯乙烯、α -甲基苯乙烯、第 乙烯、乙烯曱苯 '氣曱苯乙烯、二乙烯苯、乙烯、 異丁烯、丁二烯、異戊二烯、氣丁二烯、氯乙烯、溴 偏二氣乙烯、四氟乙稀、丙稀腈、曱基丙烯腈、乙 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 多孔質 分離功 ,幾乎 析法, 層析法 充作離 換基僅 機多孔 者更極 飾有機 離子亦 之方法 溶性單 混合物 對使用 在活性 該油溶 三丁苯 丙稀、 乙烯、 酸乙烯 19 200425947 酯、丙烯酸甲酷、丙烯酸乙S旨、丙烯酸丁醋、丙烯酸2 -乙 基己酯、丙烯酸(2 -全氟丁基)乙酯、三(羥曱)基丙烷三丙 烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、曱基丙烯酸甲酯、曱基丙烯 酸乙S旨、甲基丙烯酸丙醋、曱基丙烯酸丁醋、曱基丙烯酸 2 -乙基己醋、曱基丙稀酸環己醋、曱異丙稀酸苄S旨、曱基 丙烯酸縮水甘油S旨、乙二醇二甲基丙烯酸酯等。該油溶性 單體可單獨以一種或二種以上組合使用之。再者,將二乙 烯苯、乙二醇二曱基丙烯酸酯等之交聯性單體選擇以充作 該油溶性單體之至少一成分且將其含量設定為全油溶性單 體量之1〜9 0 m ο 1 % (以3〜8 0 m ο 1 %較佳)時,可藉此得到足夠之 機械強度,因此較佳。 具有潛在活性種之聚合性界面活性劑係具有下式(1 ) A-R-B (1) (式中,A表示聚合性官能基,B表示潛在活性種,R表示 碳原子數1〜3 6之有機基)所示之構造者。 在式(1 )中,聚合性官能基A為參與以有機多孔質體之形 成為目的之聚合反應者,為其代表性官能基可舉出具有不 飽和雙鍵之官能基,例如可舉出乙稀基、稀丙基、異丙烯 基、1,3 -丁二烯基、苯乙烯基、以及α,/3-不飽和羰基等。 在式(1 )中,潛性活性種Β為僅在特定之反應條件下或在 觸媒之存在下產生自由基之化學種。即,使潛在活性種在 形成有機多孔質體之步驟之聚合反應條件下不產生自由 基,而僅於其後之接枝聚合步驟中產生自由基。為潛在活 性種可舉出如下:如產生安定自由基之2, 2, 6, 6 -四甲基六 20 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 氫吼°定-1 -氧基等之琐醯基,如使用於原子移動自由基聚合 (A T R P )法之三氣曱基等之鹵烷基;如2 -溴-2 -曱基丙酸酯 基等之iiiS旨基;如4 -氣曱基苯基等之鹵烧苯基;如氣化石黃 醯基(如4 -氣化磺醯苯基等)等之具有鹵素之官能基;如使 用於可逆加合-解裂連鎖移動(R A F T )法之二硫苯甲酸1 -苯 乙酯等之二硫酯基。在該等潛在活性種中,在可得到具有 較高之成長速度及狹窄之分子量分布之高分子鏈之觀點上 特別合適的是,使用A T R P法所用之潛在活性種。 在式(1 )中,碳原子數1〜3 6之有機基R除了含有碳原子、 氫原子之外,可含有氧原子、氮原子、硫原子、磷等之元 素。為有機基,例如可舉出如伸乙基、伸丙基、伸苯基等 之烴基,如聚氧伸乙基、聚氧伸丙基等之聚氧伸烷基等。 上述具有潛在活性種之聚合性界面活性劑乃藉其界面活 性能力被濃縮於油中水滴型乳液之油-水界面(在後面之步 驟所形成之有機多孔質體之表面),而由聚合性官能基與油 溶性單體之共聚合,被固定於有機多孔質體。從而,可將 多種之潛在活性種導入有機多孔質體之表面。 摻配於混合物中之界面活性劑主要包含具有潛在活性種 之聚合性界面活性劑即可,其為僅由具有一種或二種以上 之潛在活性種之聚合性界面活性劑所構成,或由該項具有 潛在活性種之聚合性界面活性劑與(該項具有潛在活性種 之聚合性界面活性劑以外之)其他之界面活性劑所構成均 可。為上述其他之界面活性劑,主要具有可在油溶性單體 與水混合之際形成油中水滴型(W / 0 )乳液之能力,則未持別 21 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 受到限制,而為此可舉出,如花楸丹(s〇r b i t a η )單油酸酯、 花楸丹單十二酸醋、花楸丹單十六酸酯、花楸丹單十八酸 酯、花楸丹三油酸酯、聚氧伸乙基壬基苯醚、聚氧伸乙基 十八基醚、聚氧伸乙基花楸丹單油酸酯等之非離子界面活 性劑,如油酸钟、十二基苯續酸納、續酸基丁二酸二辛納 等之陰離子界面活性劑,如氣化二硬脂二曱銨等之陽離子 界面活性劑,如月桂基二曱基甜菜礆等之兩性界面活性 劑。再者,上述界面活性劑以二種以上予以組合使用亦可。 又按,油中水滴型乳液係指油相形成連續相而其中分散有 水滴之乳液而言。 上述具有潛在活性種之聚合性界面活性劑及其他之界面 活性劑之添加量乃依油溶性單體之種類及標的乳液粒子 (在後面之步驟所形成之有機多孔質體之大細孔)之大小而 變,因此不能一概而言,不過,設具有潛在活性種之聚合 性界面活性劑之添加量為X,其他之界面活性劑之添加量 為y,油溶性單體之添加量為z時,可在該全部之界面活 性劑與油溶性單體之合計量(X + y + z )之約1〜7 0 %之範圍 内選擇該全部之界面活性劑之添加量(X + y ),再者,可在 其他之界面活性劑與油溶性單體之合計量(y + z )之約 2〜7 0 %之範圍内選擇其他之界面活性劑之添加量(y )。 再者,必要時,可將利用熱及光照射來產生自由基之聚 合引發劑加入乳液。該聚合引發劑為屬於水溶性或油溶性 均可,而為其例子可舉出偶氮雙異丁腈、偶氮雙環己腈、 偶氮雙環庚腈、過氧化苯曱醯基、過硫酸鉀、過硫酸銨、 22 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 過氧化氫-氣化亞鐵、過硫酸鈉-亞硫酸氫鈉、二硫化四曱 硫胺曱醯基等。但,有時亦有不添加聚合引發劑而僅利用 加熱或光照射即可使聚合進展之反應系,從而此種反應系 不需要添加聚合引發劑。 將包含油溶性單體,界面活性劑,水,以及必要時添加 之聚合引發劑之混合物予以攪拌混合,以形成油中水滴型 乳液。各成分之混合方法並未特別受到限制,而可使用將 各成分合併以一次混合之方法,或使油溶性成分(油溶性單 體、界面活性劑、以及油溶性聚合引發劑)與水溶性成分(水 及水溶性聚合引發劑)各別均句溶化後混合各成分之方 法。必要時,混合習知之沈殿劑亦可。 為乳液形成用之混合裝置,可使用所謂之游星式攪拌裝 置,其將被處理物放入混合容器,在使該混合容器傾斜之 狀態下,一邊在公轉軸之周圍公轉,一邊自轉,藉此施行 被處理物之攪拌混合者,或使用平常之混合機、均質機、 高壓均質機等,乃選擇適於得到標的之乳液粒徑或粒徑分 布之裝置即可。再者,關於混合條件,可任選設定適於得 到標的之乳液粒徑或分布之攪拌轉數或攪拌時間。又按, 上述油溶性成分與水溶性成分之混合比率乃按重量比可在 (油溶性成分)/(水溶性成分2/98〜5 0/ 5 0 (以5/95〜3 0/ 70較佳) 之範圍内任選設定之。 其次,針對本發明之有機多孔質體形成步驟加以說明。 本發明有關之有機多孔質體形成步驟係在使用由前述乳液 製備步驟所得之油中水滴型乳液之下進行聚合反應,以形 23 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 成有機多孔質體者。聚合反應之條件乃依單體之種類、引 發劑系之情形可選擇各種條件。例如在使用偶氮雙異丁 腈、過氧化苯曱醯基、過硫酸鉀等為聚合引發劑時,在惰 性氣氛下之密封容器内,在3 0〜1 0 0 °C溫度下加熱聚合1〜4 8 小時即可,而在使用過氧化氫-氯化亞鐵、過硫酸鈉-亞硫 酸氫鈉等為聚合引發劑時,在惰性氣份下之密封容器内, 在0〜3 0 t:溫度下聚合1〜4 8小時即可。在聚合終了後,將 内容物取出,必要時在未反應單體及界面活性劑之去除為 目的之下,用異丙醇、曱苯、四氫呋喃等之溶劑予以萃取 而得到有機多iL質體。即,在油中水滴型乳液中,由油分 聚合而形成骨架構造,水滴部分形成氣泡部。 上述有機多孔質體之中細孔半徑為0 · 0 1〜1 0 0 0 // m,全細 孔容積為1〜5 0 in 1 / g。再者,上述有機多孔質體之連續氣泡 構造係可用S E Μ來觀察,而大細孔之孔徑及中細孔之孔徑 亦可藉SEM觀察予以決定。 其次,針對本發明之接枝聚合步驟加以說明。本發明之 接枝聚合步驟係使有機多孔質體形成步驟所得之有機多孔 質體與接枝聚合用單體接觸,而藉活性自由基聚合使高分 子鏈接枝於有機多孔質體之表面。 關於接枝聚合用單體,並未特別受到限制,而可配合所 欲導入之功能適當選擇單體,為其例子可舉出如下:如苯 乙烯、α -曱基苯乙烯、氯甲苯乙烯、丁氧苯乙烯、乙烯苯 胺、苯乙烯磺酸鈉、乙烯苯曱酸、乙烯磷酸、乙烯吼啶、 二曱胺曱苯乙烯、(氣化三曱銨)曱苯乙烯等之苯乙烯系單 24 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 體;如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、異戊二烯等之烯烴系 單體;如氯乙烯、偏二氣乙烯、四氟乙烯等之i化烯烴單 體;如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等之乙烯酯;如丙烯腈等 腈系單體;如曱基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、曱基丙烯酸 羥乙酯、乙二醇二曱基丙烯酸酯、甲基丙烯酸全氟烷酯、 氯化三甲銨乙烷甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、丙 烯酸二曱胺乙酯等之(甲基)丙烯酸系單體;如丙烯醯胺、 N-異丙基丙烯醯胺、曱基丙烯醯胺、二曱胺丙基丙烯醯胺、 (氯化三甲銨)丙基丙烯醯胺、丙烯醯胺-2 -曱基丙磺酸等之 (曱基)丙烯醯胺系單體等。該接枝聚合用單體可單獨使用 或可在複數單體混合存在之下予以使用,再者,在聚合過 程中使單體組成有變化亦可。在上述接枝聚合用單體中, 苯乙烯系單體或(曱基)丙烯酸系單體或(曱基)丙烯醯胺系 單體在利用活性自由基聚合時均可容易形成接枝聚合物, 因此特別合適。 接枝聚合可藉活性自由基聚合法,即利用一種使接枝聚 合用單體與成長自由基(由已導入有機多孔質體表面之潛 在活性種之解裂所產生者)接觸之方法來施行。為潛在活性 種之解裂方法,可舉出加熱,光照射,對觸媒之接觸等, 而此項方法可依潛在活性種之種類適當選擇之。例如,為 ATRP法所用之潛在活性種之解裂,可選擇潛在活性種與觸 媒接觸之方法為較佳之方法,而為該觸媒可舉出過渡金屬 錯合物。為該過渡金屬錯合物之過渡金屬,例如可舉出, 如釕、銅、鐵、鎳、铑、I巴、銖等之第7族至第1 1族之過 25 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 渡金屬,而為配位子可舉出三苯膦、三丁膦、氣、溴、碘、印、 η 、 2,2,-聯吼咬、4,4,-二庚一 2,2,-聯吼咬、1 , 1 0 -啡啉、 或金雀花素(s p a r t e i n e )等。該過渡金屬錯合物觸媒在預先 單獨分離錯合物後予以添加於接枝聚合系亦可,或將過渡 金屬及配位子各別添加於接枝聚合系後,在系内形成過渡 金屬錯合物亦可。 接枝聚合用單體與觸媒一起直接接觸於有機多孔質體亦 可,或以一由該單體與觸媒一起溶於適當溶媒而成之溶液 接觸亦可。該溶媒乃以屬於要產生之高分子鏈之良溶媒且 屬於連鎖移動常數小之溶媒者較佳,為此例如可舉出,水、 曱醇、四氫呋喃、二烷、曱氧苯、二苯醚、苯、曱苯等。 經活性自由基聚合而接枝之高分子鏈之分子量可藉聚合 時間予以控制,而依照接枝修飾有機多孔質體之用途可設 定任選之數值。在活性自由基聚合之際,進一步添加具有 潛在活性種之化合物,以與有機多孔質體一起在同一反應 系内進行活性自由基聚合,在聚合終了後,以適當方法測 定接枝於該項具有潛在活性種之化合物之高分子鏈之分子 量時,可藉此以簡便方法把握其接枝於有機多孔質體之高 分子鏈之分子量。又按,在本發明有關之活性自由基聚合 中,接枝於有機多孔質體之高分子鏈之分子量值及分子量 分布值乃與接枝於該項具有潛在活性種之化合物(在活性 自由基聚合時所添加者)之高分子鏈之分子量值及分子量 分布值約略相同。 活性自由基聚合之聚合條件乃依所導入之潛在活性種而 26 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 不同,不過聚合溫度概略為2 0〜1 5 0 °C 。再者,聚合時間乃 依所導入之潛在活性種之種類或接枝之高分子鏈之分子量 設定值而不同,不過概略為1 0分鐘〜7 2小時。 活性自由基聚合由於從導入之潛在活性種所存在之各活 性點約略同時發生高分子鏈之成長,不會發生如習知之接 枝聚合所發生之先成長之高分子鏈成為後成長之高分子鏈 之成長上之立體障礙之情況。從而,即使各活性點之距離 短,成長之各高分子鏈亦不會互相阻礙聚合,而可使高分 子鏈以高密度接枝於有機多孔質體之表面。 再者,在活性自由基聚合之情況,各高分子鏈之成長速 度差異小,而可實現分子量分布狹窄之高分子鏈之接枝。 因此,可製成一種具有高分解性能之接枝修飾有機多孔質 體。 關於在上述接枝聚合步驟接枝之高分子鏈,可在高功能 化為目的之下,藉高分子反應施行官能基對該高分子鏈之 導入或該高分子鏈之官能基變換。關於高分子反應,依照 吸附標的、檢測標的選擇各種方法。例如,為磺酸基之導 入方法可舉出,使苯乙烯接枝於有機多孔質體後,使用氯 硫酸、濃硫酸、發煙硫酸等予以磺醯化之方法,或使聚曱 基丙烯酸縮水甘油酯接枝後,與亞硫酸鈉進行反應以將磺 酸基導入之方法等。再者,為第四銨基之導入方法可舉出, 使苯乙烯接枝於有機多孔質體後,藉氣甲基曱基醚等將氣 甲級導入,然後與三級胺進行反應之方法,或使聚氯曱苯 乙烯接枝於有機多孔質體後,與三級胺進行反應之方法等。 27 312/發明說明書(補件)/93-07/93 Π1672 200425947 (實施例) 其次,舉出實施例以具體說明本發明,但此僅為例示而 已,並非限制本發明。 (實施例1 ) (乳液製備步驟) 使苯乙烯7 . 2 g,二乙烯苯1 . 8 g,花楸丹單油酸酯1 . 0 g, 聚乙二醇2 -溴-2 -曱基丙酸酯曱基丙烯酸酯0 . 1 g,以及偶 氮雙異丁腈0 . 1 2 g混合,均勻溶化。其次,將該均勻溶化 混合物加入純水8 0 g,在使用一屬於遊星式攪拌裝置之真 空攪拌脫泡混合機(ΕΜΕ公司所製造)在1 3. 3kPa減壓下, 按公轉旋轉數1 0 0 0轉/分鐘及自動旋轉數3 3 0轉/分鐘攪拌 2分鐘,而得到一油中水滴型乳液。 (有機多孔質體形成步驟) 在上述乳液製備步驟終了後,將反應系内充分換氣以氮 氣後施行密封,在靜置下且在7 0 溫度下聚合1 4小時。在 聚合終了後,將内容物取出,浸潰於四氫呋喃中,繼之用 曱苯來施行索司勒(S ο X h 1 e t)萃取1 0小時,乾燥,予以單 獨分離。對如此得到之由苯乙烯/二乙烯苯共聚物所構成之 有機多孔質體,利用SEM予以觀察其内部構造。觀察結果 示於圖4中。由圖4可清楚得知,該有機多孔質體具有連 續氣泡構造,大細孔及中細孔之大小均勻。上述有機多孔 質體之比表面積藉B E T法測定之結果為1 . 4 m2 / g。再者, 利用汞壓入法來測定細孔容積及細孔分布。即得到,細孔 容積為9.5ml/g,細孔分布曲線之尖峰半徑為10.9//Π1。 28 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 (接枝聚合步驟) 準備4個接枝聚合容器,將上述有機多孔質體形成步驟 所得之有機多孔質體放入各接枝聚合容器,使之浸潰於甲 氧苯中。其次,對該有機多孔質體,按5 0 w t %量添加甲基 丙烯酸曱酯,按1 0毫莫耳/ L量添加溴化亞銅,按2 0毫莫 耳/ L量添加金雀花素,按曱基丙烯酸甲酯添加量之/ 1 〇 〇 〇 莫耳量添加2 -溴-2 -甲基丙酸乙酯,均勻溶化後脫氣、封 管,然後在7 0 °C溫度下各別聚合2小時,4小時,6小時, 8小時。聚合終了後,施行固液分離,將固形分使用甲苯 予以索司勒萃取1 0小時,乾燥,單獨分離接枝修飾有機多 孔質體。再者,在液狀成分中溶有2 -溴-2 -曱基丙酸乙酯 之活性自由基聚合物。 (接枝修飾有機多孔質體之高分子鏈之密度之計算) 將溶有2 -溴-2 -曱基丙酸乙酯之活性自由基聚合物之液 狀成分使用G P C予以分析,而測定該聚合物之分子量(數平 均分子量;Μη)及分子量分布(Mw/Mn)。又按,在此所得之 分子量及分子量分布之數值約略等於高分子鏈(接枝於接 枝修飾有機多孔質體者)之分子量及分子量分布之數值。再 者,由未反應之曱基丙烯酸曱S旨量求出單體轉化率。在圖 5展示有各聚合時間之單體轉化率與高分子鏈之分子量之 關係及分子量分布,其中隨著單體轉化率之增加,高分子 鏈之分子量增加,且分子量分布亦狹窄,基此得以確認, 其聚合在表現活性聚合之特徵下進展。 再者,對接枝修飾有機多孔質體施行I R分析。分析結果 29 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 如圖6所示,隨著聚合時間之增大,1 7 3 0 cm _ 1之魏基 性吸收(歸屬於接枝高分子鏈聚曱基丙烯酸曱酯之特十 收)增加,即得以確認活性聚合之特徵性進展。再者, 吸光度,在使用圖7所示之檢量線之下,求出每單位 之有機多孔質體所接枝之PMMA之重量(PMMA(g) /有機 質體(g ),以下以接枝量表示)。檢量線係根據由另外 之聚曱基丙烯酸曱酯(Ρ Μ Μ A )與前述有機多孔質體形成 所得之有機多孔質體之混合而得到之試料所繪成者。 軸標繪接枝量,而在縱軸標繪吸光度。 其次,將各聚合時間之接枝量標繪於縱軸,所接枝 分子鏈之分子量標繪於橫軸(圖8 ),以求出分子量(X ) 枝量(y )之關係,而在所得之下式:y = 1 · 6 4 X 1 0 _G X中 曱基丙烯酸曱酯(Μ Μ A )之分子量1 0 0代入X時,y值則 1 . 6 4 X 1 0 —4。此值乃表示,存在於有機多孔質體每單位 之全高分子鏈以1分子分(分子量1 0 0 )伸展時接枝之 之重量。然後,根據該MMA之重量求出,存在於有機 質體每單位重量之全高分子鏈以1分子分伸展時接枝 Μ Μ A 之分子數時,得到 9 · 8 7 X 1 0 17 個(1 · 6 4 X 1 (Γ 4 g = 1 · 1 (Γ 6 in ο 1 = 9 · 8 7 X 1 0 17 個(按亞佛加厥數 6 · 0 2 X 1 0 2 3 計算 由於該分子數係表示存在於有機多孔質體每單位重量 分子鏈之條數,除以比表面積值1 , 4 X 1 0 18 n m2 / g ( 1 - 4 e 即可求出高分子鏈之密度,該密度為0。7條/ n m2。又 該密度之逆數表示高分子鏈每條所佔之比表面積,即 1 . 4 η丨]]2 /條。單體之Μ Μ Α分子之截面積為0 . 8 n m2,該高 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 之特 生吸 根據 重量 多孔 製備 步驟 在橫 之南 與接 ,將 變為 重量 MMA 多孔 之 6 4 X ) 0 之高 n / g ) 按, 為 分子 30 200425947 鏈每條所佔之比表面積僅為該Μ Μ A分子之截面積之1 . 8倍 而已,因此該高分子鏈之構形無法取到直線狀以外之形 狀,於是得以確認接枝修飾有機多孔質體之高分子鏈在有 機多孔質體之表面上沿著從該表面遠離之方向形成直線 狀。 (表1) 聚合時間(h) 2 4 6 8 單體轉化率(% ) 34 52 70 82 分子量(Μ η ) 31000 4 3 0 0 0 5 5 0 0 0 7 3 0 0 0 分子量分布(Mw/Mn) 1.17 1.22 1.31 1.30 接枝量 0.055 0.062 0.080 0.118 (實施例2 ) (乳液製備步驟及有機多孔質體形成步驟) 除了將乳液製備步驟中之聚乙二醇2 _溴-2 -曱基丙酸酯 甲基丙稀酸酯0 . 1 g改為0 . 2 g之外,均以與實施例1相同 之方法製造有機多孔質體。用SEM予以觀察之結果為如 下:具有與實施例1所得之有機多孔質體相同之連續氣泡 構造;比表面積為1 . 2 m2 / g ;細孔容積為8 . 4 m 1 / g ;細孔 分布曲線之尖峰半徑為10. 5//m。 (接枝聚合步驟) 除了將接枝聚合步驟中之聚合時間2小時改為1 2小時之 外,均以與實施例1相同之方法製造接枝修飾有機多孔質 體。 (接枝修飾有機多孔質體之高分子鏈之密度之計算) 將所得接枝修飾有機多孔質體之高分子鏈之密度以與實 施例1相同之方法求出之結果為1 . 2條/ n m2,該密度之逆 31
312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 數為0 . 8 n m 2 /條。由於高分子鏈每條所佔之比表面; (0 . 8 n m2 /條)約略等於單體Μ Μ A分子之截面積(0 . 8 η 此該高分子鏈之構形無法取到直線狀以外之形狀, 以確認接枝修飾有機多孔質體之高分子鏈在有機多 之表面上沿著從該表面遠離之方向形成直線狀。 (產業上之可利用性) 本發明之接枝修飾有機多孔質體由於其細孔表面 度接枝有高分子鏈,吸附能力高,層析法分離能力 且離子交換作用亦極迅速且均勻。因此,可使用以 種濾材或吸附劑,現有之離子交換樹脂之代替物, 充劑,離子層析法或逆相液體層析法或順相液體層 增充劑,固體酸觸媒,或固體鹼觸媒,可應用於廣 途領域。再者,使用本發明有關之製造接枝修飾有 質體之方法時,可藉此將高分子鏈以高密度接枝於 孔質體,而製造上述之具有優異性能之接技修飾有 質體。 【圖式簡單說明】 圖1為本實施之形態例之接枝修飾有機多孔質體 圖。 圖2為展示高分子鏈之形狀之模式圖。 圖3為展示一種將形成直線狀之高分子鏈使用原 顯微鏡予以觀察以狀態之圖。 圖4為實施例1所得之有機多孔質體之SEM照片 圖5為展示實施例1所得之單體轉化率與高分子 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 m2),因 於是得 孔質體 以高密 優異, 充作各 EDI填 析法用 泛之用 機多孔 有機多 機多孔 之模式 子間力 〇 鏈之分 32 200425947 子量及分子量分布之關係之圖。 圖6為實施例1所得之接枝修飾有機多孔質體之I R圖。 圖7為接枝量算出用之檢量線。 圖8為將被接枝之單體之重量與被接枝之高分子鏈之分 子量之關係予以標繪之圖。 圖9為習知之接枝修飾有機多孔質體之模示圖。 圖1 0為展示一種將無規線圈狀之高分子鏈使用原子間 力顯微鏡予以觀察之狀態之圖。 (元件符號說明) 10 接枝修飾有機多孔質體 11 有機多孔質體 12 高分子鏈 12a〜12x 高分子鏈 1 3 a〜1 3 c接枝點 22 高分子鏈 2 3 a〜2 3 d接枝點 24 高分子鏈 2 5 a〜2 5 c接枝點 2 6 高分子鏈 2 7 a〜2 7 c接枝點 2 8 南分子鍵 3 1 有機多孔質體 3 2 南分子鍵 33 原子間力顯微鏡 312/發明說明書(補件)/93-07/93 Π ] 672 33
200425947
40 接 枝 修 飾 有 機 多孔質體 4 1 有 機 多 孔 質 體 42 南 分 子 鏈 4 2 a 〜4 2 c 高 分 子 鏈 4 3 a 〜4 3 c 白 由 基 產 生 點 5 1 有 機 多 孔 質 體 52 高 分 子 鏈 53 原 子 間 力 顯 微 鏡 a〜c 位 置 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 34
Claims (1)
- 200425947 拾、申請專利範圍: 1 . 一種接枝修飾有機多孔質體,係在互相連接之大細孔 與大細孔之壁内具有包含半徑0 . 0 1〜1 0 0 0 # m之中細孔之 連續氣泡構造,且在全細孔容積為1〜5 0 ηι 1 / g之有機多孔質 體之表面具有被接枝之高分子鏈之接枝修飾有機多孔質 體,其特徵為,該高分子鏈之密度係按該有機多孔質體之 表面每1 n m 2至少為0 . 1條。 2 . —種接枝修飾有機多孔質體,係在互相連接之大細孔 與大細孔之壁内具有包含半徑0 . 0 1〜1 0 0 0 // m之中細孔之 連續氣泡構造,且在全細孔容積為1〜5 0 m 1 / g之有機多孔質 體之表面具有被接枝之高分子鏈之接枝修飾有機多孔質 體,其特徵為,該高分子鏈係沿著從該有機多孔質體之表 面遠離之方向形成直線狀。 3 .如申請專利範圍第1或2項之接枝修飾有機多孔質 體,其被使用作為吸附劑。 4 .如申請專利範圍第1或2項之接枝修飾有機多孔質 體,其被使用作為層析法用填充劑。 5 .如申請專利範圍第1或2項之接枝修飾有機多孔質 體,其被使用作為離子交換體。 6 . —種接枝修飾有機多孔質體之製造方法,其特徵為, 具有下述步驟··將包含油溶性單體,具有潛在活性種之聚 合性界面活性劑以及水之混合物攪拌混合以製備油中水滴 型乳液之乳液製備步驟;藉使用該乳液之聚合反應來形成 有機多孔質體之有機多孔質體形成步驟;使該有機多孔質 35 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 200425947 體與接枝聚合用單體接觸,以利用活性自由基聚合使高分 子鏈接枝於該有機多孔質體之表面之接枝聚合步驟。 7 .如申請專利範圍第6項之接枝修飾有機多孔質體之製 造方法,其中,該乳液製備步驟所用之混合物進一步包含 該項具有潛在活性種之聚合性界面活性劑以外之界面活性 劑。36 312/發明說明書(補件)/93-07/931】1672 200425947 拾壹、圖式: 312/發明說明書(補件)/93-07/93111672 37
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