面向海水淡化脱硼的多级孔高内相乳液聚合材料的制备

为了从海水中得到可用的淡水资源,缓解水资源短缺问题,制备兼备高吸附量和高吸附速率的多级孔材料,使用高内相乳液聚合法制备多级孔材料用于海水淡化除硼。首先制备带有邻羟基结构的大分子聚乙烯亚胺(PEI)作为表面活性剂,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为单体,1-羟基环己基苯基甲酮为引发剂,连续相为水相,分散相为甲苯,制备具有多级孔结构的吸附材料。结果表明:环氧丙醇与PEI反应成功,与低分子质量(M_(n)=600 g/mol)的PEI相比,较高分子质量的PEI(M_(n)=60000 g/mol)对于稳定水包油的高内相体系更有优势。多级孔材料对硼的吸附量随着硼初始浓度增加而增加,在硼初始质量浓度为300 mg/L时表现出较高的吸附量(2.32 mmol/g),吸附等温线呈S型,同时多级孔材料循环10次,再生率在80%以上。

可降解功能性聚合物多孔材料的制备与表征

通过己内酯(CL)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚合成可降解大分子交联剂,将其应用于高内相乳液聚合制备可降解聚合物多孔材料。在此基础上,引入端双键的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)大分子单体共聚,制备含功能链段的可降解聚合物多孔材料。用核磁共振、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜等对大分子交联剂、大分子单体及多孔材料进行分析和表征。结果表明,合成的大分子交联剂相对分子质量为8100,残留双键含量为GMA结构单元的20%。当大分子交联剂含量为单体质量的1/10时,体系可以形成稳定的高内相乳液,经聚合可得到内部孔洞丰富、泡孔直径为20~22μm的可降解聚合物多孔材料。引入端双键的PDMAEMA大分子单体后,所得聚合物多孔材料孔壁泡孔直径为10~15μm,微孔尺寸为5~8μm,其可在碱性溶液中水解。

无机盐对聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的结构调控

实现聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的结构调控,包括增加多孔材料的比表面积和调节孔径的大小,一直是聚合物材料研究的热点之一。采用高内相乳液模板法合成聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料,通过扫描电子显微镜、氮气吸附脱附仪和压汞仪等对材料的结构进行了表征,研究了氯化钙(CaCl2)、氯化钠(NaCl)和硫酸镁(MgSO4)3种无机盐的类型及用量对聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料比表面积、泡孔、窗孔及毛孔孔径的影响。结果表明:与采用二价无机盐CaCl2和MgSO4比较而言,采用一价无机盐NaCl制备的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料具有较大的比表面积、较小泡孔、窗孔和毛孔孔径;随着无机盐用量的增加,聚甲基丙烯酸缩水甘油酯互通多孔材料的比表面积逐渐增大,而泡孔、窗孔和毛孔孔径逐渐减小。