多孔交联聚苯乙烯材料的制备与结构

1、多孔交联聚苯乙烯材料的制备与结构摘要：多孔交联聚苯乙烯材料具有优良的机械 性能，较高的吸附性能。本文简述了多孔交联聚苯乙 烯的几种常见的制备方法以及孔结构。关键词：交联聚苯乙烯，多孔，吸附引言 多孔交联聚苯乙烯材料具有优良的机械性 能，较高的吸附性能。这些优良的性能使他们可以作 为吸附剂，从废水中回收有机化合物，除去有毒的痕 量金属；或者作为离子交换树脂以及液相色谱的装填 材料1-6 。对多孔交联聚苯乙烯的制备和孔结构研究 一直是聚苯乙烯研究的热点。多孔交联聚苯乙烯的常用制备方法有两种。一种 是采用悬浮聚合法制备大孔球材料。将交联剂、单乙 烯基单体、自由基引发剂以及致孔剂混合后，在搅拌 下加入

2、到悬浮体系中。反应单体形成珠滴分散于悬浮 体系的连续相中，致孔剂只能溶于单体而不溶于连续 相。待反应完成后，用萃取剂萃取掉致孔剂可制得大 孔交联聚合物 7 。二乙烯基苯 /苯乙烯，马来酸酐 /二 乙烯基苯 /苯乙烯等大孔材料都是通过上述方法制备 的。另一种常用于制备多孔交联聚苯乙烯的方法是后 交联法制备微孔超高交联聚苯乙烯（H-PS）低密度材 料8。高交联聚苯乙烯合成包括两步骤：先驱体的合 成和先驱体的后交联。后交联也是增大聚苯乙烯孔隙 率的常用方法。具体方法可以首先合成苯乙烯和对氯 甲基苯乙烯共聚物，然后用苄氯进行后交联；也可以 首先对苯乙烯进行氯甲基化作用，然后用苄氯进行后 交联；或者利用

3、二乙烯基苯在第一步反应中残余双键 进行后交联反应。聚合物先驱体采用传统的悬浮聚合 方法合成。为了在先驱物中引入大量硬桥，单氯甲醚 和 1，4-双（氯甲基）联苯 （ CMDP ） 二官能团化合 物被用来作为交联剂。交联剂和 Friedel-Crafts 催化 剂在后交联反应之前均匀的分布在整个反应体系中。 与传统的共聚网络形成方式不同，在后交联过程中并 不发生相分离。当交联反应进行时，越来越多的交联 基团进入到聚合物分子链中，在苯环中形成桥。突然 增加的黏度使得初始溶液快速的转变成凝胶，预先存 在网络中的分子构象被固定。因此，树脂具有非常高 的交联密度。尽管 H-PS 具有较高的交联密度，但其

4、在甲苯、四氢呋喃等良溶剂中有较高的溶胀能力。另外，随着交联度的增加，多孔交联聚苯乙烯热 稳定性明显地增加；热失重后的残余量越多，交联度 越高。当交联度高于 30%，多孔的聚苯乙烯球由于悬 挂双键的存在分别在 120?C和200?C300?C之间经 历两个化学反应，以至于化学结构在120?C以上不稳 定；而 30%交联聚合物显示了较好的物理和化学稳定 性9。交联聚苯乙烯的孔道都是在纳米级。几乎所有高 交联聚苯乙烯网络都是均匀的微孔，孔尺寸在 1 nm 左右的范围，几乎不超过 5 nm。H-PS交联网络的孔 径受合成条件、聚苯乙烯分子量和反应媒介的影响较 少；而聚苯乙烯的初始浓度是孔径的重要影响因

5、素。 悬浮法制备的交联聚苯烯一般采用致孔剂致孔，孔径 范围一般在几十至几百纳米。其后处理方法是将微孔 中的致孔剂置换出来， 从而保持树脂的强度和孔结构。 但后处理往往造成孔结构的永久性坍塌或者使孔几何 形状产生变化，影响其使用性能。另外，对于高度溶 胀的吸附树脂，当干燥时，由于孔的坍塌同样造成孔 结构的改变。结束语 多孔交联聚苯乙烯材料在许多领域有广 泛的应用，本文介绍了多孔交联聚苯乙烯材料的制备 方法，并对孔结构的优缺点进行了比较。超高交联的 聚苯乙烯由于可制备均匀的纳米级尺寸的微孔、优异 的性能特点越来越学者的广泛关注，将成为多孔交联 聚苯乙烯领域的研究热点。参考文献1 VEVERKA P

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