二氧化硅胶体晶模板技术制备间规聚苯乙烯有序孔材料.pdf

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1、Vol.Z3高等学校化学学报No.ZZ00Z年Z月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES330~33Z[研究快报]二氧化硅胶体晶模板技术制备间规聚苯乙烯有序孔材料阎卫东1李丹Z,3容建华Z杨振忠Z(1.河北工业大学化工学院高分子科学与工程研究所,天津300130;Z.中国科学院化学研究所,分子科学研究中心,高分子物理与化学国家重点实验室,北京100080;3.大庆石油学院石油化工系,安达151400)关键词模板合成;间规聚苯乙烯;有序孔材料中图分类号O63Z.13文献标识码A文章编号0Z51-0790(Z00Z)0Z-0330-03

2、结晶高分子在受限空间中的聚合行为及聚集态均与本体的有着显著的差异,因而呈现不同的性能[1].受限空间是指介观有序的分子筛.间规聚苯乙烯具有熔点高~结晶速度快~弹性模量高~绝缘及抗溶剂性能优良等特点,具有广阔的应用前景.自从Ishihara等[Z~5]首次报道苯乙烯间规聚合以来,国内外对间规聚苯乙烯的均聚和共聚反应进行了大量研究.苯乙烯在二氧化硅胶体晶中通过自由基聚合得到三维有序聚苯乙烯孔材料,实验表明,即使在亚微米的受限空间内,聚苯乙烯的生成和性质也会发生明显变化[6].本文以有序二氧化硅胶体晶为模板,在其空间内进行间规聚苯乙烯的合成研究,重点考察了反应的可行性及其

3、产物的形态,为研究聚合物在亚微米空间的受限形成和分子链结构奠定了基础.1实验部分[7]1.1材料的制备通过碱性水解四乙氧基原硅酸乙酯制得单分散二氧化硅分散体系,于室温自然干燥形成有序结构,即二氧化硅胶体晶模板.为了增加模板的强度及微球间的连通性,在400下高温烧结Zh,促使球形粒子间成颈.将处理过的模板置于50mL两口烧瓶中,在1Z0下用氩气抽排3次,然后冷却到室温.在氩气保护下加入催化剂三(二苯甲酰甲烷)-苯氧基钛[(dbm)用真3Ti(Oph)].空泵抽出氩气后,用注射器注入已干燥除氧的苯乙烯和甲基铝氧烷(MAO),由于压差作用及模板中的毛细管力作用,单体和催化

4、剂很快进入模板孔隙中,超声分散30min后,在60下反应48h.用10%盐酸乙醇溶液终止反应,水洗多次,于80真空干燥除去残余单体,得到二氧化硅间规聚苯乙烯复合物.用40%的氢氟酸将二氧化硅模板除去,反复水洗干燥,即得间规聚苯乙烯有序孔材料.1.Z表征用Hitachi(S-530)型扫描电子显微镜观察无机模板及孔材料断口形貌.用Perkin-ElmerZ000FTIR红外光谱仪对所制得的复合物及孔材料进行表征.用Perkin-ElmerDSC-7以10min扫描,测定熔点及结晶温度.2结果与讨论Z.1SEM观察结果图1(A)为二氧化硅模板的断口形态,单分散二氧化硅小

5、球有序排列,这与模板因Bragg衍射呈现鲜艳颜色的实验结果是一致的.图1(B)为聚苯乙烯有序孔材料的断口形态,可见除掉模板后留下的微孔尺寸均匀,且呈空间有序排布结构,与图1(A)中模板的有序堆积排布结构一致.同时,模板微球粒径为Z60nm,而聚苯乙烯孔径约为ZZ0nm左右,这是由于样品在去除模板后,受限的聚苯乙烯高分子链弹性收缩造成的[6].收稿日期:Z001-08-Z0.基金项目:国家自然科学基金(批准号:Z00Z3003)资助.联系人简介:杨振忠(1968年出生),男,副研究员,从事介观尺度有序材料的制备和功能分散体系研究.E-mial:yangzpplas.i

6、-cas.ac.cnNo.2阎卫东等二氧化硅胶体晶模板技术制备间规聚苯乙烯有序孔材料331Fig.1SEMimagesoftheorderedsamples(A)Silicatemplates;(B)Macroporoussyndiotacticpolystyrene.2.2红外谱图图2为二氧化硅模板(谱线a)~二氧化硅/间规聚苯乙烯复合物(谱线b)和间规聚苯乙烯有序孔(谱线c)的红外光谱.由图2可见谱线b中除了与谱线a对应的465~800和1100cm-1附近二氧化硅的特征吸收峰外同时也在7001500和3000cm-1附近出现聚苯乙烯的特征吸收峰进一步证实在模板

7、中实现了苯乙烯的聚合反应.谱线c中只出现聚苯乙烯的特征吸收峰未发现二氧化硅特征吸收峰说明复合物中的二氧化硅已被全部除掉.Fig.2FTIRspectraoftheorderedsamplesFig.3DSccurvesoftheorderedsamplesa.Silicatemplate;a.Syndiotacticpolystyrenepolymerizedoutsidethetemplate;b.Silica/syndiotacticpolystyrenecomposite;b.Silica/syndiotacticpolystyrenecomposite;