多孔结构的聚合物材料应用于诸多领域,包括从包装材料到层析柱、催化剂载体、生物细胞和组织支架,再到吸附剂、传感器、药物载体、电池等方面。冻凝胶(Cryogel)是一种在低温冷冻状态下聚合得到的聚合物凝胶。它具有微米级贯穿通孔结构,这种独特的超大孔结构带来了高流速、高通量、高传质效率等特点。目前,冻凝胶通常利用冰晶作为致孔剂,所得冻凝胶多为亲水性冻凝胶,而且比表面积低,吸附容量较小。由此,本文选择有机溶剂晶体(醋酸、二甲基亚砜)代替冰晶作为致孔剂来制备超大孔疏水性有机冻凝胶,并采用后交联方法提高其比表面积,以制备超大孔高比表面积的有机冻凝胶。本文具体研究如下:1、超大孔疏水性聚(甲基丙烯酸月桂酯—二乙烯基苯)冻凝胶的制备醋酸的溶解性广泛,能溶解大多数单体,且熔点较高(16.6 oC),而且是一种无毒溶剂。因此,选择醋酸晶体作为致孔剂,甲基丙烯酸月桂酯为功能单体,二乙烯基苯为交联剂采用冷冻聚合方式制备疏水性冻凝胶材料。研究了聚合温度、致孔剂含量、交联度等因素对冻凝胶制备的影响。实验结果显示,当醋酸的投入量在60 vol%~90 vol%范围内,在室温条件下聚合得到的是球状或无定形颗粒,而在4 oC,即低于醋酸熔点(16.6 oC)的条件下由于“冷冻浓缩效应”得到的是柱状冻凝胶。利用扫描电子显微镜、压汞测试、红外光谱等手段对所得冻凝胶进行了表征。发现干燥状态下的样品具有几微米到几百微米孔径的孔结构,这有利于材料的快速传质过程。通过接触角测试和动力学溶胀吸附测试,所得冻凝胶表现出显著的疏水性和对有机溶剂的超快响应性,这可能与冻凝胶的超大孔结构和疏水性有关。2、超大孔高比表面积聚二乙烯基苯冻凝胶的制备本文选择二甲基亚砜(熔点18.45oC)作为溶剂和致孔剂,以二乙烯基苯作为单体制备超大孔冻凝胶整体柱。采用自由基引发聚合和傅克烷基化两种后交联反应对所得超大孔冻凝胶进行后处理,利用压汞测试、BET氮气吸附、红外光谱等手段对材料的形貌和孔结构进行了表征。测试结果显示两种方式均能利用材料表面的悬挂双键进行后交联反应,提高材料的比表面积,其中通过傅克反应后交联处理的材料的比表面积可以提高到原先的8.65倍以上,最高达到1214 m2/g。3、醋酸中室温沉淀聚合制备超疏水性单分散微球在室温静置环境中通过氧化还原引发沉淀聚合一步制备单分散聚(甲基丙烯酸月桂酯-二乙烯基苯)微球。采用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析等手段考察了单体投入量、交联度、引发剂含量等条件对聚合物的影响。实验结果表明当单体投入量达到20 vol%时,所得聚合物依然是粒径均匀的球形颗粒,其多分散系数为1.012。利用浸渍涂层(dip-coating)技术将单分散微球沉积在玻璃板表面,测得水接触角约为160°,显示出微球表面具有超疏水性。