一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于氣凝膠材料【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。該粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的粒徑為0.4～4.0μm，由納米構(gòu)筑單元為粒徑30～160nm單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球共價(jià)堆疊而成，比表面積為201～608m2/g，總孔容為0.08～0.26cm3/g。本發(fā)明的聚苯乙烯氣凝膠具有新穎獨(dú)特的單分散納米球網(wǎng)絡(luò)單元，粒徑為20～220nm，PDI均在0.08以下，有利于納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)筑，而且球內(nèi)部含有豐富的三維網(wǎng)絡(luò)型微孔，有利于空間的充分利用及新性能的產(chǎn)生。本發(fā)明所得氣凝膠呈微米級(jí)粉末狀，在許多應(yīng)用領(lǐng)域不用經(jīng)過(guò)球磨可直接使用，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，有利于應(yīng)用工藝的簡(jiǎn)化。
【專利說(shuō)明】一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣凝膠材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)氣凝膠是一類具有三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新材料，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由大量的納米顆粒網(wǎng)絡(luò)單元在各個(gè)空間方向上相互交聯(lián)堆疊而成，集成了高比表面積，大孔容，各納米孔道相互連通等結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，在吸附、分離、能源、催化和環(huán)境等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。然而目前的有機(jī)氣凝膠的納米顆粒網(wǎng)絡(luò)單元的設(shè)計(jì)理念都是基于溶膠化反應(yīng)，本質(zhì)上是有機(jī)小分子單體的縮聚反應(yīng)或者大分子鏈的無(wú)規(guī)交聯(lián)反應(yīng)。對(duì)于生長(zhǎng)中的每一個(gè)溶膠，無(wú)論是參與反應(yīng)的分子數(shù)目還是反應(yīng)分子間共價(jià)堆疊成球方式，都帶有很強(qiáng)的隨機(jī)性，可控性差，從而導(dǎo)致目前的有機(jī)氣凝膠普遍存在著明顯的共性缺陷，即球形度差和粒徑分布寬。且這種方法所制備的氣凝膠通常是塊狀的，大大限制了其應(yīng)用前景。
[0003]有鑒于納米結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是材料性能和應(yīng)用能否取得突破的關(guān)鍵所在，從氣凝膠材料設(shè)計(jì)理念的源頭上進(jìn)行創(chuàng)新，制備單分散性高、球形度好的粉末狀有機(jī)氣凝膠具有重大的科研及應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠。
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供一種上述粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法。
`[0006]本發(fā)明再一目的在于提供上述粉末狀聚苯乙烯氣凝膠在制備吸附材料中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠,其粒徑為0.4-4.0 μ m,由納米構(gòu)筑單元為粒徑30-160nm單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球共價(jià)堆疊而成，比表面積為201-608m2/g,總孔容為 0.08 -0.26cm3/g0
[0009]上述粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，包含以下具體步驟:
[0010](I)預(yù)交聯(lián)PS納米球的制備:將乳化劑加入水中，攪拌至完全溶解，得到(微)乳液；加入St單體和預(yù)交聯(lián)劑，分散均勻后加入引發(fā)劑，加熱聚合反應(yīng)；醇沉，離心、洗滌、干燥后，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球；
[0011](2)將步驟(2)所得預(yù)交聯(lián)PS納米球加入無(wú)水四氯化碳中，攪拌溶脹；加入無(wú)水三氯化鋁，攪拌加熱交聯(lián)反應(yīng)；加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑終止反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥后，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠。
[0012]步驟(I)中所述乳化劑的用量為每160mL水使用0.16-18.3g乳化劑。
[0013]優(yōu)選地，所述乳化劑的用量為每160mL水使用18.3g乳化劑。
[0014]步驟(I)中所述乳化劑指聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)中的至少一種。
[0015](微)乳液聚合反應(yīng)是以水作溶劑的環(huán)境友好溫和可控的一類聚合反應(yīng)。在乳化劑的作用下并借助于機(jī)械攪拌，單體在水中分散成乳狀液，在水介質(zhì)中生成的自由基進(jìn)入膠束或乳膠粒中引發(fā)其中單體進(jìn)行聚合。采用適當(dāng)種類和濃度的乳化劑，可形成穩(wěn)定均一的膠束，從而合成出均一的產(chǎn)品。本發(fā)明制備過(guò)程中采用(微)乳液聚合的方法有利于合成粒徑均一球形度好的單分散PS納米球，使后續(xù)制備的氣凝膠擁有形貌均勻的構(gòu)筑單元。同時(shí)在(微)乳液聚合的過(guò)程中加入一定量的預(yù)交聯(lián)劑，可使制備的PS納米球具有一定的預(yù)交聯(lián)度從而具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，有利于在之后形成氣凝膠的過(guò)程中保持良好的形貌。并且通過(guò)調(diào)節(jié)乳化劑的種類和濃度，可控制膠束的大小從而控制預(yù)交聯(lián)PS納米球的尺寸，改變?nèi)橐壕酆系臈l件，可得到粒徑20-300nm的單分散預(yù)交聯(lián)PS納米球,進(jìn)一步獲得擁有多樣化構(gòu)筑單元的氣凝膠。
[0016]當(dāng)所述乳化劑為SDS時(shí)，還需要加入助乳化劑，如乙醇或正戊醇。助乳化劑的用量為每IOOml水加入3g助乳化劑。
[0017]優(yōu)選地，所 述的乳化劑指P123。
[0018]步驟(I)中所述的預(yù)交聯(lián)劑指二乙烯基苯。
[0019]步驟(I)中所述的引發(fā)劑指過(guò)硫酸鉀(KPS)或偶氮二異丁腈(AIBN)。
[0020]優(yōu)選地，所述的引發(fā)劑指KPS。
[0021]步驟(I)中所用St:預(yù)交聯(lián)劑:引發(fā)劑:乳化劑的質(zhì)量比為4: (0.2-4): (0.04-
0.08): (0.1 -18.3)。
[0022]步驟(I)中所述的加熱聚合反應(yīng)指在70-80°C反應(yīng)3-24h。
[0023]步驟(I)中所述的醇沉指加入甲醇，使產(chǎn)物形成絮凝物并沉淀分離。
[0024]所用甲醇和乳液的體積比為160:500。
[0025]步驟(I)中所述的干燥指在50°C下干燥12-24h。
[0026]步驟(2)中所用預(yù)交聯(lián)PS納米球和無(wú)水三氯化鋁的質(zhì)量比為0.5: (0.7-2.8)。
[0027]步驟(2)中所用無(wú)水四氯化碳的量為每Ig預(yù)交聯(lián)PS納米球使用120-200mL無(wú)水四氯化碳。
[0028]步驟(2)中所用丙酮/鹽酸/水混合溶劑的量為每Ig預(yù)交聯(lián)PS納米球使用120-400mLo
[0029]所述的丙酮/鹽酸/水混合溶劑由丙酮、鹽酸和水按體積比為2020:76:666混合--? 。
[0030]所述的鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0031]步驟(2)中所述的溶脹指在室溫下溶脹12h。
[0032]步驟(2)中所述的攪拌加熱交聯(lián)反應(yīng)指在30-78°C下攪拌反應(yīng)0.25-48h。
[0033]步驟(2)中所述的干燥指在120°C下干燥12-24h。
[0034]為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，優(yōu)選地，步驟(I)中所述的St單體與預(yù)交聯(lián)劑使用注射器逐滴加入(微)乳液中以使其充分分散。
[0035]優(yōu)選地，步驟(I)中所述的引發(fā)劑加入前，混合溶液通氮?dú)?.5h以充分除氧。
[0036]優(yōu)選地，步驟(I)中所述的加熱聚合反應(yīng)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。
[0037]優(yōu)選地，步驟(2)中所述攪拌加熱交聯(lián)反應(yīng)的裝置帶有裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管。[0038]上述粉末狀聚苯乙烯氣凝膠在制備吸附材料中的應(yīng)用。
[0039]本發(fā)明的機(jī)理為:
[0040]本發(fā)明首先以St單體為反應(yīng)原料，P123、SDS或DTAB為乳化劑，蒸餾水為溶劑，DVB為預(yù)交聯(lián)劑，KPS或AIBN為引發(fā)劑，在一定溫度以及氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)制備得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。P123、SDS及DTAB等乳化劑能夠在水中乳化后產(chǎn)生大小均一的膠束，使St單體能聚合成單分散性高，球形度好的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0041]以上述預(yù)交聯(lián)PS納米球?yàn)樵?，無(wú)水四氯化碳為溶劑和交聯(lián)劑，無(wú)水三氯化鋁為催化劑，在一定溫度下攪拌加熱回流進(jìn)行F-C反應(yīng)，隨后終止反應(yīng)并繼而發(fā)生水解反應(yīng)，洗滌并干燥后得到聚苯乙烯氣凝膠。在F-C反應(yīng)過(guò)程中，預(yù)交聯(lián)PS納米球?qū)l(fā)生球內(nèi)和球間交聯(lián)形成聚苯乙烯凝膠，其交聯(lián)橋-CCl2-經(jīng)水解后轉(zhuǎn)化為羰基(-CO-)交聯(lián)橋，干燥去除水溶劑后得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠材料。
[0042]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0043](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)合成得到的聚苯乙烯氣凝膠具有新穎獨(dú)特的單分散納米球網(wǎng)絡(luò)單元，其粒徑和球形的單分散性好，粒徑為20-220nm，PDI均在0.08以下，有利于納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)筑，而且球內(nèi)部含有豐富的三維網(wǎng)絡(luò)型微孔，有利于空間的充分利用及新性能的產(chǎn)生。
[0044](2)不同于經(jīng)典的塊狀氣凝膠材料，本發(fā)明所得氣凝膠呈微米級(jí)粉末狀，在許多應(yīng)用領(lǐng)域不用經(jīng)過(guò)球磨可直接使用，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，有利于應(yīng)用工藝的簡(jiǎn)化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為實(shí)施例1制備得到的粉末狀`聚苯乙烯氣凝膠分散在乙醇中的粒徑分布曲線。
[0046]圖2為實(shí)施例1制備得到的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的氮?dú)馕?脫附等溫線圖。
[0047]圖3為實(shí)施例1制備得到的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的電鏡圖，其中，A為掃描電鏡圖，B為透射電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0049]實(shí)施例1:一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0050](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123 (購(gòu)于阿拉丁試劑公司)和160ml蒸懼水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0051](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體(上海試劑廠生產(chǎn))與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB (購(gòu)于阿拉丁試劑公司)混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g AIBN，攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0052](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0053](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0054](5)加入1.4g無(wú)水三氯化鋁，在75°C下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0055](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗滌2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0056]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球及粉末狀聚苯乙烯氣凝膠用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的粒徑和分散性見圖1。由圖1可見，所制備的氣凝膠為粒徑2微米左右的均勻粉末。
[0057]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試(結(jié)果見圖2)，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為608m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為198m2/g和410m2/g。掃描電鏡以及透射電鏡觀察結(jié)構(gòu)(見圖3)，所得粉末狀聚苯乙烯氣凝膠由粒徑為30nm左右的預(yù)交聯(lián)PS納米球堆疊而成，其納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的層次性。
[0058]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2010吸附儀CO2吸附法測(cè)試所得粉末狀聚苯乙烯氣凝膠在0°C對(duì)CO2的吸附量為32cm3/g。
[0059]吸油測(cè)試表明所得粉末狀聚苯乙烯氣凝膠對(duì)辛烷的吸附能力為10.5ml/g。
[0060]實(shí)施例2:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
`[0061](I)在250ml四頸燒瓶中加入12.4g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0062](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g AIBN,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0063](3)反應(yīng)完成后，將所得乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0064](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0065](5)加入L 4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0066](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗滌2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0067]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為56nm，氣凝膠的平均粒徑為1776nm。[0068]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為539m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為189m2/g和 350m2/g。
[0069]實(shí)施例3:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0070](I)在250ml四頸燒瓶中加入8.7g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0071](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g AIBN,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0072](3)反應(yīng)完成后，將所得乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0073](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪 拌至溫度穩(wěn)定。
[0074](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0075](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0076]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為88nm，氣凝膠的平均粒徑為934nm。
[0077]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為496m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為208m2/g和 288m2/g。
[0078]實(shí)施例4:一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0079](I)在250ml四頸燒瓶中加入1.7g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0080](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g AIBN,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0081](3)反應(yīng)完成后，將所得乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0082](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0083](5)加入L 4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0084](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0085]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為160nm，氣凝膠的平均粒徑為932nm。
[0086]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為530m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為266m2/g和 264m2/g。
[0087]實(shí)施例5:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0088](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0089](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0090](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0091](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0092](5)加入L 4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)48h。`
[0093](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0094]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為2166nm。
[0095]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為509m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為171m2/g和 338m2/g。
[0096]實(shí)施例6:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0097](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0098](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0099](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0100](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0101](5)加入1.4g無(wú)水三氯化鋁，在75°C下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-CraftS反應(yīng)16h0
[0102](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0103]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為3321nm。
[0104]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為581m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為168m2/g和 414m2/g。
[0105]實(shí)施例7:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0106](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0107](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0108](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0109](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0110](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-CraftS反應(yīng)4h0
[0111](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0112]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為3168nm。
[0113]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為575m2/g，75其中微孔和外部孔比表面積分別為134m2/g 和 441m2/g。
[0114]實(shí)施例8:一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0115](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0116](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0117](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0118](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0119](5)加入L 4g無(wú)水三氯化招,在75°C下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)2h。
[0120](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0121]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為2419nm。
[0122]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為584m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為133m2/g和 452m2/g。
[0123]實(shí)施例9:一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0124](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。`
[0125](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0126](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0127](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0128](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)Ih0
[0129](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0130]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為1940nm。
[0131]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為571m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為114m2/g和 457m2/g。
[0132]實(shí)施例10:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0133](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0134](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0135](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0136](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0137](5)加入1.4g無(wú) 水三氯化招,在70°C下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0138](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0139]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為2733nm。
[0140]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為544m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為123m2/g和 421m2/g。
[0141]實(shí)施例11: 一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0142](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0143](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0144](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0145](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為50°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0146](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在5(TC下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0147](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0148]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為3220nm。
[0149]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為511m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為83m2/g和429m2/g。
`[0150]實(shí)施例12:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0151](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0152](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0153](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0154](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為30°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0155](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在3(TC下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0156](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0157]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為2934nm。
[0158]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯氣凝膠的比表面積(BET)為377m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為26m2/g和35 lm2/g0
[0159]實(shí)施例13:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0160](I)在250ml四頸燒瓶中加入18.3g P123和160ml蒸餾水，攪拌至P123完全溶解，得到P123水溶液。
[0161](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.2g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0162](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0163](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。[0164](5)加入1.4g無(wú)水三氯化鋁，在75°C下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0165](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0166]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為36nm，氣凝膠的平均粒徑為2641nm。
[0167]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯基有機(jī)氣凝膠的比表面積(BET)為498m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為155m2/g 和 343m2/g。
[0168]實(shí)施例14:一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0169](I)在250ml四頸燒瓶中加入8g DTAB和160ml蒸餾水，攪拌至DTAB完全溶解，得到DTAB水溶液。
[0170](2)向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.4g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為70°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g AIBN,攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)3h。
[0171](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球。
[0172](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0173](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0174](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0175]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為30nm，氣凝膠的平均粒徑為472nm。
[0176]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯基有機(jī)氣凝膠的比表面積(BET)為66m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為
8.5m2/g 和 57.9m2/g。
[0177]實(shí)施例15:—種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備
[0178](I)在250ml四頸燒瓶中加入0.16g SDS、8g戊醇和160ml蒸餾水，攪拌至溶液成為穩(wěn)定均一的微乳液。
[0179](2)升溫至50°C后向所得溶液中通入氮?dú)猓?0min后，將4.0g St單體與0.9g預(yù)交聯(lián)劑DVB混合，用IOml注射器逐滴加入所得溶液，機(jī)械攪拌分散均勻后，設(shè)定反應(yīng)溫度為80°C，待溫度穩(wěn)定后加入0.04g KPS，攪拌加熱回流，攪拌速率為270r/min，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)12h。
[0180](3)反應(yīng)完成后，將所得微乳液加入到500ml甲醇中，靜置至白色絮狀物與上層清液分離，將絮狀物離心，洗滌后于50°C干燥12h，得到單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球
[0181](4)在IOOml三頸瓶中加入0.5g干燥后的預(yù)交聯(lián)PS納米球和60ml無(wú)水四氯化碳，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜至其完全溶脹后設(shè)定反應(yīng)溫度為75°C，通入冷凝水，同時(shí)裝上裝載無(wú)水氯化鈣的干燥管，回流攪拌至溫度穩(wěn)定。
[0182](5)加入1.4g無(wú)水三氯化招,在75?下攪拌加熱回流進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)24h。
[0183](6)加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑(體積比為2020:76:666) 60ml終止Friedel-Crafts反應(yīng)，室溫下減壓抽濾，再用終止反應(yīng)同樣的混合溶劑洗漆2次(每次200ml，攪拌6h)，最后一次抽濾時(shí)用蒸餾水沖洗3-5次，再于120°C干燥12h，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠；鹽酸為體積百分含量為37%的鹽酸。
[0184]將制備的預(yù)交聯(lián)PS納米球用美國(guó)Brookhaven公司產(chǎn)的Zeta PALS動(dòng)態(tài)激光光散射儀測(cè)定，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球的粒徑為57nm，氣凝膠的平均粒徑為3558nm。
[0185]用美國(guó)Micromeritics公司產(chǎn)的ASAP2020吸附儀氮?dú)馕椒y(cè)試，得到制備出的聚苯乙烯基有機(jī)氣凝膠 的比表面積(BET)為453m2/g，其中微孔和外部孔比表面積分別為162m2/g 和 291m2/g。
[0186]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種粉末狀聚苯乙烯氣凝膠,其特征在于:其粒徑為0.4-4.0 μ m,由納米構(gòu)筑單元為粒徑30-160nm單分散的預(yù)交聯(lián)PS納米球共價(jià)堆疊而成，比表面積為201-608m2/g，總孔容為0.08-0.26cm3/g。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于包含以下具體步驟: (O預(yù)交聯(lián)PS納米球的制備:將乳化劑加入水中，攪拌至完全溶解，得到(微)乳液；加入St單體和預(yù)交聯(lián)劑，分散均勻后加入引發(fā)劑，加熱聚合反應(yīng)；醇沉，離心、洗滌、干燥后，得到預(yù)交聯(lián)PS納米球； (2 )將步驟(2 )所得預(yù)交聯(lián)PS納米球加入無(wú)水四氯化碳中，攪拌溶脹；加入無(wú)水三氯化鋁，攪拌加熱交聯(lián)反應(yīng)；加入丙酮/鹽酸/水混合溶劑終止反應(yīng)，過(guò)濾、洗滌、干燥后，得到粉末狀聚苯乙烯氣凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述乳化劑的用量為每160mL水使用0.16-18.3g乳化劑；所用St:預(yù)交聯(lián)劑:引發(fā)劑:乳化劑的質(zhì)量比為4: (0.2-4): (0.04-0.08): (0.1-18.3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述乳化劑指聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物、十二烷基硫酸鈉和十二烷基三甲基溴化銨中的至少一種；所述的預(yù)交聯(lián)劑指二乙烯基苯；所述的引發(fā)劑指過(guò)硫酸鉀或偶氮二異丁腈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述乳化劑的用量為每160mL水使用18.3g乳化劑；所述的乳化劑指聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物；所述的引發(fā)劑指過(guò)硫酸鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述的加熱聚合反應(yīng)指在70-80°C反應(yīng)3-24h ;所述的醇沉指加入甲醇，使產(chǎn)物形成絮凝物并沉淀分離；所述的干燥指在50°C下干燥12-24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所用預(yù)交聯(lián)PS納米球和無(wú)水三氯化鋁的質(zhì)量比為0.5: (0.7-2.8);所用無(wú)水四氯化碳的量為每Ig預(yù)交聯(lián)PS納米球使用120-200mL無(wú)水四氯化碳；所用丙酮/鹽酸/水混合溶劑的量為每Ig預(yù)交聯(lián)PS納米球使用120-400mL。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的丙酮/鹽酸/水混合溶劑由丙酮、鹽酸和水按體積比為2020:76:666混合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的溶脹指在室溫下溶脹12h ;所述的攪拌加熱交聯(lián)反應(yīng)指在30-78°C下攪拌反應(yīng)0.25-48h ;所述的干燥指在120°C下干燥12-24h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末狀聚苯乙烯氣凝膠在制備吸附材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08L25/08GK103450582SQ201310390685
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】吳丁財(cái), 許靜, 符若文 申請(qǐng)人:中山大學(xué)