大孔交联聚苯乙烯的分形结构研究.pdf

离子交换与吸附, 2000, 16(5): 385 ~ 391 ION EXCHANGE AND ADSORPTION 文章编号:1001-5493(2000)05-0385-07 大孔交联聚苯乙烯的分形结构研究* 1,2 1,3 3 1,3 1,3 徐满才 史作清 张 煜 许名成 何炳林 1 吸附分离功能高分子材料国家重点实验室, 天津 300071 2 湖南师范大学化学系, 长沙 410081 3 南开大学高分子化学研究所, 天津 300071 摘要 采用小角X-射线散射法测定大孔交联聚苯乙烯树脂的结构 发现大多数大孔交联聚苯 乙烯在数纳米至数十纳米的标度尺寸范围内具有分形结构 分形维数介于2 和3 之间 本研究 还进一步探讨了交联度 致孔剂 功能基化反应及后处理对大孔交联聚苯乙烯分形结构的影响 关键词 交联聚苯乙烯 大孔树脂 分形 分形维数 小角X-射线散射 中图分类号: O631 文献标识码:A 1 前言 大孔交联聚苯乙烯被广泛用于制备离子交换树脂 吸附树脂 高分子试剂和催化剂[1] 大孔交联聚苯乙烯的表面与孔结构对其性能有重大的 甚至是决定性的影响 有关大孔 交联聚苯乙烯表面与孔结构的研究报道很多 但这些研究都是建立在欧几里德几何模型 [2] 基础上 视表面为二维结构 由于大孔树脂的表面极不规整 极不光滑 仅用欧几里德 几何模型描述是不够的 大多数固体表面在数纳米至数十纳米的标度尺寸范围内具有分形结构 即存在自相 似性或自仿射性 硅胶 活性炭等多孔性无机材料的表面分形结构已得到证明 且发现 [3] 其吸附性能 催化活性和反应特性等与其分形结构有密切联系 大孔交联聚苯乙烯的表 面与孔结构跟多孔性无机材料的有类似之处 但无机材料的骨架为刚性 在各种条件下 表面与孔结构变化不大 而大孔交联聚苯乙烯的链段具有一定的柔顺性 其表面与孔结 [4] 构受环境因素的影响较大 因此 判断大孔交联聚苯乙烯是否具有分形结构 研究其分 形结构与合成条件 后处理及功能基化的关系以及分形结构对性能的影响 将有助于进 一步认识大孔树脂的结构与性能的关系,为设计合成各种特定性能的吸附分离功能高分子 材料进一步提供理论依据 收稿日期:1999 年9 月26 日 基金项目:国家自然科学基金 ) 作者简介:徐满才, 男(1966 年-), 湖南省人, 教授. 386 Ion Exchange and Adsorption 2000 年10 月 [5,6] [7] [8] 分形表面的实验分析方法有吸附法 小角散射法 电子显微图象分析法 孔度 [9] [10] [11] 法 电子能量转移法 和电化学法 等多种方法 本研究采用小角X-射线散射法(SAXS) 分析大孔交联聚苯乙烯树脂的分形结构 2 实验部分 2.1 大孔交联聚苯乙烯的合成 将一定量的苯乙烯 二乙烯苯与不同组成的致孔剂混匀 按常规方法进行悬浮共聚 然后抽提出致孔剂 制得大孔交联聚苯乙烯珠体 2.2 大孔交联聚苯乙烯的溶剂后处理 将大孔交联聚苯乙烯用溶剂抽提 10h, 室温晾干后 于25 真空干燥 2.3 大孔交联聚苯乙烯的功能基化反应 2.3.1 氯甲基化反应 按常规方法 用氯化锌作催化剂 将大孔交联聚苯乙烯与氯甲醚反应 制得氯甲基 化聚苯乙烯 2.3.2 胺化反应