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本发明公开了一种超支化聚合物功能化介孔材料及其应用。通过对共缩聚合成的氰基改性介孔硅的羧化,得到羧基功能化介孔硅,再采用“grafting to”策略在羧基功能化介孔硅上嫁接端氨基超支化聚合物,从而获得羧化介孔硅/端氨基超支化聚合物杂化材料。本发明提供的功能性介孔材料宏观形态为低密度粉末,微观结构规整有序,大体呈二维六方p6mm多孔结构,比表面积高,孔道表面覆有超支化有机功能组分,富含活性吸附位点,对重金属离子和有机染料污染物具有良好的吸附能力,可应用于废水处理或功能性载体领域。

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种结构规整稳定，具有高吸附性能的端氨基超支化聚合物功能化介孔硅杂化材料及其应用。为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案为提供 一种超支化聚合物功能化介孔材料，其制备方法包括如下步骤：1、将记作为P123的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷溶解于去离子水中，得到浓度为5～50 g/L的P123溶液；再加入浓度为2mol/L的HCL溶液，P123与HCL溶液的质量体积比为1:5～100 g/mL，搅拌均匀，得到P123酸性溶液；2、将有机硅烷偶联剂加入到P123酸性溶液中，有机硅烷偶联剂与P123的质量比为1:5～1:30，在温度为30～90℃、转速为300～700r/min的条件下，搅拌处理30～120 min；再逐滴加入正硅酸酯，正硅酸酯与P123的质量比为1:2～5:1，在温度为30～90℃、转速为300～700r/min的条件下，搅拌处理6～24h，得到硅溶胶前驱体；

本发明涉及一种超支化聚合物功能化介孔材料及其应用，具体为一种端氨基超支化聚合物功能化介孔硅杂化材料及应用，属于功能性材料技术领域。

背景技术

介孔材料是一种孔径介于2nm和50nm之间的多孔材料，相比较一般多孔材料，其孔道结构分布均一、比表面积较大。其中，介孔硅材料成本低廉，原料来源广泛。SBA-15型介孔二氧化硅是一种具有较大的孔径，较厚的孔壁和良好的水热稳定性的介孔硅材料，其孔道为二维六方结构，呈高度规则分布。这些特性使SBA-15可以作为良好的载体基质，在吸附、催化、传感、分离等领域显示出巨大的应用潜力。

然而，单纯的介孔氧化硅无机材料由于其结构单一，缺乏表面活性，功能性不足，应用受限，对其进行功能改性意义重大。通常采取的改性方法是有机硅烷偶联剂法，有机硅烷偶联剂的烷氧基团水解之后生成的硅醇键与无机硅表面硅羟基形成化学键合，从而使有机官能团部分接枝到无机骨架上。有机硅烷偶联剂修饰途径有后嫁接法和共缩聚法。采用后嫁接法制得的改性介孔硅材料合成步骤复杂，功能化修饰组分稳定性差，可能导致有机基团堵塞孔道。而高温煅烧去除模板剂则会使孔道结构热收缩变形。共缩聚法又称一锅法（one-pot），相比较后嫁接法，有机硅源直接参与介孔骨架的构成，改性过程在一定程度上会影响孔道结构，但改性工艺简单快速，功能修饰组分分布均匀可调控，更适合大批量工业生产。

超支化聚合物是一种富有各种末端官能团，具有类似网络球状的三维立体结构的大分子结构聚合物。相比较线性聚合物，高度支化结构聚合物其分子链不易缠结，溶解度高，粘度低，分子结构呈球形，内部有大量空腔，活性反应位点多，使其作用效率大大提高；而超支化聚合物相比较树枝形聚合物合成工艺简单，仅一步法便可由单体合成，无需纯化，易于工业生产，而大量活性官能团的存在可以使其通过改性修饰制备不同性质及应用功能的聚合物，在催化化学、流变学改性剂、纳米技术、涂料工业、膜材料、生物医用材料、超分子化学等多个领域有广泛应用，同时也是理想的多功能性修饰剂。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种结构规整稳定，具有高吸附性能的端氨基超支化聚合物功能化介孔硅杂化材料及其应用。

发明人：陶金 陈宇岳 熊佳庆 林红 苏州大学坐落于素有“人间天堂”之称的历史文化名城苏州，是国家“211工程”“2011计划”首批入列高校，是教育部与江苏省人民政府共建“双一流”建设高校、国家国防科技工业局和江苏省人民政府共建高校，是江苏省属重点综合性大学。苏州大学前身是Soochow University（东吴大学，1900年创办），开现代高等教育之先河，融中西文化之菁华，是中国最早以现代大学学科体系举办的大学。在中国高等教育史上，东吴大学是最早开展研究生教育并授予硕士学位、最先开展法学（英美法）专业教育，也是第一家创办学报的大学。1952年中国大陆院系调整，由东吴大学之文理学院、苏南文化教育学院、江南大学之数理系合并组建苏南师范学院，同年更名为江苏师范学院。1982年，学校更复名苏州大学（Soochow University）。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、以介孔氧化硅SBA-15作为基质材料，利用其高比表面、大孔容和水热稳定的规则结构，再嫁接具有类球状三维结构空腔和大量活性官能团的超支化聚合物，能最大化活性位点数，实现高效吸附。

2、首先采用“一锅法（one-pot）”共缩聚合成氰基改性SBA-15，再经羧化得到羧基功能化介孔硅，采用“grafting to”策略在羧基功能化介孔硅上嫁接端氨基超支化聚合物，最终获得羧化SBA-15/端氨基超支化聚合物杂化材料，合成过程简单，周期短，效率较高，成本低廉，易于实现工业化生产。

3、端氨基超支化聚合物富含的伯氨基和亚氨基，与介孔硅基上的部分羧基形成酰胺键或氢键，得益于超支化聚合物立体结构空腔，聚合物在介孔硅基表面构建了含有大量活性位点的立体吸附空间，其中的羧基和氨基不仅可以吸附染料小分子，还可以螯合重金属离子，使其优势功能基团得到充分利用。

4、本发明所用介孔硅材料以及超支化聚合物安全无毒，绿色环保，介孔硅材料来源丰富，成本低廉，可塑性强，应用前景广泛。

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