亲疏水性可调的新型聚乙烯醇缩醛基多孔材料的制备及其性能研究

针对油品泄漏污染、废油回收、含重金属离子的水体系污染问题，拟以聚乙烯醇缩醛多孔材料为基体，制备新型亲水/疏水可调的高性能多孔材料。传统的聚乙烯醇缩醛（PVF）多孔材料的孔壁表面含有大量羟基（OH），提供了设计反应的空间。对PVF多孔材料直接亲水或疏水改性或合成新前体，制备的新型多孔材料，具有开孔结构、亲水或疏水表面、大量孔道结构，可解决目前高分子吸油材料存在的吸油率低、吸油速率慢的难题，以及高分子吸附材料存在的吸附量低、选择性差等问题。通过研究新型聚乙烯醇缩醛基多孔材料的骨架结构、孔壁表面、孔道结构对其相关吸收或吸附性能的影响，拟解决基本科学问题：（1）骨架结构和孔壁表面与吸收或吸附性能的内在关联；（2）孔径及其分布、孔隙率、开孔率、孔形态与吸收或吸附性能的关系问题。有希望筛选出性能优异的亲疏水性可调的新型聚乙烯醇缩醛基多孔材料，满足多方面应用需要。

针对油品泄漏、重金属离子污染等问题，以聚乙烯醇基（PVF）多孔材料为基体，成功制备新型亲水、疏水、亲水/疏水可调三类PVF基多孔材料。.（1）部分疏水取代的PVF对溶度参数8.65-10.62 cal1/2.cm-3/2的有机溶剂显示高饱和吸收量（Qs），对四氯化碳等的Qs值高达120 g.g-1。吸收量的差异与体系交联度、烷基链取代程度、材料与溶剂的溶度参数的差异、孔体积有关。材料具有高吸液量、重复使用性、高回收率和吸收选择性，是吸收水体有机污染物的理想材料。.（2）完全疏水取代的PVF具有疏水表面，对不同粘度的六种油品（从甲苯到原油）都显示快的吸收速率，20 min内达到饱和，Qs值达54.6 g•g-1，是商品化PP吸油垫的2-4倍。在油-水混合体系中，Qs高达57.6 g•g-1，通过简单挤压实现回收，回收率90%，明显高于PP吸油垫。样品对油品的饱和吸收量与交联程度、溶剂化程度、样品溶度参数有关。该材料可望成为理想的油品吸收材料。.（3）针对传统水凝胶吸附离子含量低和吸附速率慢等问题，制备亲水性PVF-g-PAA多孔水凝胶，对Cu2+，Pb2+，Cd2+，Cr2+的吸附在10 min左右达到饱和，且qe高达2.56，3.15，3.10和2.56 mmol.g-1，远高于传统的水凝胶体系，这源于亲水的骨架结构、链上的电荷、富含活性位点几个方面。吸附过程符合准二级动力学方程，等温吸附过程则符合Langmuir模型。并提出吸附机理，优良的吸附性能是开孔结构、高孔隙率、链上COO-基团与金属离子间强相互作用、表面突起共同作用的结果。克服了传统水凝胶的不足，可实现从水体中对重金属离子的快速和高效吸附，成为一种理想吸附材料。.（4）在PVF上成功接枝温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺，在低温下，PNIPAAm链具有高吸水性能（可达50 g.g-1），而在高温下显示较低吸水量（约为10 g.g-1）。开孔结构和高孔隙率使样品在水中仅需要2-3 min左右就可以达到饱和吸水。在快速升温和降温的过程中，样品可以在1 min左右达到脱水-吸水平衡，表现出亲疏水可调的特性。.系列工作发表在J.Mater.Chem. A, ACS Appl.Mater. Interface, RSC Advances，共5篇，发明专利4项。尤其吸油方面的工作，发表不久即得到国内外同行的广泛引用和肯定。