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HIPEs(High Internal Phase Emulsions)是一种可控制备多孔高分子材料的新型方法。它是通过一定的界面活性剂和阴离子聚合物(例如PVA)在油水界面上生成高度内部相的稳定乳液,即为HIPEs。将HIPEs聚合反应生成粘弹性的水凝胶,再通过提取剂或热解去除油相,得到多孔高分子材料。近年来,HIPEs制备的多孔聚合物也受到了广泛关注。本文将对HIPEs模板构建多孔聚合物的研究进展进行综述。
在HIPEs制备多孔聚合物过程中,选择合适的油水界面活性剂显得极为重要。界面活性剂可以使水相在油相中形成稳定的悬浮体系,因此,它的选择可以影响内部相的大小和分布。常见的界面活性剂有非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂等。其中,阴离子表面活性剂具有优异的乳化性能和生物相容性,且适用于各种水溶性单体的乳液聚合。此外,选择不同的界面活性剂可以制备出不同孔径大小和嵌段化的多孔聚合物。
PVA(聚乙烯醇)作为阴离子聚合物,在HIPEs制备多孔聚合物里扮演重要角色。PVA具有高度内部相乳化作用,能使得油泡之间,及油泡内部相互联结,形成大小均一的多孔结构。同时,PVA双亲特性可增强其在油相中的稳定性,从而增大内部相的容积率。近年来,研究人员也在探究不同种类的PVA聚合物,例如聚醚醚酮(PEEK)的结构控制过程及环境谐振能力等。
另外,单体种类和含量也会直接影响形成的多孔结构。聚酰亚胺、聚丙烯酸等高分子材料基本都可以适用于HIPEs方法制备多孔材料,而单体种类和含量则决定了多孔材料的性质。例如,聚酰亚胺与二氧化硅纳米颗粒共混后的HIPEs模板,生成的多孔聚合物具有高孔径、高特异表面积和稳定的介孔结构,适用于多组分催化物质、生物装置或能量转换等领域。
热解是获得多孔聚合物的一种方法。通过加热提取剂或热解去除油相后,得到低密度、高孔径、高表面积的多孔聚合物。其中提取剂可以选择甲醇、乙醇、丙酮等挥发性溶剂,依照其极性的不同有力地影响多孔聚合物的交互作用和阻抗大小。通过多种策略结合可以进一步从多个方面控制多孔聚合物的形态与结构。
总的来说,HIPEs模板构建多孔聚合物是一种可控性较高、易于操作、得到多样化结构的新型方法。未来的研究将更加依靠对“表、界、体”相互影响的理解,进一步深化材料应用领域的研究,以致全方位的完善仿生多孔聚合物材料的性能。