微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备、改性及应用综述

微米级多孔聚合物微球作为一种新型功能材料,是目前高分子材料领域的一大研究热点。微球粒径通常在1μm至数百微米,干燥状态下内部有几埃甚至几千埃的孔隙,具有球形度好、比表面积大、骨架密度低、吸附性强、力学强度高、与不同极性的有机溶剂兼容性好等诸多优点,在生物医学、分析化学、环境保护、催化剂载体以及电子产品等领域中有十分广阔的应用前景。其中多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球除了具有高分子微球的一般特点外,还有物理及化学稳定性好、热稳定性好、生产成本低、工业应用前景广等优点,同时微球的苯环反应活性高,易于进行一系列的功能化反应,从而扩大其应用领域。基于上述优点,多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球是目前应用最多的多孔聚合物微球。广阔的应用前景和市场,使得多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备和功能化成为国内外学者研究的热点,并取得了令人瞩目的发展。在过去的几十年中逐渐出现了多种微球制备方法。悬浮聚合法是制备多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的传统方法,其操作简单,产物后处理方便,但是得到的微球粒径呈多分散性。种子溶胀法被普遍认为是制备单分散多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球较好的方法,该方法在制备表面功能化、单分散大粒径的聚苯乙烯-二乙烯苯微球方面具有明显优势。沉淀聚合法也可以用来制备单分散的微球,但是该方法制备的微球交联度低、产量低,而且不易制备具有多孔结构的功能性微球。近几年利用微工程乳化技术制备微球的报道越来越多,包括微孔膜/微通道乳化法和微流控技术。这类方法制备的聚苯乙烯-二乙烯苯微球单分散性良好,粒径、孔径等重现性好,为制备多孔聚合物微球开辟了新的方向。与此同时很多研究者致力于功能性多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的开发,通过在微球上引入各种功能基团改善微球的疏水性、溶解性和生物亲和性等,制得的不同特性的微球可应用于高效色谱填料、催化剂载体、生物医学、吸附剂等领域。本文首次详尽地分析和综述了微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备方法和改性方法,讨论了影响微球孔径及孔分布的重要因素,并总结了该类微球近几年的应用研究状况,最后对多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的发展前景进行了展望。

Microporous Poly(Styrene-Divinylbenzene) Microspheres:Preparation, Modification and Application