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聚合物贯通多孔材料因在生物组织工程、催化、分离、传感器等领域有着广阔的应用前景，而得到人们的广泛关注。高内相乳液(HIPE)模板法通过改变乳液液滴的尺寸和形状，可以控制聚合物贯通多孔材料的结构，因而成为制备这一材料最常用和简便的方法之一。本论文中，我们结合γ射线辐照和HIPE模板法制备了中等极性单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)的贯通多孔材料、聚苯乙烯(PS)大孔材料和聚丙烯酰胺-羧化壳聚糖(PAM-CCs)多孔材料。具体工作内容概括如下:
1.以Span80为乳化剂，采用反相高内相乳液(W/OHIPE)模板法，通过γ-射线辐照引发单体聚合制备了具有良好结构的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)贯通多孔材料。通过实验发现，温度对MMAHIPE稳定性的影响较大，常温下乳液能长时间保持均相，而高温下的乳液则会快速破乳。在辐射引发MMAHIPE聚合时，由于体系中存在少量难以清除的氧气会阻碍反应的顺利进行，所以必须加入少量的引发剂或还原剂以消除氧气的阻聚作用。此外，随着体系中乳化剂含量的降低，乳液的稳定性下降，多孔材料的孔径将增大，甚至得不到贯通多孔结构。不过，即使乳化剂的含量不足，只要其用量超过某个临界值，在体系中加入少量的助稳定剂，依然可以得到含有大量贯通多孔结构且分布均匀的聚合物材料(polyHIPEs)。不仅如此，随着体系中分散相体积分数的增大，PMMApolyHIPEs的孔径将逐渐增大，比表面积和孔容积相应增大，但机械性能变化趋势不明显。
2.以油包水型高内相乳液(W/OHIPE)为模板，分别通过γ-射线辐照引发和化学引发剂引发单体聚合，成功地制备了PS贯通多孔材料。实验结果表明，苯乙烯(St)高内相乳液对温度较为敏感，温度越高乳液的稳定性越差。与化学法相比，辐射法得到的PS贯通多孔材料，不仅能保持较好的形貌，还能大大减少体系对乳化剂的需求。随着体系中分散相体积分数的增大，多孔材料的孔径逐渐增大;随着乳化剂浓度的升高，乳液的稳定性提高，多孔材料的孔径逐渐减小。此外，辐射法得到的PS贯通多孔材料较化学法的机械性能有所降低，降低乳化剂的浓度也会使材料的压缩强度和杨氏模量降低。与PMMA多孔材料相比，PS多孔材料的比表面积和孔容积小。这主要是由于前者的内壁上存在大量微孔，而后者的则较为平整。
3.我们以壳聚糖为原料，通过设计实验路线，合成了含有双键的寡聚糖MPCS，并尝试将其用于制备HIPE。但是MPCS不溶于常用的单体和溶剂，因而难以直接用于配制HIPE。所以，我们直接以丙烯酰胺(AM)和羧化壳聚糖(CCs)为水相，煤油为油相，采用正相高内相乳液(O/WHIPE)模板法，制备了AM-CCsHIPE，并经过γ-射线引发得到聚合物多孔材料。实验发现，在O/WHIPE中，电解质的加入不仅有可能不会帮助稳定乳液，甚至会破坏乳液的稳定。