[发明专利]一种分子印迹纤维材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子印迹纤维材料及其制备方法和应用，是以纤维为基体，通过接枝改性纤维表面进一步实施印迹制备分子印迹纤维材料的技术。

背景技术

分子印迹技术可以方便的设计制备对目标分子具有选择性识别作用的材料。由于具有高选择性、稳定、易于制备等优点，分子印迹材料在色谱、药物传输、催化剂、固相萃取、分离回收等领域有广泛的应用。然而传统本体聚合等方法制备的分子印迹材料因为传质速度慢、识别点被包埋、模板容易残留在基体中等缺点而限制了其应用。为了克服这些不足，可以通过将印迹识别点分布在材料表面来提高印迹效率。其中一种常用的方法是是通过降低印迹颗粒的尺寸，比如制备纳米或微米印迹颗粒，从而使更多的印迹识别点接近材料表面。但小尺寸颗粒在实际应用中面临流体阻力迅速增加，分离回收困难等问题。另外一种方法是通过接枝或涂覆将分子印迹聚合物接枝到基体表面，目前常用的基体主要是各种颗粒和膜，然而这类材料同样存在吸附能力不高，膜穿透性能差，流通量低等缺点。

与颗粒和膜材料相比，纤维材料具有大的比表面积，短的传质距离，小的压降，容易分离回收，可以以多种形式使用等优点。大量的研究表明，通过接枝聚合、化学改性可以方便的在纤维表面引入各种功能聚合物。因此以纤维为基体，通过接枝改性将分子印迹聚合物接枝到纤维表面，可以有效克服目前分子印迹材料存在的问题。但是以纤维为基体制备分子印迹材料仍然很难找到一个合适的体系使印迹纤维既具有高的印迹效率，又具有高的接枝率。原因在于印迹和接枝往往需要不同的反应条件，适合于印迹的最佳条件往往不利于得到高的接枝率。正因为如此，虽然纤维基印迹材料有很多潜在的优点，但目前极少有以纤维为基体制备的分子印迹材料，尤其是以聚丙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯等有机纤维为基体。

发明内容

    本发明的目的在于根据现有技术中的上述缺陷，提供一种具有高的机械强度、热稳定性能、化学稳定性、高吸附容量、高选择性和快的吸附速度的分子印迹纤维材料。

本发明的另一目的是提供上述分子印迹纤维材料的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种分子印迹纤维材料，是以有机纤维为基体，所述有机纤维为聚丙烯、聚四氟乙烯、黏胶、聚丙烯腈或聚乙烯醇。

上述分子印迹纤维材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）预处理：将基体纤维在丙酮（工业中可以是碱液）中浸泡2天，过滤，真空干燥；

（2）接枝：将干燥后的基体纤维用钴60伽玛射线进行辐照，经辐照后与接枝单体溶液混合，控制纤维的重量与接枝单体溶液的体积比例（以下称浴比）为1:10～1:50，接枝单体的浓度为10～80%，反应时间为0.5～10h（优选2~10 h），反应温度为50～100℃，使纤维进行接枝反应，反应结束后，抽滤除去均聚物，真空干燥，得到接枝改性纤维；

（3）印迹：将接枝改性纤维与功能聚合物或功能单体反应，控制功能聚合物或功能单体浓度为1～100%、反应时间1～20h、反应温度20～150℃，反应结束后洗去纤维表面未反应的功能聚合物或功能单体，然后加入模板离子或模板分子的溶液中吸附模板离子或模板分子，吸附饱和后，用交联剂交联，交联剂浓度为0.1～30%，反应温度20～100℃，反应时间0.5～10h，反应结束后用脱附剂脱附除去模板离子或模板分子得到分子印迹纤维材料。

步骤（2）所述接枝单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈或丙烯酰胺。

步骤（2）所述接枝单体溶液的溶剂为甲醇、水、N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃。

步骤（2）中还可以加入活化剂，可以获得更好的效果，活化剂优选莫尔盐、甲醛或镁粉，镁粉优选纳米镁粉。

步骤（3）所述接枝改性纤维与功能聚合物或功能单体反应是在溶剂中进行的，所述溶剂为水、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷或甲苯。

步骤（3）所述功能聚合物或功能单体为聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸或丙烯酸。

步骤（3）所述模板离子为Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等有毒重金属或Ag⁺、Au³⁺等贵金属，所述模板分子为腺嘌呤、茶多酚等。