[发明专利]一种磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂，其特征在于该催化剂外观呈棕黄色至棕绿色，纤维形状，由苯乙烯接枝改性和氯磺酸磺化改性的聚四氟乙烯纤维与铁离子和铜离子配位反应物构成，其中的62.03-142.5mg/g和94.87-149.2mg/g，其干态和湿态断裂强度分别为92.91-93.11N和91.78-92.55N。 

2.根据权利要求1所述的磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂，其特征在于所述催化剂中的铁离子和铜离子的含量分别为142.5mg/g和94.87mg/g，其干态和湿态断裂强度分别为93.11N和92.36N。 

3.根据权利要求1所述的磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂，其特征在于所述催化剂中的铁离子和铜离子的含量分别为98.65mg/g和108.2mg/g，其干态和湿态断裂强度分别为92.89N和92.55N。 

4.根据权利要求1所述的磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂，其特征在于所述催化剂中的铁离子和铜离子的含量分别为62.03mg/g和149.2mg/g，其干态和湿态断裂强度分别为92.91N和91.78N。 

5.一种权利要求1-4任一项所述磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂的制备方法，其采用下述工艺： 

(1).聚四氟乙烯纤维的预处理：在室温和搅拌条件下，首先使用含有体积浓度为2.0g/L的非离子表面活性剂水溶液洗涤处理聚四氟乙烯纤维10-20分钟后取出水洗烘干。然后使用丙酮对聚四氟乙烯纤维进行清洗20分钟后取出，最后将其在50-70℃下真空烘干24-48小时； 

(2).聚四氟乙烯纤维的苯乙烯接枝反应：将规定重量的经上述预处理的聚四氟乙烯纤维浸入体积比为1∶2-10的苯乙烯和二氯甲烷混合液中，所述聚四氟乙烯重量与混合溶液的体积比为1∶20；然后向体系中通入氮气8-15分钟以驱赶其内的空气并使用聚四氟乙烯胶带将体系密封。最后将此密封体系置于约0.5-1.0kGy/h的Co⁶⁰γ射线中，在室温条件下进行辐射处理60-80小时。辐射后的苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维取出并使用甲苯反复清洗并浸泡12-24小时以去除残留在纤维表面的单体和均聚物，并在50-70℃下真空烘干24-48小时备用； 

(3).苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维的磺化反应：首先将苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维置于二氯甲烷溶液中浸泡1小时，取出烘干后将其浸入体积浓度约为30-70％氯磺酸的四氯乙烷溶液中，使苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维重量与混合溶液的体积比为1∶20，然后将此混合溶液加热至35-40℃使其中氯磺酸在氮气保护条件下进行磺化反应4-6小时，反应结束后将磺化纤维取出，并使用二氯甲烷和四氯乙烷反复清洗以除去残留的氯磺酸，接着使用0.50mol/L的氢氧化钠溶液处理得到的磺化纤维后再使用1.0mol/L的盐酸煮沸处理0.5-4小时。最后烘干得到磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维； 

(4).金属离子水溶液的配制：使用硫酸铜和氯化铁配制摩尔浓度为0.10mol/L的混合金属离子水溶液，要求该混合水溶液中的铁离子与铜离子的摩尔浓度比为1∶0.33-3，然后将所得混合水溶液静置2-5小时后，过滤备用； 

(5).磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维与金属离子的配位反应：将所得磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维浸入所述金属离子混合水溶液中，使磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维重量和混合金属离子水溶液体积比为1∶40，在50℃、pH值为1.5-2.0和搅拌条件下，进行配位反应1-3小时后，使用蒸馏水对所得到黄绿色纤维状磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂洗涤3-5次后烘干即可。 

6.根据权利要求5所述磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂的制备方法，其特征在于所述苯乙烯和二氯甲烷混合液中两者体积比为1∶3，所述氯磺酸在四氯乙烷溶液中的体积浓度为30％。 

7.根据权利要求5所述磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂的制备方法，其特征在于所述苯乙烯和二氯甲烷混合液中两者体积比调整为1∶6，所述氯磺酸在四氯乙烷溶液中的体积浓度调整为50％。 

8.根据权利要求5所述磺化聚苯乙烯接枝聚四氟乙烯纤维金属配合物催化剂的制备方法，其特征在于所述苯乙烯和二氯甲烷混合液中两者体积比调整为1∶9，所述氯磺酸在四氯乙烷溶液中的体积浓度调整为70％。