[发明专利]PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强碱离子交换纤维的制备方法，特别是涉及一种PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的制备方法。 

背景技术

商业化强碱性离子交换纤维主要首先经过⁶⁰CO_γ辐照引发将苯乙烯和二乙烯苯的共聚物接枝在纤维基体上，再经氯甲基化和季胺化两步反应制备得到。合成工艺繁琐，成本较高。另外，强碱性离子交换纤维一般以OH型存在，在应用过程中，季胺功能基团经过不可逆的霍夫曼降解转变为叔胺，最终会使基团上没有碱性。因此，强碱离子交换纤维不宜长期应用于碱性条件中。所以在某种程度上限制了它们在工业上进一步的推广应用。

近年来，有关强碱离子交换纤维制备方法改进的文献报道如下。例如:1、强碱性离子交换纤维的结构与性能。该文献通过采用⁶⁰CO_γ辐照引发将苯乙烯和二乙烯苯的共聚物接枝到聚丙烯纤维表面，得到了一种强碱型离子交换纤维。该方法采用辐照接枝技术，交换容量受接枝率的影响较大，且合成工艺复杂，成本较高。2、Preparation and characterization of a strong basic anion exchanger by radiation induced grafting of Styrene onto poly(tetrafluoroethylene)fiber。该文献是以聚四氟乙烯纤维为反应骨架，通过⁶⁰CO_γ、辐照引发将苯乙烯和二乙烯苯的共聚物接枝到其表面，然后改变辐照的工艺参数，制备出一种具有高交换容量的强碱离子交换纤维。该方法采用了辐照引发技术，采用的聚四氟乙烯基体价格昂贵、合成步骤繁琐。

另外，关于强碱离子交换纤维方面也有相关专利文献进行报道。例如:1、申请号为201010216107.1、发明名称为“一种强碱性阴离子交换纤维材料及其合成方法”。该发明专利是以睛纶纤维作为基础骨架，先与多胺基化合物胺化引入胺基，再利用胺基与缩水甘油三甲基氯化按反应引入季胺基，得到一种新型的强碱阴离子交换纤维材料。2、申请号为201010555361.4，发明名称为“聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法”。该发明专利以聚苯硫醚纤维为基体，经过氯甲基化和季胺化，得到了一种季胺型的离子交换纤维材料。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种PPS（PPS即聚苯硫醚纤维）基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的制备方法。本发明利用聚苯硫醚纤维即PPS纤维代替现有技术中制备过程繁琐、价格昂贵的PP-ST-DVB纤维，通过制备的氯甲基化聚苯硫醚纤维和N-甲基咪唑反应得到本发明新型的强碱离子交换纤维，即本发明产品聚苯硫醚基（PPS基）N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维。利用本发明技术方案制备PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维，其制备方法简单，生产成本低，在工业中易于推广；并且利用本发明技术方案制备的PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的抗氧化性能良好。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、氯甲基化聚苯硫醚纤维的制备：以聚苯硫醚纤维为基本原料，首先称取聚苯硫醚纤维置于水热釜中，另外加入溶剂二氯乙烷、氯甲醚和催化剂无水四氯化锡旋紧，进行溶胀16～18h，溶胀后置于90～100℃油浴中加热反应2～2.5h，加热反应后冷却至室温，冷却后滤出所得产物；将所得产物依次进行浸泡、抽提、水洗和干燥，干燥后得到氯甲基化聚苯硫醚纤维；

所述聚苯硫醚纤维与二氯乙烷之间加入量的比例为每克聚苯硫醚纤维加入4～10mL二氯乙烷，聚苯硫醚纤维与氯甲醚之间加入量的摩尔比为1:5～10，聚苯硫醚纤维与无水四氯化锡之间加入量的摩尔比为5～3:1；

b、将步骤a中制备的氯甲基化聚苯硫醚纤维置于容器中，并加入溶剂二氯乙烷进行溶胀，氯甲基化聚苯硫醚纤维与二氯乙烷之间加入量的比例为每克氯甲基化聚苯硫醚纤维加入20～40mL溶剂二氯乙烷，溶胀时间为12～20h；溶胀后加入乙醇、N-甲基咪唑和催化剂四丁基溴化铵，将反应溶液升温至50～70℃进行反应，反应时间为6～10h，反应结束后过滤出所得纤维产物，将其产物依次进行洗涤、抽提、盐洗和干燥，干燥后得到产物PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维；