[发明专利]一种聚苯硫醚基螯合纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及高分子材料，具体涉及一种聚苯硫醚(PPS)基螯合纤维的制备方法。

背景技术

螯合纤维是继离子交换树脂、离子交换纤维发展起来的一种新型高性能吸附材料。由于其特殊的官能团结构，优越的物理、化学性能，其未来的发展前景极其可观。尤其是是在吸附选择性方面，可研究的空间领域非常广大，具有可行性研究价值。按合成方法螯合纤维可以分为两大类：一是将天然或者合成纤维通过接枝、官能团的化学转变等方法进行改性得到螯合纤维。二是将具有螯合功能或是转化为螯合基团的单体或聚合物进行共聚或是共混，再通过纺丝而得到螯合纤维。

近年来，接枝基材的种类不断增多，为螯合纤维的发展指引了新的方向。姜玉等(姜玉,庞浩,廖兵.甘蔗渣基离子吸附剂的研究[J].林产化学与工业,2009,29(2):90～94)将丙烯腈接枝到制糖工业的废弃物甘蔗渣，经偕胺肟化制备出的离子吸附材料，极大地降低了生产成本；高学超等(高学超,高保娇.接枝型偕胺肟树脂/SiO₂功能复合微粒的制备[J].应用化学,2010,27(3):313～317)将丙烯腈接枝聚合于微米级硅胶表面，将聚偕胺肟的强螯合特性与硅胶微粒的高比表面、优良的机械强度与热稳定性结合于一体。若使用交联剂进行化学修饰，使功能大分子得以交联，还可制得多配位基螯合材料。涂椿滟等(涂椿滟,陈权,杨其武,等.多配位基螯合纤维对Ag⁺的吸附性能研究[J].合成纤维工业,2009,32(2):27～30)将聚(N-乙烯基甲酰胺/丙烯腈)纤维与二乙烯三胺交联反应，使纤维结构中存在高密度的螯合基(如胺基、偕胺肟基、酰胺基、脒基、羧基)，制备出一种新型的多配位基螯合纤维，对金属离子有强的结合作用，打破了以往只能制备出含单一螯合基团纤维的局限。

CN 103306133 A“PPS基N-甲基咪唑强碱型离子交换纤维的制备方法”通过制备的氯甲基化聚苯硫醚纤维和N-甲基咪唑反应得到新型的强碱离子交换纤维；CN 102051811 A“聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法”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；CN 102277730 A“聚苯硫醚基强酸离子交换纤维的制备方法”经过氯甲基化和磺化，得到了一种强酸型的离子交换纤维材料。

离子交换纤维材料的缺点就是不具选择性，而螯合吸附纤维具有很好地选择性。一般情况下，吸附过程都是在水溶液中进行的。本发明中利用化学反应在PPS纤维和螯合基团之间接入亲水性悬臂，一方面大大增加了纤维的亲水性，另一方面悬臂的柔顺性更有利于吸附基团与吸附质的螯合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供了一种聚苯硫醚(PPS)基螯合纤维的制备方法，即利用化学反应在PPS纤维上接入带有亲水性悬臂的螯合基团，制备得到具有螯合作用的聚苯硫醚螯合纤维。

本发明解决该技术问题的方案是：PPS基螯合纤维的制备工艺过程包括以下步骤：

(1)PPS纤维的氯甲基化

以PPS纤维为基本材料，称取PPS纤维置于水热釜中，然后将溶有催化剂的氯甲基化试剂溶液注入到水热釜中，10～70℃下反应5～50小时，反应结束后，将产品转至索氏提取器中，用无水乙醇抽提，将氯甲基化试剂除去，然后真空干燥，将无水乙醇除去，即得氯甲基化的PPS纤维；

其中质量比为PPS纤维:催化剂:氯甲基化试剂＝1:(0.01～1):(10～20)；

(2)PPS纤维接入亲水性悬臂

将步骤(1)中得到的氯甲基化的PPS纤维浸泡在除水后的二氧六环中进行溶胀，惰性气体保护下，快速加入NaH，搅拌，将接入的亲水性悬臂以速率0.1～0.5mL/min滴加完毕；然后将反应混合物升温至60～100℃，反应5～48h后，将反应体系冷却至25℃，将产物分别用甲醇、水进行洗涤，然后转至索氏提取器中，用无水乙醇抽提，然后真空干燥，即得接入亲水性悬臂的PPS纤维；

其中质量比为PPS纤维:NaH＝1:0.5～2，摩尔比为NaH:亲水性悬臂＝1:2～50；

(3)亲水悬臂的苯磺酰酯化

将步骤(2)中制备得到的接有亲水性悬臂的PPS纤维浸没在吡啶中进行溶胀，在冰水浴中，滴加苯磺酰氯，滴加完毕后，25℃下反应5～48h。将产品转至索氏提取器中，用无水乙醇抽提，除去苯磺酰氯和吡啶，然后真空干燥，即得苯磺酰酯化的PPS纤维；

其中质量配比为接有亲水性链段的PPS纤维:苯磺酰氯＝1～200:1；

(4)在亲水悬臂上接入螯合基团