[发明专利]含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维及其制备方法

权利要求书

1.含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维，其特征是：主要由聚丙烯腈纤维基体以及均匀分散在聚丙烯腈纤维基体中的多功能改性剂组成；

所述多功能改性剂为水相易分散型负载金属离子的超支化聚合物，所述水相易分散型负载金属离子的超支化聚合物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1～3；

分子A为端基含羧基的超支化聚合物分子；

分子B为带胺基的链状分子；

分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，结构式如下：

式中，R为阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团。

2.根据权利要求1所述的含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维，其特征在于，含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维中多功能改性剂的含量为3～10wt％；

含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维的单丝纤度为1.3～2.5dtex，断裂强度为2.5～3.5cN/dtex，断裂伸长率>15％；

含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维的极限氧指数为29％～38％，UL-94达到V-0级，经50次洗涤前和后对金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为77％～93％和66％～89％，经50次洗涤前和后对大肠杆菌的抑菌率分别为85％～96％和72％～93％；

水相易分散型负载金属离子的超支化聚合物中金属离子的负载量为40～1300mg/g，水相易分散型负载金属离子的超支化聚合物分散在水中时的粒径为200～450nm，其起始分解温度为210～240℃，600℃下残炭率为45～55wt％。

3.根据权利要求1所述的含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维，其特征在于，Mⁿ⁺为Ag⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Au³⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Pt²⁺、Pd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺或者为3价稀土金属离子；

分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和为分子A和分子B的摩尔量之和的130％～170％；

通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的20％；

分子A中端羧基的数量占端基总量的25％～100％，分子A的支化度为30％～100％，相对分子量为1100～50000g/mol，除了羧基的O之外，分子A主要由C和H构成；

分子B的相对分子量≤5000g/mol，除了胺基的N之外，分子主链主要由C和H构成。

4.根据权利要求3所述的含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维，其特征在于，所述3价稀土金属离子为La³⁺、Ce³⁺、Eu³⁺、Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺或Pr³⁺；

所述阳离子基团为叔铵基或季铵基，所述阴离子基团为羧酸基，所述极性非离子基团为羟基、醚基、胺基、酰胺基、巯基或卤素；

所述通过离子键和配位键键接的胺基位于分子B的主链或支链，所述分子B还包含羟基或羧基，所述分子B的分子主链还包括元素O或N，所述分子A还含有元素P、O或N。

5.制备如权利要求1～4任一项所述的含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维的方法，其特征是：将含多功能改性剂和聚丙烯腈的纺丝原液进行湿法纺丝制得含超支化聚合物的聚丙烯腈纤维。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述纺丝原液的制备过程为：首先将聚丙烯腈原料溶解于硫氰酸钠水溶液中，然后加入多功能改性剂并混合均匀，最后进行脱泡、调温和过滤；

所述硫氰酸钠水溶液的质量浓度为40～55％，所述脱泡是指在20～70℃的温度条件下真空静置脱泡10～20分钟。