[发明专利]一种具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物及其制备和应用

说明书

本发明属于纤维素织物的改性技术领域，公开了一种具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物及其制备和应用。本发明将纤维素织物进行活化，打开羟基之间形成的氢键，使羟基具有反应活性，利用具有高反应活性的酰氯接枝物与活化后的纤维素织物反应，可使R均匀大量地接枝到纤维素织物表面。R属于疏水基团，且通过化学键与纤维素织物相连，这使得R接枝后的纤维素织物具有持久的疏水性及机械耐磨性。且油水分离对酰氯接枝纤维素织物的疏水性影响不大，因此有望成为油水分离膜的潜在应用材料。

技术领域

本发明属于纤维素织物的改性技术领域，特别涉及一种具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物及其制备和应用。

背景技术

随着工业含油废水排放量的增加和石油泄漏事故的频繁发生，油水分离膜的制备已成为环境保护和现代化工业中必不可少的重要技术，同时也是学术界的一大研究热点。为实现实际应用的可能性，持久的疏水性和耐磨性是油水分离膜的基本技术要求。纤维素织物作为易改性、可降解、柔软可折叠、来源广、成本低的一类材料，常被用作油水分离膜的基底材料。纤维素织物的疏水改性技术包括两大类：物理涂附和化学接枝。其中，物理涂附是将具有低表面能的纳米颗粒涂附在纤维素织物表面，如SiO₂，TiO₂，ZnO等。这些纳米涂层是通过范德华力与基底连接的，属于较弱的物理作用，疏水涂层容易脱落，其稳定性、耐磨性等抗外界损坏能力较差。化学接枝法按离去基团的种类可分为无离去基团型、脱水型和脱叔丁醇型。其中报道最多的是无离去基团型，包括了自由基加成和开环反应。自由基加成难以控制接枝链的均匀性，使得纤维素织物的表面疏水性能差异较大。开环反应通常用环氧基的接枝物，开环后会产生新的亲水基团羟基，不利于纤维素织物疏水性能的提升。脱水型是通过含羧基的接枝物与纤维素的羟基脱水缩合达到接枝目的的，羧基的反应活性并不高，需要高温(100℃)才能实现接枝。为了提高羧基接枝物的反应活性，人们引入乙酰乙酸叔丁酯作为共反应剂，可以产生更易离去的叔丁基基团，这就是脱叔丁基型的接枝方法，但这样的接枝过程多步且繁琐。化学接枝法制备的疏水改性纤维素织物，其疏水链与基底是通过更强的化学键相连接的，疏水链不易脱落，因此比物理涂附的纤维素织物具有更好的稳定性和耐磨性。

然而，上述报道的化学接枝技术仍存在不足之处。目前，改性纤维素织物的持久疏水性是通过测试静置液滴的接触角来表征的。在报道较好的材料中，液滴静置约3h后接触角就下降了10％。耐磨性测试是在不同质量砝码下来回摩擦数百次来表征的，如50g,100g,200g。在报道较好的材料中，用200g砝码摩擦180次后液滴接触角就下降了12％。

综上所述，现有的化学接枝技术仍有以下几点有待提高：(1)整体的持久疏水性和耐磨性欠佳；(2)接枝链的均匀性不高，导致纤维素织物表面的疏水性不均匀；(3)大部分接枝反应都需要多步骤进行，且容易产生新的亲水基团；(4)接枝物的反应活性不高，导致接枝反应需要在高温下进行。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物。

本发明再一目的在于提供上述具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物在油水分离膜中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纤维素织物浸泡于含有CS₂和NaOH的乙醇溶液中进行活化，活化结束后洗涤并干燥，得到干燥的活化后纤维素织物；

(2)将干燥的活化后纤维素织物置于反应溶剂中，在氮气保护下加入酰氯接枝物和碱类催化剂，室温搅拌反应，反应结束后洗涤并干燥即得具有持久疏水性和耐磨性的酰氯接枝纤维素织物。