[发明专利]一种胺基弱碱性阴离子交换纤维制备工艺

说明书

本发明公开了一种胺基弱碱性阴离子交换纤维制备工艺，属于高分子材料技术领域。本发明以聚丙烯腈纤维为原料纤维，通过其与有机胺化合物饱和蒸汽发生气固反应，将胺基接枝到聚丙烯腈纤维中，制备得到胺基弱碱性阴离子交换纤维，其交换容量和性能与传统液固反应制备的胺基纤维相当。该制备工艺具有操作简便、反应均匀等优点，且出料过程无需离心回收改性剂，克服了传统液固反应制备工艺搅拌困难、反应不均匀、出料困难、有机胺化合物消耗量大、废水量大等不足。

技术领域

本发明涉及一种纤维材料制备工艺，尤其涉及一种胺基弱碱性阴离子交换纤维材料制备工艺，属于高分子材料技术领域。

背景技术

纺织纤维供应充足、品种繁多、价格适宜，是获取新材料的良好原料来源。对常见的纺织纤维(合成纤维和天然纤维)进行功能化或者进行预接枝能够使其具有进一步功能化的条件,比如聚丙烯纤维辐射接枝或溶液化学反应接枝苯乙烯和二乙烯基苯，是聚丙烯纤维功能化的首选路线，国内外已有数十年的研究，工艺成熟，且相关产品已商品化。功能化后的纤维既保持纤维原有的特点和优点，又具有各种特殊的性能和用途，这一领域的研究近年来日益受到人们的关注。化学改性是对纤维进行功能化的重要手段，通过纤维所带有的活性化学基团与某种分子或离子发生化学反应，使纤维具有新的表面化学特性，从而具有抗静电、吸水保湿、吸附分离、抗菌除臭、净化水和空气等新功能。其中，接枝胺基功能基团的纤维不但具有弱碱性阴离子交换纤维的重金属吸附、酸性气体吸附等吸附分离特性，而且具有优异的抗菌除臭性能，且基于胺基弱碱性阴离子交换纤维的这些特性，其已在相关领域进行了产业化。胺基弱碱性阴离子交换纤维可采用不同的纤维作为原料，通过不同的处理方法和过程得以实现，有以下的相关文献报道：

文献“电子束辐射接枝制备弱碱性胺基阴离子交换纤维”(河南科技，2018，643(6)：133-135)：通过电子束辐射聚烯烃纤维湿法非织布，接枝氯甲基苯乙烯制备苯乙烯无纺布，然后进一步与胺化试剂二乙烯三胺反应，制备得到一种弱碱性胺基阴离子交换纤维；文献“胺基键合蔗渣纤维素的制备及其对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究”(硕士论文，广西民族大学，2016)：以蔗渣为原料，在传统碱法提纯纤维素基础上，加入无水亚硫酸钠得到纯度更高的纤维素，用高碘酸钠选择性氧化纤维素，得到双醛纤维素，双醛纤维素再与三乙烯四胺发生希夫碱反应，制备三乙烯四胺基纤维素；文献“胺基接枝纤维的制备及其对铜离子吸附的应用研究”(化工技术与开发，2013，42(11)：16-21)：以漂白蔗渣浆纤维素为基体，二乙烯三胺为单体，硝酸铈铵为引发剂，制备胺基接枝纤维；文献“制备胺基离子交换纤维的反应条件优化研究”(功能材料，2012，43(06)：779-782)：以聚丙烯接枝苯乙烯纤维为原料,采用乙酰化及胺基化两步法反应,制备多胺基离子交换纤维；文献“弱碱性多胺基纤维的制备及结构性能研究”(高科技纤维与应用，2010，35(03)：31-35)：以工业化生产的普通商品级腈纶为基体，采用先交联后胺化的两步法，以水合肼为交联剂，二乙烯三胺为胺化试剂制备弱碱性多胺基纤维；文献“新型脱硫吸附剂胺基棉纤维的合成研究”(环境工程，2008，(02)：16-20+2)：以棉纤维为基体材料，通过氯甲基化和胺化两步反应合成胺基棉纤维；专利“一种胺基螯合竹纤维的重金属离子吸附剂的制备方法”(CN111375387A)公开了一种胺基螯合竹纤维的重金属离子吸附剂的制备方法，包括竹子的预处理、制备竹纤维素粉、将竹纤维素粉进行氯化、将氯化纤维素进行胺化反应；专利“一种PAN-PEI胺基螯合纤维及其制备方法”(CN 108212124 A)通过聚丙烯腈(PAN)纤维的水解反应，得到PAN-COOH水解纤维，PEI上的胺基与PAN-COOH水解纤维上的羧基接枝反应生成酰胺键，制备得到PAN-PEI胺基螯合纤维。

上述文献报道中，改性制备胺基功能纤维大多以聚丙烯腈纤维、聚烯烃纤维、纤维素纤维为原料，通过辐照、引发聚合、酰胺化、直接胺化等手段制备得到胺基纤维，但其均在溶液中进行，主步骤为液固反应。目前以聚丙烯腈纤维为原料纤维，通过气固反应直接胺化引入胺基，制备得到胺基弱碱性阴离子交换纤维材料，则尚未见于报道。

发明内容