[發(fā)明專利]一種溶液靜電紡絲方法制備離子交換纖維的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810097886.0
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101275294A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付中玉;馮淑芹;李從舉;周紹箕;朱金唐;翟國鈞;朱丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 北京服裝學(xué)院
• 主分類號: D01D1/02
• 分類號: D01D1/02;D01D5/00;D01F6/18;D01F6/38;D01F11/06;D06M11/63;D06M11/38;D06M11/11;D06M101/28
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本案為下述專利申請案的分案：

申請日：2006.10.20

申請?zhí)枺?00610113866.9

發(fā)明名稱：一種溶液靜電紡絲方法制備離子交換纖維的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子交換纖維的制備方法，特別涉及一種用電紡絲制備的離子交換纖維的方法，屬于化學(xué)纖維材料制造方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

離子交換纖維是一類具有離子交換功能的特種合成纖維，與離子交換樹脂相比，具有比表面積大、交換與洗脫速度快、可以纖維及其制品等多種應(yīng)用形式應(yīng)用等突出優(yōu)點。因此，特別是在不能使用粒狀離子交換樹脂的情況下，離子交換纖維的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢。

在已有的離子交換纖維及其制備方法的技術(shù)中，常采用的基體纖維是常規(guī)纖度的化學(xué)纖維和合成纖維，其直徑為數(shù)十微米，并且一般需用接枝聚合的方法接枝苯乙烯，再經(jīng)交聯(lián)、功能化引入離子交換基團(tuán)。例如：中國專利ZL?98?1?03455.1發(fā)明的一種離子交換纖維的制備方法，用聚烯烴纖維經(jīng)溶劑溶脹，再接枝苯乙烯制陰、陽離子交換纖維，交換容量可達(dá)3～3.5毫摩爾/克。

靜電紡絲又稱靜電纖維制造，這一技術(shù)的核心是使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場中流動與變形，然后經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而凝結(jié)或固化，于是得到纖維狀物質(zhì)。靜電紡絲技術(shù)的原理參見附圖1，從噴頭毛細(xì)孔中流出的紡絲液細(xì)流，在靜電力作用下加速運動并分裂而形成細(xì)流簇，經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻后而凝結(jié)或固化為微絲，以無紡布的形式沉積在靜止的或往復(fù)運動或轉(zhuǎn)動的接收裝置上。紡絲液與高壓直流發(fā)生器的正極相連，接收裝置為負(fù)極并接地。靜電紡絲的條件，最主要的是紡絲液的性質(zhì)(粘度、表面張力和電導(dǎo)率)和操作條件(電壓、紡絲液流速、溫度、噴頭與接收裝置間距離)。所得纖維的直徑隨加工條件而變化，典型的數(shù)值為40nm～2μm，是目前制備納米纖維的最主要的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種溶液靜電紡絲方法制備離子交換纖維的方法。本發(fā)明的顯著特征是：該離子交換纖維的基體纖維用靜電紡絲方法直接制備，基體纖維的直徑為10nm～10μm，典型值為40nm～2μm；基體纖維經(jīng)處理和化學(xué)反應(yīng)，引入功能基團(tuán)，制備離子交換纖維。該離子交換纖維的交換容量高；該制備方法中，直接制備離子交換纖維的基體纖維，不需接枝聚合，簡化了生產(chǎn)步驟，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

一種溶液靜電紡絲方法制備離子交換纖維的方法，該制備方法包括以下步驟：

(1)制備紡絲液

把原料放入溶劑中(原料與溶劑的質(zhì)量比例為6～30∶94～70)，在適當(dāng)溫度下，采用磁力或機(jī)械攪拌溶解成均勻的溶液，制得紡絲液；

所述原料為聚苯乙烯、聚丙烯腈及丙烯腈共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的任何一種；

所述適當(dāng)溫度與原料有對應(yīng)關(guān)系如表1所示；

所述溶劑與原料有對應(yīng)關(guān)系如表1所示，所述溶劑為與原料對應(yīng)的溶劑中的任何一種或多種。

表1

(2)靜電紡絲制備基體纖維

將步驟(1)所制備的紡絲液加入到靜電紡絲裝置的一個連有噴絲頭的貯液裝置中；紡絲液與電源的正極相連，電源的負(fù)極與接收裝置相連；調(diào)節(jié)噴絲頭與接收裝置之間的距離為5～15cm；打開高壓電源，調(diào)節(jié)電源電壓為15-25kv，進(jìn)行靜電紡絲，由接收裝置收集，得到基體纖維；

所述靜電紡絲裝置主要由連有噴絲頭的貯液裝置、高壓電源、接收裝置構(gòu)成；(附圖1)

所述的噴絲頭是單孔或多孔；

所述接收裝置采用靜止?fàn)顟B(tài)，也可以往復(fù)運動或旋轉(zhuǎn)運動；

所述基體纖維直徑為10nm～10μm，典型值為40nm～2μm；

(3)基體纖維的交聯(lián)處理和功能化

對基體纖維先進(jìn)行交聯(lián)處理，然后通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行功能化，引入或/和生成陰離子或陽離子功能基，得到陰離子或陽離子交換纖維。

所述交聯(lián)處理是采用與基體纖維原料相對應(yīng)的交聯(lián)劑，通過交聯(lián)劑與基體纖維的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)；

所述通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行功能化，是交聯(lián)后的基體纖維通過與基體纖維原料相對應(yīng)的功能化試劑的反應(yīng)，引入或/和生成陰離子或陽離子功能基，得到陰離子或陽離子交換纖維

由各種原料的基體纖維制取離子交換纖維的方法見表2。

表2