[發明專利]多功能螯合離子交換纖維及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110274363.0
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102430435A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李善忠;王佳佳;鐘捷;張田林
• 申請（專利權）人: 淮海工學院
• 主分類號: B01J45/00
• 分類號: B01J45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種螯合離子交換纖維，特別涉及螯合樹脂涂覆纖維而成的離子交換纖維，具有對各種水系離子的檢測、分析、分離、富集和交換功能，屬于功能材料領域。

技術背景

離子交換纖維是纖維骨架上所帶的陽離子或陰離子基團通過庫侖引力與介質中陰離子或陽離子作用，分別產生吸附和分離功能。螯合纖維是由基材纖維所帶有N、O、S、P配位原子的螯合功能基團與金屬離子形成配位鍵，構成配合物，從而產生對金屬離子的檢測、分析、分離、富集功能。螯合纖維比離子交換纖維具有更豐富的功能基團和更專一的選擇性。一些螯合纖維也具有豐富的離子交換基團，對陰離子或陽離子的吸附也具有高的選擇性，稱之為螯合離子交換纖維。螯合離子交換纖維是在離子交換樹脂或螯合樹脂上發展起來的，與傳統顆粒狀離子交換樹脂或螯合樹脂相比，螯合離子交換纖維具有獨特的性能和特點：(1)纖維的直徑遠小于顆粒樹脂，比表面積明顯大于顆粒樹脂，因此，螯合離子交換纖維的吸附速度要比相應的粒狀樹脂快幾倍，洗脫速度也顯著大于樹脂。(2)使用形態自由度大，螯合離子交換纖維有多種形式，如紗線、織物、非織造布等，可加工成型為成束、紙、氈等多種形態，應用靈活，適用于各種不同方式的離子吸附過程。(3)螯合離子交換纖維還有極好的滲透穩定性，可以在多次反復干濕條件下使用。而離子交換樹脂在多次使用過程中，必須保存在水中，反復干濕會導致孔結構的塌陷。(4)螯合離子交換纖維在液相和氣相都能使用、流體阻力小。

螯合離子交換纖維的制備方法主要有兩種，首先通過基材纖維上的官能團，如氰基、羥基、氨基等進行化學改性轉化為肟、羧基、巰基、多氨基或席夫堿等，使基材纖維具有離子吸附能力。現常見的螯合離子交換纖維主要是以聚丙烯腈纖維和植物纖維素纖維為基材的化學改性功能纖維。但是天然纖維或合成纖維經過化學改性后，一些機械性能有明顯劣化現象，影響螯合離子交換纖維的加工性能和使用性能。其次是功能性單體與第二單體的共聚，功能性單體對基材的接枝共聚，再通過紡絲得到螯合離子交換纖維，或功能性單體對基材纖維的接枝共聚。但是功能性單體大都是合成技術復雜或價格昂貴，紡絲得到的螯合離子交換纖維的功能基團部分隱蔽在纖維內部或分布不均，造成功能性單體的浪費。

制備螯合離子交換纖維的技術也有混合成纖法，一種是將功能物質分散到成纖的紡絲液中，經過涂覆、固化等工序制得螯合離子交換纖維；另一種是將功能性樹脂和普通聚合物混合紡絲制得螯合離子交換纖維。混合成纖技術能夠使用的功能物質不多見，功能性樹脂難以能夠承受紡絲的條件工藝，造成混合成纖技術制備螯合離子交換纖維不多見。功能單一、親水性小、制備技術復雜、原料成本高、脫附再生循環使用繁瑣等也是現有螯合離子交換纖維的缺陷。

鑒于以上問題，本發明設計一種多功能螯合離子交換纖維，所述的多功能螯合離子交換纖維是以植物纖維、蛋白質纖維、再生植物纖維、或植物纖維和蛋白質纖維與合成纖維混紡而成的混紡纖維為基材纖維，所述的基材纖維在胺基樹脂乳液中浸漬，制得表面涂覆胺基樹脂的叔胺功能纖維；而后所述的叔胺功能纖維依次與5-氯甲基水楊醛和氨基化合物反應，從而在功能纖維上引入季銨基和水楊醛縮氨基化合物兩種結構單元，成為多功能螯合離子交換纖維。

發明內容

本發明提供一種多功能螯合離子交換纖維，其特征在于：纖維表面涂覆功能樹脂，所述功能樹脂鍵合季銨基和水楊醛縮氨基化合物兩種功能基團，具有螯合離子交換功能；所述多功能螯合離子交換纖維是通過基材纖維表面涂覆胺基功能樹脂，得到叔胺功能纖維，此后，叔胺功能纖維依次與5-氯甲基水楊醛的親核反應以及與氨基化合物的縮合反應過程而制成。

本發明提供的多功能螯合離子交換纖維的具體制備方法包括如下步驟：

步驟一、叔胺功能纖維的制備

室溫下，基材纖維在胺基樹脂乳液中浸軋，涂覆均勻后，抽出纖維，干燥，制得叔胺功能纖維；也可用天然纖維浸漬在胺基樹脂乳液中，涂覆均勻，抽出纖維，干燥后，與合成纖維一起混紡制得叔胺功能纖維。

其中所述的基材纖維選自棉纖維、麻纖維、竹纖維、木纖維、草纖維、丙綸、氯綸、腈綸、錦綸、維尼綸、滌綸或氨綸中的一種或兩種以上混紡線紗。所述的天然纖維選自棉纖維、麻纖維、竹纖維、木纖維或草纖維中的一種或兩種以上混紡線紗。以棉紗線、麻紗線、棉/麻混紡紗線、棉或麻與合成纖維混紡紗線最適宜作為基材纖維原材料。

所述的胺基樹脂乳液是由功能單體與第二烯烴單體和交聯劑進行乳液聚合而制得的。