[發(fā)明專利]偕胺肟化聚丙烯腈纖維及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111118884A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李常清;肖林聰;徐樑華;陳洞;張順;王琦;趙振文;曹維宇;童元建;高愛君;王宇;王曉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué);威海拓展纖維有限公司
• 主分類號: D06M11/63
• 分類號: D06M11/63;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;D06M101/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 姚遠方

本發(fā)明公開了偕胺肟化聚丙烯腈纖維及其制備方法和應(yīng)用，其中，所述方法包括：(1)提供聚丙烯腈纖維；(2)將所述聚丙烯腈纖維與鹽酸羥胺溶液混合，得到偕胺肟化聚丙烯腈纖維，其中，所述聚丙烯腈纖維的直徑為14～20微米。由此，該方法通過將直徑為14～20微米的聚丙烯腈纖維與鹽酸羥胺混合發(fā)生反應(yīng)，由于該聚丙烯腈纖維有較大的直徑，因此僅使聚丙烯腈纖維的外層與鹽酸羥胺發(fā)生偕胺肟化反應(yīng)，而纖維芯層不發(fā)生反應(yīng)，使得內(nèi)層依然保持高力學(xué)強度的屬性，從而使得得到的偕胺肟化聚丙烯腈纖維具有較高的力學(xué)強度，解決現(xiàn)有的偕胺肟化聚丙烯腈纖維力學(xué)性能差不能反復(fù)使用的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種偕胺肟化聚丙烯腈纖維及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化活動日趨頻繁，水體重金屬污染現(xiàn)象變得越來越嚴重。聚丙烯腈由于具有氰基官能團可發(fā)生偕胺肟化反應(yīng)，生成的偕胺肟基可以與金屬離子反應(yīng)形成穩(wěn)定的配合物，因此使得聚丙烯腈具有吸附金屬離子的作用，且有很強的選擇性。聚丙烯腈纖維具有直徑小、比表面積大的特點，偕胺肟化聚丙烯腈纖維的比表面積要遠高于偕胺肟化的聚丙烯腈樹脂，從而使得偕胺肟化聚丙烯腈纖維與重金屬離子的接觸面積更大。且由于直徑小，溶液中金屬離子能夠快速擴散進入纖維內(nèi)部，對重金屬離子迅速達到吸附平衡。

聚丙烯腈的氰基可以通過偕胺肟化反應(yīng)形成偕胺肟基，具有良好的吸附性能，偕胺肟化PAN纖維可望作為吸附材料。但現(xiàn)有技術(shù)由于肟化反應(yīng)程度控制問題，使纖維由表層到芯層都發(fā)生偕胺肟化反應(yīng)，纖維發(fā)生溶并成團，與溶液接觸面積極大減少；另外存在纖維中偕胺肟基含量越大，纖維強度越低的問題，使聚丙烯腈纖維不能反復(fù)利用。

因此，現(xiàn)有的PAN纖維的偕胺肟化技術(shù)有待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種偕胺肟化聚丙烯腈纖維及其制備方法和應(yīng)用，該方法通過將直徑為14～20微米的聚丙烯腈纖維與鹽酸羥胺混合發(fā)生反應(yīng)，由于該聚丙烯腈纖維有較大的直徑，因此僅使聚丙烯腈纖維的外層與鹽酸羥胺發(fā)生偕胺肟化反應(yīng)，而纖維芯層不發(fā)生反應(yīng)，使得內(nèi)層依然保持高力學(xué)強度的屬性，從而使得得到的偕胺肟化聚丙烯腈纖維具有較高的力學(xué)強度，解決現(xiàn)有的偕胺肟化聚丙烯腈纖維力學(xué)性能差不能反復(fù)使用的難題。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備偕胺肟化聚丙烯腈纖維的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括：(1)提供聚丙烯腈纖維；(2)將所述聚丙烯腈纖維與鹽酸羥胺溶液混合，得到偕胺肟化聚丙烯腈纖維，其中，所述聚丙烯腈纖維的直徑為14～20微米。

優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述聚丙烯腈纖維與所述鹽酸羥胺溶液的質(zhì)量比為(1～2)：100。

優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述鹽酸羥胺溶液濃度為20～40g/L。

優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述聚丙烯腈纖維與所述鹽酸羥胺溶液混合溫度為35～65攝氏度，時間為30～60分鐘。

優(yōu)選的，在步驟(2)中，所述偕胺肟化聚丙烯腈纖維肟化反應(yīng)深度為2～4微米，肟化反應(yīng)程度為30～40％。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種偕胺肟化聚丙烯腈纖維。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述偕胺肟化聚丙烯腈纖維采用上述方法制備得到。

在本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提出了一種處理含重金屬離子廢液的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括：(a)將上述所述的偕胺肟化聚丙烯腈纖維浸入含重金屬離子廢液中，以便吸附所述廢液中重金屬離子；(b)將步驟(a)得到的吸附重金屬離子的纖維取出浸入到強酸性溶液中，以便脫附重金屬離子。

優(yōu)選的，在步驟(b)中，所述強酸性溶液pH值為0.1～2。