專利名稱：一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種基于高分子聚乙烯纖維為基質(zhì)的氨基修飾多孔螯合纖維及其制備方法，更具體的說是基于一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，我國重金屬水污染日趨嚴(yán)重，特別是鉛、鎘等重金屬離子對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，如何快速、高效去除水/廢水中鉛、鎘等重金屬離子成為水污染控制研究領(lǐng)域的熱點問題。基于高分子聚合物材料的樹脂型吸附劑具有吸附容量大、結(jié)構(gòu)可調(diào)控、易于再生等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。采用纖維作為吸附材料應(yīng)用到突發(fā)環(huán)境污染事件的處置目前已經(jīng)引起人們的重視，因為纖維狀吸附材料在形狀上具有很強(qiáng)的可塑性，可適用于復(fù)雜多變的使用場合，也便于回收再生。研究報道了基于羊毛為基質(zhì)的螯合纖 維，對重金屬離子具有一定的吸附去除效果；以及路健美等人合成了對疏水性油類物質(zhì)有很好的吸附效果的海綿樹脂。但是現(xiàn)有的纖維吸附材料都存在著以下的不足1)采用羊毛等動物毛發(fā)作為基質(zhì)材料，不僅來源困難，不適宜規(guī)?；a(chǎn)，且制作成本較高，與處理和合成條件不易操作控制，尤其制備的吸附纖維對重金屬離子的吸附容量較低，與傳統(tǒng)的陽離子交換樹脂相比還有一定的差距[1]M. Monier, N. Nawar, D. A. Abdel-Latif,Preparation and characterization of chelating fibers based on natural woolfor removal of Hg(II)，Cu (II) and Co (Il)metal ions from aqueous solutions,J.Hazard. Mater. 184 (2010) 118 (莫尼等，用羊毛為纖維基體制備螯合纖維去除溶液中Hg(II)jCu(II)和Co(II)，《有毒物質(zhì)》，2010年184期118頁。)；2)多數(shù)纖維吸附材料主要針對疏水性物質(zhì)的吸附去除，而未考慮對親水性物質(zhì)，但近年來實際突發(fā)的水污染多為重金屬離子污染。此前公開的專利“一種胺修飾的纖維狀應(yīng)急吸附材料及其制備方法”(申請?zhí)?011104274558，公開號CN102489268A)中制備的應(yīng)急吸附纖維雖然可以克服動物毛發(fā)基質(zhì)吸附纖維材料的不足，但依然存在著一些需要改進(jìn)的地方1)原有專利中的合成方法是先接枝再胺化的兩步合成步驟，過程繁瑣，不利于降低成本和提高產(chǎn)率；2)原有專利中的胺化反應(yīng)采用乙二胺浸潰法，胺基含量不易提高；3)原有專利中的合成方法制得的纖維沒有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積較低，不利于吸附。因此，利用人工合成高分子纖維材料作為基質(zhì)，采用更加簡單的一步合成反應(yīng)制備多孔、高含量功能基團(tuán)的纖維狀吸附材料，快速去除水/廢水中鉛、鎘等重金屬離子具有重要的實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
I、發(fā)明要解決的技術(shù)問題針對國外文獻(xiàn)報道的動物毛發(fā)纖維材料的基質(zhì)來源不易，對重金屬的吸附效果也不如所述的理想，以及現(xiàn)有發(fā)明專利中胺修飾的纖維狀應(yīng)急吸附材料胺基含量低且無多孔結(jié)構(gòu)和制備過程繁瑣等缺陷，本發(fā)明提供了一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維及其制備方法，采用一步發(fā)泡聚合反應(yīng)，制備高胺基含量的新型多孔、纖維狀吸附材料。該發(fā)明不僅合成步驟簡單，所制備的聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯胺共聚物(簡稱=PE-MA-N)具有多孔結(jié)構(gòu)、表面胺基含量高的優(yōu)勢，對水中鉛、鎘、銅等重金屬離子平衡吸附量明顯高于此前公開的專利(申請?zhí)?011104274558，公開號CN102489268A)中制備的胺修飾纖維狀應(yīng)急吸附材料。2、技術(shù)方案本發(fā)明所提供的聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯胺纖維是采用PE纖維與甲基丙烯酸、多乙烯胺經(jīng)發(fā)泡聚合反應(yīng)制備。一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯胺纖維合成流程和纖維基本結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維，其特征在于纖維內(nèi)部為聚乙烯-甲基丙烯酸骨架與表面修飾的多乙烯多胺基，其基本結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維，其特征在于為多孔、纖維狀共聚物，其直徑范圍為55-65 μ m,胺基含量大于10. Ommol/g,比表面積大于IOOm2/g,孔徑范圍2_8nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維的制備方法，其步驟為 (1)PE預(yù)處理 抽提將PE用有機(jī)溶劑抽提劑在索氏抽提器中抽提4小時，然后在室溫下晾干； 溶脹將經(jīng)過抽提晾干后的PE纖維置于三頸瓶中，加入溶脹劑溶脹4小時，溶脹劑體積用量(毫升)與纖維的質(zhì)量(克)比例為20 :1，溶脹溫度為30攝氏度； (2)配制反應(yīng)乳液 將甲基丙烯酸、多乙烯多胺、有機(jī)溶劑、乳化劑、發(fā)泡劑和水混合后配成反應(yīng)乳液，各組分體積配比為甲基丙烯酸多乙烯多胺有機(jī)溶劑乳化劑發(fā)泡劑水=1 :1 2 :2 4 :I 2:1 2:4 9 ； (3)發(fā)泡聚合 將PE纖維與乳液混合后加入引發(fā)劑，PE纖維(克)與乳液(毫升)、引發(fā)劑(克)的比例為5: 1000 2000 :1 2，在85 95°C下反應(yīng)12 24h，制得聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維，丙酮清洗后50°C真空干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔纖維狀吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟I中所使用的有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮或者石油醚，所使用的溶脹劑為N，N-二甲基甲酰胺、二氯乙烷或甲苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔纖維狀吸附材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，有機(jī)溶劑為DMF、二氯乙烷或甲苯，乳化劑為聚氧乙烯脫水山梨醇油酸酯、油酸聚氧乙烯酯或雙甘油聚丙二醇醚，發(fā)泡劑為正庚烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔纖維狀吸附材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中所使用的引發(fā)劑選過氧化苯甲?；蚺嫉叶‰?。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纖維及其制備方法，屬于環(huán)境材料合成與應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明采用聚乙烯纖維為基質(zhì)，以甲基丙烯酸和多乙烯多胺為單體，通過發(fā)泡聚合反應(yīng)，制得多孔、纖維狀吸附材料。該合成方法簡單、原料價格低廉，所制備的多孔、纖維狀吸附材料具有多孔結(jié)構(gòu)和親水性表面，能夠通過表面胺基作用快速、高效去除水中重金屬離子，對鎘、鉛、銅等二價重金屬離子的平衡吸附時間小于30分鐘，且吸附后的纖維易于回收，可再生后重復(fù)使用，適用于水/廢水中重金屬離子的快速去除。
文檔編號D06M14/10GK102941070SQ20121050473
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者王津南, 程澄, 楊欣, 陳晨 申請人:南京大學(xué)