一種多孔吸附纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種多孔吸附纖維，多孔吸附纖維是由聚酯，金屬?有機框架材料，醋酸丁酸纖維素制備而成，其中聚酯80～99.85％、金屬?有機框架材料0.05～19.9％、醋酸丁酸纖維素0.1～5％；制備多孔吸附纖維的方法是首先將金屬?有機框架材料，醋酸丁酸纖維素混合均勻得到多孔載體材料，然后將聚酯與多孔載體材料混合均勻用紡絲機進行熔融紡絲處理，得到多孔復合纖維，將多孔復合纖維依次浸漬于丙酮溶劑與吸附溶劑中，然后漂洗、干燥，即制備得到多孔吸附纖維。該種方法制備多孔吸附纖維生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，具有較大的應用前景。
【專利說明】
一種多孔吸附纖維及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及功能紡能材料領域，尤其涉及一種多孔吸附纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 多孔吸附纖維材料指纖維表面存在大量的孔洞結構，而具有的吸附功能型藥物的 纖維材料。目前制備多孔吸附纖維的主要方法有兩相分離法、熔融法。金屬-有機框架材料， 是指金屬離子與有機配體通過自組裝形成周期性網(wǎng)絡的多孔材料，具有孔隙率高、比表面 積大、孔道規(guī)則、粒徑可控等優(yōu)點，廣泛應用于醫(yī)療、吸附、催化、儲能等領域。
[0003] 中國發(fā)明專利（公開號105199739A，【公開日】為2015年12月30日），公開了一種自修 復多孔纖維的制備方法，首先利用廢舊棉布以及枯黃植物制備改性纖維素，其次進行發(fā)泡 處理得到內部多孔的纖維體，最后利用內部多孔的纖維體制備自修復多孔纖維。該發(fā)明先 在廢舊棉布、枯黃植物中提取改性纖維素，然后利用氣體發(fā)泡技術，將纖維素制備成多孔纖 維。該制備方法存在著工藝復雜、制備出的纖維機械性能差，應用范圍有限等缺點。
[0004] 中國發(fā)明專利（公開號104275165A，【公開日】為2015年1月14日）公開了一種介孔離 子式吸附無紡布的制備方法，該制備方法經(jīng)過多孔硅酸鈣粉體的離子改性、離子改性多孔 硅酸鈣粉體分散溶液的制備、聚烯烴無紡布的浸乳、浸乳無紡布的離子式吸附活化后制備 出介孔離子式吸附無紡布。該制備方法工藝復雜、影響無紡布的手感、且改性硅酸鈣粉體容 易脫落，應用范圍難以推廣等缺點。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種工藝簡單，成本低廉，制備得到 多孔吸附纖維及其制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0007] -種多孔吸附纖維是由聚酯，金屬-有機框架材料，醋酸丁酸纖維素制備而成；其 中金屬-有機框架材料是一種新型的有機材料，具有孔隙率高、比表面積大、孔道規(guī)則、粒徑 可控等優(yōu)點，將金屬-有機框架材料引入吸附纖維的制作中，制得的功能化載體纖維具有孔 隙率大，吸附能力強的特點。本發(fā)明采用聚酯、醋酸丁酸纖維素(CAB)、金屬-有機框架材料 進行熔融共混紡絲的方法，制備一種多孔吸附纖維。由于CAB易溶于丙酮，當CAB與聚酯、金 屬-有機框架材料制備成纖維后，經(jīng)過丙酮浸漬后，CAB易被丙酮提取掉，如此在纖維表面、 內部就形成微米尺寸的孔，增大了纖維的比表面積;另外由于金屬有機框架材料尺寸小，孔 洞在微納尺寸，對聚酯纖維的紡絲性能及力學性能不會有較大的影響。
[0008] 所述多孔吸附纖維由聚酯80~99.85%、金屬-有機框架材料0.05~19.9%、醋酸 丁酸纖維素〇. 1~5 %制備而成。由于選用了以上比例，聚酯含量80~99.85%，可以保證聚 酯纖維的力學性能，金屬-有機框架材料〇. 05~19.9%，醋酸丁酸纖維素0.1~5%可以保證 制備出的聚酯纖維有較大的孔隙率。
[0009] 所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二 醇酯中的一種;所述金屬-有機框架材料為粉末狀，粒徑目數(shù)為2000~10000目，該粒徑的金 屬-有機框架材料符合紡絲要求；所述金屬-有機框架材料的結構為類沸石咪唑骨架型 (ZIFs)，萊瓦希爾骨架型(MILs)，孔、通道式骨架型(PCNs)中的一種。
[0010] -種多孔吸附纖維的制備方法，包括以下步驟：
[0011] a)多孔復合纖維的制備
[0012] 按重量百分比計，將金屬-有機框架材料〇.〇5~19.9%，醋酸丁酸纖維素0.1~5% 混合均勻得到多孔載體材料，將聚酯80~99.85%與多孔載體材料混合均勻投入紡絲機中 進行熔融紡絲處理，得到多孔復合纖維。
[0013] b)多孔吸附纖維的制備
[0014] 將多孔復合纖維依次浸漬于丙酮與功能型吸附溶劑中，然后置于清水中，漂洗、干 燥，即制備得到多孔吸附纖維；
[0015] 本發(fā)明優(yōu)選的多孔吸附纖維的制備方法，包括以下步驟：
[0016] a)多孔復合纖維的制備
[0017]按重量百分比計，稱量原料金屬-有機框架材料0.05~19.9%，醋酸丁酸纖維素 (CAB)0.1~5%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯80~99.85%，聚酯與多孔載體材料 混合均勻投入紡絲機中進行熔融紡絲處理，得到多孔復合纖維，所述的熔融紡絲的噴絲板 為中空性、單組份圓形、三角形、六角形中的一種；
[0018] b)多孔吸附纖維的制備
[0019] 將多孔復合纖維浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為30~60min，浸漬溫度為20~50°C， 洗凈丙酮，干燥后，再將纖維置于功能型吸附溶劑中進行吸附，吸附時間為20~60min，吸附 溫度為20~50°C，然后置于清水中，漂洗、干燥，即制備得到多孔吸附纖維；
[0020] 所述功能型吸附溶劑為:銀離子溶劑，鹵胺類溶液，超疏水整理劑，超親水整理劑， 阻燃整理劑中的一種。
[0021] 所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚對苯二甲酸丙二醇酯(PBT)，聚對苯 二甲酸丁二醇酯（PTT)中的一種；所述金屬-有機框架材料為粉末狀，粒徑目數(shù)為2000~ 10000目；所述金屬-有機框架材料的結構為類沸石咪唑骨架型（ZIFs)，萊瓦希爾骨架型 (MILs)，孔、通道式骨架型(PCNs)中的一種。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用聚酯、金屬-有機框架材料、醋酸丁酸纖維素 (CAB)，共混紡絲，然后進過浸漬處理，制備得到多孔吸附纖維。用該方法制備出來的多孔吸 附纖維具有孔洞呈現(xiàn)微納尺寸結構特點，孔隙率大、吸附能力強;根據(jù)對這種較好的吸附效 果，可制備得到抗菌纖維、抗靜電纖維、超疏水纖維等功能化纖維;且生產(chǎn)工藝簡單、機械性 能優(yōu)異，適合大規(guī)模應用。
【具體實施方式】
[0023]實施例1制備多孔吸附纖維A [0024] a)多孔復合纖維的制備
[0025]按重量百分比計，稱量粒徑為2000目的MILs型的金屬-有機框架材料0.05%，醋酸 丁酸纖維素(CAB)O.l%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯99.85%，聚酯PET與多孔載 體材料混合均勻，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為單組份圓形，紡絲溫度為280°C，進 行卷繞收集，得到多孔復合纖維；
[0026] b)多孔吸附纖維的制備
[0027]將多孔復合纖維浸漬于丙酮溶劑中浸漬60min，浸漬溫度為20°C，然后置于清水 中，漂洗、干燥，即制備得到多孔吸附纖維A。
[0028] 實施例2制備抗菌型多孔吸附纖維B
[0029] a)多孔復合纖維的制備
[0030] 按重量百分比計，稱量粒徑為4000目的ZIFs型的金屬-有機框架材料0.6%，醋酸 丁酸纖維素(CAB)0.4%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯PBT99%，聚酯PBT與多孔載 體材料混合均勻，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為中空型，紡絲溫度為280°C，進行卷 繞收集，得到多孔復合纖維；
[0031] b)抗菌型多孔吸附纖維的制備
[0032] 將多孔復合纖維先浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為30min，浸漬溫度為50°C，洗凈丙 酮，干燥后，再將纖維置于質量百分濃度為5%的銀離子溶劑中分別浸漬20min，浸漬溫度為 30°C，然后置于清水中，漂洗、干燥，即制備得到抗菌型多孔吸附纖維B。
[0033] 實施例3制備抗菌型多孔吸附纖維C [0034] a)多孔復合纖維的制備
[0035]按重量百分比計，稱量粒徑為6000目的PCNs型的金屬-有機框架材料3.5%，醋酸 丁酸纖維素(CAB)1.5%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯PTT95%，聚酯PTT與多孔載 體材料混合均勻，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為三角形，紡絲溫度為280°C，進行卷 繞收集，得到多孔復合纖維；
[0036] b)抗菌型多孔吸附纖維的制備
[0037]將多孔復合纖維先浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為40min，浸漬溫度為40°C，洗凈丙 酮，干燥后，再將纖維置于活性氯的含量為lOOOOppm氯胺類溶液中分別浸漬30min，浸漬溫 度為40°C，然后置于清水中，漂洗、干燥，即制備得到抗菌型多孔吸附纖維C。
[0038] 實施例4制備疏水型多孔吸附纖維D [0039] a)多孔復合纖維的制備
[0040]按重量百分比計，稱量粒徑為8000目的PCNs型的金屬-有機框架材料5%，醋酸丁 酸纖維素(CAB)5%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯PTT90%，聚酯PTT與多孔載體材 料混合均勻，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為六角形，紡絲溫度為280°C，進行卷繞收 集，得到多孔復合纖維；
[0041] b)超疏水型多孔吸附纖維的制備
[0042]將多孔復合纖維先浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為50min，浸漬溫度為50°C，洗凈丙 酮，干燥后，再將纖維置于生態(tài)無氟超疏水整理劑中分別浸漬50min，浸漬溫度為50°C，然后 置于清水中，漂洗、干燥，即制備超疏水型多孔吸附纖維D。
[0043] 實施例5制備親水型多孔吸附纖維E
[0044] a)多孔復合纖維的制備
[0045] 按重量百分比計，稱量粒徑為10000目的PCNs型金屬-有機框架材料19.9%，醋酸 丁酸纖維素(CAB)O.l%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯PTT80%，聚酯PTT與多孔載 體材料混合均勻，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為六角形，紡絲溫度為280°C，進行卷 繞收集，得到多孔復合纖維；
[0046] b)親水型多孔吸附纖維的制備
[0047]將多孔復合纖維先浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為60min，浸漬溫度為50°C，洗凈丙 酮，干燥后，再將纖維置于聚丙烯酸鈉類親水整理劑中分別浸漬60min，浸漬溫度為50°C，然 后置于清水中，漂洗、干燥，即制備親水型多孔吸附纖維E。
[0048] 實施例6制備阻燃型多孔吸附纖維F
[0049] a)多孔復合纖維的制備
[0050] 按重量百分比計，稱量粒徑為10000目的PCNs型金屬-有機框架材料19.9%，醋酸 丁酸纖維素(CAB)O.l%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯PTT80%，聚酯PTT與多孔載 體材料，在紡絲機上進行熔融紡絲，紡絲組件為六角形，紡絲溫度為280Γ，進行卷繞收集， 得到多孔復合纖維；
[0051] b)燃型多孔吸附纖維的制備
[0052]將多孔復合纖維先浸漬于丙酮溶劑，浸漬時間為60min，浸漬溫度為50°C，洗凈丙 酮，干燥后，再將纖維置于含磷阻燃整理劑中分別浸漬60min，浸漬溫度為50°C，然后置于清 水中，漂洗、干燥，即制備阻燃型多孔吸附纖維E。
[0053]本發(fā)明中用測試各實施例中纖維的比表面積來反應纖維的吸附性，比表面積采用 Rise-1030全自動比表面積機孔隙度分析儀進行分析;接觸角反應纖維的疏水與親水性，采 用Dataphysics 0CA50AF接觸角測試儀進行檢測;極限氧指數(shù)反應纖維燃燒的難易程度，極 限氧指數(shù)的測試方法為:將試樣豎直地固定在玻璃燃燒筒中，其底座與可產(chǎn)生氮氧混合氣 流的裝置相連，點燃試樣的頂端，混合氣流中的氧濃度將會持續(xù)下降，直至火焰熄滅，記錄 混合氣流中點燃后能使其維持穩(wěn)定的燭焰形燃燒時氧氣的最低體積分數(shù)即為極限氧指數(shù)； 抗菌率反應纖維的抗菌性能，其測量方法:將各樣品的抗菌纖維與細菌接觸，采用細菌計數(shù) 測定法(AATCC 100-1988)進行測定，計數(shù)接觸前的細菌數(shù)(m)，接觸60min后再采用上述的 細菌計數(shù)測定法計數(shù)接觸后的細菌數(shù)(η)，計算殺菌率(m-n)/(m) X 100%。
[0054]測試的結果如下表1所示。
[0055]對比例是采用常規(guī)的纖維，常規(guī)的纖維是使用純的PET，在紡絲機上進行熔融紡 絲，紡絲組件為六角形，紡絲溫度為280°C，進行卷繞收集，并在丙酮中浸漬、清水漂洗得到 聚酯常規(guī)纖維，得到為對比例中的常規(guī)纖維。
[0056]表 1
[0057]
[0058] 從表1中可以看出，用本申請案制備出的多孔吸附纖維A、B、C、D、E、F與對比樣相 比，功能性有較大的提高。其中，多孔吸附纖維A的比表面積為對比樣的3倍，抗菌型多孔纖 維B、C都具有良好的殺菌效果，通過吸附疏水整理劑和親水整理劑的多孔纖維D和E，與空白 相比，有很好的親疏水效果。阻燃型多孔纖維F的極限氧指數(shù)比空白對比樣也有較大的提 高，達到了阻燃纖維的要求。
【主權項】
1. 一種多孔吸附纖維，其特征在于：按重量百分比計，多孔吸附纖維由聚酯80~ 99.85%、金屬-有機框架材料0.05~19.9%、醋酸丁酸纖維素0.1~5%制備而成。2. 根據(jù)權利要求1所述一種多孔吸附纖維，其特征在于:所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二 醇酯，聚對苯二甲酸丙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯中的一種;所述金屬-有機框架材料 的粒徑目數(shù)為2000~10000目；所述金屬-有機框架材料的結構為類沸石咪唑骨架型，萊瓦 希爾骨架型，孔、通道式骨架型中的一種。3. -種多孔吸附纖維的制備方法，包括以下步驟： a) 多孔復合纖維的制備： 按重量百分比計，將金屬-有機框架材料〇. 05~19.9 %、醋酸丁酸纖維素0.1~5 %混合 均勻得到多孔載體材料，將聚酯80~99.85%與多孔載體材料混合均勻放入紡絲機中進行 熔融紡絲處理，得到多孔復合纖維； b) 多孔吸附纖維的制備： 將多孔復合纖維依次浸漬于丙酮與功能型吸附溶劑中，然后進行漂洗、干燥，即制備得 到多功能載體纖維。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種多孔吸附纖維的制備方法，具體包括以下步驟： a) 多孔復合纖維的制備： 按重量百分比計，稱量原料:金屬-有機框架材料〇.05~19.9%，醋酸丁酸纖維素0.1~ 5%，混合均勻得到多孔載體材料，稱量聚酯80~99.85%，聚酯與多孔載體材料混合均勻放 入紡絲機中進行熔融紡絲處理，得到多孔復合纖維，所述熔融紡絲的噴絲板為中空性、單組 份圓形、三角形、六角形中的一種； b) 多孔吸附纖維的制備： 將多孔復合纖維浸漬于丙酮溶劑中，浸漬時間為30~60min，浸漬溫度為20~50°C，洗 凈丙酮，干燥后，再將纖維置于功能型吸附溶劑中進行吸附，吸附時間為20~60min，吸附溫 度為20~50°C，然后置于清水中，漂洗、干燥，即制備得到多孔吸附纖維。5. 根據(jù)權利要求3或4所述的一種多孔吸附纖維的制備方法，其特征在于:所述聚酯為 聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯中的一種;所述金 屬-有機框架材料的粒徑目數(shù)為2000~10000目；所述金屬-有機框架材料的結構為類沸石 咪唑骨架型，萊瓦希爾骨架型，孔、通道式骨架型中的一種;所述功能型吸附溶劑為銀離子 溶劑，鹵胺類溶液，超疏水整理劑，超親水整理劑、阻燃整理劑中的一種。
【文檔編號】B01J20/26GK106048778SQ201610488452
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】王棟, 趙青華, 梅濤, 郭啟浩, 牛應買
【申請人】武漢紡織大學