[发明专利]聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强碱离子交换纤维的制备方法，特别是涉及一种聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法。

背景技术

强碱离子交换纤维在废水处理、空气净化、高纯水的制备以及药物载体等方面有着广泛的应用。迄今为止，制备此类纤维所采用的方法主要有：1、通过⁶⁰Co_γ辐照引发将苯乙烯和二乙烯苯的共聚物接枝到聚丙烯纤维上，然后再对其进行氯甲基化和季胺化；2、以“海岛”型复合纤维为基质，通过对其进行氯甲基化和季胺化制备成强碱离子交换纤维。以上两种强碱离子交换纤维的制备方法均已实现工业化生产，并分别注册商标“FIBAN”和“IONEX”。但是以上两种强碱离子交换纤维的制备方法，其生产成本较高、反应步骤繁琐，所以在某种程度上限制了它们在工业上进一步的推广应用。

近年来，已有一些强碱离子交换纤维制备方法改进的文献报道。例如：1、Preparation and characterization of a strong basic anion exchanger by radiation-induced grafting of styrene onto poly(tetrafluoroethylene) fiber。该文献是以聚四氟乙烯纤维为反应基质，通过⁶⁰Co_γ辐照引发将苯乙烯和二乙烯苯的共聚物接枝到其表面，然后改变γ辐照的工艺参数，制备出一种具有高交换容量的强碱离子交换纤维。该方法也采用了辐照引发技术，其成本同样较高、合成步骤较为繁琐。2、Anion exchange fibers for arsenate removal derived from a vinylbenzyl chloride precursor。该文献避开了辐照引发技术，是以玻璃纤维为反应基质，让氯甲基苯乙烯在其表面进行原位聚合，然后利用单体自身的氯甲基进行季胺化，制备出一种强碱离子交换纤维。该方法操作步骤同样较为复杂，且反应难以控制，不易在工业上推广应用。

关于强碱离子交换纤维方面也有相关专利文献进行报道。例如：申请号为201010216107.1、发明名称为“一种强碱性阴离子交换纤维材料及其合成方法”。该发明专利是以腈纶纤维作为基础骨架，先与多胺基化合物胺化引入胺基，再利用胺基与缩水甘油三甲基氯化铵反应引入季铵基，得到一种新型的强碱阴离子交换纤维材料。

本发明专利是在前期研发工作的基础上，进一步提出以自身带有苯环结构且价廉易得的聚苯硫醚纤维为基质，经与氯甲醚的直接氯甲基化及部分苯环间的交联反应，再与三甲胺溶液进行季胺化后直接得到强碱离子交换纤维的新方法。该方法未见有关文献进行报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法。本发明制备方法是利用聚苯硫醚纤维即PPS纤维代替现有技术中制备过程繁琐、价格昂贵的PP-ST-DVB纤维，通过与氯甲醚进行氯甲基化及部分交联反应和季胺化反应制备出新型的强碱离子交换纤维，即本发明产品聚苯硫醚基强碱离子交换纤维。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种聚苯硫醚基强碱离子交换纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、氯甲基化与交联反应：以聚苯硫醚纤维和氯甲醚为基本原料，首先将原料聚苯硫醚纤维在溶剂中进行溶胀，溶胀后加入称取的原料氯甲醚和催化剂，加入氯甲醚和催化剂后振动摇匀，摇匀后将其反应溶液升温至50～60℃条件下进行氯甲基化与交联反应，反应时间为15～30小时，反应结束后得到氯甲基化交联聚苯硫醚纤维，然后将所得氯甲基化交联聚苯硫醚纤维进行洗涤、抽提和干燥处理；

所述聚苯硫醚纤维与氯甲醚二者之间加入量的摩尔比为1:5～10；所述聚苯硫醚纤维与溶剂二者之间加入量的比例为每克聚苯硫醚纤维加入5～10ml溶剂；所述聚苯硫醚纤维与催化剂二者之间加入量的摩尔比为1:0.5～1；

b、季胺化反应：将步骤a干燥处理所得的氯甲基化交联聚苯硫醚纤维在溶剂中进行溶胀，溶胀后回收部分溶剂，然后加入三甲胺溶液，将反应溶液的温度升至30～40℃条件下进行季铵化反应，反应时间为10～15h，反应结束后得到产物聚苯硫醚基强碱离子交换纤维，最后将所得产物进行洗涤、抽提、盐洗和干燥；