[发明专利]一种强酸性离子交换纤维的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学纤维材料制造方法技术领域，尤其是涉及一种强酸性离子交换纤维的制造方法。

背景技术

离子交换纤维是一种纤维状离子交换材料，本身含有固定离子及和固定离子极性相反的活动离子，当和能解离化合物溶液接触时，活动离子即可与溶液中相同极性的离子进行交换，具有吸附性能，所以也称化学吸附纤维。离子交换纤维的应用形式多样，可制成纤维、纱网、无纺布等形状，利用这类纤维制成的织物或无纺布，还可用于吸附气体中的有害物质，尤其是用这种材料作防毒面具时，防护作用和活性炭相同，而呼吸阻力可大大降低，可多次重复使用。离子交换纤维的机械强度虽然低于一般的化学纤维强度，但已能满足它加工为织物及进一步利用的要求，同时也可和强度较高的化纤进行混纺，以提高其机械强度。虽然离子交换纤维具有诸多无法比拟的优点，但在离子交换纤维技术的发展和推广应用过程中，还存在着一些难点需要解决，其中最主要的是现有技术中离子交换纤维在制备过程中，接枝率不易提高和所得的离子交换纤维交换容量低的问题，都给其大规模的工业生产和应用带来了一定的困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种强酸性离子交换纤维的制造方法，本方法所采用的方法原料易得，接枝率高，生成的离子交换纤维直径可控、交换容量高、综合性能好，生成的强酸性离子纤维容易实现大规模的工业生产。

针对上述现有技术存在的问题，本发明采取的技术方案为：一种强酸性离子交换纤维的制造方法，包括如下步骤：

（1）将体积比为18-45%的苯乙烯、2-10%的二乙烯基苯、0.3-1.5%过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈、5-26%丙烯酸或甲基丙烯酸、6-20%饱和NaCl溶液及7-20%的二氯甲烷加入至7-50%乙醇中，再加入3-12%的甲苯、2-11%的硼酸锌及1-3%的马来酸酐，混合均匀，形成接枝液；

（2）将原料纤维在丙酮中浸泡1-5天，用碱性溶液洗涤1-3遍，真空干燥后按重量比1:32-37置于接枝液中，通入惰性气体，密封反应器置于室温下8-24h，然后在20-32℃下于⁶⁰Coγ射线源上进行辐射接枝15-36h，辐射总剂量为19-60KGy，辐射完成后离开⁶⁰Coγ射线源放置12-24h后得接枝纤维；

（3）将所得接枝纤维进行真空抽滤除去残余接枝液，用乙醇洗涤1-3次，干燥后再热处理3-4h，取出处理后的接枝纤维按照重量比1：19-21侵入磺化剂中，66-70℃反应3-12h，得到强酸性阳离子交换纤维。

进一步的步骤（2）中原料纤维与接枝液通惰性气体，密封反应容器后超声处理2-7h后再置于室温下8-24h。

进一步的步骤（3）中所述的热处理方式为150-170℃烘箱3-4h或红外灯烘烤1-2h。

进一步的所述的原料纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚乙酰胺纤维或棉纤维。

进一步的所述的碱性溶液7-15% NaOH溶液或15-30%的Na₂CO₃溶液。

进一步的所述的惰性气体为氮气或氩气。

进一步的所述的磺化剂为98%的浓硫酸或37%的氯磺酸。

进一步的接枝液各物质的体积比为：25-32%苯乙烯、4-6%二乙烯基苯、0.3-0.5%过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈、5-7%丙烯酸或甲基丙烯酸、8-10%饱和NaCl溶液、9-11%二氯甲烷、29-34%乙醇、3-4%甲苯、4-6%硼酸锌及1.5-1.7%马来酸酐；优选为：29%苯乙烯、5%二乙烯基苯、0.5%过氧化苯甲酰、7%甲基丙烯酸、8%饱和NaCl溶液、10%二氯甲烷、30%乙醇、4%甲苯、5%硼酸锌及1.5%马来酸酐。

进一步的步骤（2）中的辐射接枝时间为23h，辐射总剂量为57KGy。

进一步的步骤（3）中的磺化反应温度为67℃，反应时间为7h。

本发明制备强酸性离子交换纤维采用辐射接枝的方法，完成了一般化学法难以进行接枝的缺陷，并在现有辐射接枝法做了一些改善，接枝率得到很大提高，可高达690-750%，且接枝率并未影响到离子交换纤维的性能，采用本发明方法制得的离子交换纤维机械强度优，具有良好的耐热性、抗化学和耐有机溶剂的性能，并且纤维直径为亚微米级，纤维直径一般在15nm-5μm，比表面积高，具有较高的交换容量，一般为3.5-5.0mmol/g，因而交换和洗脱速度都比较快。

具体实施方式