[发明专利]一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高吸附材料吸附能力的方法，尤其是一种提高PP纤维吸附材料吸附能力的方法，属于材料技术领域。

背景技术

在石油、化工、能源、交通等工业生产领域和日常生活中，难免会出现各种形式的苯系物泄漏事故，若不能及时采取有效措施，对生态环境会造成严重危害，特别是分散和溶解在水中苯系物，如苯、甲苯、二甲苯、苯胺及硝基苯等，环境危害更严重，并具有长期性和潜在性。一般通过吸附材料来缓解这一危害。常用的有PP纤维吸附材料，用传统的熔喷纺丝法制备的PP纤维吸附材料，具有疏松的高比表面积，利用其疏水亲油性，对泄漏于地面和漂浮在水面的油类有机物能够有效的吸附，而且PP纤维吸附材料和被吸附的油类有机物可以通过离心分离而再生利用。但是，传统的PP纤维吸附材料对于苯系物，尤其是对水面下以分散和溶解形式存在的苯系物的吸附能力有限。申请人检索发现：专利号ZL201010581144.2公开了一种用PEW通过热加工的方法修饰PP纤维表面方法，与传统的PP纤维吸附材料相比，提高了对苯系物和水中苯系物的吸附能力。公开号CN102505172A公开了一种用PS与PP以共混的方法对PP纤维进行改性的方法，虽然对纯苯系物的吸附能力提高幅度不大，但却非常显著地提高了对水中苯系物的吸附能力。公开号CN103014900A公开了一种用于制备高效吸附苯系物纤维的原料组合物及制备方法，是一种用St在双螺杆挤出机上熔融接枝PP后再进行熔喷纺丝的方法，既显著地提高了对纯苯系物的吸附能力，同时也显著提高了对水中苯系物的吸附能力。但是，以上三种方法都需要先对PP材料在热加工的条件下进行改性，制成的纺丝料后再熔喷成为纤维材料，往往带来如下问题：

1、由于在热加工的条件下材料容易发生降解、交联、链转移等化学副反应，纺丝料的可纺性条件难以控制，成品率低，且其力学性能容易恶化，；

2、由于热加工过程中小分子化合物的分解与挥发，环境污染比较严重；

3、单体St与PP熔融接枝的反应率比较低，约50%，剩余St挥发在空气中或遗留在纺丝料中，浪费原料；

4、纺丝材料中遗留的大量未反应单体及其均聚物与PP之间没有化学键相连，在使用过程中易被吸附物溶解或洗脱，不仅影响了材料的吸附性能，也会造成二次污染；

5、热加工改性过程中能耗大，工序长（包括,熔体挤出、牵引、水冷、切粒、干燥等）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，利用等离子体在PP纤维表面产生的自由基引发St单体接枝聚合，制备纤维表面具有PP与St化学接枝物（PP-g-St）的熔喷纤维吸附材料，提高材料的吸附苯系物和再生吸附能力。

本发明通过以下技术方案解决技术问题，一种提高PP纤维吸附苯系物和再生吸附能力的方法，包括以下步骤，

步骤一、设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度、计量泵区的温度和模头空气加热区的温度，当所述温度达到设定值后，将纯熔喷PP料加入熔喷纺丝机，经熔融，挤出，喷吹，牵引，形成PP纤维；

步骤二、将所述PP纤维放入等离子体反应器中，抽真空，以Ar气置换出反应器中的空气，保持压强在5-20Pa，等离子处理PP纤维的功率为5-90W/cm²，启辉处理30s-10min；

步骤三、将St单体溶液从储罐经加料阀门加入所述等离子体反应器，浸渍PP纤维，反应10min-4h后将St单体溶液重新输送至储罐，离心分离PP纤维表面残留的St单体溶液，得到St等离子表面改性PP纤维。

上述方法中，所述熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度分别设定至160℃、200℃、230℃，计量泵区温度设定至270℃，模头空气加热区温度设定至300℃。

所述St单体溶液中St单体的重量百分比为10-60wt%，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、异丙醇中的一种。

所述离心分离的时间为4-10min。

所述离心分离后的St单体溶液回收至储罐中，可以反复使用，节约且环保。

本发明的方法除上述步骤之外，还可以使用下述步骤：PP纤维经启辉处理后暴露空气5-15min，使表面的活性点被空气中的氧气转化为过氧化基团，再被St单体溶液浸渍，在50-70℃下热处理3-6h，使过氧化物分解产生自由基引发St单体的接枝聚合，从而得到St等离子表面改性PP纤维。