[发明专利]一种水溶性偕胺肟化聚丙烯腈溶液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水溶性偕胺肟化聚丙烯腈溶液及其制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯腈在有机溶剂中偕胺肟化改性处理后得到偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液；把一定浓度的偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液与一定浓度的强碱水溶液在加热搅拌条件下溶解，即可把原本水不溶性的偕胺肟化聚丙烯腈转化为水溶性的偕胺肟化聚丙烯腈，得到的均相混合溶液可以用水以任意比例稀释至所需浓度。采用本发明所提供的一种偕胺肟聚丙烯腈水溶性改性方法，条件温和、过程简便，所得到的水溶性偕胺肟聚丙烯腈可以非常方便地与水凝胶等亲水性或水溶性物质在水溶液中共混合制备相应的复合材料。该发明极大地拓展了偕胺肟聚丙烯腈的合成和加工方法以及应用范围。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备和改性领域，尤其涉及一种水溶性偕胺肟化聚丙烯腈溶液及其制备方法。

背景技术

偕胺肟化合物以其对金属离子优秀的螯合性能使其在重金属离子的提取回收及含重金属污水的净化处理等领域得到了良好的应用，目前已有很多文献报道偕胺肟化合物在这方面的应用，尤其是在海水中提取铀的应用更为广泛。它是通过偕胺肟官能团中的氮与氧基团与铀酰根离子配位形成络合物，从而使铀酰离子从高盐度和含复杂成分的海水中直接提取分离出来。偕胺肟基作为一个官能团，通过不同的化学方法，可以接入到不同的基质中得到理想的吸附分离材料。按照基质的不同，大致可以分为两种：单体和聚合物。偕胺肟材料的加工方法：①聚丙烯腈纤维(腈纶)直接胺肟化改性得到；②在含有丙烯腈官能团(或聚丙烯腈链段)的材料上做胺肟化改性处理得到含偕胺肟基团的功能材料；③使用聚丙烯腈原料在有机溶剂(如DMF,DMSO,DMAC等)中与羟胺反应进行偕胺肟化处理，对得到的偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液进行进一步加工，如纺丝，得到偕胺肟化聚丙烯腈材料。但是，由于聚丙烯腈和偕胺肟聚丙烯腈本身是水不溶性高分子，所以对其溶液进行改性和加工都只能在有机溶剂中进行，而要拓展该高分子材料的应用，比如偕胺肟基水凝胶，如果有方法能够使偕胺肟聚丙烯腈能在水溶液中充分溶解，并成均相稳定存在，则将极大地扩展偕胺肟聚丙烯腈复合材料的制备和加工方法和工艺，特别是偕胺肟聚丙烯腈与水凝胶复合体系的制备和加工过程。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于偕胺肟化聚丙烯腈的水溶性改性制备方法，解决了现有研究和技术中偕胺肟聚丙烯腈不溶于水的问题；解决了现有研究和技术中偕胺肟聚丙烯腈难以与水凝胶材料均匀复合的问题；极大地拓展了偕胺肟聚丙烯腈在水溶液环境下的改性、复合、成型等制备和制造方法和工艺，本发明方法获得了一种水溶性偕胺肟化聚丙烯腈溶液。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种水溶性偕胺肟化聚丙烯腈溶液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯腈偕胺肟化处理，得到偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液；

(2)将偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液与强碱水溶液加热搅拌至溶解，即获得水溶性的偕胺肟化聚丙烯腈溶液。

进一步的：所述步骤(1)中，按重量份比计算，将15～45份盐酸羟胺加入到含100份N,N-二甲基甲酰胺，或二甲基亚砜，或N,N-二甲基乙酰胺的容器中，搅拌至完全溶解，然后加入5～30份碱性固体粉末，常温剧烈搅拌，然后加入10～50份聚丙烯腈原料粉末，密封后在60～90℃恒温条件下反应，冷却后高速离心，后收集上清液，得到偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液。

进一步的：所述步骤(1)中，碱性固体粉末为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸氢钠。

进一步的：所述步骤(1)中，密封后在60～90℃恒温条件下反应6～48小时。

进一步的：所述步骤(1)中，冷却后以转速10000～30000r/min高速离心。

进一步的：所述步骤(2)中，将等体积的偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液与强碱水溶液加热搅拌至溶解，偕胺肟化聚丙烯腈有机溶液的质量浓度为≤10％；强碱水溶液的摩尔浓度为10～1000mM。