[发明专利]一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料的制备方法，按质量浓度为10‑15％的甲氧基聚乙二醇‑b‑聚精氨酸二嵌段共聚物和质量浓度为18.5％的聚丙烯偕胺肟前体溶液共混纺丝制得海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料，本方法气纺工艺简单，无需复杂设备。所制备的纳米复合纤维材料不仅通过静电作用提高复合纤维强度，改善偕氨肟基纤维的收缩和降解，从而增强纤维在海水中提铀的稳定性和耐用性；且具有显著抗菌和抗生物膜活性，通过提升纤维吸附材料在海水提铀中的抗生物污损性能，增加吸附位点，从而提高铀吸附容量。

技术领域

本发明涉及功能纤维材料领域，尤其涉及一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料及其制备方法。

背景技术

目前在各类铀吸附剂的研究中，偕胺肟基螯合纤维对铀酰离子表现出高效性和特异性。其中早期采用的较为普遍的方法是将PAN纤维(腈纶)直接偕胺肟化，但这种偕胺肟化过程会使PAN纤维溶胀，并破坏其原有的聚集态结构，在氰基转化率稍高时纤维的力学性能有明显的下降。

为解决PAN纤维直接偕胺肟化力学性能下降严重的问题，同时赋予纤维更多种类的螯合性功能基团。有很多学者作了进一步的研究，如中国专利CN201710426409.3公开了一种抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂及其制备方法，中国专利CN201210076705.2公开了一种海水提铀用螯合纤维吸附剂及其制备方法，以上均通过化学接枝或交联的方法在各类合成纤维基材或天然纤维基材表面负载上螯合功能基团。但这类化学接枝法接枝率有限，且辐照接枝所需设备和工艺流程复杂，工业化难度大。

尤其是当前偕胺肟化的聚丙烯腈纤维材料在用于海水提铀前，需要通过适当碱液处理来改善纤维的亲水性，从而提高铀吸附率，但碱处理会促进纤维进一步的收缩或降解(与碱液种类、浓度、pH、处理时间等因素有关)，影响纤维的表面形貌和结构强度，造成铀吸附效率和材料耐久性的显著下降。另外海洋细菌自身分泌大量细胞外基质将菌体群落包裹其中，从而形成附着于吸附剂基体表面的细菌聚集体膜状物(即微生物膜)，这为硅藻和大孢子提供营养和固定点，从而不断腐蚀吸附剂基体表面，而吸附剂基体材料被海洋微生物腐蚀后会导致吸附活性基团的散失、基材强度的降低，从而导致提铀效果降低、不能长期重复使用。

因此，很有必要研究出一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料，解决了现有提铀材料存在的结构不稳定、易收缩且抗菌性效果差的问题。

本发明一方面提供一种海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料的制备方法，按一定质量浓度的甲氧基聚乙二醇-b-聚精氨酸二嵌段共聚物和聚丙烯偕胺肟前体溶液共混纺丝制得海水提铀用抗收缩抗菌纳米复合纤维材料。

优选地，甲氧基聚乙二醇-b-聚精氨酸二嵌段共聚物的质量浓度为10-15％，所述聚丙烯偕胺肟前体溶液的质量浓度为18.5％。

优选地，甲氧基聚乙二醇-b-聚精氨酸二嵌段共聚物的质量浓度为15％。

优选地，共混纺丝参数为：注射器采用30G针头，风压为20kPa、推进速度为1mL/h，辊筒转速为390rpm，纤维接收距离为30cm。

优选地，甲氧基聚乙二醇-b-聚精氨酸二嵌段共聚物由以下方法制备而得：将N(ε)-苄氧羰基-L-鸟氨酸-N-羧酸内酸酐溶解于氯仿中，加入甲氧基聚乙二醇胺，在37℃和氮气保护条件下搅拌反应，减压抽干N,N-二甲基甲酰胺，溶解沉降，抽滤，再次减压干燥后，经三氟乙酸/氢溴酸的乙酸溶液洗脱保护基团，得到甲氧基聚乙二醇-聚鸟氨酸两嵌段共聚物，后将甲氧基聚乙二醇-聚鸟氨酸两嵌段共聚物溶于水中，调节pH为9.0，后加入3,5-二甲基-1-吡唑甲脒铵硝酸盐，在37℃的摇床中反应48h，透析冻干获得甲氧基聚乙二醇-b-聚精氨酸二嵌段共聚物。