[发明专利]一种纤维素树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素衍生物及其制备方法，特别涉及一种含有含氮基团的纤维素衍生物及其制备方法。

背景技术

纤维素是自然界中储量最丰富的天然高分子材料，以纤维素为骨架的各种树脂的研究一直是人们关注的课题。纤维素比蕴藏量有限的石油和天然气资源优越，不仅是可再生资源，而且具有能接枝其他人工合成聚合物的功能特性，从而制取与合成高分子材料相抗争的高功能纤维素新材料。

纤维素树脂是天然纤维素及其酯化和醚化的各种衍生物，其性能随品种不同而异。有主要用作塑料的硝酸纤维素、乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素；用作印刷业光敏材料的乙酸苯二甲酸纤维素、乙酸琥珀酸纤维素；用作涂料和薄膜的乙基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰基纤维素和苯基纤维素；用作增黏剂和胶黏剂的甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素。

纤维素及其衍生物的功能改性研究，成为当今纤维素学科中相当重要、活跃、有成就的研究领域之一，并越来越显示出其重要性。纤维素晶体表面上分布着自由的羟基，可经系列物理、化学、生物的方法改性制得各种特殊用途的功能材料。

随着社会的发展和人类文明的进步，人们使用金属离子的种类与数量愈来愈多，因而在废物废水中含有大量的金属离子，其中有些金属离子昂贵、稀有，如Ag+、Pt²⁺、Re²⁺、Au³⁺等；有些金属离子有毒，如Hg²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺等。若将这些金属离子遗弃在废水与废物中，导致生态环境的严重破坏，损害人类健康。尤其是目前针对电镀废水中的重金属铬离子的有效去除问题亟待提高。

虽然一些含氮、硫等配位原子的纤维素树脂，对Cu²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺等重金属离子有优良的吸附性，而且对Ag⁺，Au³⁺，Pd²⁺等贵金属离子有较高的选择性和吸附容量，因此开发和研制新型含氮、硫配位原子的纤维素功能树脂对于脱除废水中的重金属离子和富集分离贵金属离子均有重要的应用价值，但是由于合成树脂为粉末状，因此不利于树脂的回收以及重复利用，从而影响了合成树脂的推广应用。

纤维素C₆上的羟基具有很强的活性，以氯取代C₆羟基制得改性氯化纤维。利用纤维素分子上的羟基与氯化物进行反应，再进一步进行氨化反应，从而生成纤维素胺基树脂。纤维素胺基树脂可用于Cr³⁺，Hg²⁺，Ag⁺等金属离子的脱除以及甲基橙等废水脱色。纤维胺基树脂取材与纯天然资源纤维素，接枝胺基后具有很强的吸附能力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种纤维素树脂及其制备方法。该纤维素树脂利用自然界储量丰富且可再生利用的纤维素制备水处理吸附材料，对含铬废水进行处理，实现铬离子的分离、富集、回收，对铬离子的吸附容量大，去除效率高。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种纤维素树脂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：a)使纤维素与氯化亚砜进行取代反应，制得氯化纤维素衍生物；b)使氯化纤维素衍生物与有机胺类化合物进行取代反应。

其中，所述的纤维素选择微晶纤维素；所述的有机胺类化合物选择二乙烯三胺、多乙多胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺中的一种或多种，优选为二乙烯三胺、多乙多胺。

特别是，所述纤维素的重量与氯化亚砜的体积配比为1-10∶5-25，优选为4-6∶10-20，例如，当即纤维素重量1-10g，则氯化亚砜的体积为5-25ml或者当纤维素重量1-10kg，则氯化亚砜的体积为5-25L；

特别是，所述氯化纤维素衍生物的重量与有机胺类化合物的体积配比为1.5-5∶1-5优选为2-3∶2-4，例如当氯化纤维素衍生物的重量为1.5-5g，则有机胺类化合物的体积为1-5ml，或者当氯化纤维素衍生物的重量为1.5-5kg，则有机胺类化合物的体积为1-5L。

其中，步骤a)包括如下顺序进行的步骤：

1)将纤维素加入有机溶剂中，加热溶解；

2)纤维素与氯化亚砜进行氯化取代反应；

3)反应液经抽滤、洗涤制得氯化纤维素衍生物。