[发明专利]一种有机液体吸附纤维的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能纤维制备技术，具体为一种有机液体吸附纤维的制造方法。该制造方法综合并同时利用了反应挤出和熔融纺丝方法。

背景技术

随着工业迅速发展和人民生活水平日益提高，全球环境污染问题日趋严重。其中，有机液体(包括卤化物、苯类、煤油以及汽油等不溶于水或难溶于水的油性低分子液态有机物)及其污水、废弃液以及因各种事故如油船或储罐泄漏造成的河流、海洋等水资源污染问题亟待遏制和解决。

具有化学交联结构和可有效选择吸附有机液体的粒状合成吸油树脂，为治理有机液体污染问题提供了新的途径。合成吸油树脂中甲基丙烯酸酯系聚合物是研究与开发的热点，其通过大分子链上亲油基与有机液体的溶剂化作用而吸收有机液体，吸收的有机液体被握持在三维网状交联结构中，因此，其具有吸附倍率高、有机液体水选择性好、握持有机液体分子能力强等特点。但是目前对聚甲基丙烯酸酯吸油材料的研究多集中于粒状树脂方面，形状的局限性已经限制了其在某些领域的应用。与粒状聚甲基丙烯酸酯树脂相比，甲基丙烯酸酯系聚合物纤维又具有自身的优势：①纤细、柔软、比表面积大、吸油速率快、回收处理方便、可根据需要通过纺织或非织造加工制成各种形态的制品等；②调整制备工艺，可纺制具有不同超分子结构(如纤维轴向大分子取向度、纤维大分子侧基的序态分布)和形态结构(如赋予纤维特殊的微孔结构)的纤维，在保障纤维具有较好力学性能基础上，可有效增大纤维的吸附面积，因此，甲基丙烯酸酯系聚合物纤维的应用领域可被大大拓宽，可在有机液体污染治理等领域发挥更为积极的作用。为将纤维的上述优点迁移运用到聚甲基丙烯酸酯吸油材料领域，部分研究人员开始尝试将粒状聚甲基丙烯酸酯吸油树脂纺制成纤维材料，但由于合成粒状聚甲基丙烯酸酯树脂时需要在聚合过程中加入化学交联剂如二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯等，最终得到的是不溶不熔性树脂。该类树脂不能通过溶液或熔融纺丝成形工艺制备纤维。除申请人公开的关于含三维网状交联结构对有机液体具有吸附功能的甲基丙烯酸酯系聚合物纤维的研发文献以外，尚未见其他相关文献报道。最初，申请人采用半互穿聚合物网络技术及干湿法纺丝技术制备聚甲基丙烯酸酯有机液体吸附纤维，其对氯仿、甲苯、煤油等有机液体的最大吸附量分别可达34g/g、18g/g、8g/g左右(参见Feng Y，Xiao C F，Research on Butyl methacrylate-Lauryl methacrylate Copolymeric Fibers for Oil Absorbency，Journal of Applied Polymer Science，2006，101(3)：1248-1251，肖长发等，吸油纤维及其制造方法，ZL200410019338.8，)，但该工艺技术路线存在纺丝过程繁琐、所得纤维强度低、易并丝、残留有机溶剂易污染环境等缺点，其实际应用受到限制。其后，申请人采用悬浮聚合法合成了含物理交联结构的甲基丙烯酸酯系共聚物(参见徐乃库等，甲基丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸β羟乙酯共聚吸附功能纤维的制备及表征，高等学校化学学报，2008，29(8)：1677-1683；徐乃库等，双螺杆冻胶纺丝法制备有机液体吸附功能纤维及其性能研究，高分子学报，2009，4：317-324；Naiku Xu，Changfa Xiao，Swelling and crystallization behaviors of absorptive functional fiber based on butyl methacrylate/hydroxyethyl methacrylate copolymer，Journal of Materials Science，2010，45(1)：98-105；肖长发等，一种吸油纤维的制造方法，ZL200710059780.7)，以物理交联结构取代化学交联结构优势在于：①这种物理交联结构同样可以赋予共聚物吸附、握持有机液体的能力；②这种物理交联结构的可逆性又可使共聚物的纺丝可纺性得以改善，可采用冻胶纺丝技术制备相应的纤维。但进一步研究发现，当这种物理交联结构相对不完善时，共聚物的纺丝可纺性较佳，但所得纤维吸收有机液体时会溶于有机液体；而交联结构相对较完善时，共聚物的纺丝可纺性极度变差，所得纤维丧失了韧性，不具备纺织加工性，实用性不佳。