[发明专利]抗海洋生物污损的螯合离子交换纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种螯合离子交换纤维，特别涉及基材纤维表面涂覆含有偕胺肟、水杨醛肟和季胺基功能树脂的螯合离子交换纤维，具有抗海洋生物污损的特性，可以用于海水中铀的分离和富集，属于功能材料领域。 

技术背景

海水提铀是能源开发的途径之一，尽管海水中铀的浓度很低，仅有3.3μg/L左右，但是总储量估计高达40亿吨左右。自上世纪六十年代以来，许多国家对海水提铀进行了广泛的研究。但惟有日本的毛刷状螯合纤维吸附法是海水提铀具有实用价值的。然而任何固态物质在海水中定存，必定会出现严重的海洋生物污损问题。类似解决网具和船舶上海洋生物污损问题的高效易行办法是其表面涂覆含有有机锡盐和亚铜盐的涂料涂层。 

专业人员都熟知：①偕胺肟是选择性螯合吸附海水中UO₂(CO₃)₃^4-离子的首选；②季铵盐型阴离子交换树脂也是选择性吸附水溶液中UO₂(SO₄)₃^4-离子的首选，也是细菌微生物的杀灭剂；③水杨醛肟是水系中Pd²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺等重金属离子的检测分析试剂，其配合物也是高活性的细菌微生物杀灭剂。依据海水富集Ni²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺或UO₂(CO₃)₃^4-离子对螯合离子交换纤维的要求，本发明人在前期研究工作基础上，设计一种具有抗海水生物污损功能的螯合离子交换纤维，可用于海水中UO₂(CO₃)₃^4-离子的吸附和分离。所述的抗海水生物污损螯合离子交换纤维是以合成纤维或合成纤维与棉、麻混纺纤维为基材纤维，基材纤维表面涂覆含有偕胺肟、水杨醛肟和季胺基三功能基的功能树脂涂层。其中所述功能树脂涂层所链接的偕胺肟、水杨醛肟和季胺基，产生对UO₂(CO₃)₃^4-离子选择性螯合吸附和离子交换功能；所述功能树脂涂层所链接的水杨醛肟螯合吸附海水中Ni²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺等重金属离子转变为配合物，和所述功能树脂涂层所链接的季胺基一同产生对海洋生物的杀灭和拒附作用，能够保持螯合离子交换纤维在海水中的清洁。 

螯合离子交换纤维的制备方法主要有两种，一种是基材纤维的化学改性，使得基材纤维具有离子吸附能力和离子螯合能力。但是基材纤维经过化学改性后，一些机械性能有显著劣化，影响螯合离子交换纤维的加工性能和使用性能。其次是功能性单体与第二单体的共聚树脂纺丝，或功能性单体对基材纤维的接枝共聚。但是功能性单体大都是合成技术复杂或价格昂贵，纺丝得到的螯合离 子交换纤维的功能基团部分隐蔽在纤维内部，造成功能性单体的浪费。 

制备螯合离子交换纤维的技术也有混合成纤法，一种是将功能物质分散到成纤的纺丝液中，另一种是将功能性树脂和普通聚合物混合纺丝制得螯合离子交换纤维。混合成纤技术能够使用的功能物质不多见，功能性树脂难以能够承受纺丝的条件工艺，造成混合成纤技术制备螯合离子交换纤维不多见。 

鉴于以上问题，本发明又提供了抗海洋生物污损螯合离子交换纤维的制备方法，是以合成纤维或合成纤维与棉、麻混纺纤维为基材纤维，将基材纤维浸渍在含有环氧基的聚丙烯酸酯功能树脂溶液中，制得表面涂覆环氧聚丙烯酸酯功能树脂的环氧功能纤维；而后所述的环氧功能纤维依次与有机多胺的开环反应、与丙烯腈的Michael加成反应、与5-氯甲基水杨醛的季铵化反应、以及与羟胺的加成反应，从而在基材纤维表层引入偕胺肟、水杨醛肟和季胺盐三个功能基，成为抗海洋生物污损螯合离子交换纤维。 

发明内容

本发明提供的抗海洋生物污损螯合离子交换纤维制备方法包括如下步骤： 

步骤一、环氧功能纤维的制备