[发明专利]一种纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物吸油纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用纤维素LiCl/DMAc(氯化锂/N，N-二甲基乙酰胺)均相溶液体系，使纤维素与甲基丙烯酸丁酯通过ATRP法一步反应制得纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物后，将其溶解，制备含有交联剂的可纺溶液，再采用干湿法纺丝技术制备纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物吸油纤维的方法。

技术背景

随着工业的发展和人们生活水平的提高，污油排放量日益增多，对河流、海洋、和人类生活环境带来了严重的威胁。据统计，世界上每年至少有500万-1000万吨油类通过各种途径进入水体，成为水体的主要污染物，引起了人们的极大关注。

在诸多油污处理方法中，基于吸油材料的吸附法具有高效、经济、便于推广使用的特点而被广泛采用。科研工作者开发了多种吸油性材料，如无机类的粘土、二氧化硅、珠层铁、石灰；有机类的纸浆、木棉、泥炭；合成类的聚苯乙烯织物、聚丙烯无纺布、聚丙烯酸酯类系列高吸油树脂等。其中，高吸油树脂是一类由亲油单体经适度交联而成的具三维网状结构的特殊功能高分子材料，与其他吸油材料相比，高吸油树脂具有吸油种类多、速度快、吸油/吸水选择性好、且具有良好的耐热性和耐寒性等优点。然而，由于该类材料，一方面大多是基于石化产品合成的，不但价格日益高涨，而且废弃后难以自然降解，无论是焚烧还是填埋都有可能造成二次污染；另一方面，由于该类吸油树脂，大多为具有三维网状交联结构的粒状产品，形状的局限性会使其在许多方面的应用受到限制，与其相比，吸油纤维的比表面积更大，可根据需要加工制成各种形态的制品，应用领域可大大拓宽；而三维网状交联结构，又使吸油树脂具有不溶不熔的特点，很难运用传统的纺丝法将吸油树脂纺制成性能良好的吸油纤维。因此，开发可再生的植物纤维素资源，制备与环境相容性好、且吸油性能与高吸油树脂相当，而且应用领域更广的纤维素基本征吸油纤维，具有十分重要的现实意义。

关于本征吸油纤维的研究，国外尚未见报导。国内天津工业大学对此进行过研究，封严等采用甲基丙烯酸羟乙酯为潜交联剂，合成出吸油性能较好的含潜交联剂的线性成纤共聚甲基丙烯酸酯后，将其调制成纺丝溶液，采用干湿法纺丝技术纺制了共聚甲基丙烯酸酯纤维；徐乃库等以BMA、甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)为单体，采用悬浮聚合法合成出BMA/HEMA共聚物后，用高浓度溶液纺丝法纺制了BMA/HEMA共聚物纤维。此外，东华大学也作过这方面的研究，刘艳萍等在三元乙丙橡胶的基础上利用静电纺丝制备了直径为200-5000nm的超细吸油纤维，然后用电波辐射技术制备三维网状吸油纤维材料。但是，就纤维素基的本征吸油纤维，还未见研究报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物吸油纤维的制备方法。该方法首先是将纤维素充分溶解在氯化锂/N，N-二甲基乙酰胺复合溶剂体系中制得纤维素的溶液后，在纤维素/氯化锂/N，N-二甲基乙酰胺均相溶液体系中，使纤维素与甲基丙烯酸丁酯通过ATRP法一步反应制备纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物，然后将其溶解，制备含有交联剂的可纺溶液，再采用干湿法纺丝技术制备纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物吸油纤维。

该方法操作简单，反应条件温和，不仅能克服非均相接枝聚合法制备纤维素基吸油材料存在试剂用量大、流程长、反应难以控制和产物不均匀等缺点，而且能方便地根据最终产品的网状结构要求控制产物接枝率，使亲油链段均匀分布在纤维素基体上，同时因所得纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物溶解性能优良，纺丝溶液的配制及之后的纺丝过程都方便易操作。

本发明所述的一种纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物吸油纤维的制备方法，按下列步骤进行：

a、将纤维素棉浆粕撕成边长为1-1.5cm的小片，加入N，N-二甲基乙酰胺，搅拌回流2小时候后降温至100℃，加入无水氯化锂，继续搅拌降温，在室温下搅拌10小时，制备纤维素LiCl/DMAc溶液；

b、将步骤a中纤维素LiCl/DMAc溶液降温至0-10℃，搅拌加入三乙胺碱化，并滴加入对甲苯磺酰氯在N，N-二甲基乙酰胺中的溶解液，恒温反应8-24小时；

c、将步骤b反应体系中加入引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰后，搅拌升温至50-75℃，并加入接枝单体甲基丙烯酸丁酯，在氮气保护下恒温搅拌反应4-8小时；

d、将步骤c反应液倒入纯水中沉淀后，用纯水及乙醇充分洗涤，40℃下烘干，得到纤维素/甲基丙烯酸丁酯接枝共聚物；