[发明专利]一种巯基腈纶纤维材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维材料及其合成方法，尤其涉及一种巯基腈纶纤维材料及其合成方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

对常见的纺织纤维（合成纤维和天然纤维）进行功能化，使之既保持纤维原有的特点和优点，又具有各种特殊的性能和用途，这一领域的研究在近年来日益受到人们的关注。纺织纤维供应充足、品种繁多、价格适宜，是获取新材料的良好原料来源。化学改性是对纤维进行功能化的重要手段，通过纤维所带有的活性化学基团与某种分子或离子化学反应，使纤维具有新的表面化学特性，从而具有抗静电、吸水保湿、吸附分离、抗菌除臭、净化水和空气等新的功能。化学改性可采用不同的纤维作为原料，通过不同的处理方法和过程得以实现，以引入巯基的纤维材料为例，有以下的相关文献报道：

文献“巯基聚乙烯醇纤维的制备及其吸附性能的研究”（天津工业大学学报, 2005, 24(6), 1-4）：以缩苯甲醛化及半碳化处理后的高强聚乙烯醇纤维为原料, 利用其与巯基乙酸的酯化反应将巯基引入合成纤维骨架, 制成一种新型巯基聚乙烯醇鳌合纤维。文献“巯基聚乙烯醇纤维的合成及其吸附性能的研究”（离子交换与吸附, 1989, 5(4), 246-250）：利用巯基乙酸与聚乙烯醇纤维的酯化反应制得巯基化聚乙烯醇纤维。文献“Systematic studies on adsorption of 11 trace heavy metals on thiol cotton fiber”（Analytica Chimica Acta, 2001, 428, 209-218）：将巯基乙酸、乙酸酐、浓硫酸、脱脂棉放入广口瓶中，在40℃烘箱中反应2-4天，制得巯基棉；文献“Synthesis of thiol-functionalized spent grain as a novel adsorbent for divalent metal ions”（Bioresource Technology, 2010, 101, 6269-6272）：将废弃谷物在N,N-二甲基甲酰胺为溶胀剂时与巯基乙酸发生酯化反应，用NaHSO₄·H₂O作催化剂，然后用Na₂S·9H₂O对所得产物进行还原，得到巯基功能化废弃谷物。CN1580337A“巯基纤维的制备方法”：以纤维素、卤代酸、含硫化合物、醋酸、乙酸酐、无机酸为原料，首先使纤维素与卤代酸进行酯化反应，然后使烷基卤巯基化，从而制备了一种巯基棉纤维。CN1279308A“一种含胺基、巯基的螯合型共混纤维及其制造方法”：将多芯海岛型聚苯乙烯/聚丙烯共混纤维进行交联、氯甲基化、胺化、深度功能化处理制得一种含胺基、巯基的螯合型离子交换纤维。

上述文献报道中，“巯基聚乙烯醇纤维的制备及其吸附性能的研究”、“巯基聚乙烯醇纤维的合成及其吸附性能的研究”、“Systematic studies on adsorption of 11 trace heavy metals on thiol cotton fiber”和“Synthesis of thiol-functionalized spent grain as a novel adsorbent for divalent metal ions”是通过巯基乙酸的羧基与纤维上的羟基进行酯化反应，实现巯基的引入；CN1580337A是通过先使纤维素与卤代酸进行酯化反应，然后使烷基卤巯基化，从而在纤维素中引入巯基；CN1279308A是通过向交联后的聚苯乙烯/聚丙烯共混纤维引入氯甲基，然后利用N,N-二乙胺甲基环硫丙烷与氯甲基进行功能化，使共混纤维中引入巯基功能基团；而采用半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚等同时含胺基和巯基的有机化合物（或其盐酸盐）与腈纶纤维直接进行化学接枝，通过一步反应向纤维中引入巯基的合成方法则尚未见于报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的巯基腈纶纤维材料；又在于提供一种原料易得、工艺简单、环境友好型的该种纤维材料的合成方法。

为实现本发明目的，技术方案为：本发明提供的巯基纤维材料通过腈纶纤维与同时含胺基和巯基的有机化合物或其盐酸盐的化学接枝反应引入巯基，得到含巯基的纤维材料；所述的含胺基和巯基的有机化合物为半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚；所述的含胺基和巯基的有机化合物在腈纶纤维上的接枝量为0.1-0.6 g/g纤维。巯基腈纶纤维的巯基含量为0.3-6.0 mmol·g^-1 。