[发明专利]一种多孔聚乙烯亚胺和壳聚糖共混纤维及其制备方法和应用

说明书

技术领域

 本发明属于环境治理、分子印迹固相微萃取和生物医用功能纤维领域，具体涉及一种多孔聚乙烯亚胺和壳聚糖共混纤维及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖是一种天然多糖，分子结构与纤维素相似，呈直链状，分子上有活性很高的胺基和羟基，极性强，易结晶。聚乙烯亚胺分为线型和超支化两种，线性聚乙烯亚胺包含的全是仲胺，而分枝状聚乙烯亚胺中有伯胺、仲胺和叔胺基，其中超支化聚乙烯亚胺应用更广泛，其胺基含量高、活性高，是重要的多胺基高分子材料之一。多孔多胺基高分子纤维材料广泛用于离子交换、二氧化碳的吸附、重金属吸附、分子印迹固相微萃取、抗菌、生物医用等领域。

与颗粒和膜材料相比，纤维材料除了具有传质距离短、吸附平衡快、比表面积大等优势外，还可以方便织成各种多孔多层结构的织物，可以采用三维织造方法织成管状、球状等特殊三维结构，这使纤维材料更具广阔的创新空间。

目前多胺基纤维生产方法有三种，一种是将纤维适当前处理后再直接胺化引入胺基，最常见的是以腈纶为基体，采用先交联后胺化的两步法，以水合肼为交联剂，再以二乙烯三胺等为胺化试剂进行胺化引入胺基，制备出弱碱性多胺基纤维，如中国专利公开号CN 1181924 C（一种离子交换纤维及其制备方法和应用）；第二种是采用预辐照方法，在纤维表面产生自由基，然后接枝小分子功能单体，再用各种胺化剂胺化，如中国专利公开号CN 201110116079.0（一种分子印迹纤维材料及其制备方法），该方法是将合成纤维先经过预辐照，使表面产生自由基，然后将丙烯酸单体化学接枝到纤维表面，接着再将聚乙烯亚胺引入到改性纤维表面，从而在纤维表面引入大量的胺基；第三种是直接采用含胺基的高分子溶液或熔体进行纺丝，比如中国专利公开号CN 102199810A（一种壳聚糖纤维的制备方法）和中国专利公开号CN 102912475A（一种用多组分凝固浴液生产高强度壳聚糖纤维的制备方法）。

多孔多胺基材料在生物医药领域、二氧化碳的吸附和分子印迹固相微萃取材料上有重要应用价值，比如中国专利公开号CN 1404881 A（一种多孔壳聚糖管的制备方法）和CN 103030813 A（一种壳聚糖接枝聚乙烯亚胺非病毒转基因载体的制备方法），中国专利公开号CN 102580702 A（莱克多巴胺分子印迹材料制备方法及其应用）和CN 201110116079.0（一种分子印迹纤维材料及其制备方法）和CN 101423612A（一种硅胶表面酚类分子印迹聚合物的制备方法）。

可以看出，现有的多胺基纤维的制备方法须经过表面接枝、胺化等难度较高的环节，工艺比较复杂、技术要求较高、周期较长、成本较高，而且获得的胺基含量和密度比较低，且因结构比较致密，造成胺基利用率较低。

目前尚未有用聚乙烯亚胺和壳聚糖共混湿纺直接制备多孔多胺基纤维的报道，也未有用此方法直接快速制备分子印迹纤维的报道。

发明内容

本发明的发明目的在于减少传统多胺基纤维制备过程中接枝、胺化环节改善的同时因其结构致密造成孔隙率和胺基利用率低的不足，提供一种多孔聚乙烯亚胺和壳聚糖共混纤维及其制备方法和应用，通过用高胺基含量的聚乙烯亚胺和壳聚糖进行共混湿法纺丝，实现了多孔多胺基纤维的湿纺快速制备及其高效应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种共混纤维材料，其特征在于，所述共混纤维材料包括如下按重量份的组分：多孔聚乙烯亚胺60～90重量份和壳聚糖40～10重量份。

本发明所述共混纤维的制备方法具体步骤如下：

S1. 配制聚乙烯亚胺溶液；

S2. 配制壳聚糖溶液；

S3. 将步骤S1和步骤S2配制的两种溶液混合及挤出得到共混丝束；

S4. 步骤S3得到的共混丝束经过拉伸、烘干、交联、洗脱即得共混纤维产品。

本发明共混纤维的制备方法还可以用于制备酚类化合物分子印迹纤维，只需在步骤S1配制聚乙烯亚胺溶液的同时添加2～5重量份模板化合物，所述模板化合物为酚类化合物。 

本发明在制备酚类化合物分子印迹纤维时，只需在步骤S1配制聚乙烯亚胺溶液的同时添加模板化合物，原因是在强极性溶液中，聚乙烯亚胺上的胺基仍然可以和酚类化合物上的酚羟基形成较强的氢键，互溶时，聚乙烯亚胺和酚类化合物则自组装形成比较稳定的预聚物，再通过交联剂交联使聚乙烯亚胺上的吸附位点得到固化，当酚类化合物从交联后的聚合物中脱除后共混纤维上则形成对酚类化合物有特异性、高选择性的三维孔穴。

所述酚类化合物可以是双酚A、双酚 AP、双酚S、双酚B等。