[发明专利]一种静电纺丝法制备改性聚丙烯腈离子交换纤维的方法

说明书

本发明公开了一种静电纺丝法制备改性聚丙烯腈离子交换纤维的方法，属于化学纤维材料制造方法技术领域。本发明首先对聚丙烯腈进行功能化改性，然后通过静电纺丝直接制备离子交换纤维。该方法包括以下步骤：将聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺的溶液中，搅拌加入三乙烯四胺（或二乙烯三胺），经反应制得改性聚丙烯腈静电纺丝液，应用静电纺丝装置对改性聚丙烯腈溶液进行静电纺丝得到具有离子交换功能的改性聚丙烯腈静电纺丝纤维。本发明工艺简单，提高了聚丙烯腈功能化改性的生产效率，改善了离子交换纤维的均匀性。

技术领域

本发明属于化学纤维材料制造方法技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯腈纤维的制备方法，特别涉及一种静电纺丝法制备改性聚丙烯腈离子交换纤维的方法。

背景技术

离子交换纤维是一类新型吸附与分离功能纤维材料，属于当今发展迅猛的高新技术之一，与离子交换树脂相比，离子交换纤维材料具有交换容量高、有效比表面积大、交换速度快等特点。与离子交换树脂相比离子交换纤维具有明显的反应动力学优势，且可在气相条件下对有害气体进行吸附与分离。专利ZL95116025.7通过腈纶纤维接枝三乙烯四胺制备了具有可吸附酸性气体的离子交换纤维；专利CN200810097886.0、CN200810097887.5应用静电纺丝制备基体纤维，然后对基体纤维进行改性而引入功能基团制备离子交换纤维。上述离子交换纤维的制备工艺都是通过对纤维进行功能化改性而制得。上述专利ZL95116025.7，其应用聚丙烯腈纤维与三乙烯四胺进行功能化反应生成离子交换纤维存在如下不足: 由于聚丙烯腈纤维的膨松度高，功能化反应的效率也相对较低，同时由于聚丙烯腈纤维的功能化反应为非均相固液反应，反应的均匀性也较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种适于工业化应用的静电纺丝法制备改性聚丙烯腈离子交换纤维的方法，该离子交换纤维可用于气相中酸性气体的吸附与净化。

为实现本发明目的，本发明首先对聚丙烯腈进行功能化改性，然后通过静电纺丝直接制备离子交换纤维。

本发明具体实施步骤如下：

（1）改性聚丙烯腈静电纺丝溶液的制备：将聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺中，配制成5wt%~10wt%的溶液，然后加入三乙烯四胺或二乙烯三胺搅拌均匀，加热反应后降至室温得到改性聚丙烯腈静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝步骤：将上述溶液置于连接静电纺丝喷头的储罐中，控制纺丝电压，纺丝距离，进行静电纺丝，得到具有离子交换功能的改性聚丙烯腈静电纺丝纤维。经真空干燥后检测，改性聚丙烯腈静电纺丝纤维的交换容量达到4.7-5.6mmol/g。

聚丙烯腈与三乙烯四胺或二乙烯三胺的质量比为 1：2~5。

优选：控制纺丝电压为20~30KV，纺丝距离为20cm进行静电纺丝。

本发明优点：本发明应用胺基化合物与聚丙烯腈进行接枝反应先合成含胺基的改性聚丙烯腈静电纺丝液，然后通过静电纺丝制备具有离子交换功能的改性聚丙烯腈静电纺丝纤维，与其它制备离子交换纤维方法的区别主要在于：先在液态均相反应体系对聚丙烯腈进行功能化改性，提高了聚丙烯腈功能化改性的生产效率和离子交换纤维的均匀性，使改性聚丙烯腈静电纺丝纤维的交换容量达到4.7-5.6mmol/g。功能化反应过程中，控制聚丙烯腈与三乙烯四胺（二乙烯三胺）的质量比为1：2~5，以抑制交联反应，从而使静电纺丝过程顺利进行。该改性聚丙烯腈静电纺丝纤维可应用于二氧化硫、氟化氢、硫化氢等酸性气体的吸附与净化。

附图说明

图1为本发明制得的改性聚丙烯腈静电纺丝纤维的数码显微镜照片。

具体实施方式

为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：

实施例1：