[发明专利]一种弱碱型离子交换纤维的制备方法有效
申请号: | 201910266570.8 | 申请日: | 2019-04-03 |
公开(公告)号: | CN110026160B | 公开(公告)日: | 2022-04-15 |
发明(设计)人: | 张其坤;刘宝良;于丽平;王远榕;张乐婷;李淑贤 | 申请(专利权)人: | 山东师范大学 |
主分类号: | B01J20/26 | 分类号: | B01J20/26;B01J47/00;B01J20/30 |
代理公司: | 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 | 代理人: | 郑平 |
地址: | 250014 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 弱碱 离子交换 纤维 制备 方法 | ||
本发明涉及一种弱碱型阴离子交换纤维的制备方法:以化学稳定性极强的聚四氟乙烯纤维为基体,通过高能物理法对聚四氟乙烯纤维进行化学改性;同时,引入具有较高化学活性的乙烯基三氯硅烷单体,利用硅氯键的化学活性直接进行氨化,从而便捷的制备一种新型的弱碱型离子交换纤维材料,为离子交换纤维材料在苛刻条件下的应用提供了一类性能优良的产品。同时,本产品机械性能优良,制备的阴离子交换纤维静态交换容量达2.36~5.83mmol/g。预辐照后接枝反应的效率比较高,而且接枝效率可以在一定范围内有效控制,避免了单体浪费的情况,也避免了传统的制备方法中出现的对环境的污染问题。实验过程操作便捷,为离子交换纤维的工业化提供了强有力的技术支持。
技术领域
本发明属于功能高分子材料领域,具体涉及一种新型的弱碱型离子交换纤维的制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
离子交换纤维是在离子交换树脂基础上开发的一种新的纤维状的离子交换材料,在离子交换过程中,纤维相对于树脂,减少了离子在树脂颗粒中的渗透过程,离子交换纤维的直径比颗粒状离子交换剂的粒径小、外比表面积大,因而其交换与洗脱速度快,吸附速度比颗粒状离子交换剂要高10~100倍,尤其是开始阶段吸附速度较快,另一方面,离子交换纤维的应用形式多样,可制成纤维、纱网、无纺布等形状,适用于各种方式的离子交换过程。
一般来讲,离子交换纤维想要得到广泛的推广应用必须满足以下三个条件:离子交换基团和骨架聚合物必须具有化学稳定性;离子交换容量要足够高;纤维基体的机械强度要足够大。以天然纤维为基体制备的离子交换纤维由于它们的亲水性比较强,比表面积非常大,对吸附物质解析速度快等优点,但是发明人发现:由于这些天然材料的机械性能差,化学稳定性差,这就大大的限制了它们的使用范围;另一方面,传统的离子交换纤维材料在制备过程中或多或少要用到有毒有害、环境污染的反应物,例如阴离子型的离子交换纤维,在氨化之前都会有使用氯甲醚对基体纤维进行氯甲基化的步骤,氯甲醚是剧毒物质,制备过程中对操作人员甚至环境都会造成不同程度的损害或污染。利用已商业化的化学物理性能优异的人工合成纤维为基体,开发出离子交换纤维材料的新型制备工艺迫在眉睫。
聚四氟乙烯纤维是惰性极强的高分子材料,具有非常优异的的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在250℃至-180℃的温度下长期工作,尤其在高温下稳定,除熔融金属钠和液氟外,能耐其它化学药品,在王水中煮沸也不起变化。适合用作制备高稳定性的离子交换纤维的基体纤维。
发明内容
为了克服上述问题,本发明提供了一类以聚四氟乙烯纤维为基体离子交换纤维制备方法。该离子交换纤维可应用于苛刻环境下的重金属酸根离子脱除和酸性气体的交换富集。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种新型的弱碱型离子交换纤维的制备方法,包括:
对预处理后的聚四氟乙烯纤维进行高能物理法改性;
将改性后的聚四氟乙烯纤维与乙烯基三氯硅烷单体接枝共聚,得共聚物;
用碱溶液处理共聚物,得弱碱离子交换纤维材料。
本发明利用聚四氟乙烯纤维为基体,通过高能物理法对聚四氟乙烯纤维进行化学改性;同时,在化学改性时引入具有较高化学活性的乙烯基三氯硅烷,利用硅氯键的化学活性直接进行氨化,从而便捷的制备一种新型的弱碱型离子交换纤维材料。目标产品具有高机械性能,高稳定性,耐腐蚀,抗氧化,交换容量大等特点。这种方法制备弱碱型离子交换纤维的过程中避免了氯甲醚的使用,无环境污染问题,而且操作便捷,为弱碱型离子交换纤维的工业化解决了工艺、环保等技术难题。
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