专利名称：一种新的高选择性吸附分离纤维材料的制备方法
技术领域：
本发明属于功能高分子材料领域。
背景技术：
自20世纪30年代中期离子交换树脂问世以来(Adams BA，Holmes EL)，纤维状功能材料的制备开发日益得到人们的重视，天然的或合成的纤维状材料应用于物质的分离和提纯，纤维状材料分无机功能纤维和有机功能纤维两大类，无机功能纤维是通过特定元素组分和工艺由无机或有机先驱体纤维制备而成，如活性碳纤维、极性纤维、非极性纤维等；有机功能纤维是通过天然或合成纤维上引进特定功能基团(有机官能团或特种微量元素)而制成，如离子交换纤维、鳌合纤维等。纤维状材料制备方法各异。比如北京理工大学冯长根教授等(专利号CN01142191.6)通过半碳化、磺化或胺化等一系列化学反应，将特定的离子基团引入到聚乙烯醇合成纤维中制得阴、阳离子交换纤维，随后又研究出通过预辐照对聚丙烯纤维接枝苯乙烯，并经氯甲基化、胺化方法制得强碱性阴离子交换纤维(专利申请号200410037778.6)；北京服装学院周绍箕等(专利号CN98103455.1)由聚烯烃纤维在引发剂、交联剂存在下，与烯基苯聚合成离子交换纤维基体，再利用磺化剂，与基体反应生成强酸性离子交换纤维，或者利用阴离子导入剂胺化得到强碱性、弱碱性离子交换纤维，其特征在于先利用溶胀剂浸泡聚烯烃纤维，再浸渍烯基苯和交联剂，聚合反应时加有自由基保护剂，制造弱碱性离于交换纤维时使用伯胺或仲胺做阴离子导入剂，随后又进行改进研究出由天然纤维或化学纤维为原料纤维，在苯乙烯、二乙烯基苯、引发剂组成的接枝液作用下，制成接枝纤维，由接枝纤维经磺化制得含磺酸基的强酸性阳离子交换纤维，或者在催化剂存在的条件下，将接枝纤维导入氯甲基基团，再与多种有机胺反应，制成阴离子交换纤维(专利号CN200310101844.7和CN200310101843.2)；中山大学符若文等(专利号CN93106033.8)以水蒸汽代替以往使用的惰性气体作为保护气制备活性碳纤维的方法，以及曾汉民等(专利号CN00117568.8)，采用有机聚丙烯腈纤维化学改性的方法制备新型广谱抗菌功能纤维的方法，包括纤维在水合肼溶液中浸渍、氨基腙化结构化和碱性水解等过程；河南省科学院化学研究所原思国(专利号CN95116025.7)等提供了采用普通商品腈纶纤维、多乙烯多胺为原料的一种酸性气体吸附纤维及其制备方法，以及采用腈纶纤维与多乙烯多胺的多元醇溶液反应得中间产物，中间产物在羟胺水溶液或醇溶液中进行功能团改性而制得一种螯合功能纤维合成方法(专利号CN98119070.7)等。
然而，能够用于选择性吸附分离卷烟烟气焦油及其有害物质并保留香吃味成分的高选择性吸附分离纤维材料的制备方法尚未见报导。可见，本发明出的高选择性吸附分离卷烟烟气焦油及其有害物质并保留香吃味成分的高效选择性纤维材料的制备方法不仅对发展新型功能高分子材料具有积极意义，也对批量生产新型性能稳定、无污染的高效选择性吸附纤维材料具有现实意义。
发明内容
本发明涉及采用洗涤、预引发、新型接枝液引发化学接枝聚合、过滤、淋洗过滤、干燥等等一系列化学及物理方法制备高选择性吸附分离纤维材料。该方法是将合成纤维通过有机溶剂洗涤、预引发、新型接枝液化学试剂引发、在一定的温度下接枝聚合在纤维中引入特定功能官能团或特定元素，然后经过过滤、淋洗过滤、干燥等一系列化学及物理方法使合成纤维成为具有高选择性吸附分离性能。由于经过接枝聚合液配方聚合反应过程和预引发处理工艺处理，该高选择性吸附分离纤维材料不仅选择性吸附物质能力强、吸附速度快、无污染，并且丝束质量稳定、开松性能良好、切割性能良好、抗静电性能优异、丝束结头少的一种性能优良的新型环保高选择性吸附分离纤维材料，同时该高选择性吸附分离纤维材料具有比表面积大、耐酸碱、耐水、耐有机溶剂、耐热、良好的机械性能等特征。本新的高选择性吸附分离纤维材料的制备方法的发明，便于该高选择性吸附分离纤维材料的工业化生产，具有生产工艺简单、成本低、生产周期短、无污染的特点。
本发明的高选择性吸附分离纤维材料的制备方法，包括洗涤、预引发、新型接枝液引发化学接枝聚合、过滤、淋洗过滤、干燥等合成工艺步骤，具体如下可选用原料合成纤维原料(如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等，本发明实施例选纤度为1.0～8.4dtex的合成纤维原料聚丙烯纤维)；二乙烯苯(化学纯)；过氧化苯甲酰(化学纯)；偶氮二异丁腈(化学纯)；二缩乙二醇(工业级)；乙二醇单甲醚(工业级)；乙二醇(工业级)；甲苯(工业级)；二甲苯(工业级)；二氯乙烷(工业级)；氢氧化钠(工业级)；氯化钠(工业级)；甲基丙烯酸(工业级)；丙烯酸(工业级)；衣康酸(工业级)；顺丁烯二酸(工业级)；乙醇(工业级)；以聚丙烯纤维(POLYPROPYLENE FIBER，PP)为基体的高选择性吸附分离纤维材料的制备(1)洗涤将聚丙烯纤维(PP)在浓度为2～30％的丙酮溶液中浸泡1～15分钟。丙酮液回收待再用。
(2)预引发将洗涤后的聚丙烯纤维(PP)浸泡在含有化学引发剂(如过氧化苯甲酰)和界面剂(如饱和食盐水)的混合液中浸泡1～15分钟。
(3)引发化学接枝聚合将浸泡后聚丙烯纤维(PP)经过滤释放丙酮后在配好的引发接枝液在50～100℃温度下进行接枝聚合反应，接枝聚合反应时间0.5～6.0小时。
(4)过滤引发接枝聚合反应后的接枝纤维经过滤释放引发接枝液，用时1～15分钟。接枝液回收待再用。
(5)淋洗过滤将释放引发接枝液的接枝纤维先行乙醇淋洗后进行水洗，pH中性为止，然后过滤释放洗涤液，用时1～15分钟。洗涤液回收处理待再用。
(6)干燥将经过曲折的接枝纤维进行干燥，干燥温度在40～70℃，恒重后得成品。
与其它吸附材料相比，本发明的纤维材料的优点在于(1)既可连续化工业生产制备长丝，也可连续化工业生产制备短丝，制备工艺简单，成本低，生产周期短，生产过程中不产生污染。
(2)选择性吸附能力强，方便用在气体分离方面，会在分离气体中多环类物质、生物碱、一氧化碳等气体有害物质(包括卷烟烟气有害物质)方面表现突出，比表面积大，比表面积为粒状树脂的15～20倍，交换容量为树脂的30～50倍。
(3)不仅具有高选择性吸附能力，而且具有纤维的优点，直径小，交换吸附过程有非常明显的穿透力，吸附速度快，无污染。
(4)丝束质量稳定，开松性能良好，切割性能良好，抗静电性能优异，丝束结头少，机械强度好，具有耐酸碱、耐水、耐有机溶剂、耐热等特性。
(5)由于材料是一种连续的长丝，因此可以用普通的纺织机械织成布或编成网，难于产生堵孔和有机污染，相对膨润度仅1.2％，能适应各种形式的物质分离过程。再生速度快，并且不影响选择性吸附分离能力。
具体实施例方式
通过本发明的制备方法分别生产了以聚丙烯纤维(POLYPROPYLENE FIBER，PP)为基体的高选择性吸附分离纤维材料，生产的原料配比见表1，生产的合成工艺见表2，生产的高选择性吸附分离纤维材料的基本性能见表3。
表1 生产的原料配比
表2 高选择性吸附分离纤维材料制备的合成工艺时间过程
表3 生产的两批高选择性吸附分离纤维材料的基本性能
权利要求
1.一种高选择性吸附分离纤维材料制备方法，涉及可选用原料合成纤维原料(如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等)；二乙烯苯；过氧化苯甲酰；偶氮二异丁腈；二缩乙二醇；乙二醇单甲醚；乙二醇；甲苯；二甲苯；二氯乙烷；氢氧化钠；氯化钠；甲基丙烯酸；丙烯酸；衣康酸；顺丁烯二酸；乙醇。并采用下述制备方法(1)洗涤将聚丙烯纤维(PP)在浓度为2～30％的丙酮溶液中浸泡1～15分钟。丙酮液回收待再用。(2)预引发将洗涤后的聚丙烯纤维(PP)浸泡在含有化学引发剂(过氧化苯甲酰)和界面剂(饱和食盐水)的混合液中浸泡1～15分钟。(3)引发化学接枝聚合将浸泡后聚丙烯纤维(PP)经过滤释放丙酮后在配好的引发接枝液在50～100℃温度下进行接枝聚合反应，接枝聚合反应时间0.5～6.0小时。(4)过滤引发接枝聚合反应后的接枝纤维经过滤释放引发接枝液，用时1～15分钟。接枝液回收待再用。(5)淋洗过滤将释放引发接枝液的接枝纤维先行乙醇淋洗后进行水洗，pH中性为止，然后过滤释放洗涤液，用时1～15分钟。洗涤液回收处理待再用。(6)干燥将接枝纤维进行干燥，干燥温度在40～70℃，恒重后得成品。
2.根据权利要求1所述高选择性吸附分离纤维材料是以合成纤维材料为基体，通过接枝，引入交换基团而制成的直径2～50μm的高聚物，通过化学吸附和物理吸附的原理可达到选择性吸附分离气体中多环类物质、生物碱、一氧化碳等有害物质的目的，尤其应用在对烟气焦油、一氧化碳、烟碱等有害物质分离并保留原有的香吃味成分方面性能突出。用本发明方法可连续化工业制备生产接枝纤维长丝或短丝。
3.根据权利要求1所述预引发是本发明的新型制备工艺特征，将合成纤维浸泡在含有化学引发剂和界面剂的混合液中浸泡1～15分钟。
4.本发明涉及的接枝液组成配方，包括推荐的实施例在这里得到了详细的描述。该实例有助于理解本发明，但不能理解为限制本发明。应该对于那些精通本领域的人来说，根据本发明上述的方法，可以对本发明做出许多变化和/或改进，凡是为了选择性吸附分离气体中物质利用本发明可选用原料组成的任何比例配方在合成纤维上制备接枝纤维仍在本发明所规定的权利要求范围之内。
全文摘要
本发明公开了一种新的高选择性吸附分离纤维材料的制备方法，涉及功能高分子材料领域。这种以合成纤维为骨架的高选择性吸附分离纤维材料是通过洗涤、预引发、新接枝液引发化学接枝聚合、洗涤、过滤、干燥等一系列化学及物理方法制得的。用本发明方法可连续化工业生产制备长丝或短丝。丝束具有比表面积大、吸附速度快、选择性吸附分离能力强并稳定、无污染、质量稳定、开松性能良好、切割性能良好、抗静电性能优异、丝束结头少的优良性能，利用化学吸附和物理吸附的原理可达到选择性吸附分离气体中多环类物质、生物碱、一氧化碳等有害物质的目的，尤其应用在对烟气焦油、一氧化碳、烟碱等有害物质分离并保留原有的香吃味成分方面性能突出。
文档编号A24D3/00GK1843619SQ20061006643
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者胡秀峰, 周绍箕 申请人:胡秀峰