专利名称：离子交换纤维及其织物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种离子交换纤维及其织物的制备方法，特别是涉及一种离子交换纤维及其织物在密闭反应器中的制备方法。
二.
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，它的工业制备及在不同领域的应用是当今发展迅猛的高新技术之一。与颗粒状离子交换剂相比，离子交换纤维材料具有以下特点(1)反离子传质距离短、有效比表面积大，因而在以液膜传质和骨架载体内传质两种主要决定反应速度的过程中，离子交换纤维材料均比颗粒状离子交换材料具有明显的反应动力学优势。(2)离子交换纤维材料能以纱、线、布、毡等多种织物形式使用，并能在一定条件下对酸、碱各种极性气体小分子进行有效吸附滤除。从而开创离子交换这一化学吸附分离手段在气相条件下实际应用的先河。
目前世界上对离子交换纤维研究和应用最多的国家是日本、前苏联等国。从七十年代末开始，他们已研制出多种新型离子交换和螯合纤维材料，例如俄罗斯的FIBAN、VION系列和日本的IONEX、TIN系列离子交换纤维已形成包括阴离子、阳离子、两性、螯合等系列化产品。其应用领域和生产规模也在迅速扩大中。国内自七十年代开始离子交换纤维材料的研究与应用工作，其中中山大学、河南化学所、河南省精细化工重点实验室等先后研制开发出多种离子交换纤维材料，并在不同领域应用方面进行了许多有益的探索。但从总体上讲；我国在这方面可供工业化制备和实际应用的离子交换纤维产品还不多见，其工作基本上还处于实验室研究与应用的文献积累阶段。
本课题承担者曾研制开发出具有独立知识产权的阴离子交换纤维材料。在此基础上我们通过对国内外大量文献的调查分析及市场应用考察，提出开发阳离子交换纤维的设想。目前国内外研制成功的阳离子交换纤维有多种制备路线，其中前苏联通过丙纶纤维经辐照接枝引入苯乙烯后，再进行磺化反应或丙纶纤维经辐照接枝引入丙烯腈后再进行水解反应分别制备出强酸、弱酸离子交换纤维(例如白俄罗斯Fiban-K-1和Fiban-K-4离子交换纤维)。用这种方法制备功能纤维的共同特点是辐照工艺复杂，所得材料交换容量低。此外，生产过程中生成废酸较多，强酸性纤维不易再生也是它们较难在气体吸附净化领域实际推广应用的主要原因。八十年代以来，国内外利用腈纶纤维开发有机功能纤维的研究和实际制备报道逐渐增多。例如俄罗斯、日本和我国都先后以腈纶纤维为原料，采用双端基化合物在NaOH水溶液中反应的方法制得具有适度网状结构的阳离子交换纤维[1]，但由于腈纶纤维中一CN水解程度不易控制，因此所得离子交换纤维材料的机械和纤维成型性能往往不能达到实际使用的要求。中国发明专利CN 1054168C，专利号为97112391.8，名称为《多配位基离子交换螯合纤维及其合成方法》中报道了腈纶纤维先与水合肼溶液进行预交联，然后再在NaOH溶液中水解制备含羧酸基团的高吸水纤维或离子交换纤维，采用这种方法得到的功能纤维材料其物理化学性能有了较大提高，但由于上述工艺反应时间较长，水合肼溶液浓度高，原材料消耗量大，成本高，所以使得它们的工业化制备受到一定限制。
三.
发明内容
本发明的目的是克服目前制备离子交换纤维反应时间较长，原材料消耗大，成本高的不足，提供一种离子交换纤维及其织物在密闭反应器中的制备方法。
本发明的技术方案是一种离子交换纤维的制备方法，采用腈纶纤维与一定浓度的水合肼溶液在一定温度下先进行预交联反应，再在碱性条件下或酸性条件下水解而制备，预交联反应、碱性水解反应或酸性水解反应是在压强大于0.0Mpa小于等于0.5MPa的密闭反应器内进行的。
预交联反应中水合肼溶液的浓度为1～60％，预交联反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～40％，碱性水解反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为5～80％，酸性水解反应是在100～150℃条件下反应1～5小时。
预交联反应是在压强为0.1～0.3MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为5～40％，预交联反应是在100～130℃条件下反应1～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～20％，碱性水解反应是在100～130℃条件下反应1～8小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为20～60％，酸性水解反应是在100～130℃条件下反应1～5小时。
预交联反应是在压强为0.1～0.25MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为8～20％，预交联反应是在110～120℃条件下反应2～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为3～10％，碱性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为30～50％，酸性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时。
碱性水解反应中的碱溶液为氢氧化钠溶液，或为氢氧化钾溶液，或为氢氧化锂溶液，酸性水解反应中的酸溶液为盐酸溶液，或为硫酸溶液，或为硝酸溶液，或为磷酸溶液。
一种离子交换纤维织物的制备方法，采用腈纶纤维织物与一定浓度的水合肼溶液在一定温度下先进行预交联反应，再在碱性条件下或酸性条件下水解而制备，预交联反应、碱性水解反应或酸性水解反应是在压强大于0.0Mpa小于等于0.5MPa的密闭反应器内进行的。
预交联反应中水合肼溶液的浓度为1～60％，预交联反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～40％，碱性水解反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为5～80％，酸性水解反应是在100～150℃条件下反应1～5小时。
预交联反应是在压强为0.1～0.3MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为5～40％，预交联反应是在100～130℃条件下反应1～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～20％，碱性水解反应是在100～130℃条件下反应1～8小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为20～60％，酸性水解反应是在100～130℃条件下反应1～5小时。
预交联反应是在压强为0.1～0.25MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为8～20％，预交联反应是在110～120℃条件下反应2～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为3～10％，碱性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为30～50％，酸性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时。
碱性水解反应中的碱溶液为氢氧化钠溶液，或为氢氧化钾溶液，或为氢氧化锂溶液，酸性水解反应中的酸溶液为盐酸溶液，或为硫酸溶液，或为硝酸溶液，或为磷酸溶液。
本发明的积极有益效果是
1.本发明的离子交换纤维及其织物的制备方法可以明显缩短反应时间，减少原材料消耗，提高生产效率，降低生产成本。本发明是采用腈纶纤维及其织物在密闭反应容器中与一定浓度的水合肼溶液在一定温度下先进行预交联反应，再在碱性或酸性溶液中进行水解反应制备离子交换纤维及其织物的新合成工艺，由于反应在密闭体系中完成，因此这种方法与现有技术相比，不但可以通过反应温度的升高使得反应时间大幅度缩短，而且还有效地避免了水合肼等原材料在原有工艺中的挥发损耗，原来在敞口体系中，平均每生产1吨离子交换纤维，消耗原材料水合肼(80％)为800Kg，现在反应在密闭体系中完成，平均每生产1吨离子交换纤维，消耗原材料水合肼(80％)仅为153Kg。一般条件范围内，原材料水合肼仅消耗原来的1/5～1/3，便可达到同样的制备效果，实践证明，本发明可以大量节约原材料，明显提高了生产效率，大大降低了生产成本，具有显著的经济和社会效益，值得推广。
2.使用本发明的离子交换纤维及其织物的制备方法所生产的离子交换纤维或织物产品，具有超强吸附有害气体的能力。作为一种反应性高分子材料，本发明的离子交换纤维经氢氧化钠或盐酸溶液浸泡转型，可得到钠型或氢型两种规格的离子交换纤维或织物产品，并可以分别对酸性气体(SO2、HCl、Cl2、HF)、碱性气体(NH3以及伯、仲、叔有机胺等)进行有效、快速吸附滤除。特别是上述纤维或织物的钠型产品有很强的吸水保湿能力，从而有效实现了在常温、常湿条件下对上述有害气体的高效动态吸附净化。
钠型离子交换纤维及其织物对酸性有害气体的吸收是一种化学吸附过程，是基于弱酸的盐与强酸反应，酸性气体的酸性只有大于羧酸才能被吸附，而且酸性越强吸附效果越好。我们考察了钠型离子交换纤维对空气中二氧化硫、氯化氢、氟化氢等有害气体的动态吸附性能，结果见下表
3.培养或，测量抑菌环直径。
(二)液体培养法1.向MRS液体培养基(8ml)中加入致病菌菌悬液1ml，测原始菌数；2.加入嗜酸乳杆菌菌悬液1ml，设置对照(用MRS液体培养基)；3.混合培养24-48hr；4.测致病菌菌数CFU/ml(平板法)；5.菌落计数。
b.实验结果平板法
液体培养基法
<p>3.离子交换纤维织物作为气体净化滤料时，具有较好的低压力降特性。离子交换纤维在实际应用中，适宜的织物形式是其能否成功应用的重要因素之一，实验结果表明1)本发明离子交换纤维与25％左右的丙纶纤维混合，经梳理，铺网，热成型等工艺可加工成胶粘型非织造布。2)腈纶毛线经肼交联，碱性水解制得离子交换纤维毛线后可进一步加工成离子交换纤维针织物。3)腈纶纱纺织成腈纶纱布后再进行肼交联，碱性水解可制得离子交换纤维纱布。上述三种织物形式中，离子交换纤维针织物和纱布两种织物形式由于织物呈有效排列，因此在作为气体净化滤料时，比乱堆积形式的离子交换纤维非织造布具有更好的低压力降特性。
4.经国家劳动保护用品质量监督检验中心检测本发明离子交换纤维制成的劳动保护用品在吸附SO2、NH3方面各项指标均达到或优于国家标准。目前国内劳动保护用滤毒盒，每个用4#、7#活性炭约90克，4#、7#活性炭出厂价约为1.5万元/T，折合到每个滤毒盒为1.35元/个。而本发明离子交换纤维达到上述滤毒效果，用量仅为4#、7#活性炭的1/3至1/5，且反复能再生10次不影响其使用性能。所以即使纤维用量为活性炭的1/3，且按再生使用5次计算，单次使用成本也不到颗粒活性炭滤毒盒的40％，折合到每个滤毒盒其成本不超过0.54元/个，因此具有良好的经济与社会效益。
5.离子交换纤维或其织物具有超强再生能力。离子交换纤维及其织物经二十次循环使用后，其交换容量与没有使用前相比略有上升，与离子交换纤维或其织物经酸碱浸泡后的结果相似，这也应归结为离子交换纤维载体中少量未反应的腈基(-CN)在反复的酸碱溶液浸泡中发生水解从而形成新羧基的缘故。对比使用前后离子交换纤维样品的IR图谱，除2242cm-1处吸收峰变弱外无其它明显变化，进一步说明离子交换纤维具有可多次重复使用的化学稳定性能，参见图1和图2。
四.
图1为离子交换纤维的IR图；图2为20次使用再生后离子交换纤维的IR谱图。
五.
具体实施例方式实施例1在反应釜中加入1％水合肼80kg、腈纶纤维3kg，密闭反应釜搅拌加热，于130℃、0.3MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入1％氢氧化钠溶液125kg、上述交联纤维，在密闭反应釜搅拌加热，于150℃、0.5MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型6小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例2在反应釜中加入5％水合肼80kg、腈纶纤维5kg，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入3％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型10小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例3在反应釜中加入10％水合肼100kg、腈纶纤维4kg，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应10小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.05MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型10小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例4在反应釜中加入15％水合肼100kg、腈纶纤维5.4kg，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.3MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入5％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.2MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型10小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例5在反应釜中加入40％水合肼100kg、腈纶纤维5.0kg，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.35MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入20％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.4MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型10小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例6在反应釜中加入5％水合肼100kg、腈纶纤维3.1kg，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入1％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型15小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例7在反应釜中加入35％水合肼100kg、腈纶纤维4.9kg，密闭反应釜搅拌加热，于150℃、0.5MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入15％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.2MPa反应10小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型8小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例8在反应釜中加入20％水合肼100kg、腈纶纤维5.0kg，密闭反应釜搅拌加热，于150℃、0.5MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入15％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.2MPa反应7小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型8小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例9在反应釜中加入20％水合肼600g、腈纶纤维23.1g，密闭反应釜搅拌加热，于150℃、0.5MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入15％氢氧化钠溶液600g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于130℃、0.4MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液600g、上述钠型离子交换纤维，转型12小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例10在反应釜中加入8％水合肼400g、腈纶纤维24.7g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.3MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入5％氢氧化钠溶液500g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液400g、上述钠型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例11在反应釜中加入8％水合肼200g、腈纶纤维8.0g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.2MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入2％氢氧化钠溶液250g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.25MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液400g、上述钠型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例12在反应釜中加入12％水合肼200g、腈纶纤维8.2g，密闭反应釜搅拌加热，于130℃、0.47MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入2％氢氧化钠溶液250g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.25MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液400g、上述钠型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例13在反应釜中加入60％水合肼600g、腈纶纤维23.1g，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入40％氢氧化钾溶液600g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于100℃、0.02MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液600g、上述钠型离子交换纤维，转型12小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例14在反应釜中加入8％水合肼400g、腈纶纤维24.7g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.3MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入5％氢氧化钾溶液500g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液400g、上述钠型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例15在反应釜中加入8％水合肼400g、腈纶纤维24.7g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.3MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化锂溶液500g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2 Pa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％硫酸溶液400g、上述钠型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例16在反应釜中加入20％水合肼600g、腈纶纤维23.1g，密闭反应釜搅拌加热，于150℃、0.5MPa反应2小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入25％氢氧化锂溶液600g、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于130℃、0.4MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液600g、上述钠型离子交换纤维，转型12小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例17在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维，20％盐酸溶液200ml，于100℃、0.02MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钾溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例18在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.8g，80％硫酸溶液200g，于100℃、0.02MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例19在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.8g，10％硝酸溶液200g，于150℃、0.5MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述FFC-1氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例20在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维3.1g，40％硝酸溶液200g，于120℃、0.05MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例21在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.8g，10％磷酸溶液200g，于150℃、0.5MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例22在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维3.1g，20％磷酸溶液200g，于120℃、0.05MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例23在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.5g，20％硫酸溶液200ml，于100℃、0.02MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例24在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.8g，50％硫酸溶液200g，于100℃、0.02MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例25在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维2.8g，10％硫酸溶液200g，于150℃、0.5MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例26在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.07MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维3.1g，80％硫酸溶液200g，于120℃、0.05MPa反应1小时，降温出料、水洗干燥得1氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例27在反应釜中加入5％水合肼100kg、腈纶纤维3.1kg，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入1％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入5％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型15小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例28在反应釜中加入10％水合肼100kg、腈纶纤维4.9kg，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.1MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液80kg、上述交联纤维，密闭反应釜搅拌加热，于120℃、0.2MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得钠型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％盐酸溶液50kg、上述钠型离子交换纤维，转型8小时，水洗干燥得氢型离子交换纤维。
实施例29在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.1MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维，50％硫酸溶液200g，于120℃、0.2MPa反应5小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例30在反应釜中加入18％水合肼200g、腈纶纤维8.5g，密闭反应釜搅拌加热，于110℃、0.1MPa反应3小时，降温出料、水洗干燥得交联纤维。
在反应釜中加入上述交联纤维，40％硫酸溶液200g，于120℃、0.2MPa反应4小时，降温出料、水洗干燥得氢型离子交换纤维。
在反应釜中加入10％氢氧化钠溶液400g、上述氢型离子交换纤维，转型7小时，水洗干燥得钠型离子交换纤维。
实施例31取干燥的氢型离子交换纤维20g，在T＝22℃、RH(相对湿度)＝85％的空气环境中充分平衡后(纤维含水率约20％)装过滤柱。将氨含量＝760mg/m3的空气以15L/min.的速度均匀通过装有上述纤维的过滤柱，以酚酞指示液检测氨气体穿透情况，穿透时间50.2min。
实施例32取干燥的钠型离子交换纤维20g，在T＝22℃、RH(相对湿度)＝85％的空气环境中充分平衡后(纤维含水率约25％)装过滤柱。将二氧化硫含量＝2000mg/m3的空气以15L/min.的速度均匀通过装有上述纤维的过滤柱，以高锰酸钾指示液检测二氧化硫气体穿透情况，穿透时间75.7min。
实施例33取含水量约20％的氢型离子交换纤维20g放在容积约10m3，氨含量约3mg/m3的密闭空间内。24h.后，氨含量降至约0.2mg/m3。
实施例34羧酸型(Na型)离子交换纤维对酸性有害气体的吸收是一种化学吸附过程，是基于弱酸的盐与强酸反应，酸性气体的酸性只有大于羧酸才能被吸附，而且酸性越强吸附效果越好。我们考察了羧酸型纤维对空气中二氧化硫、氯化氢、氟化氢等有害气体的动态吸附性能，结果见下表羧酸型离子交换纤维对有害气体的动态吸附性能
实施例35应用本发明离子交换纤维制成个体防护口罩，在某树脂厂经工人使用对盐酸气及氯气均有较好的滤除作用。
实施例36应用本发明离子交换纤维制成个体防护口罩，在河南省某科技发展公司经工人使用对三甲氨有较好的滤除作用。
权利要求
1.一种离子交换纤维的制备方法，采用腈纶纤维与一定浓度的水合肼溶液在一定温度下先进行预交联反应，再在碱性条件下或酸性条件下水解而制备，其特征是预交联反应、碱性水解反应或酸性水解反应是在压强大于0.0Mpa小于等于0.5MPa的密闭反应器内进行的。
2.根据权利要求1所述的离子交换纤维的制备方法，其特征是预交联反应中水合肼溶液的浓度为1～60％，预交联反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～40％，碱性水解反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为5～80％，酸性水解反应是在100～150℃条件下反应1～5小时。
3.根据权利要求1或2所述的离子交换纤维的制备方法，其特征是预交联反应是在压强为0.1～0.3MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为5～40％，预交联反应是在100～130℃条件下反应1～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～20％，碱性水解反应是在100～130℃条件下反应1～8小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为20～60％，酸性水解反应是在100～130℃条件下反应1～5小时。
4.根据权利要求1或2所述的离子交换纤维的制备方法，其特征是预交联反应是在压强为0.1～0.25MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为8～20％，预交联反应是在110～120℃条件下反应2～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为3～10％，碱性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为30～50％，酸性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时。
5.根据权利要求1或2所述的离子交换纤维的制备方法，其特征是碱性水解反应中的碱溶液为氢氧化钠溶液，或为氢氧化钾溶液，或为氢氧化锂溶液，酸性水解反应中的酸溶液为盐酸溶液，或为硫酸溶液，或为硝酸溶液，或为磷酸溶液。
6.一种离子交换纤维织物的制备方法，采用腈纶纤维织物与一定浓度的水合肼溶液在一定温度下先进行预交联反应，再在碱性条件下或酸性条件下水解而制备，其特征是预交联反应、碱性水解反应或酸性水解反应是在压强大于0.0Mpa小于等于0.5MPa的密闭反应器内进行的。
7.根据权利要求6所述的离子交换纤维织物的制备方法，其特征是预交联反应中水合肼溶液的浓度为1～60％，预交联反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～40％，碱性水解反应是在100～150℃条件下反应1～10小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为5～80％，酸性水解反应是在100～150℃条件下反应1～5小时。
8.根据权利要求6或7所述的离子交换纤维织物的制备方法，其特征是预交联反应是在压强为0.1～0.3MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为5～40％，预交联反应是在100～130℃条件下反应1～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为1～20％，碱性水解反应是在100～130℃条件下反应1～8小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为20～60％，酸性水解反应是在100～130℃条件下反应1～5小时。
9.根据权利要求6或7所述的离子交换纤维织物的制备方法，其特征是预交联反应是在压强为0.1～0.25MPa的密闭反应器内进行的，预交联反应中水合肼溶液的浓度为8～20％，预交联反应是在110～120℃条件下反应2～5小时，碱性水解反应中碱溶液的浓度为3～10％，碱性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时，酸性水解反应中酸溶液的浓度为30～50％，酸性水解反应是在110～130℃条件下反应2～5小时。
10.根据权利要求6或7所述的离子交换纤维织物的制备方法，其特征是碱性水解反应中的碱溶液为氢氧化钠溶液，或为氢氧化钾溶液，或为氢氧化锂溶液，酸性水解反应中的酸溶液为盐酸溶液，或为硫酸溶液，或为硝酸溶液，或为磷酸溶液。
全文摘要
本发明涉及一种离子交换纤维及其织物的制备方法，特别是涉及一种离子交换纤维及其织物在密闭反应器中的制备方法。它是在压强大于0.0MPa小于等于0.5MPa的密闭反应器内采用腈纶纤维或其织物与1～60％浓度的水合肼溶液在100～150℃温度下先进行预交联反应，再在碱性条件下或酸性条件下水解而制备，本发明的离子交换纤维及其织物的制备方法所生产的离子交换纤维或织物产品，具有超强吸附有害气体的能力和再生能力，并且本发明的制备方法可以明显缩短反应时间，减少原材料消耗，提高生产效率，降低生产成本，具有显著的经济和社会效益，值得推广。
文档编号D06M11/00GK1641094SQ20041006027
公开日2005年7月20日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者原思国, 梁志宏, 赵林, 刘洋 申请人:河南省科学院质量检验与分析测试研究中心