专利名称：一种巯基腈纶纤维材料及其合成方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维材料及其合成方法，尤其涉及一种巯基腈纶纤维材料及其合成方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
对常见的纺织纤维(合成纤维和天然纤维)进行功能化，使之既保持纤维原有的特点和优点，又具有各种特殊的性能和用途，这一领域的研究在近年来日益受到人们的关注。 纺织纤维供应充足、品种繁多、价格适宜，是获取新材料的良好原料来源。化学改性是对纤维进行功能化的重要手段，通过纤维所带有的活性化学基团与某种分子或离子化学反应， 使纤维具有新的表面化学特性，从而具有抗静电、吸水保湿、吸附分离、抗菌除臭、净化水和空气等新的功能。化学改性可采用不同的纤维作为原料，通过不同的处理方法和过程得以实现，以引入巯基的纤维材料为例，有以下的相关文献报道文献“巯基聚乙烯醇纤维的制备及其吸附性能的研究”(天津工业大学学报，2005， 24(6)，1-4):以缩苯甲醛化及半碳化处理后的高强聚乙烯醇纤维为原料，利用其与巯基乙酸的酯化反应将巯基引入合成纤维骨架，制成一种新型巯基聚乙烯醇鳌合纤维。文献“巯基聚乙烯醇纤维的合成及其吸附性能的研究”(离子交换与吸附，1989，5(4)， 246-250):利用巯基乙酸与聚乙烯醇纤维的酯化反应制得巯基化聚乙烯醇纤维。文献 “Systematic studies on adsorption of 11 trace heavy metals on thiol cotton fiber” (Analytica Chimica Acta, 2001, 428, 209-218):将疏基乙酸、乙酸酐、浓硫酸、脱脂棉放入广口瓶中，在40°C烘箱中反应2-4天，制得巯基棉；文献“Synthesis of thiol-functionalized spent grain as a novel adsorbent for divalent metal ions，， (Bioresource Technology, 2010, 101, 6269-6272):将废弃谷物在 N, N-二甲基甲酰胺为溶胀剂时与巯基乙酸发生酯化反应，用NaHSCVH2O作催化剂，然后用Na2S*9H20对所得产物进行还原，得到巯基功能化废弃谷物。CN1580337A “巯基纤维的制备方法”:以纤维素、卤代酸、含硫化合物、醋酸、乙酸酐、无机酸为原料，首先使纤维素与卤代酸进行酯化反应，然后使烧基齒疏基化，从而制备了一种疏基棉纤维。CN1279308A “一种含胺基、疏基的整合型共混纤维及其制造方法”:将多芯海岛型聚苯乙烯/聚丙烯共混纤维进行交联、氯甲基化、胺化、深度功能化处理制得一种含胺基、巯基的螯合型离子交换纤维。
上述文献报道中，“巯基聚乙烯醇纤维的制备及其吸附性能的研究”、“巯基聚乙烯醇纤维的合成及其吸附性能的研究”、“Systematic studies on adsorption of 11 trace heavy metals on thiol cotton fiber，，和“Synthesis of thiol-functionalized spent grain as a novel adsorbent for divalent metal ions，，是通过疏基乙酸的羧基与纤维上的羟基进行酯化反应，实现巯基的引入；CN1580337A是通过先使纤维素与卤代酸进行酯化反应，然后使烷基卤巯基化，从而在纤维素中引入巯基；CN1279308A是通过向交联后的聚苯乙烯/聚丙烯共混纤维引入氯甲基，然后利用N，N-二乙胺甲基环硫丙烷与氯甲基进行功能化，使共混纤维中引入巯基功能基团；而采用半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚等同时含胺基和巯基的有机化合物(或其盐酸盐)与腈纶纤维直接进行化学接枝，通过一步反应向纤维中引入巯基的合成方法则尚未见于报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的巯基腈纶纤维材料；又在于提供一种原料易得、工艺简单、环境友好型的该种纤维材料的合成方法。为实现本发明目的，技术方案为本发明提供的巯基纤维材料通过腈纶纤维与同时含胺基和巯基的有机化合物或其盐酸盐的化学接枝反应引入巯基，得到含巯基的纤维材料；所述的含胺基和巯基的有机化合物为半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚；所述的含胺基和巯基的有机化合物在腈纶纤维上的接枝量为O. 1-0.6 g/g纤维。巯基腈纶纤维的巯基含量为 O. 3-6. O mmol · g 1。本发明提供的合成方法具体过程为将同时含胺基和巯基的有机化合物或其盐酸盐和无机碱溶解于溶剂丙三醇或乙二醇中，加入腈纶纤维于100°c -140°c反应，反应结束后将纤维取出，用去离子水洗涤至中性；用酸浸泡后，用去离子水洗涤至中性，烘干至恒重；所述的含胺基和巯基的有机化合物为半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚。该化学反应过程如下所示
权利要求
1.巯基腈纶纤维材料，其特征在于以腈纶纤维为原料纤维，通过腈纶纤维与同时含胺基和巯基的有机化合物或其盐酸盐的化学接枝反应引入巯基，得到含巯基的纤维材料；所述的含胺基和巯基的有机化合物为半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酚；所述的含胺基和巯基的有机化合物在腈纶纤维上的接枝量为O. 1-0. 6 g/g纤维。
2.如权利要求I所述的纤维材料，其特征在于巯基腈纶纤维的巯基含量为O.3 -6.0mmol ^g10
3.合成如权利要求I或2所述的纤维材料的方法，其特征在于将同时含胺基和巯基的有机化合物或其盐酸盐和无机碱溶解于溶剂丙三醇或乙二醇中，加入腈纶纤维于IOO0C -140°c反应,反应结束后将纤维取出，用去离子水洗涤至中性；用酸浸泡后,用去离子水洗涤至中性，烘干至恒重；所述的含胺基和巯基的有机化合物为半胱氨酸、巯基乙胺或邻胺基苯硫酹。
4.如权利要求3所述的纤维材料的合成方法，其特征在于原料的质量比为腈纶有机化合物或其盐酸盐无机碱溶剂=1 O. 2-10 : O. 06-7 : 10-150。
5.如权利要求3所述的纤维材料的合成方法，其特征在于所采用的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
6.如权利要求3、4或5所述的纤维材料的合成方法，其特征在于所采用的原料腈纶纤维为结构中含有90%以上的丙烯腈单元的腈纶纤维或腈纶织物。
全文摘要
本发明公开了一种巯基腈纶纤维材料及其合成方法，属于高分子材料技术领域。本发明以腈纶纤维为原料纤维，通过腈纶纤维与同时含胺基和巯基的有机化合物(包括半胱氨酸、巯基乙胺、邻胺基苯硫酚等)的化学接枝反应引入巯基，得到一种新型的功能化纤维材料。该纤维材料功能基团含量较高，保持了良好的形态和强度，在功能化纺织品、水和空气净化、化学物质分离提取等方面具有应用前景。该合成方法过程简单、条件温和、容易控制，所采用的化学原料均为无毒或低毒原料，反应过程中原料消耗量较少，且没有有毒副产物生成，是一种环境友好型的合成方法。
文档编号D06M13/328GK102978913SQ20121052193
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者赵亮, 王静, 段文杰, 赵东 申请人:河南省科学院化学研究所有限公司