申请日2015.11.25
公开(公告)日2016.02.10
IPC分类号D06M15/263; D06M11/79; D06M13/338; D06M13/02; D06M15/09; C02F1/28; D06M101/32
摘要
本发明公开了一种水处理纤维材料的制备方法，先将低分子量线性聚合物熔喷纺丝、后致孔再交联得到水处理纤维材料，并通过加入交联剂和致孔剂调节纤维的结构;通过致孔剂提高了纤维对被吸附分子的结合力;通过快速交联在纤维表面形成交联层，并引入纳米粒子，保证了纤维的强度，提高纤维吸附容量。本发明公开的纤维比表面积大，可根据需要加工制成各种形状的产品，制备成吸附材料后其应用领域可被大大拓宽，可在有机液体污染治理领域发挥更为积极的作用;并且本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，由此制备的吸附材料具有优异的吸附性能、强度好和可重复使用的特点，适合工业化生产。
权利要求书
1.一种水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用熔喷纺丝的方法将聚酯树脂制备成丝;
(2)然后将步骤(1)的丝置入改性石蜡水溶液中，浸泡10秒;然后于130℃处理20秒，得到带孔丝;
(3)将步骤(2)的带孔丝置入整理剂水溶液中，浸泡20秒;然后于150℃处理10秒，得到直径为12～16微米的纤维，即为所述的水处理纤维材料;
所述聚酯树脂的分子量为1.5～2万;
所述整理剂由丙烯酸混合物与硅溶胶以及水合肼组成。
2.根据权利要求1所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，130℃下，将固体石蜡和浓度为125mg/ml的甲基纤维素水溶液混合，然后滴加二叔丁基过氧化物，反应8小时，最后倒入70℃的水中，得到改性石蜡水溶液。
3.根据权利要求2所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，所述二叔丁基过氧化物的化学结构式为：
。
4.根据权利要求2所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，所述固体石蜡、甲基纤维素和二叔丁基过氧化物的质量比例为1∶0.2∶0.05。
5.根据权利要求1所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，将丙烯酸丁酯与丙烯酸羟丙酯混合，再加入乳化剂和水;反应1小时后加入胡椒醛、OP100以及过硫酸钾，于50℃反应20分钟;再加入过硫酸铵，于80℃反应30分钟;冷却即得到丙烯酸混合物。
6.根据权利要求1所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶中固体物粒径为290～370纳米。
7.根据权利要求1所述水处理纤维材料的制备方法，其特征在于，改性石蜡的用量为丝质量的1.5%;整理剂的用量为带孔丝质量的3.8%。
说明书
一种水处理纤维材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保材料的制造技术，具体涉及一种水处理纤维材料的制备方法，属于高分子材料制备领域。
背景技术
随着工业化的发展，全球环境污染问题日趋严重。近年来，随着现代工业的高速发展，大量未经处理或处理未达标的污水直接排放，对水环境造成剧烈的破坏，导致水质恶化，水质型缺水问题日益突出。据调查显示，中国城市污水处理率只有36%，大量未经处理的污水直接排放，成为城市环境的二次污染源，致使82%的江河、湖泊、45%城市地下水遭受到不同程度的污染，全国七大水系和47000多公里的河段均受不同程度的污染。在这种危急的形势下，水处理技术急迫需要快速的发展。其中，有机废液比如苯类、煤油以及汽油等不溶于水或难溶于水的油性低分子液态有机物、因各种事故泄漏的机油、原油，造成的河流、海洋等水资源污染问题亟待遏制和解决。高吸油材料在解决有机废液方面问题具有回收的有机液体有可能进行再次利用的优点，有效地节约了资源，提高了资源的利用率。因此，大力开发高吸油材料是当今研究热点。
然而，传统的水处理工艺如吸附法、活性污泥法等随着时间的推移，显示出了各自的弊端，如能耗高、处理效率低、产生二次污染物等等。而近些年，随着科学技术的进步，水处理技术的革新已不单纯的是传统处理工艺技术方面的发展，很多新材料在水处理中的应用，更使得水处理技术迅速发展。具有化学交联结构和可有效选择吸附有机液体的粒状合成吸油树脂，为治理有机液体污染问题提供了途径。高吸油树脂是一类亲油单体作为基本单体的低交联度聚合物，吸油机理类似高吸水性树脂的吸水机理。但是由于树脂形状的局限性，使高吸油树脂在应用领域方面受到了极大限制。目前常用的吸附纤维主要包括：活性炭纤维、将传统纤维材料制成的中孔吸附纤维等。但是，现有纤维吸附材料对污染物基本是以物理作用为主，这导致了其吸附容量小，吸附达饱和时间慢的缺点，而无法满足工业应用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种水处理纤维材料的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种水处理纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用熔喷纺丝的方法将聚酯树脂制备成丝;
(2)然后将步骤(1)的丝置入改性石蜡水溶液中，浸泡10秒;然后于130℃处理20秒，得到带孔丝;
(3)将步骤(2)的带孔丝置入整理剂水溶液中，浸泡20秒;然后于150℃处理10秒，得到直径为12～16微米的纤维，即为所述的水处理纤维材料;
所述聚酯树脂的分子量为1.5～2万;
所述整理剂由丙烯酸混合物与硅溶胶以及水合肼组成。
本发明中，130℃下，将固体石蜡和浓度为125mg/ml的甲基纤维素水溶液混合，然后滴加二叔丁基过氧化物，反应8小时，最后倒入70℃的水中，得到改性石蜡水溶液，其中固体为改性石蜡。
二叔丁基过氧化物的化学结构式为：
。
制备改性石蜡时，固体石蜡、甲基纤维素和二叔丁基过氧化物的质量比例为1∶0.2∶0.05。本发明通过第(2)步处理可以使纤维具有多孔结构，有效增加比表面积，同时可以在交联的时候吸附纳米材料，并且亲油性基团不仅存在于纤维表面，也大量存在于微孔中，增强纤维的吸附性能。
本发明中，将丙烯酸丁酯与丙烯酸羟丙酯混合，再加入乳化剂和水;反应1小时后加入胡椒醛、OP100以及过硫酸钾，于50℃反应20分钟;再加入过硫酸铵，于80℃反应30分钟;冷却即得到丙烯酸混合物。
本发明中，硅溶胶中固体物粒径为290～370纳米。
本发明中，改性石蜡的用量为丝质量的1.5%;整理剂的用量为带孔丝质量的3.8%。
上述方案中的致孔、交联工艺很重要。用于纺丝的聚合物的分子量及其分布不能太宽，否则不能满足熔体纺丝的条件，若将此类材料直接吸附有机物时易溶解于有机物中，因此必须进行交联处理，本发明的先纺丝后致孔再交联技术很好的解决了这个技术难点，既保证了聚合物能满足纺丝的要求，又保证了最终得到的纤维具有一定的强度。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明先将低分子量线性聚合物熔喷纺丝、后致孔再交联得到水处理纤维材料，并通过加入交联剂和致孔剂调节纤维的结构;通过致孔剂提高了纤维对被吸附分子的结合力;通过快速交联在纤维表面形成交联层，并引入纳米粒子，保证了纤维的强度，提高纤维吸附容量。
(2)本发明公开的纤维比表面积大，可根据需要加工制成各种形状的产品，制备成吸附材料后其应用领域可被大大拓宽，可在有机液体污染治理领域发挥更为积极的作用;并且本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，由此制备的吸附材料具有优异的吸附性能、强度好和可重复使用的特点，适合工业化生产。