大分子功能化的纤维材料及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纤维材料及其合成方法，尤其涉及一种大分子功能化的纤维材料 及其合成方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 功能纤维材料具有多方面重要的用途，如离子交换、螯合、反应、催化、缓释、抗菌、 消臭、阻燃、抗静电、防辐射等。腈纶纤维是合成功能纤维的重要基体材料，它主要由丙烯腈 聚合而成，结构中所含有的大量氰基可发生水合、水解、加成、还原等反应，所形成或引入的 羧基、偕胺肟基、氨基等可再进行化学接枝引入新的基团和结构。
[0003] 聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、壳聚糖、聚赖氨酸、聚六亚甲基单胍、聚六亚 甲基双胍等大分子化合物带有氨基、胍基等功能基团，具有特殊的化学活性和生物活性， 且生理毒性和环境毒性小，具有重要的研宄和实用价值。用此类大分子对高分子材料等 进行功能化改性，可起到显著的效果，例如：文献"淀粉接枝聚乙烯胺捕集剂的合成与吸附 性能"（材料研宄与应用，2012年第4期）先合成淀粉与丙烯酰胺的共聚物，再经Hofmann 降解合成淀粉接枝聚乙烯胺的共聚物，对重金属离子显示出良好的捕集能力。中国专利 CN200710056397. 6 "一种重金属离子吸附膜及制备方法"在聚乙烯醇水溶液中引入胺基聚 合物（聚乙烯胺、聚烯丙基胺或支化聚乙烯亚胺)，通过交联形成三维聚合物网络，对重金属 离子的吸附能力有很大提高。中国专利CN02129051. 2 "一种螯合功能纤维及合成方法"依 次经过腈纶水解、引入金属离子"桥"、涂敷聚乙烯亚胺、化学交联和转型，得到具有良好吸 附功能的螯合纤维。文献"壳聚糖在纺织品功能整理中的应用"(纺织导报，2005年第11期） 综述了壳聚糖在纺织品抗菌、防皱、抗静电和改善染色性能中的应用，并对壳聚糖与各类织 物的结合机理及整理后织物具有功能性的原因进行了分析。文献"多聚赖氨酸淀粉纳米颗 粒基因载体的研制及应用"（中国科学B辑，2004年第6期）用多聚赖氨酸对交联淀粉纳米 颗粒进行修饰，作为非病毒基因载体，具有基因装载量大、转染率高、细胞毒性低以及可生 物降解等优点。文献"胍类化合物在纺织品上的应用"（染整技术，2007年第8期）综述了 胍类化合物在纺织纤维整理上的应用，其中聚六亚甲基单胍/双胍等具有毒性低、抗菌效 果显著等优点。文献"含胍基交联聚乙烯醇的合成及其对胆红素吸附性能研宄"（高等学校 化学学报，1999年第6期)将胍基固载到交联聚乙烯醇水凝胶上，所得到的吸附剂对胆红素 具有良好的吸附性能。
[0004] 本发明采用特定的改性腈纶纤维为基体材料，通过较为简单的反应使大分子在纤 维上达到可观的接枝量，具有显著的功能化效果，目前尚未有相同的报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一类新型的大分子功能化的纤维材料；又在于提供一种原 料易得、操作简便、环境友好型的该种纤维材料的合成方法。
[0006] 为实现本发明的目的，技术方案为：以带有羧基的改性腈纶纤维为基体材料，利用 羧基与氨基之间的化学成键，将带有氨基(伯氨基、仲氨基或胍基）的大分子化合物接枝到 纤维表面，接枝增重率为5-20%，形成一种新型的大分子功能化的纤维材料。
[0007] 大分子化合物键合于纤维表面的化学反应(片段）示意路线如下：
【主权项】
1. 大分子功能化的纤维材料，其特征在于，以带有羧基的改性腈纶纤维为基体材料，以 带有氨基的大分子化合物为表面功能化层，通过羧基与氨基之间的化学成键，将大分子化 合物牢固地接枝在纤维表面，接枝增重率为5-20% ;大分子化合物选自分子量为0. 1-10万 的聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、壳聚糖、聚赖氨酸、聚六亚甲基单胍或聚六亚甲基双 狐。
2. 合成如权利要求1所述的纤维材料的方法，其特征在于，将带有羧基的改性腈纶纤 维浸没在带有氨基的大分子化合物的溶液中，于70-130°C反应0. 5-5h，产物纤维用去离子 水清洗，于40-70°C下烘干即可；反应物投料重量比为：改性腈纶纤维：大分子化合物：溶 剂=1:0. 1-1:10-50 ;溶剂选自水、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇和丙三醇。
3. 如权利要求2所述的合成大分子功能化纤维材料的方法，其特征在于，所述的带有 羧基的改性腈纶纤维通过如下方法合成：以腈纶纤维为原料，将其浸没在溶有氨基化合物 和无机碱的水溶液中，于80-100°C反应l_4h，产物纤维用去离子水清洗，于40-70°C下烘 干；投料重量比：腈纶纤维：氨基化合物：无机碱：水=1:0. 1-1:0. 1-1:10-50 ;氨基化合物 选自氨基乙酸、β-氨基丙酸、γ-氨基丁酸、二乙烯三胺、三乙烯四胺或多乙烯多胺；无机 碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾； 或者所述的带有羧基的改性腈纶纤维通过如下方法合成：以腈纶纤维为原料，将 其浸没在溶有氨基酸和无机碱的醇溶液中，于90 °C -140 °C反应l-10h，产物纤维用 去离子水清洗，于40-70°C下烘干；投料重量比：腈纶纤维：氨基酸：无机碱：溶剂 =1:1-10:0. 5-10:10-50;氨基酸选自氨基乙酸、β-氨基丙酸、γ-氨基丁酸或亚氨基二乙 酸；无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；溶剂选自乙二醇、丙三醇或丙二醇； 所述的作为原料的腈纶纤维是长度为2~10cm、纤度为l~5dtex、结构中含有90%以上丙 烯腈单元的商品腈纶纤维。
【专利摘要】本发明公开了一种大分子功能化的纤维材料及其合成方法，属于高分子材料技术领域。本发明利用羧基与氨基之间的化学成键，将带有氨基的大分子化合物键合到带有羧基的改性腈纶纤维上，获得具有离子交换、螯合、抗菌等功能的新材料。本发明采用的合成方法环境友好、操作简便、条件温和，有利于保持大分子的化学活性和生物活性；产物的形态、强度良好，接枝量可观，具有实用价值。
【IPC分类】D06M15-03, D06M101-28, D06M15-59, D06M15-61
【公开号】CN104562705
【申请号】CN201410770371
【发明人】赵东, 赵亮, 黄伟庆, 田振邦, 黄做华
【申请人】河南省科学院化学研究所有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日