大分子功能化的纖維材料及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種纖維材料及其合成方法，尤其涉及一種大分子功能化的纖維材料 及其合成方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 功能纖維材料具有多方面重要的用途，如離子交換、螯合、反應(yīng)、催化、緩釋、抗菌、 消臭、阻燃、抗靜電、防輻射等。腈綸纖維是合成功能纖維的重要基體材料，它主要由丙烯腈 聚合而成，結(jié)構(gòu)中所含有的大量氰基可發(fā)生水合、水解、加成、還原等反應(yīng)，所形成或引入的 羧基、偕胺肟基、氨基等可再進(jìn)行化學(xué)接枝引入新的基團(tuán)和結(jié)構(gòu)。
[0003] 聚乙烯胺、聚乙烯亞胺、聚烯丙基胺、殼聚糖、聚賴氨酸、聚六亞甲基單胍、聚六亞 甲基雙胍等大分子化合物帶有氨基、胍基等功能基團(tuán)，具有特殊的化學(xué)活性和生物活性， 且生理毒性和環(huán)境毒性小，具有重要的研宄和實(shí)用價(jià)值。用此類大分子對(duì)高分子材料等 進(jìn)行功能化改性，可起到顯著的效果，例如：文獻(xiàn)"淀粉接枝聚乙烯胺捕集劑的合成與吸附 性能"（材料研宄與應(yīng)用，2012年第4期）先合成淀粉與丙烯酰胺的共聚物，再經(jīng)Hofmann 降解合成淀粉接枝聚乙烯胺的共聚物，對(duì)重金屬離子顯示出良好的捕集能力。中國(guó)專利 CN200710056397. 6 "一種重金屬離子吸附膜及制備方法"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亞胺)，通過(guò)交聯(lián)形成三維聚合物網(wǎng)絡(luò)，對(duì)重金屬 離子的吸附能力有很大提高。中國(guó)專利CN02129051. 2 "一種螯合功能纖維及合成方法"依 次經(jīng)過(guò)腈綸水解、引入金屬離子"橋"、涂敷聚乙烯亞胺、化學(xué)交聯(lián)和轉(zhuǎn)型，得到具有良好吸 附功能的螯合纖維。文獻(xiàn)"殼聚糖在紡織品功能整理中的應(yīng)用"(紡織導(dǎo)報(bào)，2005年第11期） 綜述了殼聚糖在紡織品抗菌、防皺、抗靜電和改善染色性能中的應(yīng)用，并對(duì)殼聚糖與各類織 物的結(jié)合機(jī)理及整理后織物具有功能性的原因進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)"多聚賴氨酸淀粉納米顆 ?；蜉d體的研制及應(yīng)用"（中國(guó)科學(xué)B輯，2004年第6期）用多聚賴氨酸對(duì)交聯(lián)淀粉納米 顆粒進(jìn)行修飾，作為非病毒基因載體，具有基因裝載量大、轉(zhuǎn)染率高、細(xì)胞毒性低以及可生 物降解等優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)"胍類化合物在紡織品上的應(yīng)用"（染整技術(shù)，2007年第8期）綜述了 胍類化合物在紡織纖維整理上的應(yīng)用，其中聚六亞甲基單胍/雙胍等具有毒性低、抗菌效 果顯著等優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)"含胍基交聯(lián)聚乙烯醇的合成及其對(duì)膽紅素吸附性能研宄"（高等學(xué)校 化學(xué)學(xué)報(bào)，1999年第6期)將胍基固載到交聯(lián)聚乙烯醇水凝膠上，所得到的吸附劑對(duì)膽紅素 具有良好的吸附性能。
[0004] 本發(fā)明采用特定的改性腈綸纖維為基體材料，通過(guò)較為簡(jiǎn)單的反應(yīng)使大分子在纖 維上達(dá)到可觀的接枝量，具有顯著的功能化效果，目前尚未有相同的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一類新型的大分子功能化的纖維材料；又在于提供一種原 料易得、操作簡(jiǎn)便、環(huán)境友好型的該種纖維材料的合成方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，技術(shù)方案為：以帶有羧基的改性腈綸纖維為基體材料，利用 羧基與氨基之間的化學(xué)成鍵，將帶有氨基(伯氨基、仲氨基或胍基）的大分子化合物接枝到 纖維表面，接枝增重率為5-20%，形成一種新型的大分子功能化的纖維材料。
[0007] 大分子化合物鍵合于纖維表面的化學(xué)反應(yīng)(片段）示意路線如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 大分子功能化的纖維材料，其特征在于，以帶有羧基的改性腈綸纖維為基體材料，以 帶有氨基的大分子化合物為表面功能化層，通過(guò)羧基與氨基之間的化學(xué)成鍵，將大分子化 合物牢固地接枝在纖維表面，接枝增重率為5-20% ;大分子化合物選自分子量為0. 1-10萬(wàn) 的聚乙烯胺、聚乙烯亞胺、聚烯丙基胺、殼聚糖、聚賴氨酸、聚六亞甲基單胍或聚六亞甲基雙 狐。
2. 合成如權(quán)利要求1所述的纖維材料的方法，其特征在于，將帶有羧基的改性腈綸纖 維浸沒(méi)在帶有氨基的大分子化合物的溶液中，于70-130°C反應(yīng)0. 5-5h，產(chǎn)物纖維用去離子 水清洗，于40-70°C下烘干即可；反應(yīng)物投料重量比為：改性腈綸纖維：大分子化合物：溶 劑=1:0. 1-1:10-50 ;溶劑選自水、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇和丙三醇。
3. 如權(quán)利要求2所述的合成大分子功能化纖維材料的方法，其特征在于，所述的帶有 羧基的改性腈綸纖維通過(guò)如下方法合成：以腈綸纖維為原料，將其浸沒(méi)在溶有氨基化合物 和無(wú)機(jī)堿的水溶液中，于80-100°C反應(yīng)l_4h，產(chǎn)物纖維用去離子水清洗，于40-70°C下烘 干；投料重量比：腈綸纖維：氨基化合物：無(wú)機(jī)堿：水=1:0. 1-1:0. 1-1:10-50 ;氨基化合物 選自氨基乙酸、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；無(wú)機(jī) 堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀； 或者所述的帶有羧基的改性腈綸纖維通過(guò)如下方法合成：以腈綸纖維為原料，將 其浸沒(méi)在溶有氨基酸和無(wú)機(jī)堿的醇溶液中，于90 °C -140 °C反應(yīng)l-10h，產(chǎn)物纖維用 去離子水清洗，于40-70°C下烘干；投料重量比：腈綸纖維：氨基酸：無(wú)機(jī)堿：溶劑 =1:1-10:0. 5-10:10-50;氨基酸選自氨基乙酸、β-氨基丙酸、γ-氨基丁酸或亞氨基二乙 酸；無(wú)機(jī)堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀；溶劑選自乙二醇、丙三醇或丙二醇； 所述的作為原料的腈綸纖維是長(zhǎng)度為2~10cm、纖度為l~5dtex、結(jié)構(gòu)中含有90%以上丙 烯腈單元的商品腈綸纖維。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大分子功能化的纖維材料及其合成方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用羧基與氨基之間的化學(xué)成鍵，將帶有氨基的大分子化合物鍵合到帶有羧基的改性腈綸纖維上，獲得具有離子交換、螯合、抗菌等功能的新材料。本發(fā)明采用的合成方法環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)便、條件溫和，有利于保持大分子的化學(xué)活性和生物活性；產(chǎn)物的形態(tài)、強(qiáng)度良好，接枝量可觀，具有實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】D06M15-03, D06M101-28, D06M15-59, D06M15-61
【公開(kāi)號(hào)】CN104562705
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410770371
【發(fā)明人】趙東, 趙亮, 黃偉慶, 田振邦, 黃做華
【申請(qǐng)人】河南省科學(xué)院化學(xué)研究所有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日