一種多孔聚酰亞胺/電紡聚酰亞胺纖維復合材料及其用圖
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種多孔聚酷亞胺負載于線型聚酷亞胺電紡纖維表面的新型復合 材料，是一種用于吸附去除水體中有機污染物的材料，屬于高分子材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 水體質量問題已經嚴重威脅到人類的生存及發(fā)展，例如源于皮革、造紙、印刷、塑 料等行業(yè)產生的有機污染物直接或間接的排放到環(huán)境中，嚴重影響了水體質量，部分染料 類有機物有毒甚至致癌；抗生素對畜牧業(yè)的發(fā)展起了重要的作用，但隨著人們對抗生素的 了解逐漸深入，其用于動物和食品生產受到廣泛質疑，四環(huán)素是一種常見的抗生素，通過食 物鏈進入人體，具有致癌致崎致突變作用，過量攝入會嚴重干擾人體各項生理機能。因此保 護人類的生存環(huán)境、減少污染和重視飲用水質量已經成為人們日益關屯、和重視的問題。已 有許多方法包括物理、化學、生物法用于去除水體污染物，其中，吸附法是一種目前公認的 經濟有效操作靈活簡便的去除方法。吸附法中最重要的就是吸附劑，制備合適的吸附材料 可W有效的去除一種或多種污染物。電紡纖維材料具有小直徑、大比表面積和高孔隙率，可 W形成纖維網絡膜W及制備低廉等優(yōu)點，是一類有潛力的環(huán)境清潔材料。然而電紡纖維材 料的吸附位點較少，往往表現出的吸附能力較低，而近幾年發(fā)現的有機多孔材料具有高的 穩(wěn)定性、高比表面積和較大的孔容，且質輕W及易于進行結構修飾等優(yōu)點，為污染物的去除 提供了新的機遇。各類新的多孔有機材料逐漸被合成，如自聚微孔聚合物（PIMs)、共價有 機網絡（COFs)、共價S嗦網絡（CTFs)、超交聯聚合物（HCPs)，W及共輛微孔聚合物（CMPs)。 其中，聚酷亞胺類多孔材料因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、力學性能、W及電性能而得 到廣泛關注。但是，目前本領域內尚無將聚酷亞胺類多孔材料與電紡纖維材料進行結合的 相關報道。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種多孔聚酷亞胺/電紡聚酷亞胺纖維復合材料，解決了【背景技術】 中的不足，該材料相比于市場上使用的分子篩、沸石類吸附劑具有獨特的優(yōu)勢，其針對甲基 澄的去除率可達到85%，針對四環(huán)素的去除率可達到78%，具備很好的應用前景。
[0004] 實現本發(fā)明上述目的所采用的技術方案為：
[0005] 一種多孔聚酷亞胺/電紡聚酷亞胺纖維復合材料，該材料采用W下方法制得： (1)、在冰水浴條件下，在容器中加入4,4'-二氨基二苯離單體和N，N'-二甲基甲酯胺溶 劑，待單體溶解后，再向容器中加入均苯四甲酸二酢，反應完成后即制得聚酷胺酸溶液，保 存?zhèn)溆茫?br>[0006] (2)、將聚酷胺酸溶液進行靜電紡絲，制得聚酷胺酸纖維；
[0007](3)、將聚酷胺酸纖維進行亞胺化處理，制得電紡線型聚酷亞胺纖維；
[000引 （4)、在另一容器中加入=聚氯胺單體、二甲基亞諷溶劑和酸酢單體，酸酢單體為 均苯四甲酸二酢，S聚氯胺與均苯四甲酸二酢的添加量的摩爾比為1: 1，在氮氣氣氛下加熱 進行聚合反應，制得多孔聚酷亞胺溶液；
[0009] 巧）、將步驟（3)中所制備的電紡線型聚酷亞胺纖維浸泡于多孔聚酷亞胺溶液中， 超聲振蕩處理后真空干燥，即可得到多孔聚酷亞胺/電紡聚酷亞胺纖維復合材料。
[0010] 步驟（1)中，分立次加入均苯四甲酸二酢，反應時間為2小時，反應完成后向聚酷 胺酸溶液中加入N，N'-二甲基甲酯胺溶劑，稀釋至聚酷胺酸溶液中固含量為12wt%，將聚 酷胺酸溶液在0 °C下保存?zhèn)溆谩?br>[0011] 步驟（2)中靜電紡絲的具體步驟為；室溫條件下，選取內徑0.25mm噴絲頭，于 16KV電壓下，采用侶巧收集器收集納米纖維，噴絲頭到侶巧收集器的距離位15cm，噴射速 率0. 25血A。
[001引步驟做中亞胺化處理的具體方法為；將聚酷胺酸纖維放入烘箱中，于60°C、 100°C、150°C、200°C、250°C和300°C條件下各干燥半小時進行亞胺化，即得到電紡線型聚酷 亞胺纖維。
[001引步驟（4)中聚合反應的溫度為180。反應時間為24小時，制得多孔聚酷亞胺溶液 后在溶液中添加二甲基亞諷溶劑，將多孔聚酷亞胺溶液稀釋至固含量為2wt%。
[0014] 所述的多孔聚酷亞胺/電紡聚酷亞胺纖維復合材料的用途，用于吸附水體中的有 機污染物。
[0015]本發(fā)明提供了一種新型的多功能復合材料，即W電紡聚合物纖維為載體，負載多 孔聚酷亞胺，用于對水中的有機污染物的吸附去除。負載在纖維表面的有機多孔聚合物成 為分布在纖維材料中的"多功能捕捉器"，其結構中存在大量的微孔W及化學活性位點有 利于提高對有機污染物的捕捉。本發(fā)明所提供的材料相比于市場上使用的分子篩、沸石類 吸附劑具有獨特的優(yōu)勢，其針對甲基澄的去除率可W達到85%，針對四環(huán)素的去除率達到 78%，對實驗條件進一步優(yōu)化還可W提高去除率，因此具備很好的應用前景。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合具體實施例對本發(fā)明做詳細具體的說明，但是本發(fā)明的保護范圍并不局 限于W下實施例。
[0017] 本發(fā)明所提供的W下實施例中通過調節(jié)負載時間從而調控負載量，進而研究對有 機污染物的吸附去除效果。
[001引將各實施案例中制得的復合材料在抑為3、濃度為20mg/L甲基澄溶液中，15mg復 合材料在與50mL的甲基澄溶液接觸化后，用紫外可見分光光度計測吸附后溶液的吸光度。
[0019] 將各實施案例中制得的復合材料在抑為8、濃度為20mg/L四環(huán)素溶液中，15mg復 合材料在與50mL的四環(huán)素溶液接觸1化后，用紫外可見分光光度計測吸附后溶液的吸光 度。
[0020] 通過配置5、10、15、20、30mg/L的甲基澄溶液，用紫外可見分光光度計測其在 505皿處的吸光度，建立濃度與吸光度之間的標準曲線，即y= 8. 7792X+0. 4518 ;配置 4、8、12、16、20mg/L的四環(huán)素溶液，用紫外可見分光光度計測其在360nm處的吸光度，建 立濃度與吸光度之間的標準曲線，即y= 32. 3847X-0. 0027。去除率的計算公式如下；
:其中p為去除率，c。、c。分別為初始濃度和平衡濃度，單位為 mg/1)
[0021] 實施例1
[0022] 在冰水浴0°C條件下，S口燒瓶中加入4,4'-二氨基二苯離、N，N'-二甲基甲 酷胺，待溶解后，再分=次加入均苯四甲酸二酢，兩個小時停止反應，所得聚酷胺酸的固含 量為20wt%。再加入DMF中，0°C條件下，稀釋原溶液至固含量為12wt%，將所得溶液進行 靜電紡絲，紡絲條件如下；室溫條件下，選取內徑0.25mm噴絲頭，于16KV電壓下，侶巧收集 器收集納米纖維。噴絲頭到收集器的距離15cm，噴射速率0.25mLA。將紡好的纖維膜放 入烘箱中60、100、150、200、250、3001：各干燥半小時進行亞胺化，備用；分別在=口燒瓶中 加入=聚氯胺和二甲基亞諷，溶解后再加入均苯四甲酸二酢，溶解后，在氮氣氛圍中升溫至 180°C進行高溫縮聚，反應2化，停止加熱直至冷卻，將所得的粘稠的聚酷亞胺溶液稀釋至 2wt%，將一定質量的線型聚酷亞胺纖維浸泡在一定體積的稀釋后的多孔聚酷亞胺溶液中， 超聲震蕩5分鐘后，用綴子取出，100°C真空干燥12h。所得復合材料經檢測對甲基澄的去除 率 48. 1%。
[0023] 實施例2
[0024] 在冰水浴0°C條件下，S口燒瓶中加入4,4'-二氨基二苯離、N，N'-二甲基甲 酷胺，待溶解后，再分=次加入均苯四甲酸二酢，兩個小時停止反應，其中所得聚酷胺酸的 固含量為20wt%。再加入DMF中，0°C條件下，稀釋原溶液至固含量為12wt%，將所得溶液 進行靜電紡絲，紡絲條件如下；室溫條件下，選取內徑0. 25mm噴絲頭，于16KV電壓下，侶巧 收集器收集納米纖維。噴絲頭到收集器的距離15cm，噴射速率0.25mLA。將紡好的纖維膜 放入烘箱中60、100、150、200、250、3001：各干燥半小時進行亞胺化，備用；分別在=口燒瓶 中加入=聚氯胺和二甲基亞諷，溶解后再加入均苯四甲酸二酢，溶解后，在氮氣氛圍中升溫 至180°C進行高溫縮聚，反應2化，停止加熱直至冷卻，將所得的粘稠的聚酷亞胺溶液稀釋 至2wt%，將一定質量的線型聚酷亞胺纖維浸泡在一定體積的稀釋后的多孔聚酷亞胺溶液 中，超聲震蕩15分鐘后，用綴子取出，100°C真空干燥12h。所得復合材料經檢測對甲基澄的 去除率73. 3%。
[0025] 實施例3
[0026] 在冰水浴0°C條件下，S口燒瓶中加入4,4'-二氨基二苯離、N，N'-二甲基甲 酷胺，待溶解后，再分=次加入均苯四甲酸二酢，兩個小時停止反應，其中所得聚酷胺酸的 固含量為20wt%。再加入DMF中，0°C條件下，稀釋原溶液至固含量為12wt%，將所得溶液 進行靜電紡絲，紡絲條件如下；室溫條件下，選取內徑0. 25mm噴絲頭，于16KV電壓下，侶巧 收集器收集納米纖