PP-St-DVB基强酸离子交换纤维的氯磺酸磺化工艺研究.pdf

研 究 与 开 发 C合HIN成A纤SYNT维HE工11C业F，IB2E0R16，IN3D9U(3ST)R：Y7 PP—St-DVB基强酸离子交换纤维的 氯磺酸磺化工艺研究 张本尚 ，冯俊波 一，杨明成 ，赵惠东 ，王 允 ，周从章 一，原思国 (1．河南省科学院同位素研究所有限责任公司，河南 郑州450015；2．郑州大学 化工与能源 学院，河南 郑州 450001；3．洛阳先锐科技开发有限责任公司，河南 洛阳471000) 摘 要：以二乙烯基苯 (DVB)为交联剂，制备聚丙烯 (PP)纤维接枝苯乙烯 (st)的纤维，以氯磺酸 (HSOC1)为磺化剂，通过磺化反应制得PP—St—DVB基强酸离子交换纤维，考察了反应温度、反应时间、纤维 接枝率及HSOCI用量对离子交换纤维交换容量的影响。结果表明：当PP—St—DVB纤维接枝率为 130％ 一 180％，磺化反应温度为5O℃、反应时间为2h，HSO3CI与接枝纤维中st的摩尔比即HSO3C1／St摩尔比为 1．5，制备的离子交换纤维的交换容量较高，约达3．3mmol／g，同时可保证纤维的强度；当HSOC1／St摩尔比 小于等于 1．0时，纤维交换容量与HSO3C1用量呈线性关系，继续增加HSO3CI用量，纤维交换容量增加变 缓 ；以HSO3C1为磺化剂 ，磺化后的纤维可直接放入水中，无需酸液梯度浸洗 ，磺化液可继续循环使用。 关键词：聚丙烯纤维 离子交换纤维 苯乙烯 氯磺酸 接枝 磺化 离子交换容量 中图分类号：TQ342 ．62 文献标识码 ：A 文章编号2016)03—0007—04 离子交换纤维是一种纤维状离子交换材料， HSOCI的用量对磺化反应的影响。 由于具有吸附速度快，净化程度高，通水阻力小， 再生方便等优点，在环境保护、资源回收再生、医 1 实验 药、化工、冶金等方面具有广阔的应用前景，因此 1．1 原料 受到越来越多的关注 J。 PP—St—DVB纤维： 射线辐射接枝，主要通过 目前，文献报道制备强酸型离子交换纤维的 控制辐射剂量和接枝液中St的浓度来得到不同 方法有高聚物化学转换法L9 ，高聚物接枝单体 接枝率的接枝纤维，自制；HSOC1：化学纯，上海 法 【】-14]、熔融纺丝法 ¨副等，而在用浓硫酸作为 金山亭新化学试剂厂产；1，2．二氯乙烷：分析纯， 磺化剂引入磺酸基时，硫酸浓度对接枝纤维磺化 天津市风船化学试剂科技有限公司产。 的影响很大，用质量分数为90％ 的硫酸作磺化 1．2 PP-St-DVB纤维的磺化 剂，在 110clC下反应6h，离子交换纤维的交换 在反应器 中加入一定量的HSOC1和 1，2一二 容量小于1．0mmolfg，当磺化温度低于 100oC时， 氯乙烷混合溶液，水浴加热升温至一定温度时，加 交换容量几乎为零 刮；磺化反应的过程中有水生 人 PP—St．DVB纤维2．0g。反应一定时间后，取出 成，降低了浓硫酸的浓度，不利于磺化反应，为了 纤维直接浸入纯水中，洗涤至中性；在60℃条件 保证磺化反应顺利进行，通常硫酸／纤维的浴比足 下，放入真空干燥箱至恒重，称重。 够大；而且反应后处理繁琐，需要酸液梯度浸洗， 1．3 理论交换容量(q。)的计算 有大量废酸生成，造成环境污染严重。以氯磺酸 PP．St．DVB纤维以DVB作交联剂，DVB质量 (HSOc1)作为磺化剂制备强酸阳离子交换纤维 分数仅为 1％一2％，所以认为增重的质量均为 的报道较少 引，而对 以二乙烯基苯 (DVB)作 st，假如每个 st单元磺化后只生成一个磺酸基， 按式 (1)计算q。： 为交联剂，聚丙烯