CN103933953B - 一种吸附纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附纤维的制备方法，具体包括以下步骤：首先将聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料机械搅拌混合得到混合料；然后将混合料倒入熔喷纺丝机进料口，经过熔喷纺丝得到直径为0.6～5微米的超细吸附纤维。本发明公开的新型吸附纤维，因为无机填料通过结合力均匀地分布在其表面，从而极大地增加了超细纤维的比表面积，使其对水中的污染物吸附速度更快，吸附容量更大。而且，运用超细纤维通过吸附工艺处理低浓度有机废水设备简单，易操作，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附材料的制造技术，具体涉及一种吸附纤维的制备方法，属于高分子材料制备领域。
背景技术
随着现代工业的发展和人们生活水平的日益提高，人类的生存环境也发生了较大的变化。工业的发展无疑为经济的发展做出了巨大的贡献，但由于部分企业缺乏合理的计划和管理，也对人类和社会造成了环境的污染和水资源的污染。环境及水资源与人类的生存息息相关，因而在保护水质免受污染的同时还要致力于污水净化。
在水污染治理过程中，化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、电化学还原法、高分子重金属捕集剂法、渗析、生物吸附等方法一直被广泛采用。目前对于低浓度的有机废水的处理及净化一般都采用渗透膜和超细纤维等技术。其中，渗透膜技术因为其对水质要求极高，且处理成本高，其应用范围受到很大限制。
超细纤维作为一类新型吸附材料由于其成本低、效率高、易推广等优点而在近年来受到关注。与传统纤维吸附材料相比，超细纤维由于纤度极细（直径在5微米以下），由超细纤维制成的纤维制品比表面积可大大增加，毛细效应显著增强， 吸附性能大幅度提高，有利于其在废水净化等方面的应用。现有技术中的超细纤维由普通聚丙烯熔喷生产，对水中污染物吸附无选择性，且吸附容量小，一般只能应用于水相对比较纯净的污染水体，在应用过程中受水质影响较大。所以，需要研发新的吸附速度快、吸附量大并且制备简易的吸附纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附纤维的制备方法，由此制备的吸附材料具有吸附速度快、吸附容量大、强度好和可重复使用的特点。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种吸附纤维的制备方法，包括以下步骤：首先将聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料混合得到混合材料；然后将混合材料喂入熔喷纺丝机，经过熔喷纺丝得到直径为0.6～5微米的纤维，即为吸附纤维；
所述混合材料中，聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料的质量比为(30～85)∶(0.5～3)∶(0～50)∶(0.1～20)；
所述聚合物为分子量为3000～4000的聚丙烯、超低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氟二烯、全氟烷基乙烯基醚、聚四氟乙烯；
所述表面活性剂为含氟表面活性剂或者含硅表面活性剂；
所述无机填料为十六烷基三甲基溴化铵改性白土、十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土、气相二氧化硅以及纳米碳酸钙中的一种或几种；
所述熔喷纺丝时，螺杆计量为2～5千克/小时，螺杆温度为120～300℃，喷头温度为150～300℃，热空气温度为150～350℃。
优选的技术方案，所述混合材料中，聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料的质量比为65∶2∶25∶8。
优选的技术方案，所述聚合物为分子量为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述表面活性剂为含氟表面活性剂；所述无机填料为十六烷基三甲基溴化铵改性白土。
优选的技术方案，所述熔喷纺丝时螺杆计量为2千克/小时，螺杆温度为280℃，喷头温度为295℃，热空气温度为310℃。
上述技术方案中，表面活性剂属于现有技术，可以为含氟表面活性剂，比如AF-8850P（上海亚孚化学有限公司）、FCO-183（杭州仁杉科技有限公司有限）、FORAFAC1157（美国杜邦）、N-乙基全氟辛基磺酰胺（武汉百奈特化工有限公司）、全氟辛基磺酸钾FT-95（武汉百奈特化工有限公司）；也可以为含硅表面活性剂，比如三硅氧烷类表面活性剂。
上述技术方案中涉及的熔融指数调节剂可以调节聚合物在熔融状态下的熔融指数，属于现有技术。例如：熔融指数调节剂YP803，YP806，YP808 (惠州誉普化工有限公司)，熔融指数调节剂MY-369（上海合鑫精细化工有限公司）。
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）本发明首次公开了复合了无机填料的新型吸附纤维，通过表面活性剂的调节在聚合物纤维与无机填料表面形成交联层，既保证了无机填料在纤维基质中的均匀分散，又保持了纤维的机械强度；解决了现有技术中无机填料难与熔融的聚合物相容的问题，避免了因无机填料在聚合物熔液中的团簇而在聚合物固化后析出在纤维表面，容易脱落的情况。
（2）本发明通过在聚合物纤维表面复合无机填料，进一步增加了超细纤维的比表面积，从而有效提升吸附纤维的吸附速度与吸附容量。
（3）本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，适合工业化生产；所制备的吸附纤维性能稳定，适合复杂污染水体以及深度污染水体的净化，特别是对典型的印染废水处理时，化学需氧量（COD）降低达85.71%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
印染废水在污水处理中具有典型性，本发明中以低浓度印染废水为处理对象进行吸附性能测试。
实施例一
将聚合物PP 80份，氟类表面活性剂AF-8850P（上海亚孚化学有限公司）2份，助剂熔融指数调节剂YP803 (惠州誉普化工有限公司)8.5份、气相二氧化硅9.5份混合均匀，然后加入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为220℃，喷头温度为235℃，热空气温度为240℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为1.2微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至240 ppm，去除率为57.14%。
实施例二
将聚合物PP60份，硅类表面活性剂七甲基三硅氧烷2份，助剂熔融指数调节剂YP803 (惠州誉普化工有限公司)28.5份、气相二氧化硅9.5份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为220℃，喷头温度为235℃，热空气温度为240℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为1.0微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至180 ppm，去除率为67.86%。
实施例三
将聚合物PP50份，氟类表面活性剂FCO-183（杭州仁杉科技有限公司有限）3份，助剂熔融指数调节剂YP808 (惠州誉普化工有限公司) 40份、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)改性膨润土（油性）7份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为180℃，喷头温度为190℃，热空气温度为210℃，螺杆计量为3公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为0.8微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至300 ppm，去除率为46.43%。
实施例四
将聚合物PE40份，表面活性剂FORAFAC1157（美国杜邦）1.5份，助剂熔融指数调节剂合鑫MY-369（上海合鑫精细化工有限公司）50份、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)改性膨润土（油性）6份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为150℃，喷头温度为165℃，热空气温度为180℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为1.7微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至120 ppm，去除效率为78.57%。
实施例五
将聚合物PET65份，氟类表面活性剂AF-8850P（上海亚孚化学有限公司）2份，助剂熔融指数调节剂YP803 (惠州誉普化工有限公司)25份、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)改性白土（油性）8份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为280℃，喷头温度为295℃，热空气温度为310℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为0.6微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至80 ppm，去除效率为85.71%。
实施例六
将聚合物PP70份，氟类表面活性剂N-乙基全氟辛基磺酰胺（武汉百奈特化工有限公司）2份，助剂熔融指数调节剂YP806 (惠州誉普化工有限公司)18.5份、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)改性白土9.5份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为220℃，喷头温度为235℃，热空气温度为240℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为0.7微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至110 ppm，去除效率为80.36%。
实施例七
将聚合物PC 80份，氟类表面活性剂FT-95--全氟辛基磺酸钾（武汉百奈特化工有限公司）1份，助剂熔融指数调节剂YP803 (惠州誉普化工有限公司) 8.5份、纳米碳酸钙10.5份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为260℃，喷头温度为285℃，热空气温度为300℃，螺杆计量为1.5公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为2.8微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至240 ppm，去除效率为57.14%。
实施例八
将聚合物PVF 80份，氟类表面活性剂AF-8850P（上海亚孚化学有限公司）3份、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)改性膨润土（油性）16.5份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为320℃，喷头温度为335℃，热空气温度为350℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为1.7微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至150 ppm，去除效率为73.21%。
实施例九
将聚合物全氟烷基乙烯基醚PFA 70份，氟类表面活性剂AF-8850P（上海亚孚化学有限公司）1份，助剂熔融指数调节剂YP803 (惠州誉普化工有限公司)28.5份、气相二氧化硅10.5份混合均匀，然后进入熔喷纺丝机中进行纺丝，螺杆温度为500℃，喷头温度为535℃，热空气温度为540℃，螺杆计量为2公斤/时，进行喷丝即可。所得纤维直径为1.3微米，对低浓度的印染废水进行处理(纤维和废水质量比为1:50)，COD由560 ppm降至340 ppm，去除效率为39.29%。
Claims (4)
1.一种吸附纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将质量比为(30～85)∶(0.5～3)∶(0～50)∶(0.1～20)的聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料通过机械搅拌混合得到混合料；然后将混合料喂入熔喷纺丝机，经过熔喷纺丝得到直径为0.6～5微米的超细纤维，即为吸附纤维；
所述聚合物为分子量为3000～4000的聚丙烯、超低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氟二烯、全氟烷氧基聚合物或者聚四氟乙烯；
所述表面活性剂为含氟表面活性剂或者含硅表面活性剂；
所述无机填料为十六烷基三甲基溴化铵改性白土、十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土、气相二氧化硅以及纳米碳酸钙中的一种或几种；
所述熔喷纺丝时，螺杆计量为2～5千克/小时，螺杆温度为120～300℃，喷头温度为150～300℃，热空气温度为150～350℃。
2.根据权利要求1所述吸附纤维的制备方法，其特征在于：所述混合料中，聚合物、表面活性剂、熔融指数调节剂以及无机填料的质量比为65∶2∶25∶8。
3.根据权利要求1所述吸附纤维的制备方法，其特征在于：所述聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述表面活性剂为含氟表面活性剂；所述无机填料为十六烷基三甲基溴化铵改性白土。
4.根据权利要求1所述吸附纤维的制备方法，其特征在于：所述熔喷纺丝时螺杆计量为2千克/小时，螺杆温度为280℃，喷头温度为295℃，热空气温度为310℃。
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