一种具有离子交换能力的聚合物纳米纤维的制备方法

摘要

本发明属于高分子材料技术领域，具体为一种具有离子交换能力的聚合物纳米纤维的制备方法。本发明采用纳层共挤出方法，分为两种方式：一、制备聚合物纳米纤维，然后将其磺化，得到带磺酸基团的聚合物纳米纤维；二、把与目标热塑性聚合物相溶的磺酸树脂用碱中和变成磺酸盐树脂，再将其与目标聚合物树脂共混，然后制备带磺酸盐基团的聚合物纳米纤维，再将纳米纤维中的磺酸盐进行酸化处理后，得到带磺酸基团的聚合物纳米纤维。这类带磺酸基团的聚合物纳米纤维具有较强的离(质)子交换能力，可作为离子(质子)导电材料或水处理吸附材料，在能源和环境领域有潜在的应用前景。本发明易操作、成本低、可连续并大批量生产，得到的纤维尺寸范围广且可控，生产过程中无溶剂污染。

主权项

一种具有离子交换能力的聚合物纳米纤维的制备方法，其特征在于，采用纳层共挤出方法，有下列两种方式：方式一，具体步骤为：将目标热塑性聚合物树脂和分隔树脂分别用挤出机熔融挤出，再通过共挤出汇流器、分层叠加单元和纤维切割口模，经拉伸，得到纤维状材料；分离出分隔树脂，得到聚合物纳米纤维；然后利用磺化试剂将其磺化，即得到带磺酸基团的聚合物纳米纤维；其中，原料以质量数计为：热塑性聚合物                          100份，分隔树脂                              50‑200份，磺化试剂                              100‑200份，方式二，具体步骤为：把与目标热塑性聚合物相溶的磺酸树脂，用碱中和变成磺酸盐树脂，再将其与目标热塑性聚合物树脂共混，得到复合树脂；将复合树脂和分隔树脂分别用挤出机熔融挤出，再通过共挤出汇流器、分层叠加单元和纤维切割口模，经拉伸，得到纤维状材料；分离出分隔树脂，制备带磺酸盐基团的聚合物纳米纤维；再将纳米纤维中的磺酸盐进行酸化处理，即得到带磺酸基团的聚合物纳米纤维；其中，原料以质量数计为：热塑性聚合物                          100份，分隔树脂                              50‑200份，磺酸树脂                              10‑90份，所述的共挤出汇流器是一种双流道模具，连接两台挤出机并会汇集叠加进入分层叠加单元，该共挤出汇流器自带加热装置；所述的分层叠加单元是一种双扭转流道模具，并带加热装置；通过采用n个分层单元串联来调节纤维中单层厚度，得到2ⁿ⁺¹交替层的结构，再经过纤维模具切割得到交替层结构纤维，并通过收卷装置的拉伸，对分隔树脂的溶解，制备尺寸均匀可控的纳米纤维；所述的纤维切割口模是带垂直于纳层结构方向的多层刀片的挤出口模，置于分层叠加单元后端出口。