一种高吸附性的MnO2-氨基化聚苯乙烯复合纤维及制法制造技术

本发明专利技术涉及空气净化技术领域，且公开了一种高吸附性的MnO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维及制法


[0001]本专利技术涉及空气净化
，具体为一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维及制法。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的发展和生活水平的提高以及全球环境问题的不断加重，人们的安全意识和环境保护意识也在不断加强，然而经济迅速发展带来的二氧化碳排放量逐年增长，逐渐导致了温室效应和冰川融化等不容忽视的环境问题，单单以植物的光合作用对二氧化碳进行吸收已经不能够缓解这种压力，因此需要使用其他的方法对二氧化碳进行吸附，而目前工业上使用的二氧化碳捕集技术主要是胺溶液吸收法，然而这种方法对设备的腐蚀性强，且可再生能耗高，限制了其应用前景，因此需要研发出高效的固体吸附二氧化碳剂，来提高二氧化碳的吸附效率，另外，室内装修所产生的甲醛是一种无色有刺激性气味的气体，具有较强的毒性，长期吸入会导致甲醛中毒，甚至发生癌变，威胁人们的生命安全，常用的去除室内空气污染物的手段为空气净化器，然而传统的空气净化器功能单一，无法对室内污染物进行有效的去除，因此需要研发出多功能甲醛吸附材料具有十分重大的实际意义。
[0003]纳米二氧化锰具有丰富多样晶体结构的过渡金属氧化物，在锂离子电池、超级电容器和分子筛等领域应用广泛，而且锰原子可以在不同的化学环境中显示出不同的价态，因此纳米二氧化锰具有一定的储氧能力和氧化还原性能，因此可以将空气中的甲醛还原成水和二氧化碳，从而达到吸附和降解甲醛的效果，但是纳米二氧化锰较难回收且比表面积较小，而且锰原子是重金属，容易对环境造成不良影响，因此需要将纳米二氧化锰负载在容易回收的固体材料上，以便进行回收，而聚丙烯腈、聚苯乙烯等有机高分子聚合物是一种良性载体，而且这些有机高分子材料具有一定的空隙，可以对空气中的部分气体进行吸附，然而纳米二氧化锰容易团聚，无法在有机聚合物基体中形成稳定分散，因此需要对纳米二氧化锰进行改性，通过改善其形貌，并在其表面引入有机官能团，提高其吸附性能和分散稳定性。
[0004]聚苯乙烯是一种无色透明的热塑性塑料，具有良好的加工性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀等性能，在日常生产生活的各个领域都随处可见，但是传统的聚苯乙烯不具有吸附性能，无法对空气中的有机污染物进行吸附，逐渐跟不上时代发展的潮流，然而随着研究的深入，人们发现聚苯乙烯可以作为良好的吸附剂载体，通过在聚苯乙烯基体上负载石墨烯、二氧化锰等无机纳米材料，通过将石墨烯、二氧化锰等具有吸附性能的纳米材料负载在聚苯乙烯基体上，从而赋予聚苯乙烯吸附甲醛等气体的性能，另外，在聚苯乙烯分子链上引入巯基、氨基等有机官能团，进一步赋予聚苯乙烯吸附空气中二氧化碳的性能，从而进一步扩展聚苯乙烯的应用范围。
[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合
纤维及制法，解决了纳米二氧化锰吸附性和分散性较差的问题，同时解决了聚苯乙烯不具有吸附甲醛和二氧化碳性能的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维，所述高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维的制法包括以下步骤：
[0009](1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、高锰酸钾和盐酸，超声分散均匀后，转移至反应釜中进行水热反应，产物冷却后用离心、去离子水和乙醇反复洗涤、干燥，得到多孔二氧化锰纳米花；
[0010](2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、多孔二氧化锰纳米花、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷和三乙胺，超声混合均匀后，转移至油浴锅中进行反应，产物冷却后离心、用丙酮和去离子水反复洗涤、干燥，得到巯基化多孔二氧化锰纳米花；
[0011](3)向三口瓶中加入体积比为10:2
‑
6的N,N
‑
二甲基甲酰胺和去离子水混合溶剂、苯乙烯和巯基化多孔二氧化锰纳米花，通氮气除去氧气，将体系的温度升至40
‑
60℃，加入硫酸铈铵进行聚合反应，产物抽滤、洗涤、用索氏提取器进行纯化、干燥，得到二氧化锰接枝聚苯乙烯；
[0012](4)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、二氧化锰接枝聚苯乙烯，溶解完全后，加入氯化铝和氯乙酰氯，转移至水浴锅中进行反应，产物抽滤、用盐酸和去离子水反复洗涤，洗涤结束后用乙醇沉淀，最后干燥，得到二氧化锰接枝氯甲基化聚苯乙烯；
[0013](5)向三口瓶中加入四氢呋喃溶剂、二氧化锰接枝氯甲基化聚苯乙烯和乙二胺，机械搅拌均匀后，转移至油浴锅中进行取代反应，产物冷却后用乙醇进行沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到二氧化锰接枝氨基化聚苯乙烯；
[0014](6)向三口瓶中加入体积比为10:4
‑
6的四氢呋喃和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶剂中加入、二氧化锰接枝氨基化聚苯乙烯，密封静置10
‑
15h，将所得溶液倒入静电纺丝装置中，设置纺丝参数进行静电纺丝，纺丝产物在15
‑
35℃下静置10
‑
15h晾干，得到高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维。
[0015]优选的，所述步骤(2)中多孔二氧化锰纳米花、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷和三乙胺的质量比为100:140
‑
180:1
‑
4。
[0016]优选的，所述步骤(2)中反应的温度为100
‑
120℃，磁力搅拌进行反应2
‑
8h。
[0017]优选的，所述步骤(3)中苯乙烯、巯基化多孔二氧化锰纳米花和硫酸铈铵的质量比为100:2
‑
8:0.3
‑
1.2。
[0018]优选的，所述步骤(3)中聚合反应的温度为40
‑
60℃，在氮气氛围中恒温搅拌进行反应2
‑
6h。
[0019]优选的，所述步骤(4)中二氧化锰接枝聚苯乙烯、氯化铝和氯乙酰氯的质量比为100:40
‑
60:30
‑
45。
[0020]优选的，所述步骤(4)中反应的温度为15
‑
35℃，在氮气氛围中搅拌进行反应4
‑
10h。
[0021]优选的，所述步骤(5)中二氧化锰接枝氯甲基化聚苯乙烯和乙二胺的质量比为100:400
‑
500。
[0022]优选的，所述步骤(5)中取代反应的温度为70
‑
90℃，在氮气氛围中回流进行反应
5
‑
15h。
[0023]优选的，所述步骤(6)中纺丝的参数设置为纺丝电压12
‑
16kV、接收距离12
‑
18cm、注射速率1
‑
2mL/h。
[0024](三)有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维，其特征在于：所述高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维的制法包括以下步骤：(1)向去离子水溶剂中加入高锰酸钾和盐酸，超声分散均匀后，转移至反应釜中进行水热反应，产物冷却后用离心、去离子水和乙醇反复洗涤、干燥，得到多孔二氧化锰纳米花；(2)向甲苯溶剂中加入多孔二氧化锰纳米花、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷和三乙胺，超声混合均匀后，转移至油浴锅中进行反应，产物冷却后离心、用丙酮和去离子水反复洗涤、干燥，得到巯基化多孔二氧化锰纳米花；(3)向体积比为10:2
‑
6的N,N
‑
二甲基甲酰胺和去离子水混合溶剂中加入苯乙烯和巯基化多孔二氧化锰纳米花，通氮气除去氧气，将体系的温度升至40
‑
60℃，加入硫酸铈铵进行聚合反应，产物抽滤、洗涤、用索氏提取器进行纯化、干燥，得到二氧化锰接枝聚苯乙烯；(4)向三氯甲烷溶剂中加入二氧化锰接枝聚苯乙烯，溶解完全后，加入氯化铝和氯乙酰氯，转移至水浴锅中进行反应，产物抽滤、用盐酸和去离子水反复洗涤，洗涤结束后用乙醇沉淀，最后干燥，得到二氧化锰接枝氯甲基化聚苯乙烯；(5)向四氢呋喃溶剂中加入二氧化锰接枝氯甲基化聚苯乙烯和乙二胺，机械搅拌均匀后，转移至油浴锅中进行取代反应，产物冷却后用乙醇进行沉淀、抽滤、洗涤并干燥，得到二氧化锰接枝氨基化聚苯乙烯；(6)向体积比为10:4
‑
6的四氢呋喃和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶剂中加入二氧化锰接枝氨基化聚苯乙烯，密封静置10
‑
15h，将所得溶液倒入静电纺丝装置中，设置纺丝参数进行静电纺丝，纺丝产物在15
‑
35℃下静置10
‑
15h晾干，得到高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维。2.根据权利要求1所述的一种高吸附性的MnO2‑
氨基化聚苯乙烯复合纤维，其特征在于：所述步骤(2)中多孔二氧化锰纳米花、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷和三乙胺的质量比为100:140
‑
180:1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，曹才铭，廖颖，
申请(专利权)人：武汉迷思迈纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：