一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料及应用，所述吸附材料包括设计的单体化合物和载体；依次在三聚氯氰上引入对氟碳化合物具有特异性识别能力的基团以及含有叔氨官能团的化合物，得到所述的单体化合物；其中，含有特异性识别基团为碳链长度至少为6的氟碳化合物；然后将设计的化合物修饰到载体上，再对其进行季铵化处理，得到所述吸附材料；其中，所述载体为棉纤维。所述载体为棉纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料及应用


[0001]本专利技术涉及有机合成
，具体涉及一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料及应用。

技术介绍

[0002]氟碳表面活性剂(PFAS)如全氟辛酸(PFOA)、全氟辛基磺酸(PFOS)、全氟
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丙氧基丙酸铵(GenX)等由于其优异的性能被大量使用于化工生产中，PFAS由于其优越的乳化性能被广泛的用于PTFE、PVDF、PFA等含氟聚合物的氟聚合物乳液聚合之中，其主要作用是保证含氟聚合物的聚合稳定性、构造初级粒子状态及反应釜的清洁，是工业化生产含氟聚合物的必要助剂。含氟聚合物乳液常用在日常生活中的食品、日化、生物医疗、化工材料等领域，由于氟聚合物乳液并未对残余PFAS处理就应用在产品中，使得这些产品中含有高达ppm级PFAS，大量的数据显示这类化合物会诱发癌症，高血压和甲状腺疾病等，甚至会损伤生物的神经系统，免疫系统和生殖系统。此外，PFAS会随着食物链或者通过接触这类方式进入人体，由于其极高的稳定性和生物累积性，氟碳表面活性剂在自然界以及生物体不可降解，因此威胁着全人类的健康安全。由于这些负面影响,欧盟在2019年限制了PFAS在生产原料以及半制品中的残余浓度，其中半制品中的残余量<100ppb，纺织品及涂层材料限量为625ppb。为了降低氟聚合物产品中PFAS的含量，需从生产原料以及半制品中PFAS的残余浓度问题下手，然而现有的催化降解、高级氧化等PFAS处理手段却不适用于氟聚合物乳液中PFAS的脱除，这类方式会破坏氟聚合物乳液体系导致PTFE氟聚合物乳液破乳，因此开发出一种应用于脱除氟聚合物乳液中PFAS的技术具有很大的意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术对处理氟聚合物乳液中PFAS存在的空白，本专利技术的目的在于提供一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料及应用。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，所述吸附材料包括设计的单体化合物和载体；
[0006]依次在三聚氯氰上引入对氟碳化合物具有特异性识别能力的基团以及含有叔氨官能团的化合物，得到所述单体化合物；其中，含有对氟碳化合物具有特异性识别能力基团的化合物为碳链长度至少为6的氟碳化合物；
[0007]然后将合成的单体化合物修饰到载体上，随后对其进行季铵化处理，得到所述吸附材料；其中，所述载体是由葡萄糖原料构成的聚合物，包括棉纤维、β
‑
环糊精、秸秆、木头、稻壳中的一种；或者，所述载体为带有活泼氢官能团的材料，包括壳聚糖、聚乙酰亚胺功能化纤维素、聚苯胺纳米管中的一种。
[0008]优选地，当含有对氟碳化合物具有特异性识别能力基团的化合物不能直接与三聚氯氰反应时，则先引入桥连基团再引入含有叔氨官能团的化合物；其中，含有桥连基团的化
合物包括乙二醇、1,4
‑
丁二醇、乙醇胺、三乙醇胺中的一种。
[0009]优选地，所述氟碳化合物包括六氟环氧丙烷三聚体，全氟辛酰氯，全氟己酰氯，全氟辛酸，全氟己酸，全氟辛基磺酸，全氟聚醚羧酸中的一种。
[0010]优选地，含有叔氨官能团的化合物包括2
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(二甲基氨乙醇)、2
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(二甲基氨丙醇)、2
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(二甲基氨丁醇)、2
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(二甲基氨戊醇)、2
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(二甲基氨己醇)、2
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(二甲基氨庚醇)、二乙氨基乙醇中的一种。
[0011]本专利技术还提供了一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂吸附材料的制备方法，制备上述去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，具体包括如下步骤：
[0012]步骤1：三聚氯氰上第一个氯原子引入氟碳化合物；
[0013]步骤2：完成步骤1后，三聚氯氰上第二个氯原子引入含有叔氨官能团的化合物；
[0014]步骤3：完成步骤2后，三聚氯氰上的第三个氯原子与载体接枝，再将叔氨季铵化，得到所述吸附材料；其中，三聚氯氰、含有叔氨官能团化合物、氟碳化合物的摩尔比为1：(2～4)：(2～4)，优选为1：(2～3.5)：(2～3.5)，优选为1：(2～3)：(2～3)，更优选为1:2.5:2.5。
[0015]优选地，在步骤1中，当氟碳化合物不能直接与三聚氯氰反应时，则先引入桥连基团再引入含有叔氨官能团的化合物；其中，含有桥连基团的化合物包括乙二醇、1,4
‑
丁二醇、乙醇胺、三乙醇胺中的一种。
[0016]优选地，三聚氯氰与含有桥连基团的化合物摩尔比为1：(2～4)。其中，摩尔比进一步优选为1:3.5。
[0017]优选地，三聚氯氰与氟碳化合物的摩尔比为1：(2～4)。其中，摩尔比进一步优选为1:3.5。
[0018]优选地，三聚氯氰与含有叔氨官能团的化合物的摩尔比为1：(2～4)。其中，摩尔比进一步优选为1:3.5。
[0019]本专利技术还提供了一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂吸附材料的应用，上述去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料用于去除氟聚合物乳液中的氟碳表面活性剂；所述氟聚合物乳液包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚四氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯
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三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚全氟乙丙烯(FEP)中的一种或几种混合。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]本专利技术为了提供更多的吸附机理，并保证结构易于设计，故选取三聚氯氰作为原料，根据氟碳表面活性剂之间具有特殊的相互作用、季铵盐对PFAS的静电吸附，分别在三聚氯氰的三个Cl原子上引入氟碳键、季铵盐、棉纤维，使吸附材料对PFAS具有高选择性，进一步提升吸附材料对PFAS的去除效果，使其能够去除氟聚合物乳液中的PFAS，同时，本专利技术还选用棉纤维作为载体，其不仅可以简单、快速的与氟聚合物乳液分离，而且含有大量
‑
OH，接枝率更高，所以去除效果更好。
附图说明
[0022]图1为实施例1中三聚氯氰与乙醇胺反应后产物的1H NMR图。
[0023]图2为实施例1中三聚氯氰引入长氟碳链后产物的1H NMR图
[0024]图3为本专利技术所合成的吸附棉纤维SEM图和EDS
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mapping图。
[0025]图4为三聚氯氰与乙醇胺反应后产物的FT
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IR图。
[0026]图5为实施例1合成的带有长氟碳链的FT
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IR图。
[0027]图6为棉纤维接枝前接枝后，季铵化前后FT
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IR对比图。
[0028]图7为吸附棉纤维不同加入量对PFOA的去除率效果图，由实施例1制得。
[0029]图8为吸附棉纤维不同加入量对PFOA的去除率效果图，由实施例4制得。
[0030]图9为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，其特征在于，所述吸附材料包括单体化合物和载体；依次在三聚氯氰上引入氟碳化合物以及含有叔氨官能团的化合物，得到所述单体化合物；其中，所述氟碳化合物为碳链长度至少为6的氟碳化合物；然后将合成得到的单体化合物修饰在载体上，随后对其进行季铵化处理，得到所述吸附材料；其中，所述载体是由葡萄糖原料构成的聚合物，包括棉纤维、β
‑
环糊精、秸秆、木头、稻壳中的一种；或者，所述载体为带有活泼氢官能团的材料，包括壳聚糖、聚乙酰亚胺功能化纤维素、聚苯胺纳米管中的一种。2.根据权利要求1所述去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，其特征在于，当氟碳化合物不能直接与三聚氯氰反应时，先引入桥连基团再引入含有叔氨官能团的化合物；其中，含有桥连基团的化合物包括乙二醇、1,4
‑
丁二醇、乙醇胺中的一种。3.根据权利要求1所述去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，其特征在于，所述氟碳化合物包括六氟环氧丙烷三聚体，全氟辛酰氯，全氟己酰氯，全氟辛酸，全氟己酸，全氟辛基磺酸，全氟聚醚羧酸中的一种。4.根据权利要求1所述去除氟聚合物乳液中氟碳表面活性剂的吸附材料，其特征在于，含有叔氨官能团的化合物包括2
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(二甲基氨乙醇)、2
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(二甲基氨丙醇)、2
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(二甲基氨丁醇)、2
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(二甲基氨戊醇)、2
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(二甲基氨己醇)、2
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(二甲基氨庚醇)、二乙氨基乙醇中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹伟，杨刚，向佳，杨虎，颜杰，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：