CN104923176B

CN104923176B - 一种树枝状高密度固态胺纤维材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104923176B
Application number: CN201510171632.9A
Authority: CN
Inventors: 陈水挟; 吴清华; 许腾; 何辉
Original assignee: National Sun Yat Sen University
Current assignee: National Sun Yat Sen University
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: CN104923176A

Abstract

本发明公开一种树枝状高密度固态胺纤维材料及其制备方法。所述树枝状高密度固态胺纤维材料的结构式如式（I）所示：式（I）；其中，R1为NH₂或OH；R2为（CH₂CH₂NH）_n，n=0,1,2,3；R3为H或CH₃。本发明以有机纤维和天然纤维为基体纤维，将经碱液预处理过的基体纤维用钴60的伽马射线辐照，再经接枝丙烯酸类单体、胺化取代反应、氨基与不饱和单体发生Michael加成和酰胺取代化学改性，制备得到树枝状高密度固态胺纤维。该纤维材料胺基密度高，热稳定性和化学稳定性好，对酸性气体的吸附容量高，可经过热脱附循环再生，而且还具有抗菌作用，在环境治理、医用材料及功能服装面料等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种树枝状高密度固态胺纤维材料及其制备方法

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域。更具体地，涉及一种树枝状高密度固态胺纤维材料及其制备方法。

背景技术

大气中CO₂浓度增加而导致的温室效应加剧已成为世界上最大的能源与环境问题之一。因此，CO₂的捕集尤其是烟道气中CO₂的捕集分离技术，成为当前国内外的研究热点。许多新的技术和材料被不断开发并应用到CO₂的捕集中。其中吸附分离技术以其低腐蚀性、低能耗、循环吸脱附能力强等优点而被视作是一种具有应用前景的烟道气CO₂分离技术。在实际应用中，决定吸附分离技术适用与否的关键之一在于高效吸附剂的设计和制备。而在众多的吸附剂中，固态胺吸附剂因其具有高选择性、抗水干扰、高吸附容量和低再生能耗等优点，成为当前首选开发研究的吸附材料。

对于固态胺吸附剂所用的基体，同研究较多的多孔型固态胺吸附材料的多孔基体相比，纤维基体除了自身具有大的有效比表面，短的传质距离，原料来源广泛，容易分离回收，应用形式灵活等特点外；另外，还可以通过化学、辐照和光引发接枝等方法在纤维表面引入各种功能单体，来赋予纤维特殊的功能。因此可以利用纤维材料为基体，通过接枝改性在纤维表面引入各类活泼中间单体和功能氨基，开发更有利于CO₂吸附的纤维基吸附材料。

但是，现有技术中无论是以纤维还是多孔SiO₂为基体的吸附材料，他们在制备过程中虽然也做了接枝、氨基功能化反应，但是所制得的固态胺纤维上吸附位点有限，最终材料的吸附容量也得不到进一步的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有固态胺纤维材料吸附容量不足的缺陷和技术不足，提供一种对酸性气体吸附能力强、吸附容量大，并且再生性能良好的可再生环保型吸附材料。

本发明的目的是提供一种树枝状高密度固态胺纤维材料。

本发明另一目的是提供所述树枝状高密度固态胺纤维材料的制备方法。

本发明再一目的是提供所述树枝状高密度固态胺纤维材料的应用，主要是涉及对烟道气中酸性气体的吸附应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，其结构式如式（I）所示：

式（I）；

其中，R1为NH₂或OH；R2为（CH₂CH₂NH）_n，n=0,1,2,3；R3为H或CH₃。

上述树枝状高密度固态胺纤维材料是以有机纤维或天然纤维为基体，经过预处理、接枝反应（接枝功能化）、胺化反应、Michael加成反应和酰胺取代反应等一系列反应后制备得到。该树枝状高密度固态胺纤维材料能够吸附捕集酸性气体，吸附容量高，可用于吸附富集烟道气中的酸性气体，且在吸附气体后，可经过热脱附再生，是一种再生性能良好的可再生环保型吸附材料；所述预处理包括碱预处理和钴60伽马射线辐照预处理。

其中，所述酰胺取代反应是将经Michael加成反应所得的加成纤维与多胺试剂进行酰胺取代反应，所述多胺试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。

优选地，所述有机纤维为聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维或聚四氟乙烯纤维；所述天然纤维为剑麻纤维。

具体地，上述树枝状高密度固态胺纤维材料的制备方法包括步骤如下：

S1.对基体纤维原料进行预处理

S11.碱预处理：用5～20wt% NaOH水溶液浸泡基体纤维原料10～24 h，再用蒸馏水洗涤纤维至中性，70℃真空干燥；

S12.钴60伽马射线辐照预处理：将碱预处理后的基体纤维用钴60的伽马射线进行辐照预处理，辐照计量为20～40 kGy，辐照时间为24～50 h，得到预处理后的基体纤维；

S2.接枝反应：将预处理后的基体纤维与接枝单体溶液进行接枝反应，得接枝纤维；

S3.胺化反应（胺化改性）：将接枝纤维与氯化铝混合后，再加入多胺试剂进行胺化反应，得胺化纤维；

S4.Michael加成反应：将胺化纤维与不饱和单体溶液混合，再加入活化剂，使纤维进行Michael加成反应，得加成纤维；所述活化剂为醇钠（如甲醇钠或乙醇钠）；

S5.酰胺取代反应

S51.将加成纤维与多胺试剂溶液混合，控制加成纤维的重量与多胺试剂的体积的比例为1:5～1:60，使纤维与多胺试剂在20～60℃进行酰胺取代反应10～48h，所述多胺试剂溶液的浓度为5～50 %；

S52.反应结束后，乙醇洗涤除去多余的多胺试剂，真空干燥，得到树枝状高密度固态胺纤维材料。

其中，优选地，步骤S1所述基体纤维为有机纤维或天然纤维；所述有机纤维为聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维或聚四氟乙烯纤维；所述天然纤维为剑麻纤维。

步骤S2所述接枝单体溶液的浓度为2～50%；基体纤维的重量与接枝单体溶液的体积的比例为1:10～1:50（即浴比为1:10～1:50）；所述接枝单体为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，接枝单体溶液的溶剂为水、甲醇、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺；所述接枝反应的反应条件为50～90℃接枝反应1～10h；所述接枝反应结束后，依次用蒸馏水、乙醇洗涤抽滤除去均聚物，70℃真空干燥，得接枝纤维。

步骤S3所述接枝纤维与氯化铝的重量比为1:0.1～1:10；所述多胺试剂的体积与接枝纤维的重量的比例为10:1～70:1；所述胺化反应的条件为90～150℃下反应4～10h；所述胺化反应结束后用水浸洗若干次，最后用乙醇冲洗，抽滤，70℃烘干，得胺化纤维（固态胺纤维）。

步骤S4所述胺化纤维的重量与不饱和单体溶液的体积的比例为1:10～1:60；所述Michael加成反应的条件为10～60℃条件下反应1～24h；所述Michael加成反应结束后，抽滤除去均聚物，真空干燥，得加成纤维；所述不饱和单体溶液的浓度为5～50%；所述不饱和单体为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，不饱和单体溶液的溶剂为甲醇、乙醇或丙三醇。

优选地，步骤S3或S5所述多胺试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺，多胺试剂溶液的溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或2，4-环氧六烷。

上述树枝状高密度固态胺纤维材料在吸附酸性气体方面的应用也应在本发明的保护范围之内。优选地，所述酸性气体为CO₂、H₂S或SO₂。所述树枝状高密度固态胺纤维材料对酸性气体的吸附容量高，且可经过热脱附再生，循环再生10次后的再生效率为90%以上。

另外，上述树枝状高密度固态胺纤维材料还可应用于抗菌领域，其抗金黄色葡萄球菌率为96%以上，抗大肠杆菌率为98%以上，抗白色念珠菌率为95%以上；该纤维材料在抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或白色念珠菌方面的应用也在本发明的保护范围之内。

因此，上述树枝状高密度固态胺纤维材料既能够很好地吸附酸性气体，又能够抗菌，可应用于制备医用材料或制备功能服装面料方面。

本发明具有以下有益效果：

本发明以有机纤维或天然纤维为基体纤维，将经碱液预处理过的基体纤维用钴60的伽马射线辐照，用所得的预辐照纤维经接枝丙烯酸类单体、胺化取代反应、氨基与不饱和单体发生Michael加成和酰胺取代化学改性，制备得到树枝状高密度固态胺纤维材料。以更多氨基的引入并借此提高固态胺吸附纤维的吸附容量为出发点，采用两次甚至是多次的接枝、胺化反应的方法来增加吸附材料表面的酸性气体吸附位点，最终制得的固态胺吸附纤维材料具有高的胺基密度，不仅能够吸附捕集酸性气体，而且吸附容量大大提高。

另外，本发明制备的树枝状高密度固态胺纤维材料在吸附气体后，还可经过热脱附再生，循环再生10次后的再生效率仍可达到90%以上；而且具有良好的热稳定性和化学稳定性。

本发明制备的树枝状高密度固态胺纤维材料还可应用于抗菌领域，其抗金黄色葡萄球菌率为96%以上，抗大肠杆菌率为98%以上，抗白色念珠菌率为95%以上，在环境治理、医用材料及功能服装面料等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明制备树枝状高密度固态胺纤维的反应通式。

图2为实施例1制备树枝状高密度固态胺纤维的反应式。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。

实施例1

1、制备

制备反应式如附图2所示，具体步骤如下：

（1）将聚丙烯纤维浸入15 wt% NaOH水溶液中，浸泡24 h，倾去溶液，纤维用水洗涤多次直至洗涤液呈中性，在70 ℃的烘箱真空干燥，至恒重。

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将丙烯酸甲酯和甲醇按体积百分比40：60配制成160 mL均匀的混合溶液，按1：40的浴比（重量：体积）加入4 g预辐照后的聚丙烯纤维，在60 ℃温度下反应3 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用N,N-二甲基甲酰胺反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为180%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、乙二胺以1:2:40 (w/w/v)比例混合，在100℃下反应4 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、甲醇钠、甲醇、丙烯酸甲酯以1: 0.1:30:30（w/w/v/v）比例混合，在30 ℃下反应12 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、乙二胺、甲醇以1:30:30（w/ v/v）比例混合，在50℃下反应24 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、制备得到的树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化碳的吸附量达4.43mmol/g，循环再生5次后的再生效率为98％。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为99.5%，抗大肠杆菌率为98.2%，抗白色念珠菌率为99.3%。

实施例2

1、制备

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。按1：40的浴比（重量：体积）将4 g预辐照后的聚丙烯纤维加入到25/75（v/v）%的丙烯酸甲酯/水混合液中，在80℃温度下反应1 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用N,N-二甲基甲酰胺反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为340%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、乙二胺以1:2:40 (w/w/v)比例混合，在110℃下反应4 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、乙醇钠、丙三醇、丙烯酸甲酯以1:0.3:30:30（w/w/v/v）比例混合，在30 ℃下反应12 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、甲醇、二乙烯三胺以1:30:30（w/v/v）比例混合，在60 ℃下反应36 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70 ℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化碳的吸附量达5.18mmol/g，循环再生5次后的再生效率为96%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为98.1%，抗大肠杆菌率为98.5%，抗白色念珠菌率为98.2%。

实施例3

1、制备

（1）将粘胶纤维浸入8wt% NaOH水溶液中，浸泡24 h，倾去溶液，纤维用水洗涤多次直至洗涤液呈中性，在70 ℃的烘箱真空干燥，至恒重。

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将丙烯酰胺单体与水按15/85的质量体积比配制成均匀的混合液，按1：30的浴比（重量：体积）加入4.0 g预辐照后的粘胶纤维，在70 ℃温度下反应4 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用热水反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为200%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、80 wt%乙二胺以1:2:40 (w/w/v)比例混合，在100 ℃下反应6 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、乙醇钠、丙三醇、甲基丙烯酸甲酯以1:0.3:30:30（w/w/v/v）比例混合，在40 ℃下反应24 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、甲醇、三乙烯四胺以1:30:30（w/v/v）比例混合，在60 ℃下反应48 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70 ℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化碳的吸附量达4.97mmol/g，循环再生8次后的再生效率为95%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为98.8%，抗大肠杆菌率为98.5%，抗白色念珠菌率为99.3%。

实施例4

1、制备

（1）将剑麻纤维浸入10 wt% NaOH水溶液中，浸泡24 h，倾去溶液，纤维用水洗涤多次直至洗涤液呈中性，在70 ℃的烘箱真空干燥，至恒重。

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将丙烯酸甲酯单体与四氢呋喃按20/80的体积比配制成均匀的混合液，按1：30的浴比（重量：体积）加入4.0 g预辐照后的粘胶纤维，在60℃温度下反应5 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用热水反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为150%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、10 wt%聚乙烯亚胺以1:2:40 (w/w/v)比例混合，在100 ℃下反应10 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、乙醇钠、甲醇、丙烯酸甲酯以1:0.3:30:30（w/w/v/v）比例混合，在40 ℃下反应24 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、甲醇、10 wt%聚乙烯亚胺以1:30:30（w/v/v）比例混合，在60 ℃下反应48 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70 ℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化碳的吸附量达5.13 mmol/g，循环再生4次后的再生效率为98%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为99.1%，抗大肠杆菌率为98.9%，抗白色念珠菌率为99.2%。

实施例5

1、制备

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将丙烯腈与水按5/95的质量体积比配制成均匀的混合液，按1：30的浴比（重量：体积）加入4.0 g预辐照后的粘胶纤维，在50 ℃温度下反应2 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用热水反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为110%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、70 wt%三乙烯四胺以1:1:35 (w/w/v)比例混合，在120 ℃下反应6 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、甲醇钠、甲醇、丙烯酰胺以1:0.3:30:30（w/w/v/v）比例混合，在40 ℃下反应24 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、甲醇、三乙烯四胺以1:30:30（w/v/v）比例混合，在55℃下反应48 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对硫化氢的吸附量达5.81mmol/g，循环再生10次后的再生效率为96%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为98.7%，抗大肠杆菌率为98.7%，抗白色念珠菌率为98.6%。

实施例6

1、制备

（1）将聚丙烯腈纤维浸入5wt% NaOH水溶液中，浸泡24 h，倾去溶液，纤维用水洗涤多次直至洗涤液呈中性，在70 ℃的烘箱真空干燥，至恒重。

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将丙烯酸甲酯单体和N,N-二甲基甲酰胺铵体积百分比40：60配制成160 mL均匀的混合溶液，按1：40的浴比（重量：体积）加入4 g预辐照后的聚丙烯纤维，在100℃温度下反应5 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用N,N-二甲基甲酰胺反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为180%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、50 wt%五乙烯六胺以1:2:40 (w/w/v)比例混合，在100 ℃下反应4 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、五乙烯六胺、甲醇以1:30:30（w/v/v）比例混合，在60 ℃下反应36 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70 ℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化硫的吸附量达4.71mmol/g，循环再生6次后的再生效率为95%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为99.5%，抗大肠杆菌率为99.1%，抗白色念珠菌率为99.5%。

实施例7

1、制备

（1）将聚乙烯醇纤维浸入20wt% NaOH水溶液中，浸泡24 h，倾去溶液，纤维用水洗涤多次直至洗涤液呈中性，在70℃的烘箱真空干燥，至恒重。

（2）称取10 g步骤（1）所得的聚丙烯纤维置于具塞锥形瓶中，再用聚四氟乙烯膜封口。利用钴60做辐照源，并控制辐照计量为40 KGy，辐照时间为50 h。将甲基丙烯酸甲酯和水按体积百分比50：50配制成160 mL均匀的混合溶液，按1：40的浴比（重量：体积）加入4 g预辐照后的聚丙烯纤维，在90℃温度下反应5 h。待接枝反应结束后取出纤维，先用N,N-二甲基甲酰胺反复洗涤接枝纤维以除去均聚物和未反应的接枝单体，最后用乙醇洗涤，真空干燥至恒重，算得接枝率为120%。

（3）步骤（2）中所得接枝纤维、氯化铝、二乙烯三胺以1:4:40 (w/w/v)比例混合，在130 ℃下反应10 h后，用水、乙醇反复洗涤至洗涤液澄清，置于70 ℃烘箱内干燥。得胺化纤维。

（4）步骤（3）中所得的胺化纤维、甲醇钠、甲醇、甲基丙烯酸甲酯以1: 0.1:30:30（w/w/v/v）比例混合，在40 ℃下反应24 h后，用乙醇反复洗涤，置于70 ℃烘箱内干燥。得加成纤维。

（5）步骤（4）中所得的加成纤维、二乙烯三胺、甲醇以1:20:40（w//v/v）比例混合，在60 ℃下反应36 h后，用乙醇、水反复洗涤至中性，置于70 ℃烘箱内干燥。得终产物树枝状高密度固态胺吸附纤维。

2、该树枝状高密度固态胺吸附纤维在湿态下对二氧化碳的吸附量达4.98 mmol/g，循环再生10次后的再生效率为99%。

根据《GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡瓶法》检测，该纤维材料的抗金黄色葡萄球菌率为98.4%，抗大肠杆菌率为98.8%，抗白色念珠菌率为99.3%。

Claims

1.一种树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，其结构式如式（I）所示：

其中，R2为（CH₂CH₂NH）_n CH₂CH₂，n=0,1,2,3,4；R3为H或CH₃。

2.根据权利要求1所述树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，是以有机纤维或天然纤维为基体，经过预处理、接枝反应、胺化反应、Michael加成反应和酰胺取代反应后制备得到；该树枝状高密度固态胺纤维材料能够吸附捕集酸性气体，且在吸附气体后，可经过热脱附再生；所述预处理包括碱预处理和钴60伽马射线辐照预处理。

3.根据权利要求2所述树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，所述酰胺取代反应是将经Michael加成反应所得的加成纤维与多胺试剂进行酰胺取代反应，所述多胺试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺。

4.根据权利要求2所述树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，所述有机纤维为聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维或聚四氟乙烯纤维；所述天然纤维为剑麻纤维。

5.根据权利要求1所述树枝状高密度固态胺纤维材料，其特征在于，由包括如下步骤的方法制备得到：

S1.对基体纤维原料进行预处理

S12.钴60伽马射线辐照预处理：将碱预处理后的基体纤维用钴60的伽马射线进行辐照预处理，辐照计量为20～40 kGy，辐照时间为24～50 h；

S3.胺化反应：将接枝纤维与氯化铝混合后，再加入多胺试剂进行胺化反应，得胺化纤维；

S4.Michael加成反应：将胺化纤维与不饱和单体溶液混合，再加入活化剂，使纤维进行Michael加成反应，得加成纤维；所述活化剂为醇钠；

S5.酰胺取代反应

S52.反应结束后，乙醇洗涤除去多余的多胺试剂，真空干燥，得到树枝状高密度固态胺纤维材料；

其中，步骤S1所述基体纤维为有机纤维或天然纤维；所述有机纤维为聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维或聚四氟乙烯纤维；所述天然纤维为剑麻纤维；

步骤S2所述接枝单体溶液的浓度为2～50%；基体纤维的重量与接枝单体溶液的体积的比例为1:10～1:50；所述接枝单体为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，接枝单体溶液的溶剂为水、甲醇、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺；所述接枝反应的反应条件为50～90℃接枝反应1～10h；所述接枝反应结束后，依次用蒸馏水、乙醇洗涤抽滤除去均聚物，70℃真空干燥，得接枝纤维；

步骤S3所述接枝纤维与氯化铝的重量比为1:0.1～1:10；所述多胺试剂的体积与接枝纤维的重量的比例为10:1～70:1；所述胺化反应的条件为90～150℃下反应4～10h；所述胺化反应结束后用水浸洗若干次，最后用乙醇冲洗，抽滤，70℃烘干，得胺化纤维；

步骤S4所述胺化纤维的重量与不饱和单体溶液的体积的比例为1:10～1:60；所述Michael加成反应的条件为10～60℃条件下反应1～24h；所述Michael加成反应结束后，抽滤除去均聚物，真空干燥，得加成纤维；所述不饱和单体溶液的浓度为5～50%；所述不饱和单体为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，不饱和单体溶液的溶剂为甲醇、乙醇或丙三醇；

步骤S3或S5所述多胺试剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺，多胺试剂溶液的溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或2，4-环氧六烷。

6.权利要求1所述树枝状高密度固态胺纤维材料在吸附酸性气体、制备医用材料或制备功能服装面料方面的应用。

7.权利要求1所述树枝状高密度固态胺纤维材料在抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或白色念珠菌方面的应用。