CN107724078B - 一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，包括：MOF/HEA分散液的合成，表面涂覆MOF/HEA的聚酰亚胺织物的合成，表面接枝MOF的聚酰亚胺织物的合成。本发明方法简单、有效，调控MOF含量、种类，可赋予聚酰亚胺织物催化、缓释、脱硫和光热等特殊功能，以利于制备智能、功能面料，具有广阔的应用前景；制备得到的表面接枝MOF的聚酰亚胺织物具有更大的比表面积，提高了织物对小分子染料、高温烟气的吸附性，应用于载体释放等诸多领域。

Description

一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法
技术领域
本发明属于聚酰亚胺织物表面改性领域，特别涉及一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法。
背景技术
聚酰亚胺是一类典型的高性能材料，基于其本征性质，聚酰亚胺织物具有耐热性、机械性能优异、耐溶剂、介电性能好等特点，具有优异的综合性能，可用于高温过滤、军工航天、消防等技术领域。
随着科学技术的发展，各行业均对纺织品提出更高的要求，除材料本身性质外，对织物进行物理、化学改性赋予材料新的性能已成为目前研究热点，特别是智能面料、功能织物开发领域。聚酰亚胺织物作为一类特殊的耐高温、低温纺织品，对其进行功能化改性具有重要的研究价值，可拓展其在更多领域的的应用。其中，表面处理是一种简单的功能性改性的方法，可赋予织物更高的比表面积，改善织物亲疏水性等性质，通过引入功能性基团还将赋予织物特殊的性能，如催化、光热感应、负载缓释等方面。作为一种新型材料，金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOF)化合物具有三维结构的晶体材料，可构筑特殊的空隙通道，赋予材料催化、负载等特性。近年来，将功能性MOF与聚合物载体有机结合并制备新型材料已成为研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，该方法简单、有效，制备得到的表面接枝MOF的聚酰亚胺织物具有更大的比表面积，具有更优异的染色和吸附性能。
本发明的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，包括：
(1)将丙烯酸羟乙酯(HEA)溶于溶剂中，搅拌，加入金属有机框架(MOF)，在氮气环境下超声，剪切，得到MOF/HEA分散液，其中，HEA溶液的浓度为0.02～0.0.8g/mL，MOF和HEA的质量比为2:1～25:1；
(2)将聚酰亚胺织物浸渍在步骤(1)中的MOF/HEA分散液中，浸轧，烘干，得到表面涂覆MOF/HEA的聚酰亚胺织物，在氮气环境下用60Coγ-射线进行辐射，得到表面接枝MOF的聚酰亚胺织物，其中，聚酰亚胺织物与步骤(1)中MOF的质量比为100～20:1。
所述步骤(1)中溶剂为无水乙醇。
所述步骤(1)中MOF的类型为ZIF-8型、MIL88D型、MIL100-101型或IRMOF1-18型，MOF的孔径为
Figure BDA0001456112290000011
MOF的比表面积为800～2500m2/g。
所述步骤(1)中超声的功率为60～140KHz，超声的时间为1～2h。
所述步骤(1)中剪切的速率为10000～25000rpm，剪切的时间为1～2h。
所述步骤(2)中浸轧使聚酰亚胺织物带液量为60～80％。
所述步骤(2)中烘干的温度为40～50℃，烘干的时间为3～5h。
所述步骤(2)中辐射剂量为15～35kGy，辐射剂量率为1.2～2kGy/h，辐射时间为15～20h。
所述步骤(2)中表面接枝MOF的聚酰亚胺织物用于催化、缓释、脱硫、光热等。
所述步骤(2)中表面接枝MOF的聚酰亚胺织物具有大量纳米孔结构，增大了织物的比表面积。
本发明的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，聚酰亚胺和MOF这两种具有特殊性质的材料采用辐射接枝的方法，将MOF改性接枝到聚酰亚胺织物表面，改性后织物具有更大的比表面积，通过调控MOF含量、种类，可赋予聚酰亚胺织物催化、香料缓释、高温脱硫等新功能，同时具有更大比表面积的聚酰亚胺织物也可获得更优异的染色和吸附性能。
有益效果
(1)本发明的方法简单、有效，调控MOF含量、种类，可赋予聚酰亚胺织物催化、缓释、脱硫、光热等特殊功能，以利于制备智能、功能面料，具有广阔的应用前景；
(2)制备得到的表面接枝MOF的聚酰亚胺织物具有更大的比表面积，提高了织物对小分子染料、高温烟气的吸附性，应用于载体释放等诸多领域。
附图说明
图1是本发明制备表面接枝MOF的聚酰亚胺织物的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将6g HEA溶解于150mL干燥过的无水乙醇中，搅拌，加入12g MIL101型MOF(孔径为
Figure BDA0001456112290000021
比表面积为2200m2/g)，通氮气保护，在80KHz超声水浴中超声2h，然后采用机械搅拌器高速搅拌1h，转速为20000rmp，得到MOF/HEA分散液。
(2)将长宽为10*5cm的聚酰亚胺织物(连云港奥神新材料科技有限公司生产的甲纶)浸渍在步骤(1)中的MOF/HEA分散液中，采用轧车轧去部分分散液，织物带液量为70％，于45℃真空烘箱中干燥5h，得到表面涂覆MOF/HEA的聚酰亚胺织物，转入辐射管中，通氮气30min后封闭辐射管，用60Coγ-射线对织物辐射处理，辐射时间为16h，总剂量为20kGy，剂量率为1.25kGy/h，得到表面接枝MIL101型MOF的聚酰亚胺织物，该改性聚酰亚胺织物的比表面积为41.7m2/g(纯聚酰亚胺织物比表面积为6.1m2/g)，颜色为浅黄绿色。该表面接枝MIL101型MOF的聚酰亚胺织物用于高温硫化氢气体的吸附、香料气体缓释等领域。
实施例2
(1)将6g HEA溶解于120mL干燥过的无水乙醇中，搅拌，加入29g ZIF-8型MOF(孔径为
Figure BDA0001456112290000031
比表面积为906m2/g)，通氮气保护，在120KHz超声水浴中超声1.5h，然后采用机械搅拌器高速搅拌2h，转速为22000rmp，得到MOF/HEA分散液。
(2)将长宽为10*4cm的聚酰亚胺织物(连云港奥神新材料科技有限公司生产的甲纶)浸渍在步骤(1)中的MOF/HEA分散液中，采用轧车轧去部分分散液，织物带液量为78％，于40℃真空烘箱中干燥4h，得到表面涂覆MOF/HEA的聚酰亚胺织物，转入辐射管中，通氮气20min后封闭辐射管，用60Coγ-射线对织物辐射处理，辐射时间为20h，总剂量为30kGy，剂量率为1.5kGy/h，得到表面接枝ZIF-8型MOF的聚酰亚胺织物，该改性聚酰亚胺织物的比表面积为34.5m2/g(纯聚酰亚胺织物比表面积为6.1m2/g)，颜色为灰色。该表面接枝ZIF-8型MOF的聚酰亚胺织物用于吸附苯系化合物、废水处理及空气净化等领域。

Claims (9)

1.一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，包括：
(1)将丙烯酸羟乙酯HEA溶于溶剂中，搅拌，加入金属有机框架MOF，在氮气环境下超声，剪切，得到MOF/HEA分散液，其中，HEA溶液的浓度为0.02～0.08g/mL，MOF和HEA的质量比为2:1～25:1；
(2)将聚酰亚胺织物浸渍在步骤(1)中的MOF/HEA分散液中，浸轧，烘干，得到表面涂覆MOF/HEA的聚酰亚胺织物，在氮气环境下用60Coγ-射线进行辐射，得到表面接枝MOF的聚酰亚胺织物，其中，聚酰亚胺织物与步骤(1)中MOF的质量比为100～20:1。
2.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂为无水乙醇。
3.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(1)中MOF的类型为ZIF-8型、MIL88D型、MIL100-101型或IRMOF1-18型，MOF的孔径为
Figure FDA0002435343960000011
MOF的比表面积为800～2500m2/g。
4.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(1)中超声的功率为60～140KHz，超声的时间为1～2h。
5.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(1)中剪切的速率为10000～25000rpm，剪切的时间为1～2h。
6.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(2)中浸轧使聚酰亚胺织物带液量为60～80％。
7.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(2)中烘干的温度为40～50℃，烘干的时间为3～5h。
8.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(2)中辐射剂量为15～35kGy，辐射剂量率为1.2～2kGy/h，辐射时间为15～20h。
9.按照权利要求1所述的一种聚酰亚胺织物表面辐射接枝金属有机框架的方法，其特征在于，所述步骤(2)中表面接枝MOF的聚酰亚胺织物用于催化、缓释、脱硫和光热。
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