CN110590186A - 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用 - Google Patents

一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110590186A
CN110590186A CN201910911888.7A CN201910911888A CN110590186A CN 110590186 A CN110590186 A CN 110590186A CN 201910911888 A CN201910911888 A CN 201910911888A CN 110590186 A CN110590186 A CN 110590186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass fiber
pei
reaction
grafted
dimethylacetamide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910911888.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110590186B (zh
Inventor
叶林顺
王雅妮
梁泽雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinan University
University of Jinan
Original Assignee
Jinan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinan University filed Critical Jinan University
Priority to CN201910911888.7A priority Critical patent/CN110590186B/zh
Publication of CN110590186A publication Critical patent/CN110590186A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110590186B publication Critical patent/CN110590186B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/28—Macromolecular compounds or prepolymers obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/40—Organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体公开了一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用。具体制备步骤为：(1)将缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与盐酸溶液混合后，加入碱处理的玻璃纤维，然后在保护性气氛下进行加热反应，反应结束后得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维；(2)将聚乙烯亚胺或聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物在溶剂N,N‑二甲基乙酰胺中与步骤(1)所得接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维混合反应，反应结束后干燥得到胺基化玻璃纤维。本发明所得接枝聚乙烯亚胺改性玻璃纤维吸附剂，共价键连接接枝层和玻璃纤维，接枝层稳定。其次由于其吸附位点都在吸附剂表面，因此吸附和洗脱时间短，吸附能力强、效率高。

Description

一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其绝缘性好、耐热性强、抗氧化、机械强度高、滤水性好，但是耐磨性较差。玻璃纤维单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，且比表面积大。粉末吸附剂优点是比表面积大，但是难回收，不能用于运行方便的固定吸附床，而颗粒吸附剂可以用于固定吸附床，但是扩散阻力大，颗粒内层浓度低，吸附量小。玻璃纤维是兼顾两者优点而克服两者缺点的吸附剂载体的理想选择。表面接枝是一个克服玻璃纤维的缺点的有效技术途径。
Wang等人研究了直接将环氧氯丙烷与聚乙烯亚胺的交联物包裹在未强化引入硅羟基的原样玻璃纤维表面。除此之外，Li等人还研究了环氧树脂和聚乙烯亚胺的交联物在玻璃纤维表面的包埋。这两种改性玻璃纤维用于捕获燃烧尾气中的二氧化碳。这种包埋主要是靠物理作用力，包埋层的稳定性不好，影响再生效果，可以预期这种改性玻璃纤维难以用于水净化。Iwai研究了玻璃纤维上包埋聚乙烯亚胺和腐殖酸并用于吸附去除水中铜离子，由于这也是物理包埋，对铜离子的吸附量和再生效果都不好，因此不能用物理包埋技术路线制造用于水处理的改性玻璃纤维。玻璃纤维表面硅羟基是接枝的主要基团，但是原始样玻璃纤维表面硅羟基含量很低，影响了接枝层的稳定性和效果。需要改进玻璃纤维的耐磨性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种胺基化玻璃纤维的制备方法。
本发明另一目的在于上述方法制备得到的胺基化玻璃纤维。
本发明再一目的在于上述胺基化玻璃纤维在吸附领域中的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种胺基化玻璃纤维的制备方法，具体包括以下制备步骤：
(1)将缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与盐酸溶液混合后，加入碱处理的玻璃纤维，然后在保护性气氛下进行加热反应，反应结束后得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维；
(2)将聚乙烯亚胺(PEI)或聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物(PEI-PVC)在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中与步骤(1)所得接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维混合反应，反应结束后干燥得到胺基化玻璃纤维。
步骤(1)所述碱处理为将纯玻璃纤维洗涤后干燥至恒重，再将每10g的玻璃纤维浸于150～300mL浓度为1.5～5mol/L氢氧化钠溶液中，然后在不含二氧化碳的空气中于60～90℃下加热反应1～4h，反应结束后滤干玻璃纤维，然后洗涤去除玻璃纤维表面残留的碱得到碱处理的玻璃纤维。优选地，所述纯玻璃纤维的直径为18.0～19.6μm。
步骤(1)所述缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的用量满足每10g的缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对应加入100～300mL的盐酸溶液，优选为加入200mL的盐酸溶液；所述盐酸溶液的pH＝3.0～6.0，优选为5.5。
步骤(1)所述缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与玻璃纤维的质量比为2～8:3～10，优选为5:6。
步骤(1)所述加热反应为在50～90℃下反应0.5～5h；优选为在80℃下反应2h；更优选的，步骤(1)所述加热反应在保护性气体下进行。
步骤(2)所述PEI或PEI-PVC、接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(0.5～3g)：(0.5～3g)：(15～50mL)，优选为1g：1g：30mL。
步骤(2)所述PEI-PVC的制备方法为：将PVC与溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合后，加入PEI与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的混合溶液进行交联反应，反应结束后将所得混合物加入乙醇水溶液中，离心得到交联产物；
PEI-PVC的制备方法中，所述PEI与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(6～20g):(10～40mL)，优选为12g:25mL；所述PVC与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(1～7g):(6～40mL)，优选为4g:25mL；所述PEI与PVC的质量比为2～5:0.5～3，优选为3:1。
所述交联反应为在50～90℃反应0.5～4h，优选为在保护性气体下于80℃反应1h。
所述得到交联产物后，还包括纯化步骤，具体为：将所得产物依次用离子水/无水乙醇、无水乙醇和N,N-二甲基乙酰胺进行洗涤。
步骤(2)所述反应为以60～300rpm的振荡速度反应0.5～5h；优选为以120rpm的振荡速度反应2h。
步骤(2)所述干燥为在30-50℃下真空干燥1～5h，优选为在40℃下真空干燥3h。
步骤(2)所述反应结束后，还包括纯化过程，具体为将所得胺基化玻璃纤维用无水乙醇洗提0.5～5h。
一种由上述方法制备得到的胺基化玻璃纤维。
所述胺基化玻璃纤维在吸附领域中的应用。所述应用优选为对铜离子的吸附。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明接枝PEI/PVC交联物和PEI的改性玻璃纤维吸附剂，共价键连接接枝层和玻璃纤维，接枝层稳定。
(2)本发明接枝PEI/PVC交联物和接枝PEI的量比较高，因此吸附量比较高。其吸附位点都在吸附剂的表面，吸附和洗脱时间短，吸附能力强、效率高，由于玻璃纤维的比表面积大，连接吸附位点多，与水接触面大，所得两种胺基化玻璃纤维其对铜离子的最大吸附量分别为21.6mg/g和12.9mg/g。30min之内即可将初始浓度为50mg/L的铜离子浓度降为10mg/L。处理铜离子的浓度50mg/L的水，在保证出水铜离子浓度数值小于饮用水的1mg/L的铜离子浓度最高限值时，处理水量是再生剂用水量的145～190倍。吸附饱和后用0.5M的盐酸溶液洗脱，流速为30mL/min，再生时间30min。接枝PEI/PVC交联物的改性玻璃纤维吸附剂的第一次再生率90％。再生10次，最后一次再生率为81％。接枝PEI的改性玻璃纤维吸附剂的第一次再生率88％。再生10次，最后一次再生率为80％。
(3)本发明制备改性玻璃纤维吸附剂特别适合于固定床流动吸附。它既有玻璃纤维的原来的优点，接枝后又能有效地克服了它的耐磨性差的缺点。制备过程简单，条件易于控制，生产成本较低。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为实施例1缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与玻璃纤维的接枝反应装置图。
图3为实施例1的步骤(2)所得玻璃纤维接枝硅烷偶联剂后的扫描电镜图。
图4为实施例3中PEI与PVC的亲核取代交联反应装置图。
图5为实施例1和3中PEI/PVC交联物和PEI与玻璃纤维的接枝扫描电镜对比图；其中(a)为PEI/PVC接枝交联物，常温，接枝时间2h；(b)为接枝PEI，常温，接枝时间2h。
图6为改性玻璃纤维的实物图，其中图(a)为实施例3中接枝PEI与PVC的交联产物的玻璃纤维；图(b)为实施例1中接枝PEI玻璃纤维。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用原料和试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺
(1)碱处理
从流动吸附固定床的直径考虑，将原样无碱玻璃纤维裁剪成长度不大于流动吸附固定床直径的纤维小段，用去离子水浸没，在恒温振荡搅拌器中，摇速80r/min，常温洗涤两次，每次30min，将洗涤过的玻璃纤维在80℃下干燥恒重。然后将0.2kg玻璃纤维浸于5L的3mol/L氢氧化钠溶液中，在去除二氧化碳的空气中于80℃下水浴加热2h得到碱处理的玻璃纤维。然后取出玻璃纤维滤干至不滴水，用去离子水洗净玻璃纤维表面的残留的碱，碱液可重复利用。
(2)玻璃纤维接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷
将0.25kg的缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到pH＝5.5的5L盐酸溶液并混合均匀。将混合物倒入反应器中，放入0.3kg步骤(1)所得经过碱处理的玻璃纤维。在80℃氮气保护下搅拌反应5h，得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维。然后取出玻璃纤维先用无水乙醇洗涤2遍，然后用去离子水洗净晾干，得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维。反应装置参考附图2。
式I硅烷偶联剂与玻璃纤维的接枝反应
(3)玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺
将0.25kg PEI溶于5L N,N-二甲基乙酰胺。加入0.25kg步骤(2)所得接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维，用锡箔纸包裹瓶口，在常温下于摇床内摇速120r/min反应2h，得到胺基化玻璃纤维。反应结束后用索氏提取器通过无水乙醇洗涤玻璃纤维1h，将洗净的玻璃纤维在40℃下真空干燥3h。
实施例2玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺的制备
(1)碱处理
从流动吸附固定床的直径考虑，将原样无碱玻璃纤维裁剪成长度不大于流动吸附固定床直径的纤维小段，用去离子水浸没，在恒温振荡搅拌器中，摇速80r/min，常温搅拌洗涤两次，每次30min。将洗涤过的玻璃纤维在80℃下干燥恒重。0.1kg玻璃纤维浸于2.5L的3mol/L氢氧化钠溶液中，在80℃下水浴加热用去除二氧化碳的空气搅拌2h得到碱处理的玻璃纤维。然后取出玻璃纤维滤干至不滴水，用去离子水洗净玻璃纤维表面的残留的碱，碱液可重复利用。
(2)玻璃纤维接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷
将125g的缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到pH＝5.5的2.5L盐酸溶液并混合均匀。将混合物倒入反应器中，放入0.15kg步骤(1)所得经过碱处理的玻璃纤维。在80℃氮气保护下搅拌反应5h，得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维。取出玻璃纤维先用无水乙醇洗涤2遍，然后用去离子水洗净晾干。反应装置参考附图2。所得玻璃纤维接枝硅烷偶联剂后的SEM图同实施例1
(3)玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺
将100g PEI溶于2.5L N,N-二甲基乙酰胺。加入100g接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维，用锡箔纸包裹瓶口，在常温下于摇床内摇速120r/min反应2h，得到胺基化玻璃纤维。反应结束后用索氏提取器用无水乙醇洗涤玻璃纤维1h。将洗净的玻璃纤维在40℃下真空干燥3h。
实施例3玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的制备
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1
(3)聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物制备
取120g PVC分少量多次溶入0.75L N,N-二甲基乙酰胺，然后加入到体积为2.5L的三口烧瓶，通入氮气5min，在水浴加热至80℃。另将0.36kg PEI溶入0.75L N,N-二甲基乙酰胺中，然后置于分液漏斗内；5min内将PEI溶液缓慢加入到PVC溶液，反应1h直到交联产物的状态变为粘稠状。将交联后的混合物转移到0.5L去离子水/无水乙醇(1:1)混合溶剂中，使聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物析出。在摇床中混合5min，离心分离，倾去上清液。然后加入0.5L去离子水/无水乙醇(1:2)混合溶剂在摇床中再混合5min，离心分离，倾去上清液。然后用0.5L无水乙醇在摇床中再混合5min，离心分离，倾去上清液，在沉淀物中加入0.5L的N,N-二甲基乙酰胺快速洗涤一遍。然后将聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物溶入1.5L N,N-二甲基乙酰胺，浓度0.25kg/L。交联产物的收率为83.4％，含氮量12.5％。回收乙醇和未反应的聚乙烯亚胺。反应装置参考附图4。
式II PEI与PVC的亲核取代交联反应
(4)玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物
将0.25kg聚乙烯亚胺和聚氯乙烯的交联物与5L N,N-二甲基乙酰胺溶液混合后，加入0.25kg接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维，用锡箔纸包裹瓶口，在常温下于摇床内摇速120r/min反应2h，得到胺基化玻璃纤维。反应结束后用索氏提取器用无水乙醇洗涤玻璃纤维1h，然后在40℃下真空干燥3h。含有聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的5L N,N-二甲基乙酰胺溶液可重复利用。
式III PEI交联产物与玻璃纤维接枝反应
实施例4玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的制备
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例2
(3)聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物制备
120g PEI溶入250mL N,N-二甲基乙酰胺中。另取40g PVC分少量多次溶入250mLN,N-二甲基乙酰胺，聚氯乙烯PVC溶液加入到体积为1L的三口烧瓶，反应装置参考附图4。通入氮气5min，水浴加热至80℃。15min内将分液漏斗中PEI溶液缓慢加入到PVC溶液，直到交联产物的状态变为粘稠状，交联反应1h。将交联后的混合物转移到250mL去离子水/无水乙醇(1:1)混合溶剂中，聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物析出。在摇床中混合5min，离心分离。倾去上清液。然后用250mL去离子水/无水乙醇(1:2,v/v)混合溶剂在摇床中再混合5min，离心分离，倾去上清液。然后用250mL无水乙醇在摇床中再混合5min，离心分离，倾去上清液，在沉淀物中加入300mL的N,N-二甲基乙酰胺快速洗涤一遍。然后将聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物溶入0.5L N,N-二甲基乙酰胺，浓度0.25kg/L。交联产物的收率为83.4％，含氮量12.5％。回收乙醇和未反应的聚乙烯亚胺。
(4)玻璃纤维接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物
在100g聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的2.5L N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入100g接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维，用锡箔纸包裹瓶口，在常温下于摇床内摇速120r/min反应2h，得到胺基化玻璃纤维。反应结束后用索氏提取器洗涤用无水乙醇洗涤玻璃纤维1h。将洗净的玻璃纤维在40℃下真空干燥3h。聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的2.5L N,N-二甲基乙酰胺溶液可重复利用。
实施例5
(1)静态吸附水中铜离子
将实施例1～4所得胺基化玻璃纤维分别放入铜离子初始浓度为50mg/L的水中。
最终实施例1～4所得氨基化玻璃纤维的最大铜离子吸附量分别为21mg/g，21.6mg/g，12.5mg/g，12.9mg/g。四种改性玻璃纤维的静态吸附铜离子将初始浓度为50mg/L降为初始浓度的二分之一即25mg/L的时间都为5min，吸附速度很快。原样玻璃纤维的最大铜离子吸附量为0.7mg/g。
(2)流动吸附水中铜离子
在两个直径为5cm、高度为30cm的吸附柱内装填实施例1的改性玻璃纤维(接枝聚乙烯亚胺PEI玻璃纤维)。实施例3中的改性玻璃纤维(接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯PEI-PVC的交联物的玻璃纤维)也按此进行操作。两种胺基化玻璃纤维的装填空隙率都近似为65.7％，接枝PEI和PEI-PVC的玻璃纤维密度分别为2.55和2.53。二级串联运行后(两种胺基化玻璃纤维装填的固定床吸附柱串联。)，上向流进水。进水中铜离子的浓度不超过50mg/L，如果进水铜离子浓度超过该数值可先用化学沉淀法进行预处理。控制吸附柱的进水pH＝5.6，进水流速3.0～4.5mL/min。出水可达到饮用水的1mg/L的铜离子浓度标准。接枝实施例3PEI-PVC交联物的胺基化玻璃纤维的双床串联吸附柱的处理水量为171L。双床串联运行的铜离子出水浓度大于1mg/L时，第一个吸附床用0.5M的盐酸溶液洗脱，流速为30mL/min，再生时间30min，再生率90％。再生10次，最后一次再生率为81％。再生水量为900mL，处理水量是再生用水量的190倍。接枝实施例1PEI胺基化的玻璃纤维的双床串联吸附柱的处理水量131L，双床串联运行的铜离子出水浓度大于1mg/L时，第一个吸附床用0.5M的盐酸溶液洗脱，流速为30mL/min，再生时间30min，第一再生率88％。再生10次，最后一次再生率为80％。处理水量是再生用水量的145倍。
在两个直径为20cm、高度为100cm的吸附柱内分别装填改性玻璃纤维(实施例3的接枝聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物的玻璃纤维和实施例1的接枝聚乙烯亚胺玻璃纤维)。二级串联运行。上向流进水。铜离子的浓度不超过50mg/L，如果进水铜离子浓度超过该数值可先用化学沉淀法进行预处理。控制吸附柱的进水pH＝5.6。进水流速0.24～0.26L/min。出水可达到饮用水的1mg/L的铜离子浓度标准，吸附饱和后用0.5M的盐酸溶液洗脱，流速为0.5L/min。再生时间30min。接枝实施例3PEI-PVC交联物的胺基化玻璃纤维的双床串联吸附柱的第一次再生率89％。再生10次，最后一次再生率接近81％。双床串联运行的铜离子出水浓度大于1mg/L时，第一个吸附床用0.5M的盐酸溶液洗脱，流速为30mL/min，再生时间30min，接枝实施例1PEI的胺基化玻璃纤维的双床串联吸附柱的第一次再生率87％。再生10次，最后一次再生率接近80％。
实施例6
改性后玻璃纤维的水流耐磨性评估
在三个直径为5cm、高度为30cm的吸附柱内分别装填长度为5cm的原样玻璃纤维、实施例1所得接枝PEI和实施例3所得接枝PEI-PVC胺基化玻璃纤维。去离子水循环进水，流速为30mL/min，水温常温。循环总时间240小时后，重量损失率分别为4.37％、0.94％、0.52％，玻璃纤维改性后水流耐磨性能明显改善。重量损失后的接枝PEI和接枝PEI-PVC胺基化玻璃纤维的最大吸附量分别为20.7mg/g和12.1mg/g，最大吸附量保持率为98.6％、96.8％。
实施例2和实施例4所得的胺基化玻璃纤维在与前面相同的条件下进行的耐磨性实验，重量损失率分别为0.91％、0.50％。重量损失后的这两种胺基化玻璃纤维的最大吸附量分别为21.1mg/g和12.5mg/g，最大吸附量保持率分别为97.7％、96.9％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于具体包括以下制备步骤：
(1)将缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与盐酸溶液混合后，加入碱处理的玻璃纤维，然后在保护性气氛下进行加热反应，反应结束后得到接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维；
(2)将聚乙烯亚胺或聚乙烯亚胺与聚氯乙烯的交联物在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中与步骤(1)所得接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维混合反应，反应结束后干燥得到胺基化玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的用量满足每10g的缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对应加入100～300mL的盐酸溶液，所述盐酸溶液的pH＝3.0～6.0；
步骤(1)所述缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与玻璃纤维的质量比为2～8:3～10。
3.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述碱处理为将纯玻璃纤维洗涤后干燥至恒重，再将每10g的玻璃纤维浸于150～300mL浓度为1.5～5mol/L氢氧化钠溶液中，然后在不含二氧化碳的空气中于60～90℃下加热反应1～4h，反应结束后滤干玻璃纤维，然后洗涤去除玻璃纤维表面残留的碱得到碱处理的玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述PEI或PEI-PVC、接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(0.5～3g)：(0.5～3g)：(15～50mL)。
5.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与玻璃纤维的质量比5:6；
步骤(2)所述PEI或PEI-PVC、接枝缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的玻璃纤维与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为1g：1g：30mL。
6.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述PEI-PVC的制备方法为：将PVC与溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合后，加入PEI与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的混合溶液进行交联反应，反应结束后将所得混合物加入乙醇水溶液中，离心得到PEI-PVC交联物。
7.根据权利要求6所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
所述PEI与溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(6～20g):(10～40mL)；所述PVC与N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(1～7g):(6～40mL)；所述PEI与PVC的质量比为2～5:0.5～3；
所述交联反应为在50～90℃反应0.5～4h。
8.根据权利要求1所述的胺基化玻璃纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述加热反应为在50～90℃下反应0.5～5h；
步骤(2)所述反应为以60～300rpm的振荡速度反应0.5～5h。
9.根据权利要求1～8任一项所述方法得到的胺基化玻璃纤维。
10.根据权利要求9所述胺基化玻璃纤维在吸附领域中的应用。
CN201910911888.7A 2019-09-25 2019-09-25 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用 Active CN110590186B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911888.7A CN110590186B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911888.7A CN110590186B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110590186A true CN110590186A (zh) 2019-12-20
CN110590186B CN110590186B (zh) 2021-11-02

Family

ID=68863453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910911888.7A Active CN110590186B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110590186B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112624621A (zh) * 2021-01-14 2021-04-09 曹贝贝 一种耐热性较强的玻璃纤维及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2012358A1 (en) * 2006-04-27 2009-01-07 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
CN101443048A (zh) * 2004-04-20 2009-05-27 德瑞迪克纳米科技公司 具有增强的扩增性和内部官能度的树枝状聚合物
CN102037079A (zh) * 2008-03-18 2011-04-27 巴斯夫欧洲公司 含有超支化聚乙烯亚胺的聚酰胺纳米复合物
CN102888784A (zh) * 2012-09-20 2013-01-23 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 一种环保高效滤清器滤纸及其制备方法
CN103304820A (zh) * 2013-03-15 2013-09-18 山东大学（威海） 一种高效聚乙烯亚胺改性纤维素基重金属吸附剂的制备方法
CN104043348A (zh) * 2014-06-25 2014-09-17 合肥学院 用于脱除放射性废水中锶离子的杂化膜吸附剂的制备方法
EP2821226A1 (en) * 2012-03-02 2015-01-07 Avic Composite Corporation Ltd. Composite material containing plant fibre fabrics and preparation method thereof
CN108607513A (zh) * 2018-05-14 2018-10-02 济南大学 一种六次甲基四胺改性玻璃纤维吸附剂的制备方法
CN109880566A (zh) * 2019-03-23 2019-06-14 高路生 一种具有高热稳定性电子新材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101443048A (zh) * 2004-04-20 2009-05-27 德瑞迪克纳米科技公司 具有增强的扩增性和内部官能度的树枝状聚合物
EP2012358A1 (en) * 2006-04-27 2009-01-07 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
CN102037079A (zh) * 2008-03-18 2011-04-27 巴斯夫欧洲公司 含有超支化聚乙烯亚胺的聚酰胺纳米复合物
EP2821226A1 (en) * 2012-03-02 2015-01-07 Avic Composite Corporation Ltd. Composite material containing plant fibre fabrics and preparation method thereof
CN102888784A (zh) * 2012-09-20 2013-01-23 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 一种环保高效滤清器滤纸及其制备方法
CN103304820A (zh) * 2013-03-15 2013-09-18 山东大学（威海） 一种高效聚乙烯亚胺改性纤维素基重金属吸附剂的制备方法
CN104043348A (zh) * 2014-06-25 2014-09-17 合肥学院 用于脱除放射性废水中锶离子的杂化膜吸附剂的制备方法
CN108607513A (zh) * 2018-05-14 2018-10-02 济南大学 一种六次甲基四胺改性玻璃纤维吸附剂的制备方法
CN109880566A (zh) * 2019-03-23 2019-06-14 高路生 一种具有高热稳定性电子新材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WENQING WANG ET AL.: ""Adsorptive removal of carbon dioxide using polyethyleneimine loaded glass fiber in a fixed bed"", 《COLLOIDS AND SURFACES A:PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》 *
叶林顺等: ""静电纺丝纤维直径的数学模型预测和实验验证"", 《高分子通报》 *
陈卓铃等: ""化学键合聚乙烯亚胺涂层毛细管柱的快速制备及评价"", 《分析化学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112624621A (zh) * 2021-01-14 2021-04-09 曹贝贝 一种耐热性较强的玻璃纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110590186B (zh) 2021-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108579709B (zh) 一种用于海水提铀的多孔结构弹性复合材料及其制备方法
CN110590186B (zh) 一种胺基化玻璃纤维及其制备方法与应用
CN109550485A (zh) 一种氨基化磁性壳聚糖的制备方法
Li et al. Biosorption of chitin and chitosan
CN113083238B (zh) 一种氨基硫脲功能化氧化石墨烯/壳聚糖复合吸附剂及其制备方法与应用
CN109692580B (zh) 一种中空纤维膜色谱超滤膜的制备方法
CN105367699A (zh) 一种大孔型砷吸附树脂及其制备方法和应用
CN109776744B (zh) 一种吸附镓的偕胺肟-二氧化硅树脂的制备方法
CN109400903B (zh) 一种笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料及其制备方法
An et al. Novel ionic surface imprinting technology: design and application for selectively recognizing heavy metal ions
CN107930600A (zh) 一种纳米复合净水材料的制备方法
CN111659356B (zh) 一种聚乙烯亚胺修饰的反相/强阴离子交换混合模式聚合物的制备及其应用
CN114682229A (zh) 一种硼吸附树脂及制备方法和应用
CN113713780A (zh) 一种3d壳聚糖/二氧化硅复合材料及其制备方法和在吸附分离铼中的应用
CN102784625A (zh) 一种高速选择性吸附材料辐射合成方法
US11925918B2 (en) Silica aggregate, adsorbent, adsorption column, cleaning system, method for treating liquid, and method for producing silica aggregate
CN108722202B (zh) 碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜的制备方法
WO2005029065A1 (en) Matrix for separation of polyethers and method of separation
JP5703514B2 (ja) 金の捕集材および分離回収方法
CN102941070A (zh) 一种聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纤维及其制备方法
CN115141303B (zh) 能高效去除水体中芳香磺酸化合物的多孔材料的制备方法
CN106467594B (zh) 一种聚丙烯腈-聚乙烯基四氮唑螯合树脂的制备
CN115155541A (zh) 一种两段式可控制备双配基层析介质的方法
CN109529955B (zh) 柠檬酸钠接枝纤维素吸附材料及其制备方法
CN113101909A (zh) 一种新型层析介质及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant