改性聚丙烯熔喷滤芯的制备方法与流程

1.本发明涉及一种水净化滤芯，尤其涉及一种聚丙烯材质的滤芯。


背景技术：

2.目前，去除重金属的过滤材料，主要由以下几类：纤维类、树脂类、分离膜类及活性炭类，纤维类比如鳌合纤维，或者其他方法制备的纤维类过滤材料；树脂类改性的离子交换树脂具有一定的去除重金属的功能；分离膜类通过相转化的方式制备将吸附剂引入到分离膜(如中空纤维膜)表面，从而实现去除重金属功能。活性炭类通过对碳粉改造或者在烧结过程中引入吸附剂，实现去除重金属功能。
3.申请号为201810869708.9的中国发明专利申请公开《一种基于聚多巴胺改性的聚丙烯基吸附材料的制备方法》(公开号:cn108906003a)，该申请采用多巴胺涂覆在聚丙烯基吸附材料表面，然后接枝其他吸附剂，该方法可以在实现去除重金属功能，但是方法复杂，且多巴胺在碱性条件下容易脱落，导致重金属去除功能丧失。
4.申请号为201510067994.3的中国发明专利申请公开《一种吸附水中重金属螯合纤维材料的制备方法》(公开号:cn104667891a)，该申请利用等离子技术将活性基团接枝在聚丙烯纤维表面，然后将吸附剂通过活性基团接枝到纤维表面，实现去除重金属功能。该方法，步骤多，过程复杂，且通过等离子技术接枝的活性基团，均匀性和稳定性不佳。
5.目前，现有的去重金属材料普遍存在的如下问题：第一，制备工艺复杂，成本高：首先需要制备成纤维、膜丝或者离子交换树脂，然后再制作成滤芯，过程复杂，环节多，成品率低；第二，材料制备过程使用大量的有机溶剂，且会产生大量的有机废液和废气，对环境造成污染；第三，活性炭与吸附剂主要以物理键结合，结合能力弱，存在吸附剂流失的问题，滤芯性能稳定性存在风险。
6.pp滤芯在解决水质问题中起着重要作用，根据分离精度的不同，pp滤芯可以滤除不同大小的杂质，是净水机中不可缺少的一环。但pp滤芯的分离精度较大，只能去除大的杂质，没有重金属离子的去除能力。如何将pp滤芯与去除重金属结合，一直是本领域重要研究方向。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能吸附重金属的改性聚丙烯熔喷滤芯的制备方法。
8.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种改性聚丙烯熔喷滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
9.①
聚丙烯熔喷滤芯的制备：将重量份数70～95份的聚丙烯与5～30份的引入改性位点的添加剂均匀混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在200～300℃热空气的牵引下拉伸成丝，随后在接收杆上收卷并切割，得到聚丙烯熔喷滤芯。
10.②
聚丙烯熔喷滤芯的胺基化改性：将聚丙烯熔喷滤芯置于1～10wt％的多元胺改
性溶液中，并在60～90℃的水浴条件下加热6～18h，引发聚丙烯滤芯的胺基化改性，清洗干燥后制得改性聚丙烯熔喷滤芯。
11.作为优选，步骤
①
中所述的添加剂为苯乙烯～马来酸酐共聚物、聚丙烯～马来酸酐共聚物、聚丙烯～甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丙烯～苯乙烯～马来酸酐共聚物中至少一种。
12.作为优选，步骤
②
所述的多元胺改性溶液中溶质为壳聚糖、n
‑
羧甲基壳聚糖、乙二胺、聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯基咪唑、哌嗪、对氨基苯、间氨基苯、聚乙烯吡咯烷酮的至少一种，溶剂为水或者甲醇、乙醇、丙酮中至少一种与水的混合液。
13.与现有技术相比，本发明的优点在于：将pp滤芯应用于重金属离子去除领域，通过引入添加剂，在pp滤芯熔喷过程中引入改性位点，为胺类吸附剂的引入做铺垫，采用胺类单体对pp滤芯进行改性，用于重金属去除，通过化学反应将吸附位点接枝于材料表面，吸附位点结合牢固，去除效果稳定。滤芯制备过程中的多元胺改性溶液可以循环使用，降低生产成本，且减少废液排放，更加环保。配位吸附的机理去除水中的重金属离子，其原理是利用胺基的孤对电子与重金属离子的空轨道进行配位，达到去除重金属离子的目的。熔喷滤芯的制备过程简单、成本低廉，整体工艺环保，没有废气产生。多元胺作为吸附剂通过化学键链接，更加稳定。通过浸泡的形式进行反应，吸附位点在材料表面分布均匀。
具体实施方式
14.以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
15.实施例1：将80份的聚丙烯与20份的苯乙烯～马来酸酐共聚物混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在250℃的热空气下牵引拉伸成丝，随后在接收杆上收卷、切割，形成聚丙烯熔喷滤芯。随后将该滤芯置于5wt％的聚乙烯亚胺的水～甲醇(体积比1:1)溶液中，在90℃下反应12h，清洗干燥后制得改性聚丙烯滤芯，在ph＝7的条件下，其对25ppb的镉离子的去除率为99％。
16.实施例2：将70份的聚丙烯与20份的苯乙烯～马来酸酐、10份的聚丙烯～马来酸酐共聚物混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在300℃的热空气下牵引拉伸成丝，随后在接收杆上收卷、切割，形成聚丙烯熔喷滤芯。随后将该滤芯置于3wt％的乙二胺的水溶液中，在65℃下反应18h，清洗干燥后制得改性聚丙烯滤芯，在ph＝7的条件下，其对25ppb的镉离子的去除率为96％。
17.实施例3：将90份的聚丙烯与10份的聚丙烯～苯乙烯～马来酸酐共聚物混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在240℃的热空气下牵引拉伸成丝，随后在接收杆上收卷、切割，形成聚丙烯熔喷滤芯。随后将该滤芯置于10wt％的哌嗪的水～乙醇(体积比2:1)溶液中，在70℃下反应15h，清洗干燥后制得改性聚丙烯滤芯，在ph＝7的条件下，其对25ppb的镉离子的去除率为92％。
18.实施例4：将85份的聚丙烯与15份的聚丙烯～甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在270℃的热空气下牵引拉伸成丝，随后在接收杆上收卷、切割，形成聚丙烯熔喷滤芯。随后将该滤芯置于7wt％的三乙烯二胺的水溶液中，在80℃下反应8h，清洗干燥后制得改性聚丙烯滤芯，在ph＝7的条件下，其对25ppb的镉离子的
去除率为99％。
19.实施例5：将90份的聚丙烯与5份的聚丙烯～马来酸酐、5份的聚丙烯～苯乙烯～马来酸酐共聚物混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在220℃的热空气下牵引拉伸成丝，随后在接收杆上收卷、切割，形成聚丙烯熔喷滤芯。随后将该滤芯置于1wt％的二乙烯三胺的水～丙酮(体积比1:1)溶液中，在90℃下反应18h，清洗干燥后制得改性聚丙烯滤芯，在ph＝7的条件下，其对25ppb的镉离子的去除率为90％。


技术特征：
1.一种改性聚丙烯熔喷滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①
聚丙烯熔喷滤芯的制备：将重量份数70～95份的聚丙烯与5～30份的引入改性位点的添加剂均匀混合，倒入料筒中，通过挤出机将原料挤出，并在200～300℃热空气的牵引下拉伸成丝，随后在接收杆上收卷并切割，得到聚丙烯熔喷滤芯。
②
聚丙烯熔喷滤芯的胺基化改性：将聚丙烯熔喷滤芯置于1～10wt％的多元胺改性溶液中，并在60～90℃的水浴条件下加热6～18h，引发聚丙烯滤芯的胺基化改性，清洗干燥后制得改性聚丙烯熔喷滤芯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
①
中所述的添加剂为苯乙烯～马来酸酐共聚物、聚丙烯～马来酸酐共聚物、聚丙烯～甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丙烯～苯乙烯～马来酸酐共聚物中至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
②
所述的多元胺改性溶液中溶质为壳聚糖、n
‑
羧甲基壳聚糖、乙二胺、聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯基咪唑、哌嗪、对氨基苯、间氨基苯、聚乙烯吡咯烷酮的至少一种，溶剂为水或者甲醇、乙醇、丙酮中至少一种与水的混合液。

技术总结
一种改性聚丙烯熔喷滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：


技术研发人员：郭耀申 阮渝生 林春儿 陈承 茅忠群 诸永定
受保护的技术使用者：宁波方太厨具有限公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/1/3