共聚甲基丙烯酸酯纤维对油性有机化合物吸附模型的研究

共聚甲基丙烯酸酯纤维是一种对氯烃、芳香烃、煤油等油性有机化合物具有良好选择吸附功能的新型高分子材料，可用于水体漏油处理、分离及过滤等环保领域。作为一种新开发的纤维材料，对于其微观结构、吸附模型等基础理论的研究尚不深入。由于该纤维具有化学交联、物理交联和大分子缠结等复杂的网络结构，因此前人基于化学交联聚合物建立的溶胀、吸附模型不能准确拟合油性有机化合物在纤维中的吸附、扩散行为。本研究拟从Freundlich吸附模型、Langmuir吸附模型及Flory研究理论出发，充分考虑纤维复杂交联及孔隙结构的特点，对油性有机化合物在共聚甲基丙烯酸酯长链酯纤维中吸附、扩散过程进行研究，建立吸附模型，并采用POLYFLOW和FLUENT对纤维纺程进行模拟，同时，将理论研究的成果应用于设计纺丝设备的关键部件，对各种参数进行优化，预测产品性能，并与实验结果相比较，以通过纺丝过程实现纤维最优化结构设计及控制。

作为一类新型的功能纤维高分子材料，吸附功能纤维的研究与开发备受人们关注。与目前研究和使用较多的粒状高吸油树脂相比，纤维高分子材料具有细而长、柔而强、比表面积大、可通过纺织或非织造加工制成多种形态制品等特点，应用范围可大大拓宽。在前期研究共聚甲基丙烯酸酯纤维湿法纺丝成形的基础上，本项目对共聚甲基丙烯酸长链酯纤维成形中纤维交联结构的形成及调控，纤维对三氯乙烯、柴油等的吸附过程及机制进行了系统研究，并在此基础上，开发共聚甲基丙烯酸酯复合熔喷及溶液喷射工艺，探讨共聚甲基丙烯酸酯纤维新型成形方法，揭示了纤维成形机理，交联网络结构的构建机制，开发对于油性有机化合物具有较快吸附速率、较高饱和吸油率和稳定持油性能的共聚甲基丙烯酸酯吸附材料。所取得的主要成果有：（1）研究潜交联剂甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）的引入对纤维复杂交联结构形成的影响，探究纤维对油性有机化合物（如甲苯和三氯乙烯）的吸附过程，研究了有机化合物在共聚甲基丙烯酸长链酯纤维中的吸附动力学和吸附热力学。（2）研究了共聚甲基丙烯酸长链酯纤维成形中纤维交联结构及超分子结构的形成，探讨大分子结构对油性有机化合物扩散、吸附行为的影响。（3）基于理论分析结果研究了共聚甲基丙烯酸长链酯纤维成形方法及纺丝组件结构设计，研究复合熔喷、溶液喷射等新型共聚甲基丙烯酸长链酯纤维成形理论及工艺，解决了超细（微纳米）共聚甲基丙烯酸长链酯纤维成形及交联网络结构构建的关键科学问题。. 本项目相关研究成果获得2013年国家科技进步二等奖，2012年中国纺织工业联合会科学技术一等奖，2012年国家专利优秀奖及天津市专利金奖；发表学术论文10篇，其中SCI、EI收录4篇，获美国授权发明专利1项，中国发明专利1项；培养博士研究生1名，硕士研究生3名。