聚氨酯-3-氨基-5-甲基异恶唑纤维制备方法及其在食品中重金属的富集检测中的应用技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯‑3‑氨基‑5‑甲基异恶唑纤维制备方法及其在食品中重金属的富集检测中的应用。所述聚氨酯‑3‑氨基‑5‑甲基异恶唑纤维作为新型功能化螯合纤维，其性能稳定、吸附容量大、选择性专一、可完全洗脱，进一步结合分光光度法的优点，用于食品中有害重金属分析检测，具有成本低、操作简单、精确度高等优点，对于普及食品中重金属的分析检测，具有重要的现实意义。

The application of detection of 3 amino enrichment polyurethane method 5 methylisoxazole fiber preparation and heavy metals in food in

The invention provides a polyurethane 3 amino 5 detection method by enrichment methylisoxazole fiber preparation and heavy metals in food in. The 3 amino 5 polyurethane methylisoxazole fiber as a new type of functional chelating fiber, its stable performance, high adsorption capacity, specific selectivity, can be completely eluted, further combined with the advantages of spectrophotometry, used in food analysis of toxic heavy metal detection, has the advantages of low cost, simple operation, high precision, for detection and analysis of the popularity of heavy metals in food, has the important practical significance.

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维制备方法及其在食品中重金属的富集检测中的应用
本专利技术属于化学
，特别涉及一种聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维的制备方法及其应用。
技术介绍
人类物质生产活动加剧，发生的食品污染事件层出不穷，其中重金属是最危险的有害污染物质之一。污染食物的重金属主要指的是对人体毒害最大的5种重金属：Cr、Hg、Pb、Cd以及As。重金属可以在土壤中积累和动植物体内富集，利用食物链传递进入人体，给人体生命健康带来巨大风险，一旦人体内重金属含量超标会引起各种可怕疾病。食品中重金属污染问题已引起全世界研究者的高度重视和深入研究，对不同种类食品中的重金属污染进行监测和分析检测研究，对于评价食品质量、保护人类健康和维持经济社会可持续健康发展具有重要的现实意义重金属铬的氧化态从二价到六价，一般为三价形式，其中六价铬是因为工业化使用导致其作为一种氧化态而大量存在。人体中铬通常是三价的，若存在过量六价铬离子会带来一系列健康风险。在环境中，六价铬通常以CrO42-或HCrO4-的形式存在，而三价铬则以Cr(OH)n(3-n)+的形式存在，铬的毒性由六价铬引起。食品是重金属铬的主要暴露源之一。国内外学者对食品中痕量重金属的分析方法开展了广泛深入地探讨。常用的检测方法有AAS、UV-SP、AFS、电化学法、XRF、ICP-MS、比色法、酶联免疫法等。此外，因为食品检测的现实需要，单一分析方式满足不了要求，多仪器联用检测技术因此愈来愈受到重视，如今已成为热门研究领域。如HPCE)和SP)联用，HPCE和ICP-MS联用，HPLC和ICP-MS联用，IEC与AFS联用等。食品中重金属检测的基本特征主要是待检测样本数目庞大、检测阈值较低，所以建立一种检测成本底、灵敏度高、操作简便的检测方法对准确评价食品中重金属的污染程度和保障人体健康有非常重大的意义。螯合纤维是指一类通过交联化反应在纤维状聚合物本体上接入各类活性基团制备的多配位型高聚物，能利用不同功能基与不同金属离子的螯合作用获得多元螯合物，对金属离子具有较高的吸附容量和选择性富集能力，在分离、富集及回收金属离子以及海洋资源利用、污水处理、湿法冶金、分析检测等领域应用广泛。近年来，国内各种分离富集材料的研究逐渐活跃起来，这类材料所吸附的离子种类和材料本身的品种也不断被拓广，就材料形状而言最主要是分为两大类，一类是球形树脂；另一类线形纤维。螯合纤维是近年发展起来的一类纤维状吸附功能性高分子材料。与树脂对比，螯合纤维的比表面积更大，约为树脂的100倍，就算与大孔树脂相比它的比表面积也要高出5～6倍，其纤细的外观形状使其与流体接触时面积大，阻力小，更易扩散。因此，螯合纤维动力学特性优异，吸附效率高，吸附容量大，洗脱比较容易，适宜用来吸附痕量重金属离子。此外，螯合纤维拥有较高的柔性、机械韧性，可以以各种形貌使用，如：吸附柱等，满足各种应用场合的强度、密度、尺寸要求，被公认为吸附材料的主攻研究方向之一。目前，螯合纤维的种类也非常丰富。利用聚氨酯制备的功能性材料有广泛的应用性，特别是用于吸附富集各种重金属离子，缺点就是选择性方面往往不达标。
技术实现思路
本专利技术针对以上缺点，提供了一种聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维，以达到获得新型功能化螯合纤维，其性能稳定、吸附容量大、选择性专一、可完全洗脱，的目的。为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案来实现：本专利技术提供一种聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维制备方法，包括以下步骤：步骤a，含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维的制备：三乙胺为催化剂，利用过量的二苯甲烷二异氰酸酯异构体在聚氨酯纤维表面进行接枝反应，制得表层生成自由的氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维；步骤b柠檬酸接枝的聚氨酯纤维的制备：含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维与柠檬酸反应，得到柠檬酸接枝的聚氨酯纤维；步骤c，聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维：在柠檬酸接枝的聚氨酯纤维中加入配体3-氨基-5-甲基异恶唑，反应得到聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维。进一步，步骤a中，聚氨酯纤维用甲苯清洗后，加入甲苯为溶剂升温至50℃，再加入二苯甲烷二异氰酸酯异构体、催化剂三乙胺，氮气保护下搅拌反应2h，过滤取出用甲苯清洗多次，制备得含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维。进一步，步骤b中，含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维加入甲苯升温至50℃，加入柠檬酸，引发剂过硫酸钾，氮气保护下搅拌反应6h，实验结束后纤维用无水乙醚清洗多次，并在50℃条件下真空干燥，制备得柠檬酸接枝聚氨酯纤维。优选的，步骤c中，反应溶剂为1，4-二氧六环。进一步，步骤c中，柠檬酸接枝聚氨酯纤维中加入反应溶剂1，4-二氧六环，待纤维在溶剂中充分溶胀后加入配体3-氨基-5-甲基异恶唑，通氮气保护气以150rpm的转速匀速搅拌1-2h，将三颈瓶中的空气除尽，将反应溶剂升至反应温度并保持恒温，继续匀速搅拌反应，反应结束后冷却至室温，依次用反应溶剂、无水乙醇、丙酮、乙醚四种有机溶剂循环洗涤产物3-4次，于50℃真空干燥箱中烘干。进一步，步骤c中反应温度为55℃。进一步，配体与柠檬酸接枝聚氨酯纤维上羧基的摩尔比的比为5。进一步，步骤c中反应时间为8h。本专利技术还提供一种聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维，所述聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维采用上述制备方法得到。本专利技术还提供一种在聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维食品中重金属的富集检测中的应用。进一步，所述重金属为六价铬离子。总之，本专利技术的有益效果为：本专利技术的聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维选取3-氨基-5-甲基异恶唑作为配体与自制的柠檬酸接枝聚氨酯纤维(PUCA)发生缩合反应，制备了一种全新的螯合纤维：聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维(AMIF)。本专利技术采用三乙胺为催化剂，利用过量的二苯甲烷二异氰酸酯异构体(4，4-MDI)在聚氨酯(PU)纤维表面进行接枝反应，使得表层生成自由的氨基甲酸酯基团(PU-NCO)，再利用氨基甲酸酯基团与柠檬酸(CA)中羟基的高反应性，在表面引入羧基活性基团(PU-CA)。PU-NCO纤维的红外表征显示，除原始PU纤维的特征吸收峰(C-H，C＝O，Ph)外，PU-NCO纤维在2360cm-和2330cm-处存在突出的异氰酸酯基团特征吸收峰，并且在PU-CA纤维红外谱图中这一特征吸收峰没有再出现。因此，本文选用柠檬酸作为中间体，制备出含有-COOH功能基的聚氨酯改性纤维(PU-CA)并以其为母体，与对Cr(VI)离子具有良好螯合能力的有机杂环配体3-氨基-5-甲基异恶唑发生缩合反应，得到综合性能优良的新型功能螯合纤维。本专利技术进一步获得了AMIF纤维的最佳合成条件为：反应溶剂为1，4-二氧六环，反应时间为7.98h，反应温度为54.68℃，摩尔比5.02，得到预测最高转化率为71.68％。进一步的，AMIF纤维对Cr(VI)有很好的选择性吸附能力和吸附容量并且容易洗脱。静态吸附研究结果表明，AMIF对Cr(VI)离子饱和吸附量分别是201mg/g；动态吸附研究结果表明，AMIF对Cr(VI)离子的动态吸附过程均符合Thomas模型，动态饱和吸附量分别是228.2mg/g。在解吸实验中，4％硫脲溶液对AMIF上的Cr(VI)离子的解吸率均为100％。SEM、本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚氨酯3‑氨基‑5‑甲基异恶唑纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤a，含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维的制备：三乙胺为催化剂，利用过量的二苯甲烷二异氰酸酯异构体在聚氨酯纤维表面进行接枝反应，制得表层生成自由的氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维；步骤b,柠檬酸接枝的聚氨酯纤维的制备：含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维与柠檬酸反应，得到柠檬酸接枝的聚氨酯纤维；步骤c，聚氨酯3‑氨基‑5‑甲基异恶唑纤维：在柠檬酸接枝的聚氨酯纤维中加入配体3‑氨基‑5‑甲基异恶唑，反应得到聚氨酯3‑氨基‑5‑甲基异恶唑纤维。

【技术特征摘要】
1.聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤a，含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维的制备：三乙胺为催化剂，利用过量的二苯甲烷二异氰酸酯异构体在聚氨酯纤维表面进行接枝反应，制得表层生成自由的氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维；步骤b,柠檬酸接枝的聚氨酯纤维的制备：含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维与柠檬酸反应，得到柠檬酸接枝的聚氨酯纤维；步骤c，聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维：在柠檬酸接枝的聚氨酯纤维中加入配体3-氨基-5-甲基异恶唑，反应得到聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维。2.如权利要求1所述的聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维的制备方法，其特征在于，步骤a中，聚氨酯纤维用甲苯清洗后，加入甲苯为溶剂升温至50℃，再加入二苯甲烷二异氰酸酯异构体、催化剂三乙胺，氮气保护下搅拌反应2h，过滤取出用甲苯清洗多次，制备得含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维。3.如权利要求1所述的聚氨酯3-氨基-5-甲基异恶唑纤维的制备方法，其特征在于，步骤b中，含有氨基甲酸酯基团的聚氨酯纤维加入甲苯升温至50℃，加入柠檬酸，引发剂过硫酸钾，氮气保护下搅拌反应6h，实验结束后纤维用无水乙醚清洗多次，并在50℃条件下真空干燥，制备得柠檬酸接枝聚氨酯纤维。...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊春华，余欣龙，李建丹，郑群雄，朱敏亮，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33