研究证明，偕胺肟改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton反应光催化剂对水中染料等有机污染物的降解反应具有明显的促进作用。但是偕胺肟改性PAN纤维的断裂强度等会在改性反应中发生显著下降而影响其实际使用性能。如何在提高其光催化活性的前提下保持优良的机械性能是改性PAN纤维铁配合物产业化应用的一个挑战。而将PAN纤维与其他纤维混纺加工并通过特殊的纺纱、织造和织物化学改性等环节的优化，制备具有优良综合性能的环境催化材料是目前的研究重点。

3.8.1.1　纤维的选择

分别选择PAN棉型短纤维和PP短纤维作为功能纤维和增强纤维，因为前者分子含有具有较高反应活性的氰基，有利于通过改性反应形成纤维金属配合物，而后者表面平直光滑，断裂强度较高且化学性质稳定。两种纤维的机械性能见表3-17。

表3-17　PAN纤维和PP纤维的性能

3.8.1.2　PAN/PP混纺纱线及其针织物的制备技术

采用相同的纺纱和针织工艺设计和制备五种不同混纺比的PAN/PP混纺纱线和纬平针组织针织物，其中功能纤维PAN与增强纤维PP的混纺比分别为100/0、85/15、70/30、50/50和30/70。PAN/PP混纺纱线及其针织物的基本参数如表3-18所示。

表3-18　PAN/PP混纺纱线及其针织物的基本参数

3.8.1.3　PAN/PP混纺纱线及其针织物的偕胺肟改性

（1）PAN/PP混纺比对氰基转化率的影响

图3-56　AO-PAN/PP混纺纱线和针织物的CPP与CD值之间的关系

使用含有盐酸羟胺和NaOH的水溶液对不同混纺比的PAN/PP纱线和针织物进行改性处理，其中的PAN纤维与盐酸羟胺发生反应形成AO-PAN/PP混纺纱线和针织物，其中的PP纤维含量（CPP）与氰基转化率（CD）之间的关系如图3-56所示。可以发现，AO-PAN/PP混纺纱线和针织物的CD值随着其CPP值的提高而呈线性增加，表明PP纤维的存在有助于其中PAN纤维的偕胺肟改性反应。其主要原因是PP纤维的表面比PAN纤维表面更平直光滑，且随着PP纤维的增加，PAN/PP混纺纱线或针织物中两种纤维间的摩擦力和抱合力降低，能够使改性溶液更容易渗入到纱线或织物的内部，促进了其与PAN纤维表面氰基的反应，有利于其转化为偕胺肟基团。研究发现，偕胺肟改性反应会使得PAN纤维产生收缩现象，而PP纤维的存在会在一定程度上减少这种收缩现象。值得注意的是，在相同PP纤维含量的条件下，针织物的CD值总是低于纱线的相应值，这意味着纱线中的PAN纤维比织物中的PAN纤维更易于与盐酸羟胺发生反应。原因为针织物中纤维之间的挤压力明显大于纱线中纤维之间的挤压力，造成织物中纤维间的空隙减小，阻碍了改性溶液向织物内部的渗入。

（2）PAN/PP混纺比对偕胺肟改性纱线力学性能的影响(www.daowen.com)

偕胺肟改性处理前后，不同混纺比的PAN/PP和AO-PAN/PP混纺纱线的断裂强力（BS）和断裂伸长率（E）如图3-57所示。混纺纱线的断裂强力和断裂伸长率随着CPP的增加而显著降低，并在CPP=30%时达到最小值。然而当CPP继续增加时，断裂强力和断裂伸长率逐渐上升。经偕胺肟改性处理后混纺纱线的断裂强力下降，而断裂伸长率则表现出相反的变化。

图3-57　AO-PAN/PP混纺纱线的力学性能

3.8.1.4　AO-PAN/PP混纺纱线及其针织物与Fe3+的配位反应

将不同混纺比的AO-PAN/PP混纺纱线和针织物与Fe3+发生配位反应，形成Fe-AO-PAN/PP混纺纱线或针织物，其CPP与铁配合量（QFe）之间的关系如图3-58所示。QFe随着CPP的提高而呈线性增加，这意味着PP纤维的存在能够促进其中的偕胺肟基团与Fe3+的配位反应。原因主要是PP纤维含量的提高使AO-PAN/PP混纺纱线及其针织物的CD值增加，使其能和更多的Fe3+进行反应，提高QFe值。

图3-58　CPP与QFe值之间的关系

与Fe3+配位反应后，AO-PAN/PP混纺纱线的CPP值对其断裂强度及断裂伸长率的影响如图3-59所示。Fe-AO-PAN/PP混纺纱线的断裂强度随着CPP值的增加先降低后升高，这与AO-PAN/PP混纺纱线的变化规律相似。值得注意的是，经过Fe3+配位反应后，AO-PAN/PP混纺纱线的断裂伸长率也相应地降低。这是因为在反应过程中，Fe3+会不均匀地固定在AO-PAN纤维表面，加剧了其结构的不均匀性，通过应力集中效应降低了混纺纱线的断裂伸长率。

图3-59　Fe-AO-PAN/PP混纺纱线的力学性能

3.8.1.5　Fe-AO-PAN/PP混纺纱线及其针织物的光催化性能

将不同CPP值的Fe-AO-PAN/PP纱线或其针织物（QFe为136.4mg/g左右）作为Fenton反应光催化剂应用于活性红195的氧化反应中，其假一级反应速率常数（k）与CPP值的关系见表3-19。染料降解反应的k值随着CPP值的增加而逐渐提高，这说明Fe-AO-PAN/PP混纺纱线或其针织物对染料的降解反应具有显著的催化作用，PP纤维会促进PAN/PP混纺纱线或针织物的光催化性能。因为PP纤维能够使纱线或针织物的结构变松散，使PAN纤维表面的铁配合物易于与染料分子接触，促进了染料降解反应。

表3-19　不同CPP值的织物试样存在时降解反应速率常数