离子交换纤维(Ion Exchange Fiber，IEF)是一种纤维状离子交换吸附材料，被科技界、产业界称之为二十一世纪最重要的功能材料之一，是一类新型环境意识材料，具有诸多传统离子交换材料无法比拟的优点。在环境保护、重金属离子去除、湿法冶金、生物医学工程、电子工业，尤其在治理废气、废水和分离纯化、回收物质资源再生等方面有着显著的效果。但是此类材料能够买得到的产业化商品却很少，研究性质优良、功能高效的离子交换纤维及其应用技术，开发可工业化生产的环境友好的制备工艺，是此类材料研究开发的一个热点。 本研究以聚四氟乙烯纤维为基体，通过共辐照和预辐照接枝苯乙烯单体，而后把接枝纤维通过氯甲基化、胺化、转型等化学修饰反应制备出一种高交换容量、高机械强度、高热稳定性、耐腐蚀、抗氧化的强碱型离子交换纤维材料。在接枝反应中以本体聚合代替常用的悬浮聚合工艺，避免了单体和溶剂的巨大浪费，减少后处理带来的环境污染问题，解决了聚四氟乙烯辐照接枝关键技术问题。详细讨论了在纤维制备过程中的一些影响因素，如单体浓度、辐照剂量、反应时间、反应温度、活化剂种类及用量和单体与纤维质量比等对接枝率的影响，用FT—IR、TG、SEM、单丝拉伸仪等现代化测试手段对原料纤维、接枝纤维及阴离子交换纤维的化学结构、机械性能、热稳定性、吸附容量等方面进行了表征。结果表明，预辐照接枝苯乙烯虽然接枝率较低，但减少了原材料的浪费和均聚物的产生，体系中加入镁粉会对接枝反应产生有效的促进作用。功能化后材料的拉伸伸长率、拉伸强度保持良好；5％热失重温度高，可以在420℃左右的温度下长期工作，最大静态交换容量达6.08mmol/g。还考察了其在酸性气体吸附、强氧化性溶液中的应用，材料对Cr2O72-和MnO4-离子的交换量分别为214.08mg/g和290.98mg/g。 通过引入亲水性的丙烯酸提高聚丙烯(PP)纤维的亲水性，然后把新型磺酸基单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)引入PP纤维表面制得强酸型离子交换纤维。考察了制备过程中影响接枝效率的关键因素，利用酸碱滴定、反射红外、热重分析等分析手段表征了纤维的表面基团的含量、化学结构、热稳定性。结果表明，在辐照接枝过程中，AA单体的存在能有效提高纤维表面亲水性能，是SSS接枝于PP上的必要条件。另外，在接枝SSS的过程中加入适量金属盐会由于离子对效应而显著提高反应接枝率。制得的离子交换材料静态交换容量大于5mmol/g，其中磺酸基交换容量大于2mmol/g。产品具有良好的热稳定性，可以在200℃左右的温度下长期使用。SSS作为一种新型烯类单体对PP纤维进行接枝改性可以大幅简化强酸型离子交换纤维的制备方法。此方法避免了传统制备工艺磺化过程中对高浓度混酸或氯磺酸的使用从而解决了环境污染及不易于工业化等难题，也避免了对产品机械强度的严重破坏，是一种具有工业化应用价值的环境友好的新型材料制备方法。 通过接枝共聚丙烯酰胺单体制备了甘蔗渣基弱碱型阴离子交换纤维，考察了改性纤维以及其他类型的离子交换材料在蔗糖脱色中的应用，其中材料类型、糖汁初始浓度和流速是影响最终材料脱色率的关键因素。和传统的脱色材料以及其他基体类型的离子交换材料进行了脱色效果比较。本文创新了应用于蔗糖行业的离子交换材料的再生工艺。针对蔗糖溶液中钙镁离子的去除，开发了稀汁软化、浓汁再生的清洁型再生工艺，避免了稀盐酸的使用，采用中性食盐溶液作为再生溶液，避免了对蔗糖产品的污染。 该论文存在以下几个方面的创新性成果： 1.解决了聚四氟乙烯辐照接枝关键技术问题，开发了以聚四氟乙烯纤维为基体，制备一种高交换容量、高机械强度、高热稳定、耐腐蚀、抗氧化的强碱型离子交换纤维材料的方法和工艺。 2.开发了本体聚合接枝法制备离子交换纤维新工艺，避免了单体和溶剂的巨大浪费，减少后处理带来的环境污染问题。 3.创新双功能单体一步接枝制备强酸性阳离子交换纤维的方法，避免了传统强酸型离子交换纤维制备过程中采用高浓度混酸或氯磺酸对产品机械强度的严重破坏，同时避免了后续的环境污染问题。 4.通过接枝共聚丙烯酰胺单体制备了甘蔗渣基离子交换纤维，考察了改性纤维在蔗糖脱色中的应用。创新了应用于蔗糖行业的离子交换材料的清洁再生工艺。