CN102190753A - 一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法。该方法是采用丙烯酸部分取代丙烯酸甲酯和丙烯腈,以甲苯和汽油为致孔剂,在氯化钙水溶液中悬浮聚合,聚合完成后水洗并用甲醇洗去致孔剂,再经过NaOH水溶液水解得到大孔弱酸性阳离子交换树脂。采用该工艺制备的大孔弱酸性阳离子树脂,既具有高于11mmol/g的弱酸交换量,同时与传统树脂相比颜色为纯白色。本发明具有不用经过水解去除醇基,且价格上丙烯酸要便宜,工艺简单,水相氯化钙水溶液可以回收重复使用,成本低且环境污染小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法。应用于化工领域。
背景技术
大孔弱酸性丙烯酸阳离子树脂主要应用于水处理,市场份额大,目前各树脂企业采用的生产工艺主要有两种,一种是采用一次或者二次聚合的聚丙烯酸甲酯为白球,经过水解得到大孔弱酸树脂;另一种工艺则是采用丙烯腈为单体制备大孔白球,再经过水解得到大孔弱酸树脂。
若采用丙烯酸甲酯为原料的生产工艺,其缺点就是最终得到的弱酸树脂弱酸交换量无法达到11mmol/g,满足不了客户的要求;若采用丙烯腈为聚合单体,最终产品的弱酸交换量可以达到标准,但是产品外观为乳黄色或者黄色珠体,无法实现树脂为纯白色的目标,不容易被客户接受。
发明内容
本发明的目的是克服上述两种工艺的缺点,制备既具有超过11mmol/g的弱酸交换量,同时树脂颜色为纯白色的阳离子交换树脂。通过采用丙烯酸与丙烯酸甲酯为聚合单体,通过悬浮聚合制备大孔白球,再经过水解得到最终的产品。为了防止丙烯酸溶解到水相中,本发明采用高浓度的氯化钙水溶液作为分散相,反应完成后水相和回收重复使用。本发明的目的可通过如下措施来实现:
本发明提供的大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,制备步骤如下:
步骤1、按重量比取苯乙烯1-3份,丙烯酸类单体60-80份和二乙烯苯与三烯丙基异三聚氰酸酯5-10份为单体;取单体总重5%-30%的甲苯和汽油或碳醇为混合致孔剂,取单体总重0.1%-2%的过氧化苯甲酰和0.1%-2%的偶氮二异丁腈为引发剂,混合得油相;
步骤2、按重量比取0.2-1份纤维素,250-400份无水氯化钙,溶于500份去离子水中,制得水相;
步骤3、将油相投入水相,开启搅拌器,转速40-120转/分,至油珠粒径为0.4-1.2mm时,开始缓慢升温,至65℃-75℃时恒温反应,升温速度为0.5℃/分;在该温度下继续保温反应5小时,之后以同样的升温速度将温度升至75℃-85℃,再恒温反应2-4小时;然后以同样升温速度将温度升至85℃-95℃,恒温反应2-4小时,最后升至97℃,恒温8小时,进行固化反应,反应结束后,过滤;
步骤4、珠球用75℃-90℃去离子水洗涤,直至洗液清亮;然后用丙酮提取,乙醇淋洗,至洗液清亮;得大孔阳离子树脂半成品;
步骤5、去上述湿树脂150ml,加入200ml 15%-25%液碱,70℃-90℃恒温反应5h-10h;反应结束后,装柱,用等体积去离子水洗,再用2倍体积1N的盐酸过柱1h-2h,再用去离子水洗至中性,得大孔弱酸性阳离子交换树脂。
所述的水相为氯化钙水溶液,浓度为30%-45%。
所述的丙烯酸类单体为丙烯酸与丙烯酸甲酯的混合物。
所述的二乙烯苯为重量百分比55%或者80%的工业二乙烯苯。
所述的交联剂为二乙烯苯与三烯丙基异三聚氰酸酯的混合物。
综上所述本发明具有以下有益效果:
1、丙烯酸经过聚合可直接得到聚丙烯酸树脂,不用经过水解去除醇基,且价格上丙烯酸要便宜,无论从哪方面都可以提高原料的利用率。
2、工艺改进,使得最终产品为纯白色,直接改进了目前以丙烯腈为原料的工艺中产品颜色发黄的缺点。
3、工艺简单,水相氯化钙水溶液可以回收重复使用,成本低且环境污染小。
具体实施方式
为了进一步说明本发明,提供了一下实施例:
实施例1:
称取丙烯酸73.6g,重量百分比为55%的二乙烯苯9.1g,三烯丙基异三聚氰酸酯3.1g;称取17g甲苯,称取0.5g过氧化苯甲酰和0.5g偶氮二异丁腈为引发剂,混合得油相;
称取1g纤维素,360g无水氯化钙,溶于440g水中,制得水相;
将油相投入水相,开启搅拌器,至油珠粒径为0.4-1.2mm时,开始缓慢升温,至70℃时恒温反应,升温速度为0.5℃/分;在该温度下继续保温反应5小时,之后以同样的升温速度将温度升至80℃,再恒温反应2小时;然后以同样升温速度将温度升至90℃,恒温反应2小时,最后升至97℃,恒温8小时,进行固化反应,反应结束后,过滤;珠球用75℃去离子水洗涤,直至洗液清亮;然后用丙酮提取,乙醇淋洗,至洗液清亮;得大孔弱酸性阳离子交换树脂;
实施例2
称取丙烯酸49.1g,丙烯酸甲酯29.31g,重量百分比为80%的二乙烯苯6.3g,三烯丙基异三聚氰酸酯3.1g;称取15g甲苯,称取0.5g过氧化苯甲酰和0.5g偶氮二异丁腈为引发剂,混合得油相;
称取1g纤维素,360g无水氯化钙,溶于440g水中,制得水相;
将油相投入水相,开启搅拌器,至油珠粒径为0.4-1.2mm时,开始缓慢升温,至70℃时恒温反应,升温速度为0.5℃/分;在该温度下继续保温反应5小时,之后以同样的升温速度将温度升至80℃,再恒温反应2小时;然后以同样升温速度将温度升至90℃,恒温反应2小时,最后升至97℃,恒温8小时,进行固化反应,反应结束后,过滤;
珠球用75℃去离子水洗涤,直至洗液清亮;然后用丙酮提取,乙醇淋洗,至洗液清亮;得大孔弱酸性阳离子交换树脂;
去上述湿树脂150ml,加入200ml 20%液碱,70℃恒温反应10h;反应结束后,装柱,用等体积去离子水洗,再用2倍体积1N的盐酸过柱1h-2h,再用去离子水洗至中性,得大孔弱酸性阳离子交换树脂;
实施例3
称取丙烯酸47.3g,丙烯酸甲酯28.2g,重量百分比为80%的二乙烯苯8.8g,三烯丙基异三聚氰酸酯3.5g;称取15g甲苯,称取0.5g过氧化苯甲酰和0.5g偶氮二异丁腈为引发剂,混合得油相;
称取1g纤维素,360g无水氯化钙,溶于440g水中,制得水相;
将油相投入水相,开启搅拌器,至油珠粒径为0.4-1.2mm时,开始缓慢升温,至70℃时恒温反应,升温速度为0.5℃/分;在该温度下继续保温反应5小时,之后以同样的升温速度将温度升至80℃,再恒温反应2小时;然后以同样升温速度将温度升至90℃,恒温反应2小时,最后升至97℃,恒温8小时,进行固化反应,反应结束后,过滤;
珠球用75℃去离子水洗涤,直至洗液清亮;然后用丙酮提取,乙醇淋洗,至洗液清亮;得大孔弱酸性阳离子交换树脂;
去上述湿树脂150ml,加入200ml 20%液碱,70℃恒温反应10h;反应结束后,装柱,用等体积去离子水洗,再用2倍体积1N的盐酸过柱1h-2h,再用去离子水洗至中性,得大孔弱酸性阳离子交换树脂;
水分(%) | 弱酸交换量(mmol/g) | |
实施例1 | 53 | 10.7 |
实施例2 | 59 | 12.2 |
实施例3 | 52 | 11.4 |
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (5)
1.一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,其特征在于:包括下列工艺步骤:
步骤1、按重量比取苯乙烯1-3份,丙烯酸类单体60-80份和二乙烯苯与三烯丙基异三聚氰酸酯5-10份为单体;取单体总重5%-30%的甲苯和汽油或碳醇为混合致孔剂,取单体总重0.1%-2%的过氧化苯甲酰和0.1%-2%的偶氮二异丁腈为引发剂,混合得油相;
步骤2、按重量比取0.2-1份纤维素,250-400份无水氯化钙,溶于500份去离子水中,制得水相;
步骤3、将油相投入水相,开启搅拌器,转速40-120转/分,至油珠粒径为0.4-1.2mm时,开始缓慢升温,至65℃-75℃时恒温反应,升温速度为0.5℃/分;在该温度下继续保温反应5小时,之后以同样的升温速度将温度升至75℃-85℃,再恒温反应2-4小时;然后以同样升温速度将温度升至85℃-95℃,恒温反应2-4小时,最后升至97℃,恒温8小时,进行固化反应,反应结束后,过滤;
步骤4、珠球用75℃-90℃去离子水洗涤,直至洗液清亮;然后用丙酮提取,乙醇淋洗,至洗液清亮;得大孔阳离子树脂半成品;
步骤5、去上述湿树脂150ml,加入200ml 15%-25%液碱,70℃-90℃恒温反应5h-10h;反应结束后,装柱,用等体积去离子水洗,再用2倍体积1N的盐酸过柱1h-2h,再用去离子水洗至中性,得大孔弱酸性阳离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,其特征在于:所述的水相为氯化钙水溶液,浓度为30%-45%。
3.根据权利要求1所述的一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,其特征在于:所述的丙烯酸类单体为丙烯酸与丙烯酸甲酯的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,其特征在于:所述的二乙烯苯为重量百分比55%或者80%的工业二乙烯苯。
5.根据权利要求1所述的一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法,其特征在于:所述的交联剂为二乙烯苯与三烯丙基异三聚氰酸酯的混合物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110921 |