CN110684318B - 一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法；在硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，添加稳定剂，全部溶解后冷却降温，出料；稳定剂组分包括：醇类物质，缓冲剂和水。稳定剂组份的含量为：醇类物质5‑50份，pH缓冲剂5‑30份，水300‑700份。含醇羟基的醇类物质不显酸性，加入到pH＝7的硫脲醛树脂不会硫脲醛树脂的性质，而且也不会与硫脲醛树脂进行化学反应，只是通过羟基这个极性基团之间的排斥力来保证硫脲醛单体分子不在常温下进一步发生缩聚反应。目前，还没有研究将其应用在新型硫脲醛树脂中提高水溶性硫脲醛树脂的稳定性。

Description

一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法
技术领域
本发明属于重金属污染环境治理领域，尤其涉及一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法。
背景技术
含硫脲基团的硫脲醛树脂对重金属，诸如镉、铅、铬等具有较强的吸附作用，因此被广泛应用于重金属污染环境的治理领域。而现存在的含硫脲基团的硫脲醛树脂，作为一种的重金属处理剂，既可以充分发挥该类树脂成本低、合成工艺简单的优势，又可以扩大这类树脂的应用范围，因此具有非常广阔的应用前景。
硫脲醛树脂的合成过程主要包括两个反应阶段：第一阶段为加成反应，称之为羟甲基化反应。第二阶段为缩聚反应阶段，称之为亚甲基化反应。硫脲醛树脂的合成工艺为：将甲醛和硫脲以摩尔比为2.5～2.8:1的比例混合，在60℃，pH＝7.8～8.0的条件下反应30min；加热至80℃，将pH调节至4.0～4.5，继续反应至终点；将pH调至中性，停止加热，冷却至室温。具体的实验步骤及反应条件见郭宇鹏专利“一种低甲醛含量的水溶性硫脲醛重金属捕集剂的制备方法”(CN201510808974.7)。羟甲基化学反应：
Figure BDA0002220209230000011
亚甲基化学反应：
Figure BDA0002220209230000012
Figure BDA0002220209230000021
含硫脲官能团的高分子是一种优秀的稳定化药剂，其对重金属离子具有非常好的螯合能力。
从以上公式得知，甲醛与硫脲形成一羟甲基硫脲将会与氨基上活性较强的氢原子迅速地自发进行缩聚反应，使得羟甲基含量急剧下降，生成不溶于水的粉末。由上述分析可知在常温条件下，硫脲醛单体分子还会进一步进行缩聚反应。目前所合成的硫脲醛树脂在常温条件下保存一周左右，硫脲醛树脂会有白色絮状物出现，并且影响了硫脲醛树脂对重金属的螯合能力，使硫脲醛树脂的有效性大大降低。从而对硫脲醛树脂产品的性能产生影响。此时需要进一步解决硫脲醛树脂的稳定性问题。
发明内容
本发明是在硫脲醛树脂合成工艺的基础上，进一步提高硫脲醛树脂的稳定性，保证该产品的有效性。在常温条件下，硫脲醛单体分子还会进一步进行缩聚反应，造成所合成的硫脲醛树脂在常温条件下保存时，硫脲醛树脂会有白色絮状物出现，对硫脲醛树脂的稳定性造成影响。此时需要进一步解决硫脲醛树脂的稳定性问题。
当硫脲醛单体分子之间存在大量的相似基团时，由于分子间的排斥力，使得硫脲醛分子单体不能进一步聚合，从而能够维持硫脲醛树脂的稳定性。因此需要在硫脲醛树脂中添加含有较多亲水性基团既不与硫脲醛树脂进行反应又不会对环境造成破坏的有机物。羟基与水有某些相似的性质，是一种常见的极性基团。羟基主要分为醇羟基、酚羟基等。在有机物中醇羟基不体现出酸性，酚羟基和羧羟基体现出弱酸性。由于硫脲醛树脂产品最终pH为中性，所以含有酚羟基和羧羟基的有机物不适合用于提高硫脲醛树脂的稳定性，并且酚羟基对环境有一定的毒害作用，综上，本发明采用含有醇羟基的有机物适合提高硫脲醛树脂的稳定性。
本发明的目的在于：在硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，降温至30℃—40℃，加入稳定剂，从而在不影响硫脲醛树脂性能的基础上，提高硫脲醛树脂的稳定性。
本发明的主要技术特征为：硫脲醛树脂具有合成工艺简单，价格低廉的优势，且其螯合重金属离子的能力很强。但为保证其具有较好的稳定性，往硫脲醛树脂中添加含有醇羟基的有机物，通过分子间的排斥力作用，从而提高硫脲醛树脂的稳定性。
本发明技术方案如下：
一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法；在硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，添加稳定剂，全部溶解后冷却降温，出料；稳定剂组分包括：醇类物质，缓冲剂和水。
所述的稳定剂组份的含量为：醇类物质5-50份，pH缓冲剂5-30份，水300-700份。
所述的稳定剂组份的优选含量为：醇类物质30份，pH缓冲剂5份，水400份。
所述的醇类物质选自乙醇、聚乙二醇400或聚乙二醇1000中的任意一种或者两种以上按任意比例组合成的混合物。所述的醇类物质优选为聚乙二醇400。
所述的述pH缓冲剂选自尿素、磷酸氢二钠、硼砂中的任意一种或两种以上按任意比例组合成的混合物。所述的缓冲剂优选为尿素。
优选添加稳定剂方法是将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质；搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水。
本发明的主要优点在于：硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质，搅拌15min—30min后依次加入pH缓冲剂和水，待其全部溶解后冷却降温，出料。从而使水溶性硫脲醛树脂在常温下有较好的稳定性。含醇羟基的醇类物质不显酸性，加入到pH＝7的硫脲醛树脂不会硫脲醛树脂的性质，而且也不会与硫脲醛树脂进行化学反应，只是通过羟基这个极性基团之间的排斥力来保证硫脲醛单体分子不在常温下进一步发生缩聚反应，并且大部分醇类物质价格低廉，不会造成最终产品价格升高。目前，还没有研究将其应用在新型硫脲醛树脂中提高水溶性硫脲醛树脂的稳定性。所以以该方案技术在提高硫脲醛树脂稳定性方面具有很广泛的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本发明的硫脲醛树脂稳定剂按以下步骤生产：
1、重量配比稳定剂：
乙醇：10kg
尿素：5kg
水：300kg
2、自备方法：
硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质，搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水，待其全部溶解后冷却降温，即得。经检测，所得到产品的主要技术指标如下：pH：6.5—7.5；外观：无色透明液体。
3、性能测试：
稳定的硫脲醛树脂放置2～3个月后，产品依然为无色透明液体，且对于重金属的螯合能力不变。未加入稳定成分的硫脲醛树脂在常温放置一周左右就出现白色絮状沉淀，并且对重金属的螯合能力显著降低。
实施例2
本发明的硫脲醛树脂稳定剂按以下步骤生产：
1、按以下重量配比材料：
聚乙二醇400：30kg
磷酸氢二钠：5kg
水：400kg
2、硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质、搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水，待其全部溶解后冷却降温，即得。
经检测，所得到产品的主要技术指标如下：pH：6.5—7.5；外观：无色透明液体。
3、稳定的硫脲醛树脂放置2～3个月后，产品依然为无色透明液体，且对于重金属的螯合能力不变。未加入稳定成分的硫脲醛树脂在常温放置一周左右就出现白色絮状沉淀，并且对重金属的螯合能力显著降低。
实施例3
本发明的硫脲醛树脂稳定剂按以下步骤生产：
1、按以下重量配比材料：
聚乙二醇1000：20kg
尿素：10kg
水：700kg
2、硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质，搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水，待其全部溶解后冷却降温，即得。
经检测，所得到产品的主要技术指标如下：pH：6.5—7.5；外观：无色透明液体。
3、稳定的硫脲醛树脂放置2～3个月后，产品依然为无色透明液体，且对于重金属的螯合能力不变。未加入稳定成分的硫脲醛树脂在常温放置一周左右就出现白色絮状沉淀，并且对重金属的螯合能力显著降低。
实施例4
本发明的硫脲醛树脂稳定剂按以下步骤生产：
1、按以下重量配比材料：
聚乙二醇4000：40kg
硼砂：10kg
水：400kg
2、硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质，搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水，待其全部溶解后冷却降温，即得。
经检测，所得到产品的主要技术指标如下：pH：6.5—7.5；外观：无色透明液体。
3、稳定的硫脲醛树脂放置2～3个月后，产品依然为无色透明液体，且对于重金属的螯合能力不变。未加入稳定成分的硫脲醛树脂在常温放置一周左右就出现白色絮状沉淀，
并且对重金属的螯合能力显著降低。
本发明提出的一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法，已通过实施例进行描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的技术变更与组合来实现本发明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (5)

1.一种用于提高硫脲醛树脂稳定性的方法；在硫脲醛树脂在80℃下反应达到反应终点后，调节pH为中性，然后将反应温度调节到30℃—40℃之间，添加稳定剂，全部溶解后冷却降温，出料；稳定剂组分包括：醇类物质，缓冲剂和水；
所述的稳定剂组份的含量为：醇类物质5-50份，pH缓冲剂5-30份，水300-700份；所述的醇类物质选自乙醇、聚乙二醇400或聚乙二醇1000中的任意一种或者两种以上按任意比例组合成的混合物；所述的pH缓冲剂选自尿素、磷酸氢二钠、硼砂中的任意一种或两种以上按任意比例组合成的混合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的稳定剂组份的含量为：醇类物质30份，pH缓冲剂5份，水400份。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的醇类物质为聚乙二醇400。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的pH缓冲剂为尿素。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是添加稳定剂方法是将反应温度调节到30℃—40℃之间，然后加入醇类物质；搅拌15—30分钟后依次加入pH缓冲剂和水。
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