CN112142898A - 一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法 - Google Patents

一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，属于有机合成技术领域。包括以下步骤：(1)水相制备：将水、明胶、工业盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠和木质素混合均匀；(2)油相制备：二乙烯苯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、致孔剂和过氧化苯甲酰混合均匀；(3)聚合反应；(4)氯化；(4)胺化。本发明以二乙烯苯、苯乙烯和丙烯酸甲酯为单体聚合而成的阴离子交换树脂，本树脂在重量交换量达到4.5mmoL/g的指标同时，可兼具渗磨圆球率达93.2％，磨后圆球率达96.9％。

Description

一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法
技术领域
本发明涉及树脂的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物，通常是球形颗粒物。离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
苯乙烯系阴离子交换树脂在工业水处理、离子配合、生物工程产品的分离和纯化、蛋白质药物分离、多肽及寡糖、寡糖甘酸的固相合成等领域具有广泛的用途，
现有苯乙烯系阴离子交换树脂是以二乙烯苯和苯乙烯作为聚合单体合成的树脂，该树脂交换量和强度特别差，渗磨圆球率和磨后圆球率均较低。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，本发明以二乙烯苯、苯乙烯和丙烯酸甲酯为单体聚合而成的阴离子交换树脂，渗磨圆球率可高达93.2％，磨后圆球率可达96.9％。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，包括以下步骤：
一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)水相制备：将水、明胶、工业盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠和木质素混合均匀；(2)油相制备：二乙烯苯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、致孔剂和过氧化苯甲酰混合均匀；(3)聚合反应：将搅拌好的水相升温至60-60℃，然后将混合均匀的油相加入到水相当中，进行搅拌，升温至78-82℃，观察定型，定型后保温4h，将其升温至85-87℃，保温3h，再升温至90-92℃，保温2h，最后升温至96-99℃，保温4h，回收致孔剂，降温至50℃以下，水洗，烘干，筛分得白球；(4)氯化：将白球加入到混合均匀的氯甲醚和六水氯化铁溶液中，搅拌1h，滴加98％的硫酸，搅拌0.5h，升温至46-50℃，保温16h，回收母液，水洗至中性，抽净水，量取水加入到反应器中，用32％液碱调至ph为10-12；(4)胺化：将三甲胺缓慢地滴加到调好ph的带有氯球与水的反应容器中，滴加胺结束后，升温至28-32℃，保温4-6h,将至室温，水洗至中性，用盐酸调节pH至4-5，水洗至中性，得高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂。
水相中明胶、工业盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠和木质素与水的重量比分别为0.8-1:100、15-20:100、1.4-2:100、0.6-0.8:100、0.1-0.15:100。
油相中单体总重量为二乙烯苯、丙烯酸甲酯和苯乙烯的重量之和，二乙烯苯、丙烯酸甲酯和苯乙烯重量百分比分别为4％-7％、1％-3％和92％-95％。
致孔剂与单体总重量之比为13-14:25；过氧化苯甲酰与单体总重量之比为1-1.5:125。
水相与油相的重量比为1.37-1.45:1。
步骤(3)中氯乙醚与六水氯化铁的体积质量比为225-250:5-6(ml：g)。
步骤(3)中白球与硫酸的质量比为5:7-8。
步骤(3)中白球与六水氯化铁的质量比为50:5-6。
步骤(4)中三甲胺与白球的质量比为1.5-3:1。
致孔剂为异丁醇或聚醚多元醇。
本发明的有益效果在于：
本发明以二乙烯苯、苯乙烯和丙烯酸甲酯为单体聚合而成的强碱型阴离子交换树脂，原有苯乙烯系强碱型阴离子交换树脂，是以苯乙烯和二乙烯苯为单体聚合，在交换容量较高时，强度也会较差，本树脂通过加入了丙烯酸甲酯，改变了骨架结构，提高了骨架韧性，使树脂在具有4.5mmoL/g重量交换量同时，可兼具渗磨圆球率93.2％，磨后圆球率96.9％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
水相制备：将100g水、1g明胶、20g工业盐、1.5g的磷酸氢二钠、0.7g磷酸三钠、0.15g木质素混合均匀。
油相制备：2.82g二乙烯苯、0.56g丙烯酸甲酯、53g苯乙烯、31.57g致孔剂、0.56g过氧化苯甲酰
聚合反应：将搅拌好的水相升温至60-60℃，然后将混合均匀的油相加入到水相当中，进行搅拌，升温至78-82℃，观察定型，定型后保温4h，将其升温至85-87℃，保温3h，再升温至90-92℃，保温2h，最后升温至96-99℃，保温4h，回收致孔剂，然后进行降温，水洗，烘干，筛分合适粒度，得白球。
氯化过程：100g白球，500ml氯甲醚，12g六水氯化铁，150g98％硫酸，将白球加入到混合均匀的氯甲醚和六水氯化铁溶液中，搅拌1h，滴加硫酸，搅拌0.5h，升温至46-50℃，保温16h，回收母液，水洗至中性，抽净水，量取300ml水加入到反应器中，然后用32％液碱调至ph为11。
胺化过程：将200g三甲胺缓慢地滴加到调好ph的带有氯球与水的反应容器中，滴加胺结束后，升温至28-32℃，保温4-6h,然后降温，水洗至中性，用36.5％盐酸调至4-5，水洗至中性，得具有高交换量高强度的强碱型阴离子交换树脂。
实施例2
高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
水相制备：将100g水、0.8g明胶、15g工业盐、2g的磷酸氢二钠、0.8g磷酸三钠、0.1g木质素混合均匀。
油相制备：3.96g二乙烯苯、0.57g丙烯酸甲酯、52.02g苯乙烯、29.4g致孔剂、0.68g过氧化苯甲酰
聚合反应：将搅拌好的水相升温至60-60℃，然后将混合均匀的油相加入到水相当中，进行搅拌，升温至78-82℃，观察定型，定型后保温4h，将其升温至85-87℃，保温3h，再升温至90-92℃，保温2h，最后升温至96-99℃，保温4h，回收致孔剂，然后进行降温，水洗，烘干，筛分合适粒度，得白球。
氯化过程：100g白球，450ml氯甲醚，10g六水氯化铁，160g98％硫酸，将白球加入到混合均匀的氯甲醚和六水氯化铁溶液中，搅拌1h，滴加硫酸，搅拌0.5h，升温至46-50℃，保温16h，回收母液，水洗至中性，抽净水，量取300ml水加入到反应器中，然后用32％液碱调至ph为12。
胺化过程：将250g三甲胺缓慢地滴加到调好ph的带有氯球与水的反应容器中，滴加胺结束后，升温至28-32℃，保温4-6h,然后降温，水洗至中性，用36.5％盐酸调至4-5，水洗至中性，得具有高交换量高强度的强碱型阴离子交换树脂。
实施例3
高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
水相制备：将200g水、2g明胶、36g工业盐、2.8g的磷酸氢二钠、1.6g磷酸三钠、0.3g木质素混合均匀。
油相制备：4.27g二乙烯苯、3.20g丙烯酸甲酯、99.28g苯乙烯、59.78g致孔剂、0.85g过氧化苯甲酰
聚合反应：将搅拌好的水相升温至60-60℃，然后将混合均匀的油相加入到水相当中，进行搅拌，升温至78-82℃，观察定型，定型后保温4h，将其升温至85-87℃，保温3h，再升温至90-92℃，保温2h，最后升温至96-99℃，保温4h，回收致孔剂，然后进行降温，水洗，烘干，筛分合适粒度，得白球。
氯化过程：200g白球，1000ml氯甲醚，22g六水氯化铁，300g98％硫酸，将白球加入到混合均匀的氯甲醚和六水氯化铁溶液中，搅拌1h，滴加硫酸，搅拌0.5h，升温至46-50℃，保温16h，回收母液，水洗至中性，抽净水，量取600ml水加入到反应器中，然后用32％液碱调至ph为10。
胺化过程：将300g三甲胺缓慢地滴加到调好ph的带有氯球与水的反应容器中，滴加胺结束后，升温至28-32℃，保温4-6h,然后降温，水洗至中性，用36.5％盐酸调至4-5，水洗至中性，得具有高交换量高强度的强碱型阴离子交换树脂。
对比实施例
将本申请实施例1-3所制得的树脂分别标记为S-1、S-2、S-3，树脂A和树脂B分别为市售常规树脂，其对比参数如下表1所示。
表1
Figure BDA0002677598800000041

Claims (10)

1.一种高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)水相制备：将水、明胶、工业盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠和木质素混合均匀；(2)油相制备：二乙烯苯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、致孔剂和过氧化苯甲酰混合均匀；(3)聚合反应：将搅拌好的水相升温至60-60℃，然后将混合均匀的油相加入到水相当中，进行搅拌，升温至78-82℃，观察定型，定型后保温4h，将其升温至85-87℃，保温3h，再升温至90-92℃，保温2h，最后升温至96-99℃，保温4h，回收致孔剂，降温至50℃以下，水洗，烘干，筛分得白球；(4)氯化：将白球加入到混合均匀的氯甲醚和六水氯化铁溶液中，搅拌1h，滴加98％的硫酸，搅拌0.5h，升温至46-50℃，保温16h，回收母液，水洗至中性，抽净水，量取水加入到反应器中，用32％液碱调至ph为10-12；(5)胺化：将三甲胺缓慢地滴加到调好ph的带有氯球与水的反应容器中，滴加胺结束后，升温至28-32℃，保温4-6h,将至室温，水洗至中性，用盐酸调节pH至4-5，水洗至中性，得高强度和大吸附量苯乙烯系离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：水相中明胶、工业盐、磷酸氢二钠、磷酸三钠和木质素与水的重量比分别为0.8-1:100、15-20:100、1.4-2:100、0.6-0.8:100、0.1-0.15:100。
3.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：油相中单体总重量为二乙烯苯、丙烯酸甲酯和苯乙烯的重量之和，二乙烯苯、丙烯酸甲酯和苯乙烯重量百分比分别为4％-7％、1％-3％和92％-95％。
4.根据权利要求3所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：致孔剂与单体总重量之比为13-14:25；过氧化苯甲酰与单体总重量之比为1-1.5:125。
5.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：水相与油相的重量比为1.37-1.45:1。
6.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：步骤(4)中氯乙醚与六水氯化铁的体积质量比为225-250:5-6(ml：g)。
7.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：步骤(4)中白球与硫酸的质量比为5:7-8。
8.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：步骤(4)中白球与六水氯化铁的质量比为50:5-6。
9.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：步骤(5)中三甲胺与白球的质量比为1.5-3:1。
10.根据权利要求1所述的苯乙烯系离子交换树脂的合成方法，其特征在于：致孔剂为异丁醇或聚醚多元醇。
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