DD229992A1 - METHOD FOR PRODUCING MACROPOROUS SULPHONIC ACID GROUP-MAKING POLYMERS - Google Patents

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DD229992A1
DD229992A1 DD27102084A DD27102084A DD229992A1 DD 229992 A1 DD229992 A1 DD 229992A1 DD 27102084 A DD27102084 A DD 27102084A DD 27102084 A DD27102084 A DD 27102084A DD 229992 A1 DD229992 A1 DD 229992A1
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Lothar Feistel
Wilhelm Lorenz
Georgi Popov
Gerhard Schwachula
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Bitterfeld Chemie
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von makroporoesen, sulfonsaeuregruppenhaltigen Polymeren fuer die adsorptive Abtrennung organischer Substanzen aus waessrigen oder organischen Loesungen sowie die Verwendung in der organischen heterogenen Katalyse. Unvernetzte oder vernetzte vinylaromatische Polymere, wie z. B. Homo- oder Kopolymere des Styren und/oder seiner homologen Derivate werden im ersten Reaktionsschritt mit Monochlordimethylaether partiell chlormethyliert und in einem zweiten Reaktionsschritt mittels Schwefelsaeure in Gegenwart von quellenden Inertmitteln unter Porositaetsbildung vernetzt und sulfoniert.The invention relates to a process for the synthesis of macroporous polymers containing sulfonic acid groups for the adsorptive separation of organic substances from aqueous or organic solutions and to the use in organic heterogeneous catalysis. Uncrosslinked or crosslinked vinylaromatic polymers such. B. Homopolymers or copolymers of styrene and / or its homologous derivatives are partially chloromethylated in the first reaction step with Monochlordimethylaether and cross-linked in a second reaction step using sulfuric acid in the presence of swelling Inertmitteln Porositaetsbildung and sulfonated.

Description

A-A-

VEB Chemiekombinat Bitterfeld, den 05.12.1984VEB Chemiekombinat Bitterfeld, 05.12.1984

Bitterfeld 2623Bitterfeld 2623

"Verfahren zur Herstellung von makroporösen sulfonsäuregruppenhaltigen Polymeren""Process for the preparation of macroporous sulfonic acid group-containing polymers"

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von makroporösen sulfonsäuregruppenhaltigen Polymeren, die besonders für die adsorptive Abtrennung organischer Substanzen aus wäßrigen Lösungen, die adsorptive Trennung organischer flüssiger Substanzen oder für die heterogene organische Katalyse geeignet sind. Beispiele sind die Entfernung von Phenolen aus wäßrigen Lösungen, die Abtrennung von aromatischen Verbindungen aus Kohlenwasserstoffgemischen oder die Katalyse von Alkylierungs-, Veres terungs- oder Verätherungsreaktionen.The invention relates to a process for the preparation of macroporous sulfonic acid-containing polymers which are particularly suitable for the adsorptive separation of organic substances from aqueous solutions, the adsorptive separation of organic liquid substances or for heterogeneous organic catalysis. Examples are the removal of phenols from aqueous solutions, the separation of aromatic compounds from hydrocarbon mixtures or the catalysis of alkylation, esterification or etherification reactions.

Charakteristik der bekannten technischen- LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, makroporöse Kationenaustauscher in der organischen Katalyse einzusetzen, wie es beispielsweise für Olefinenreaktionen und anderen organischen Reaktionen, die durch H -Ionen katalysiert werden, beschrieben wird (DE-AS 1.168.808; DE-AS 1.168.909; GB-PS 952.422; DD-PS 147.664). Weiterhin ist die Abtrennung aromatischer Verbindungen aus Kohlenwassers toffgemischen mittels makroporöser Kationenaustauscher in der Salzform beispielsweise in den DE-OSIt is known to use macroporous cation exchangers in organic catalysis, as described, for example, for olefin reactions and other organic reactions which are catalyzed by H-ions (DE-AS 1,168,808, DE-AS 1,168,909, GB-PS 952,422; DD-PS 147,664). Furthermore, the separation of aromatic compounds from Kohlenwassers toffgemischen means of macroporous cation exchanger in the salt form, for example in DE-OS

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2.356.519; DE-AS 2.364.306 und der DD-PS 147.852 beschrieben. Die Herstellung solcher Kationenaustauscher erfolgt im allgemeinen durch Sulfonierung von vernetzten, makroparösen vinylaromatischen Polymeren, bevorzugt von Styren-Divinylbenzen-Kopolymerisaten, wie z.3. in den US-PS 3.147.214 und 3.201.357 beschrieben.2,356,519; DE-AS 2,364,306 and DD-PS 147.852 described. The preparation of such cation exchangers is generally carried out by sulfonation of crosslinked, macroparlose vinylaromatic polymers, preferably of styrene-divinylbenzene copolymers, such as z.3. in U.S. Patents 3,147,214 and 3,201,357.

Die Reaktionsbedingungen sind bei diesen Beschreibungen im allgemeinen so gewählt, daß ein möglichst vollständiger bzw. hoher Substitu.tionsg rad und damit die Einführung möglichst vieler Sulfonsäuregruppen in die Polymermatrix erreicht wird.The reaction conditions in these descriptions are generally chosen so that as complete or as high as possible Substitu.tionsg rad and thus the introduction of as many sulfonic acid groups in the polymer matrix is achieved.

In der DD-PS 208.622 wird ein Verfahren zur Herstellung von sulfonsäuregruppenhaltigen Adsorbentien auf der Basis von vernetzten makroporösen vinyl- und/oder polyvinylaromatischen Verbindungen für die Entaromatisierung von Kohlenwasserstoffgemischen beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß vernetzte makroporöse Polymere mit einer inne-In DD-PS 208.622 a process for the preparation of sulfonic acid-containing adsorbents based on crosslinked macroporous vinyl and / or polyvinyl aromatic compounds for the dearomatization of hydrocarbon mixtures is described, which is characterized in that crosslinked macroporous polymers with an intrinsic

ren Oberfläche von mindestens 40 m /g Trockensubstanz partiell sulfoniert werden.ren surface of at least 40 m / g dry substance be partially sulfonated.

Die Merkmale der bekannten Erfindungen bestehen darin, daß die Synthese in mehreren Schritten und bei Einsatz größerer Vernetzermengen und Ine rjrmittel erfolgen und durch die einzelnen Teilschritte energie- und kostenungünstig sind.The features of the known inventions are that the synthesis take place in several steps and with the use of larger amounts of crosslinker and Ine rjrmittel and are energy-consuming and costly by the individual substeps.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, unter Beseitigung der genannten Nachteile bekannter Herstellungsverfahren, die Entwicklung, eines Verfahrens zur Herstellung von makroporösen« sulfonsäuregruppenhaltigen Polymeren auf energie- und kostengünstigerem Wege.The object of the present invention, while eliminating the disadvantages of known manufacturing processes, the development of a process for the preparation of macroporous «sulfonsäuregruppenhaltigen polymers in energy and less expensive ways.

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Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung war es, solche Polymeren auf der Sasis von technischen Vor- und Zwischenprodukten auf energie- und kostengünstigerem Wege herzustellen. Die bekannten und beschriebenen Lösungen beinhalten die Synthesen in mindestens zwei Schritten, wobei die Bildung des makroporösen Polymerisates durch Polymerisation in Gegenwart von Inertmitteln und Vernetzergehalten (z.B. Divinylbenzen) im allgemeinen > IO Gew.-% erfolgt und in einem zweiten Schritt die Sulfonierung nach bekannten Verfahren durchgeführt wird. 3eide Schritte erfolgen getrennt, mit unterschiedlichen Inertmitteln, Reaktionszeiten und Reaktionstemperaturen.The object of the invention was to produce such polymers on the basis of technical preliminary and intermediate products in an energy-efficient and cost-effective way. The known and described solutions involve the syntheses in at least two steps, wherein the formation of the macroporous polymer by polymerization in the presence of inert agents and crosslinker (eg divinylbenzene) generally> 10% by weight takes place and in a second step, the sulfonation by known methods is carried out. The three steps are carried out separately, with different inerting agents, reaction times and reaction temperatures.

Es wurde nun gefunden, daß man sulfonsäuregruppenhaltige Polymere in vereinfachter und energie- und kostengünstigerer Weise herstellen kann, wenn man unvernetzte oder niedrig vernetzte vinylaromatische Polymere, wie z.B. Perlpolystyren oder Kopolymere von Styren und Divinylbenzen in einem ersten Reaktionsschritt partiell chlormethyliert und in einem zweiten Reaktionsschritt mittels Schwefelsäure in Gegenwart von quellenden Inertmitteln eine weitere Vernetzung unter Porositätsbildung bei gleichzeitiger partieller Sulfonierung durchführt.It has now been found that it is possible to produce sulfonic acid group-containing polymers in a simplified and energy-and cost-effective manner, when uncrosslinked or low-crosslinked vinyl aromatic polymers, such as. Perlpolystyren or copolymers of styrene and divinylbenzene partially chloromethylated in a first reaction step and in a second reaction step by means of sulfuric acid in the presence of swelling Inertmitteln further crosslinking with formation of porosity with simultaneous partial sulfonation.

Die Verfahren zur Herstellung der Ausgangspolymeren sind bekannt, wobei es auch möglich ist, die Polymeren in Gegenwart von Inertmitteln zu synthetisieren. Der Vernetzergehalt braucht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 5-6 Gew.-% im allgemeinen nicht zu überschreiten. Besonders kostengünstig ist der Einsatz von unvernetztem Polystyren. Die Polymeren werden in üblicher Weise nach der Methode der Suspensionspolymerisation in einer Korngröße von 0,3 - 1,2 mm hergestellt. Eine poröse Struktur der Ausgangspolymeren ist durch Zusatz von Fäll- oder Quellmitteln bzw. von linearen Polymeren zur polymerisationsfähigen Phase möglich. Der Einsatz von Stoffgemischen dieser Verbindungsklassen ist möglich. Als polymerisationsfähige Verbindungen werden bevorzugt Styren und/oder Alkylstyrene und als VernetzerThe processes for preparing the starting polymers are known, and it is also possible to synthesize the polymers in the presence of inert agents. The crosslinking agent needs in the inventive method 5-6 wt -. Not to exceed% in general. Particularly cost-effective is the use of uncrosslinked polystyrene. The polymers are prepared in a customary manner by the suspension polymerization method in a particle size of 0.3 to 1.2 mm. A porous structure of the starting polymers is possible by the addition of precipitants or swelling agents or of linear polymers to the polymerizable phase. The use of mixtures of these classes of compounds is possible. As polymerizable compounds are preferably styrene and / or alkylstyrenes and as crosslinkers

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Divinylbenzen eingesetzt. Andere Polyvinylverbindungen wie Trivinylbenzen, Polymethacrylate und ähnliche Verbindungen können ebenfalls eingesetzt werden.Divinylbenzene used. Other polyvinyl compounds such as trivinylbenzene, polymethacrylates and similar compounds can also be used.

Soll das Ausgangs polymerisat eine polare Struktur erhalten, werden der polymerisationsfähigen Phase bevorzugt Acryl- und/oder Methacry!säurederivate zugesetzt.If the starting polymer to obtain a polar structure, the polymerizable phase preferably acrylic and / or Methacry! Acid derivatives are added.

Die Methoden der Chlormethylierung der Polymeren sind ebenfalls· bekannt. 'Vorteilhafterweise erfolgt die Einführung der Chlormethylgruppen mittels Monochlordimethyläther. Die Sulfonierung und Nachvernetzung erfolgt erfindungsgemäß mittels Schwefelsäure im Konzentrationsbereich von 94 bis 100 %. Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im Einsatz von Schwefelsäure als Chlormethylierungs- und Nachvernetzungskatalysator sowie als SuIfonierungsagenz. Im allgemeinen wird daher so verfahren,, daß die Schwefelsäure vorgelegt und das Ausgangspolymere darin suspendiert wird. Ein inertes Quellmittel, gemischt mit Monochlordimethyläther, wird dosiert und zur Einstellung des Quellgleichgewichtes ein bis zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Als inertes Quellmittel sind Halogenkohlenwasserstoffe wie z.B. Dichloräthan und Tetrachloräthan besonders geeignet. Andere sind jedoch nicht ausgeschlossen. Nach der Einquellphase wird bei Temperaturen zwischen 40 - 60 C die Chlormethylierung und bei Temperaturen > 750C die Nachvernet-zung und Sulfonierung herbeigeführt. Die Temperaturführung kann stufenweise oder kontinuierlich gestaltet werden. Die Reaktionszeiten für die Nachvernetzungsreaktion liegen im allgemeinen zwischen 4 und 15 h und richten sich nach der Temperatur, Nach der Reaktion läßt sich das Inertmittel zusammen mit der Schwefelsäure abtrennen und wird dann isoliert oder es wird - und das ist der vorteilhaftere Weg destillativ aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Diese Variante ist besonders geeignet für den Einsatz von Dichloräthan. Die Endprodukteigenschaften Vernetzung, innere Oberfläche und SuIfonierungsgrad lassen sich durch die Ansatzverhältnisse wie Polymerisatqualität und -menge, Monochlor-The methods of chloromethylation of the polymers are also known. Advantageously, the introduction of the chloromethyl groups takes place by means of monochlorodimethyl ether. The sulfonation and post-crosslinking takes place according to the invention by means of sulfuric acid in the concentration range from 94 to 100 %. A particularly advantageous variant of the process according to the invention consists in the use of sulfuric acid as the chloromethylation and postcrosslinking catalyst and as a replenishing agent. In general, it is therefore proceeded so that the sulfuric acid is introduced and the starting polymer is suspended therein. An inert swelling agent, mixed with Monochlordimethyläther, is metered and stirred to adjust the swelling equilibrium one to two hours at room temperature. Halogenated hydrocarbons such as dichloroethane and tetrachloroethane are particularly suitable as inert swelling agent. Others are not excluded. After Einquellphase is at temperatures between 40 - 60 C chloromethylation and brought the Nachvernet-wetting and sulfonation at temperatures> 75 0 C. The temperature control can be designed stepwise or continuously. The reaction times for the postcrosslinking reaction are generally between 4 and 15 h and depend on the temperature, After the reaction, the inert medium can be separated together with the sulfuric acid and is then isolated or it is - and that is the more advantageous way by distillation from the reaction mixture away. This variant is particularly suitable for the use of dichloroethane. The final product properties of crosslinking, inner surface and degree of sulfonation can be determined by the batch conditions such as polymer grade and amount, monochloro

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dimethyläthermenge, Inertmittelart und -menge sowie Schwefelsäurekonzentration und -menge steuern.dimethyl ether amount, Inertmittelart and amount and sulfuric acid concentration and amount control.

Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das chlormethylgruppenhaltige vinylaromatische Polymere z.B. auf der Basis von Styren-Divinylbenzen-Kopolymeren nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt in dem Inertmittel suspendiert werden, nachdem Erreichen der Gleichgewichtsquellung Schwefelsäure dosiert wird und durch , eine stufenweise oder kontinuierliche Aufheizung die Nachvernetzung, Porositätsbildung und Sulfonierung herbeigeführt wird. Auch hier ist eine destillative Rückgewinnung des Inertmittels der günstigere Weg. Die Rückgewinnungsrate des Inertmittels liegt bei beiden Varianten sehr günstig. Eine Kreislauf fahrweise des Inertmittels ist dadurch leicht möglich. Für die Erzielung höherer Sulfonierungsgrade ist eine Temperatursteigerung auf 105 - 110°C angebracht. Die Hydratisierung der Endprodukte erfolgt bei beiden Varianten nach bekannten Methoden.A second variant of the process according to the invention consists of dissolving the chloromethyl-containing vinylaromatic polymer, e.g. are prepared based on styrene-divinylbenzene copolymers prepared by any known method in the inert medium, after reaching the equilibrium swelling sulfuric acid is metered and by, a stepwise or continuous heating the post-crosslinking, porosity formation and sulfonation is brought about. Again, a distillative recovery of the inert medium is the cheaper way. The recovery rate of the inert medium is very favorable in both variants. A cycle of the Inertmittels is thus easily possible. To achieve higher levels of sulfonation, a temperature increase to 105 - 110 ° C is appropriate. The hydration of the end products takes place in both variants by known methods.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß alle ablaufenden Vorgänge und Reaktionen wie Quellung, Chlormethylierung, Nachvernetzung, Sulfonierung und Abtrennung des Inertmittels in einem Reaktionsge-· faß und teilweise simultan ablaufen. Weiterhin ist der Einsatz an Vernetzerkomponente wesentlich geringer gegenüber bekannten Prozessen bzw. bei Einsatz von Polystyren überhaupt nicht nötig.A further advantage of the process according to the invention is that all processes and reactions proceeding, such as swelling, chloromethylation, postcrosslinking, sulfonation and separation of the inert agent take place in a reaction vessel and partly simultaneously. Furthermore, the use of crosslinking component is much lower than known processes or when using polystyrene is not necessary at all.

Das erfindungsgemäße Verfa-hren soll durch die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert werden.The inventive method should be further explained by the following examples.

In einen SuIfierkolben, ausgerüstet mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler, werden 200 ml Schwefelsäure (96 %xg) vorgelegt und 5 ml FeCl, (1050 g/l) als Katalysator langsam hinzugefügt. In dieser Lösung werden 52 g eines mit 1 % DVB vernetztes Polystyren (0,3 - 1,2 mm) verrührt und über einen Zeitraum von ca. 4 h ein Gemisch aus 50 ml Monochlor-200 ml of sulfuric acid (96 % × g ) are introduced into a boiling flask equipped with stirrer, thermometer and reflux condenser and 5 ml of FeCl 2 (1050 g / l) are slowly added as catalyst. 52 g of a polystyrene (0.3-1.2 mm) crosslinked with 1 % DVB are stirred in this solution and over a period of about 4 h a mixture of 50 ml monochloro

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dimethyläther, 250 g Dichloräthan dosiert. Anschließend wird 4 h bei 40°C, je 1 h bei 50, 60 und 70°C und 4 h bei 80 C gerührt. Die erkaltete Reaktionsmischung wird abgesaugt., mit 60 %iger und 30 %iger H SO., sowie mit ges. NaCl-Lösung, Wasser und Methanol gewaschen. Das Endprodukt liefert folgende Analysenwerte: Gesamtgewichtskapazität stark sauer:' 0,83 mval/g Wassergehalt: 44,5 % dimethyl ether, dosed 250 g of dichloroethane. The mixture is then stirred at 40 ° C for 4 h, at 50, 60 and 70 ° C for 1 h and at 80 C for 4 h. The cooled reaction mixture is filtered off, with 60% and 30% H SO., And with sat. NaCl solution, water and methanol. The final product gives the following analysis values: Total weight capacity strongly acidic: '0.83 meq / g Water content: 44.5 %

Innere Oberfläche nach BET: 627,0 m2/g Restchlorwert: 3,2 % Inner surface according to BET: 627.0 m 2 / g residual chlorine value: 3.2 %

In einen SuIf ierkolben gleicher. Aus rüstung, wie in Beispiel 1, werden 1000 ml Schwefelsäure (96 %±g) vorgelegt und 20 ml FeCl -Lösung langsam hinzugefügt. Anschließend werden 235 g Polystyren (0,5 - 0,8 mm) verrührt und ein Gemisch, bestehend aus 800 g Dichloräthan und 55 ml Monochlordimethyläther, über einen Zeitraum von ca. 5 h dosiert. Danach wird noch eine Stunde nachgerührt und nochmals 160 ml Monochlordimethyläther dosiert und wiederum eine Stunde nachgerührt. Anschließend wird 4 h bei 40 C, je 1 h bei 50 und 600C, 6 h bei 70°C und 2 h bei 80°C gerührt. Die erkaltete Reaktionsmischung wird auf der Nutsche getrennt mit 60 %±- ger und 30 °oiger Schwefelsäure und mit Wasser gewaschen. Die Analyse des Endproduktes lieferte folgende Kennwerte: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 0,56 mval/gIn a similar vial. From armor, as in Example 1, 1000 ml of sulfuric acid (96 % ± g) are introduced and 20 ml of FeCl solution added slowly. Subsequently, 235 g of polystyrene (0.5 - 0.8 mm) are stirred and a mixture consisting of 800 g of dichloroethane and 55 ml Monochlordimethyläther, dosed over a period of about 5 h. Thereafter, the mixture is stirred for a further hour and dosed again 160 ml Monochlordimethyläther and stirred for another hour. Followed by 4 h at 40 C, 1 h each at 50 and 60 0 C, 6 hours at 70 ° C and 2 h at 80 ° C is stirred. The cooled reaction mixture is separated on the suction filter with 60 % ± ger and 30 ° oiger sulfuric acid and washed with water. The analysis of the final product gave the following characteristics: Total weight capacity strongly acidic: 0.56 meq / g

Wassergehalt: . 41,2 % Water content:. 41.2 %

2 Innere Oberfläche nach BET: 694,0 m /g2 BET inner surface: 694.0 m / g

Restchlorvvert : 3,4 % Residual chlorine: 3.4 %

In einen Reaktionskolben gleicher Ausrüstung, wie in den Beispielen 1 und 2, werden 210 g.eines Polymerisates mit einem Vernetzergehalt von 5 % Divinylbenzen und einer inneren Oberfläche von 75 m /g vorgelegt und mit einer Mischung aus 1000 g Dichloräthan und 160 ml Monochlordimethyläther 2 h gequollen. Nachfolgend werden 800 ml Schwe-A reaction flask of the same equipment as in Examples 1 and 2 is charged with 210 g of a polymer having a crosslinker content of 5 % divinylbenzene and an internal surface area of 75 m / g and a mixture of 1000 g of dichloroethane and 160 ml of monochlorodimethyl ether 2 h swollen. Subsequently, 800 ml of

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feisäure (96 %±g) und 20 ml FeCl -Lösung gleicher Beschaffenheit, wie in Beispiel 1, dosiert und 4 h bei 40 C, je 1 h bei 50, 60, 700C und 8 h bei 80°C gerührt. Die erkaltete Reaktionsmischung wird wieder auf der Nutsche getrennt und das Endprodukt mit 60 %iger, 30 %±ger Schwefelsäure und Wasser gewaschen. Die Endprodukteigenschaften sind folgende: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 0,96 mval/gfeisäure (96 % ± g) and 20 ml FeCl solution of the same nature, as in Example 1, dosed and 4 h at 40 C, 1 h at 50, 60, 70 0 C and 8 h at 80 ° C stirred. The cooled reaction mixture is separated again on the suction filter and the end product is washed with 60 % strength, 30 % pure sulfuric acid and water. The final product properties are as follows: Total weight capacity strongly acidic: 0.96 meq / g

Wassergehalt: 59,1 % Water content: 59.1 %

ρ Innere Oberfläche nach BET: 587,0 m /gρ BET inner surface: 587.0 m / g

Restchlorwert: 3,2 % Residual chlorine value: 3.2 %

j3eis£ie_l__4j_j3eis £ ie_l__4j_

In einem Reaktionskolben gleicher Ausrüstung, wie in den vorangegangenen Beispielen, werden 52 g eines Polymerisates gleicher Beschaffenheit, wie in Beispiel 3, 2 h mit einer Mischung aus 250 g Dichloräthan und 40 ml Monochlordimethyläther gequollen. Anschließend werden 200 ml Schwefelsäure (90,3 %±g) dosiert und die Reaktion bei 40°C 4 h, bei 50, 60, 70°C je 1 h und 80°C 4 h ausgeführt. Das Dichloräthan wird bei 88°C 4 h abdestilliert und das Endprodukt mit 60 %iger, ZO'%i.ger Schwefelsäure und Wasser gewaschen. Es hat folgende Endprodukteigenschaften: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 0,07 mval/gIn a reaction flask of the same equipment as in the preceding examples, 52 g of a polymer of the same nature as in Example 3, 2 h with a mixture of 250 g dichloroethane and 40 ml Monochlordimethyläther be swollen. Subsequently, 200 ml of sulfuric acid (90.3 % ± g ) are metered and the reaction at 40 ° C for 4 h, carried out at 50, 60, 70 ° C for 1 h and 80 ° C for 4 h. The dichloroethane is distilled off at 88 ° C for 4 h and the final product with 60%, ZO '% i.ger sulfuric acid and water. It has the following end product properties: Total weight capacity strongly acidic: 0.07 meq / g

Wassergehalt: 38,8 % Water content: 38,8 %

2 Innere Oberfläche nach BET: 516,0 m /g2 BET inner surface: 516.0 m / g

Restchlorwert: 2,2 % Residual chlorine value: 2.2 %

Be .is JD ie_l_5j_ Be .is JD ie_l_5j_

In einen Reaktionskolben, wie in den Beispielen 1-4, werden 52 g eines Polymerisates (0,3 - 1,2 mm) mit einem Divinylbenzengehalt von 4,5 % und einer inneren Oberfläche vonIn a reaction flask, as in Examples 1-4, 52 g of a polymer (0.3 - 1.2 mm) with a divinylbenzene content of 4.5 % and an inner surface of

62 m /g vorgelegt und mit einer Mischung aus 220 g Dichloräthan und 37 ml Monochlordimethyläther 2 h gequollen. 300 ml Schwefelsäure (96 %ig) und 5 ml FeCl-,-Lösung gleicher Beschaffenheit werden dosiert. Anschließend wird 4 h bei 400C,. je 1 h bei 50, 60, 70°C und 8 h bei 80°C gerührt.62 m / g and swollen with a mixture of 220 g of dichloroethane and 37 ml Monochlordimethyläther 2 h. 300 ml of sulfuric acid (96 %) and 5 ml of FeCl 2 solution of the same type are metered in. Subsequently, 4 h at 40 0 C ,. each 1 h at 50, 60, 70 ° C and 8 h at 80 ° C stirred.

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Nachfolgend wird das Dichloräthan abdestilliert bei einer Temperatur-Steigerung von innerhalb 4 h auf 1000C. Die Aufarbeitung erfolgt, wie in Beispiel 4. Die Analyse zeigt folgendes Ergebnis : Gesamtgewichtskapazität stärk sauer: 1,55 mval/gSubsequently, the dichloroethane is distilled off at a temperature increase of within 4 h to 100 0 C. The workup is carried out as in Example 4. The analysis shows the following result: total weight capacity strongly acid: 1.55 meq / g

Wassergehalt: 52,6 % Water content: 52.6 %

2 Innere Oberfläche nach BET: 455,0 m /g2 BET inner surface: 455.0 m / g

Restchlorwert: 0,9 % Residual chlorine value: 0.9 %

In einen SuIfierkolben mit.Rührer, Thermometer und Destillationsaufsatz werden 77 g eines chlormethylierten Styren-Divinylbenzen-Kopolymeren mit 16,4 % Chlor und einem Vernetzeranteil von 3,5 % in 190 g Dichloräthan 2 h gequollen. Anschließend werden 300 ml Schwefelsäure (98,5 %±g) dosiert. Die Reaktion wird je 1 h bei 40, 50, 60, 70 und 6 h bei 85°C ausgeführt. Das Dichloräthan wird anschließend innerhalb von ca. 4 h bei einer Temperatursteigerung bis 1050C abdestilliert. Das auf der Fritte abgetrennte Produkt wird nacheinander' mit 60 %±ger, 30 %iger Schwefelsäure, NaCl-Lösung und Wasser gewaschen. Die Analyse liefert folgende Ergebnisse: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 3,81 mval/g Wassergehalt: 42,7 % 77 g of a chloromethylated styrene-divinylbenzene copolymer with 16.4 % chlorine and a crosslinker content of 3.5 % in 190 g dichloroethane are swollen for 2 hours in a mixing flask with stirrer, thermometer and distillation attachment. Subsequently, 300 ml of sulfuric acid (98.5 % ± g) are metered. The reaction is carried out at 85 ° C. for 1 h at 40, 50, 60, 70 and 6 h. The dichloroethane is then distilled off within about 4 hours at a temperature increase to 105 0 C. The product separated on the frit is washed successively with 60 % pure, 30% sulfuric acid, NaCl solution and water. The analysis gives the following results: total weight capacity strongly acidic: 3.81 meq / g water content: 42.7 %

Innere Oberfläche nach BET: 5,8 m /gInner surface according to BET: 5.8 m / g

Restchlorwert: 2,1 % Residual chlorine value: 2.1 %

B e j. s p_i e_l_J7 j_ B e j. s p_i e_l_J7 j_

In einem SuIfierkolben gleicher Ausrüstung, wie in den Beispielen 1 - 5, werden 210 g eines chlormethylierten Styren-Divinylbenzen-Kopolymeren mit einem Chlorwert von 21,3 %, einem Vernetzeranteil von 5 % und einer inneren OberflächeIn a flask of the same equipment as in Examples 1-5, 210 g of a chloromethylated styrene-divinylbenzene copolymer having a chlorine value of 21.3 %, a crosslinker content of 5 % and an inner surface

2 von 50,3 m /g in 800 g Dichloräthan 2 h gequollen. Anschliessend werden 400 ml Schwefelsäure (94,8 %±g) und 15 ml FeCl^- Lösung mit einem Gehalt von 1050 g/l dosiert. Die Reaktion wird je 1 h bei 40, 50, 60, 6 h bei 70 und 2 h bei 800C ausgeführt. Das überschüssige Dichloräthan und die Schwefel-2 of 50.3 m / g in 800 g dichloroethane for 2 h. Subsequently, 400 ml of sulfuric acid (94.8 % ± g) and 15 ml FeCl ^ - solution are added at a level of 1050 g / l. The reaction is carried out for 1 h at 40, 50, 60, 6 h at 70 and 2 h at 80 ° C. The excess dichloroethane and the sulfur

- 9 - 2623- 9 - 2623

säure werden scharf abgesaugt, mit Methanol und Wasser gewa schen. Die Analyse liefert folgende Kenndaten: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 1,56 mval/gAcid are filtered off with suction, washed with methanol and water. The analysis provides the following characteristics: Total weight capacity strongly acidic: 1.56 meq / g

Wassergehalt: 60,6 % Water content: 60.6 %

_ ρ_ ρ

Innere Oberfläche nach BEi: 635,0 m /gInner surface to BEi: 635.0 m / g

Restchlorwert: 2,1. % Residual chlorine value: 2.1. %

a) In einer Apparatur, wie in Beispiel 6, werden 77 g eines chlormethylierten Styren-Divinylbenzen-Kopolymeren mit einem Chlorwert von 20,8 %, einem Vernetzeranteil von 5 % unda) In an apparatus as in Example 6, 77 g of a chloromethylated styrene-divinylbenzene copolymers having a chlorine value of 20.8 %, a crosslinker content of 5 % and

2 einer inneren Oberfläche von 52 m /g in 200 g Dichloräthan 2 h gequollen. Danach werden 300 ml Schwefelsäure (98,5 %±g) dosiert. Die Reaktion wird je 1 h bei 40, 50 und 60 C und 4 h bei 70 und 6 h bei 85°C ausgeführt. "Das Dichloräthan wird innerhalb 2 h bei einer Temperatursteigerung bis 105 C abdestilliert. Das auf der Fritte abgetrennte Produkt wird, wie in Beispiel 6, aufgearbeitet. Folgende Analysenwerte wurden erreicht: Gesamtgewichtskapazität stark sauer: 3,42 mval/g2 an inner surface of 52 m / g in 200 g of dichloroethane for 2 h. Thereafter, 300 ml of sulfuric acid (98.5 % ± g) are metered. The reaction is carried out at 40, 50 and 60 C for 1 h and at 70 ° C for 4 h and at 85 ° C for 6 h. The dichloroethane is distilled off within 2 hours at a temperature increase of up to 105 ° C. The product separated on the frit is worked up as in Example 6. The following analytical values were obtained: Total weight capacity strongly acidic: 3.42 meq / g

Wassergehalt: 58,8 % Water content: 58.8 %

2 Innere Oberfläche nach 3ET: 413,0 tn /g2 Inner surface after 3ET: 413.0 tn / g

Restchlorwert: ' 2,6 % Residual chlorine value: '2.6 %

b) - c) : Bei gleicher Versuchsdurchführung, aber bei einem Ausgangschlorwert von 18,0 und 14,1 % werden folgende Ergebnisse erhalten:b) - c): For the same test procedure, but with an initial sediment value of 18.0 and 14.1 % , the following results are obtained:

Ausgangschlorwert des Polymeren (%):Initial chlorine value of the polymer (%) :

Gesamtgewichtskapazität stark sauer (mval/g)Total weight capacity strongly acidic (mval / g)

Wassergehalt (%): Water content (%):

_ 2 Innere Oberfläche nach BEi (m /g):_ 2 Inner surface after BEi (m / g):

Restchlorwert (%) : Residual chlorine value (%):

O)O) c)c) 18,018.0 14,114.1 3,753.75 3,093.09 60,560.5 49,549.5 171,0171.0 74,074.0 0,980.98 0,890.89

Claims (1)

- 10 - 2623- 10 - 2623 Patentanspruchclaim Verfahren zur Herstellung von makroporösen sulfonsäuregruppenhaltigen Polymeren auf der Basis von unvernetzten oder vernetzten vinylaromatischen Polymeren, gekennzeichnet dadurch, daß im ersten Reaktionsschritt Chlormethylgruppen in das Polymere, bestehend aus Homo- oder Kopolymeren des Styren und/oder seiner Derivate, eingeführt werden, über die in einem zweiten Reaktionsschritt mittels Schwefelsäure einer Konzentration größer 90 %, gegebenenfalls im Beisein von eisenhaltigen Kokatalysatoren, in Gegenwart von quellenden halogenhaltigen, nicht sulfonierbaren Inertmitteln eine Vernetzung und Porositätsbildung bei gleichzeitiger partieller Sulfonierung herbeigeführt wird.A process for the preparation of macroporous sulfonic acid-containing polymers based on uncrosslinked or crosslinked vinylaromatic polymers, characterized in that in the first reaction step chloromethyl groups are introduced into the polymer consisting of homo- or copolymers of styrene and / or its derivatives, over in a second reaction step by means of sulfuric acid of a concentration greater than 90 %, optionally in the presence of iron-containing cocatalysts, in the presence of swelling halogen-containing, non-sulfonable inert agents, crosslinking and formation of porosity with simultaneous partial sulfonation is brought about.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987004369A1 (en) * 1986-01-16 1987-07-30 Nitrokémia Ipartelepek Process for the preparation of equigranular ion exchange resins for analytical and preparative purposes
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