EA001922B1 - Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов - Google Patents

Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов Download PDF

Info

Publication number
EA001922B1
EA001922B1 EA199900917A EA199900917A EA001922B1 EA 001922 B1 EA001922 B1 EA 001922B1 EA 199900917 A EA199900917 A EA 199900917A EA 199900917 A EA199900917 A EA 199900917A EA 001922 B1 EA001922 B1 EA 001922B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
polymer
carbon atoms
seed
production
swelling
Prior art date
Application number
EA199900917A
Other languages
English (en)
Other versions
EA199900917A2 (ru
EA199900917A3 (ru
Inventor
Вольфганг Подшун
Райнхольд Клиппер
Георг Мартин
Олаф Халле
Вернер Штрювер
Альфред Мичкер
Рюдигер Зайдель
Лотар Файстель
Original Assignee
Байер Акциенгезельшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Байер Акциенгезельшафт filed Critical Байер Акциенгезельшафт
Publication of EA199900917A2 publication Critical patent/EA199900917A2/ru
Publication of EA199900917A3 publication Critical patent/EA199900917A3/ru
Publication of EA001922B1 publication Critical patent/EA001922B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F257/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of aromatic monomers as defined in group C08F12/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/08—Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/12—Macromolecular compounds
    • B01J41/14—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F291/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds according to more than one of the groups C08F251/00 - C08F289/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения монодисперсных гелеобразных анионитов с высокой устойчивостью и чистотой, исходя из бисерного полимера, со степенью набухания от 2,5 до 7,5 и с содержанием неиспаряющихся растворимых компонентов менее 1 мас.%.

Description

Изобретение относится к способу получения монодисперсных гелеобразных анионитов с высокой устойчивостью и чистотой.
В последнее время иониты по возможности с однородным размером частиц (в дальнейшем называемые монодисперсные) приобретают возрастающее значение, так как в случае многих применений можно добиться высоких экономических результатов, благодаря благоприятным гидродинамическим свойствам слоя ионообменной смолы из монодисперсных ионитов.
Монодисперсные иониты могут быть получены путем функционализации монодисперсных бисерных полимеров.
Одна из возможностей получения монодисперсных бисерных полимеров заключается в так называемом способе, предусматривающем введение затравки/подачу сырья, в соответствии с которым монодисперсный полимер (затравка) набухает в мономере и последний затем полимеризуется. Способы, предусматривающие введение затравки/подачу сырья, описываются, например, в заявках на европейские патенты 0098 130 и 0 101 943.
Используемые в случае способа, предусматривающего введение затравки/подачу сырья, полимерные затравки должны иметь высокую степень набухания, чтобы при таком способе они могли захватывать большое количество добавленного мономера. Степень набухания (СН) определяется частным от деления объема набухшего полимера и объема ненабухшего полимера. Степень набухания регулируется известным способом с помощью содержания средств сшивки: низкие содержания средств сшивки приводят к высоким степеням набухания и наоборот. Так, например, стирольные полимеры, сшитые с 0,8-2,0 мас.% дивинилбензола, имеют степень набухания в толуоле от 8 до 2,5. Полимерные затравки с низкой степенью сшивки содержат, естественно, достаточно высокую долю несетчатых растворимых полимеров. Эта доля несетчатых растворимых полимеров в полимерной затравке нежелательна во многих отношениях:
1. Полимеризация набухшей затравки может нарушаться из-за того, что благодаря добавленному мономеру вызываются склеивания друг с другом частиц полимерных компонентов, выделенных из затравки.
2. Функционализация при получении анионитов может быть затруднена тем, что выделенные полимерные компоненты концентрируются в используемых для функционализации реакционных растворах.
3. Аниониты могут содержать повышенные количества растворимых полимеров, что может приводить к нежелательному выщелачиванию ионитов.
Другая проблема известных анионитов состоит в их не всегда удовлетворительной меха нической и осмотической устойчивости. Так, гранулы анионита могут разрушаться при получении или при их применении вследствие возникших механических или осмотических сил. При всех применениях анионитов принято, что представленные в форме гранул иониты должны сохранять свой облик и при применении они не должны частично или также полностью разрушаться или распадаться на отдельные фрагменты. Фрагменты и частицы бисерных полимеров могут при их использовании попадать в предназначенные для очистки растворы, и последние загрязняются. Далее, наличие поврежденных бисерных полимеров само по себе неблагоприятно для принципа действия ионитов, используемых в способах с применением колонок. Частицы приводят к возросшему падению давления в системе колонны и к понижению тем самым пропускной способности через колонну предназначенной для очистки жидкости.
Задачей представленного изобретения является приготовление монодисперсных гелеобразных анионитов с высокой устойчивостью и чистотой.
Под чистотой с точки зрения представленного изобретения в первую очередь подразумевается, что аниониты не выщелачиваются. Выщелачивание обнаруживается по повышению электропроводности обработанной ионитом воды.
Недавно было найдено, что монодисперсные гелеобразные аниониты с высокой устойчивостью и чистотой могут быть получены способом с введением затравки - подачей сырья при использовании полимеров с высокой набухаемостью и низким содержанием растворимых полимерных компонентов.
Объектом представленного изобретения является способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов с высокой устойчивостью и чистотой, включающий следующие этапы:
а) приготовление суспензии полимерной затравки в непрерывной водной фазе,
б) набухание полимерной затравки в мономерной смеси из винилового мономера, средства сшивки и инициатора радикальной реакции,
в) полимеризацию смеси мономеров в полимерной затравке,
г) функционализацию образованного сополимера путем хлорметилирования и последующего аминирования, отличающийся тем, что полимерная затравка является сетчатым полимером со степенью набухания от 2,5 до 7,5 (измеренной в толуоле) и с содержанием неиспаряющихся растворимых компонентов (измеренным с помощью экстракции тетрагидрофураном) менее 1 мас.%.
В особом варианте осуществления представленного изобретения используется в качест3 ве полимерной затравки сетчатый полимер, полученный из
1) от 96,5 до 99,0 мас.% мономера,
й) от 0,8 до 2,5% мас.% средства сшивки и Ш) от 0,2 до 1,0 мас.% алифатических сложных пероксиэфиров в качестве инициатора полимеризации.
Мономеры (1) для получения полимерной затравки являются соединениями с полимеризуемой по радикальному механизму одной двойной углерод-углеродной связью в молекуле. Предпочтительные соединения этого вида охватывают ароматические мономеры, как, например, виниловые и винилиденовые производные бензола и нафталина, например, винилнафталин, винилтолуол, этилстирол, α-метилстирол, хлорстиролы, преимущественно стирол, а также неароматические виниловые и винилиденовые производные, например, акриловая кислота, метакриловая кислота, алкиловый эфир акриловой кислоты с 1-8 атомами углерода в алкиле, алкиловый эфир метакриловой кислоты с 1-8 атомами углерода в алкиле, акрилнитрил, метакрилнитрил, акриламид, метакриламид, винилхлорид, винилиденхлорид и винилацетат, а также смеси из этих мономеров. Преимущественно неароматические мономеры применяются в определенных количествах, предпочтительно в количествах от 0,1 до 50 мас.%, в частности, от 0,5 до 20 мас.%, считая неароматические мономеры. В большинстве случаев используют, однако, исключительно ароматические мономеры.
В качестве средств сшивки ίί) годятся соединения, которые содержат в молекуле две или больше, предпочтительно от двух до четырех, полимеризуемых по радикальному механизму двойных связей. В качестве примера следует назвать дивинилбензол, дивинилтолуол, тривинилбензол, дивинилнафталин, тривинилнафталин, диэтиленгликольдивиниловый эфир, октадиен-1,7, гексадиен-1,5, этиленгликольдиметакрилат, триэтиленгликоль-диметакрилат, триметилолпропантриметакрилат, аллилметакрилат и метилен-К,К'-бисакриламид. В качестве средства сшивки предпочтителен дивинилбензол. Для большинства случаев применения годится дивинилбензол технического качества, когда кроме изомеров дивинилбензола, содержится также этилвинилбензол.
Алифатические сложные пероксиэфиры ίίί) для получения полимерных затравок соответствуют формулам I, II или III
Л ж а ν. ж Л Л1. л «V Ό IV ВМ О I О Ю кА ОШО ю формула I формула II формула III где
К1 означает алкильный остаток с 2 - 20 атомами углерода или циклоалкильный остаток с числом атомов углерода до 20,
К2 означает алкильный остаток с разветвленной цепочкой с 4-12 атомами углерода и
Б означает алкильный остаток с 2-20 атомами углерода или циклоалкиленовый остаток с числом атомов углерода до 20.
Предпочтительными алифатическими сложными пероксиэфирами согласно формуле I являются, например:
трет-бутилпероксиацетат, трет-бутилпероксиизобутират, трет-бутилпероксипивалат, трет-бутилпероксиоктоат, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, трет-бутилпероксинеодеканоат, трет-амилпероксинеодеканоат, трет-амилпероксипивалат, трет-амилпероксиоктоат, трет-амилперокси-2-этилгексаноат и трет-амилпероксинеодеканоат.
Предпочтительными алифатическими сложными пероксиэфирами согласно формуле II являются, например:
2,5-бис(2-этилгексаноилперокси)-2,5диметилгексан, 2,5-дипивалоил-2,5-диметилгексан и 2,5-бис(2-неодеканоилперокси)-2,5-диметилгексан.
Предпочтительными алифатическими сложными пероксиэфирами согласно формуле III являются, например:
ди-трет-бутилпероксиазелат и ди-третамилпероксиазелат.
Само собой разумеется, что могут также использоваться смеси названных инициаторов полимеризации.
В другом особом варианте осуществления представленного изобретения полимерная затравка находится в микрокапсулах. При этом особенно выгодно подвергнуть микрокапсулированию компоненты для получения полимерной затравки (мономер (1), средство сшивки (ίί) и алифатический сложный пероксиэфир в качестве инициатора полимеризации (ίίί)) и микрокапсулированные частицы подвергнуть отверждению в полимерную затравку.
В случае микрокапсулирования речь идет об известных для этих целей материалах, в частности, сложных полиэфирах, природных и синтетических полиамидах, полиуретанах, полимочевинах. В качестве природного полиамида особенно хорошо подходит желатина. Она годится для применения, в частности, в качестве коацервата и комплексного коацервата. Под желатиносодержащими комплексными коацерватами, с точки зрения изобретения, прежде всего подразумевают комбинации желатины и синтетических полиэлектролитов. Подходящими синтетическими полиэлектролитами являются сополимеры с вставленными звеньями, например, малеиновой кислоты, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, акриламида и метакриламида. Желатиносодержащие капсулы могут быть отверждены с помощью обычных отвердителей, как, например, формальдегид или диальдегид глутаровой кислоты. Капсулирование капель мономера, например, с желатиной, желатиносодержащими коацерватами и желатиносодержащими комплексными коацерватами, подробно описывается в заявке на европейский патент 0 046 535. Способы капсулирования с синтетическими полимерами сами по себе известны. Хорошо подходит, например, конденсация на поверхности раздела фаз, при которой один растворимый в каплях мономера компонент реакции (например, изоцианат или хлорангидрид кислоты) вводится в реакцию с вторым растворимым в водной фазе компонентом реакции (например, амином). Предпочтительно микрокапсулирование с желатиносодержащим комплексным коацерватом.
Полимеризацию (отверждение) находящихся в микрокапсулах капель из мономера (ί), средства сшивки (и) и алифатического сложного пероксиэфира (ίίί) в полимерную затравку осуществляют в водной суспензии, причем полезно добавить растворимый в водной фазе ингибитор. В качестве ингибиторов имеются в виду как неорганические, так и органические соединения. Примерами неорганических ингибиторов являются азотсодержащие соединения, как, например, гидроксиламин, гидразин, нитрит натрия и нитрит калия. Примерами органических ингибиторов являются фенольные соединения, например, гидрохинон, простой монометиловый эфир гидрохинона, резорцин, пирокатехин, трет-бутилпирокатехин, продукты конденсации фенолов с альдегидами. Другими органическими ингибиторами являются азотсодержащие соединения, как, например, диэтилгидроксиламин и изопропилгидроксиламин. Предпочтителен в качестве ингибитора резорцин. Концентрация ингибитора составляет от 5 до 1000 ч/млн, предпочтительно от 10 до 500 ч/млн, особенно предпочтительно от 20 до 250 ч/млн, в расчете на водную фазу.
Полимерную затравку выделяют после полимеризации из водной суспензии и сушат, преимущественно до содержания влаги менее 0,5 мас.%.
Размер частиц полимерной затравки составляет от 5 до 500 мкм, предпочтительно от 20 до 400 мкм, особенно предпочтительно от 100 до 300 мкм. Форма кривой гранулометрического распределения должна соответствовать таковой для желаемого анионита. Для получения ионита с узким диапазоном размеров гранул или монодисперсного ионита используется соответственно полимерная затравка с узким диапазоном размеров гранул или монодисперсная полимерная затравка.
Высушенную полимерную затравку суспендируют в водной фазе, причем соотношение полимера и воды может находиться между 2:1 и 1:20. Предпочтительно от 1:2 до 1:10. Применение вспомогательного средства, например, по верхностно-активного вещества или защитного коллоида, не является необходимым. Суспендирование можно осуществить, например, с помощью обычной мешалки, причем требуются напряжения сдвига от низких до средних.
К суспендированной полимерной затравке добавляют смесь из мономера (а), средства сшивки (аа) и инициатора радикальной реакции (ааа) (подача сырья).
В качестве мономера (а) годятся уже названные ранее мономеры (ί), а именно, стирол, винилтолуол, этилстирол, α-метилстирол, хлорстирол, акриловая кислота, метакриловая кислота, сложные эфиры акриловой кислоты, сложные эфиры метакриловой кислоты, акрилнитрил, метакрилнитрил, акриламид, метакриламид, а также смеси этих мономеров. Предпочтительным является стирол.
В качестве средства сшивки (аа) используют дивинилбензол, дивинилтолуол, тривинилбензол, дивинилнафталин, тривинилнафталин, диэтиленгликоль-дивиниловый эфир, октадиен-1,7, гексадиен-1,5, этиленгликольдиметакрилат, триэтиленгликольдиметакрилат, триметилолпропантриметакрилат, аллил-метакрилат и метилен-ИЩ'-бисакриламид. Предпочтителен дивинилбензол. Для большинства случаев применения годятся дивинилбензолы технического качества, которые наряду с изомерами дивинилбензола содержат также этилвинилбензол.
Содержание средства сшивки в смеси мономеров составляет от 1 до 20 мас.%, предпочтительно от 4 до 12 мас.%.
Для способа по изобретению подходящими инициаторами радикальных реакций (ааа) являются, например, пероксисоединения, например, перекись бензоила, перекись лаурила, бис(пхлорбензоилпероксид), дициклогексилпероксидикарбонат, трет-бутилпероктоат, 2,5-бис(2этилгексаноилперокси) -2,5-диметилгексан и трет-амилперокси-2-этилгексан, далее азосоединения, как, например, 2,2'-азобис(изобутиронитрил) и 2,2'-азобис(2-метилизобутиронитрил). Инициаторы радикальных реакций применяются, в общем, в количествах от 0,05 до 2,5 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 1,5 мас.% в расчете на смеси из мономеров (а) и средств сшивки (аа).
Отношение полимерной затравки к добавленной смеси (отношение введенная затравка/подаваемое сырье) составляет в целом от 1:0,5 до 1:20, предпочтительно от 1 : 0,75 до 1:10, особо предпочтительно от 1:1 до 1:5. Добавленная смесь набухает в полимерной затравке. Максимальное количество подаваемого сырья, которое полностью захватывается затравкой, зависит в сильной степени от содержания средства сшивки затравки. При заданной величине частиц полимерной затравки регулируется с помощью отношения введенная затравка/подаваемое сырье размер частиц образующегося сополимера или ионита.
Полимеризацию набухшей полимерной затравки в сополимер осуществляют в присутствии одного или нескольких защитных коллоидов и при необходимости буферной системы. В качестве защитных коллоидов годятся природные и синтетические водорастворимые полимеры, как, например, желатина, крахмал, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиакриловая кислота, полиметакриловая кислота и сополимеры из метакриловой кислоты и сложных эфиров метакриловой кислоты. Очень хорошо подходят также производные целлюлозы, в частности, сложные и простые эфиры целлюлозы, как например, карбоксиметилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза. Предпочтительны в качестве защитного коллоида производные целлюлозы. Используемое количество защитных коллоидов составляет в целом от 0,05 до 1 мас.%, считая на водную фазу, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мас.%.
Полимеризация может быть проведена в присутствии буферной системы. Предпочтительны буферные системы, которые устанавливают значение рН водной фазы в начале полимеризации между 14 и 6, предпочтительно между 13 и 9. При этих условиях защитные коллоиды с карбоксильными группами находятся полностью или частично в виде солей. Это благоприятно влияет на действие защитных коллоидов. Особенно хорошо подходящие буферные системы содержат соли фосфорной или борной кислоты.
Отношение органической фазы к водной фазе составляет при полимеризации набухшей затравки от 1:1 до 1:20, предпочтительно от 1:1,5 до 1:10.
Температура при полимеризации набухшей полимерной затравки обуславливается температурой распада использованного инициатора (ааа). Она лежит, в целом, между 50°С и 150°С, предпочтительно между 55°С и 130°С, особенно предпочтительно между 60°С и 100°С. Полимеризация длится от одного до нескольких часов. Оказалась пригодной для использования температурная программа, при которой полимеризация начинается при низкой температуре, например, 60°С, и по мере прогрессирования реакции полимеризации реакционная температура повышается. При таком способе, например, очень хорошо выполняются требования, предусматривающие надежное протекание реакции и значительную глубину полимеризации.
После полимеризации сополимер может быть выделен обычными методами, например, при фильтрации или декантировании, и при необходимости высушен после одной или нескольких промывок и, если желательно, просеян.
Превращение сополимеров в аниониты осуществляют путем хлорметилирования и последующего аминирования.
Для хлорметилирования используется предпочтительно хлорметилметиловый эфир. Хлорметилметиловый эфир может использоваться в неочищенном виде, причем он может содержать в качестве побочных компонентов, например, метилаль и метанол. Хлорметилметиловый эфир применяется в избытке и действует не только как реагент, но также как растворитель и средство, вызывающее набухание. Поэтому, в целом, нет необходимости в применении дополнительного растворителя. Реакция хлорметилирования катализируется прибавлением кислоты Льюиса. Подходящими катализаторами являются, например, хлорное железо, хлорид цинка, тетрахлорид олова и хлористый алюминий. Температура реакции может лежать в области от 40°С до 80°С. При режиме работы без давления особенно благоприятна область температур от 50°С до 60°С. Во время реакции летучие компоненты, как, например, соляная кислота, метанол, метилаль, формальдегид и частично хлорметилметиловый эфир, могут быть удалены путем упаривания. Для удаления остатка хлорметилметилового эфира, а также для очистки хлорметилата можно промыть метилалем, метанолом и в заключение водой. Показано, что при способе по изобретению в избытке хлорметилметилового эфира содержится лишь очень мало полимерных компонентов. Полимерные составляющие, которые выделялись из сополимера, нежелательны, так как они затрудняют рециркуляцию и повторное применение избыточного хлорметилметилового эфира.
Для получения слабоосновных анионитов хлорметилированный сополимер подвергается реакции с аммиаком, первичным амином, например, метиламином или этиламином, или вторичным амином, например, диметиламином.
Реакция с третичными аминами приводит к сильноосновным анионитам. Подходящими третичными аминами являются триметиламин, диметиламиноэтанол, триэтиламин, трипропиламин и трибутиламин.
Для полного превращения хлорметилированного сополимера требуется, как минимум, 1 моль амина в расчете на 1 моль хлора в хлорметилате. Предпочтителен небольшой избыток амина. Особо предпочтительны значения от 1,1 до 1,3 моля амина на моль хлора.
Реакцию аминирования осуществляют в присутствии воды. При этом вода выполняет различные задачи. Она является средой для перемешивания, реакционной средой, растворителем для амина и средством, вызывающим набухание, для образующихся анионитов. Во время аминирования смола непрерывно захватывает воду и при этом набухает. Поэтому необходимо какое-то минимальное количество воды, чтобы смесь поддерживать в перемешиваемом состоянии. Не имеется особых верхних границ для воды. Правда, очень большие количества воды оказывают неблагоприятное действие, так как вследствие разбавления объемная производительность понижается. На грамм хлорметилированного сополимера должно использоваться, как минимум, 1,5 г, предпочтительно от 2 г до 4 г воды.
Реакционная смесь может содержать зависимые количества растворителей, например, спирта. Таким образом, не вызывает беспокойства использование хлорметилированного сополимера с примесью метанола. Предпочтительно, однако, не добавлять никаких органических растворителей.
В отдельном варианте осуществления представленного изобретения аминирование проводят в присутствии растворимой в воде неорганической соли. Подходящими солями являются водорастворимые галогениды, карбонаты и сульфаты щелочных металлов, например, натрия и калия, и щелочно-земельных металлов, например, магния и кальция. Предпочтителен хлористый натрий.
Неорганическая соль применяется в количестве, меньшем 5 мас.%, считая на общее количество воды. Предпочтительно используется от 1 до 4,5 мас.%, особенно предпочтительно от 1,5 до 4 мас.% неорганической соли в расчете на общее количество воды. Общее количество воды вытекает из суммы добавленной воды и количества воды, внесенного с водным раствором амина.
Температура, при которой проводится аминирование, может находиться в области между комнатной температурой и 160°С. Предпочтительно применяют температуры между 70°С и 120°С, особо предпочтительно в области между 70°С и 110°С.
После аминирования полученный анионит промывают водой и затем обрабатывают в разбавленной соляной кислоте (от 1%- до 10%-ной) при температурах от 20°С до 1 20°С, преимущественно от 50°С до 90°С. Продукт выделяют, например, путем осаждения или при фильтрации и для дальнейшей очистки промывают водой.
Естественно, аниониты по изобретению могут быть переведены в другие формы путем обмена иона хлора на другой противоион.
Полученные по способу согласно изобретению аниониты отличаются особенно высокой устойчивостью и чистотой. У них также не наблюдается никаких дефектов гранул ионита после длительной эксплуатации и многократной регенерации, и наблюдается явное уменьшение выщелачивания ионита.
Примеры
Способы исследования
Неиспаряющиеся растворимые компоненты полимерной затравки
Для определения растворимых компонентов от 5 до 7 г полимерной затравки взвешивали в экстракционной гильзе и экстрагировали в течение ночи в аппарате Сокслета с 800 мл толуола (температура в бане 140°С). Экстракт фильтровали на нутч-фильтре через черный ленточный фильтр и упаривали в ротационном испарителе примерно до 1 мл. Затем добавляли 300 мл метанола и сушили в вакууме в ротационном испарителе до постоянного веса. Для каждой пробы определение проводили дважды.
Набухание полимерной затравки
Набухание полимерных затравок исследовали в толуоле. Для этого 10 мл высушенного просеянного бисерного полимера взвешивали в цилиндре объемом 100 мл. Цилиндр заполняли до 100 мл средством, вызывающим набухание, и оставляли стоять от 10 до 20 ч. При этом часто встряхивали и затем следили за тем, чтобы возможные появившиеся пузырьки воздуха могли выходить. Снимали показания для объема набухшей массы и получали величину V. Соотношение ν1 и объёма массы из ненабухших гранул ν0 определяет соответственно степень набухания (СН).
Число бездефектных гранул после получения
Рассматривают под микроскопом 100 гранул. Определяется число гранул, имеющих трещины или расщепления. Число бездефектных гранул определяется разностью между 100 и числом поврежденных гранул.
Проба на стойкость к набуханию
В колонку из поликарбоната-синтетического материала длиной 540 мм, диаметром 19 мм, с вставленными ситами с шириной отверстий 0,3 мм в верхней части и у основания колонны загружают 25 мл анионита в форме хлорида. Смолу менее пяти минут промывают 500 мл деионизованной воды. Затем обрабатывают друг за другом 500 мл 4 мас.%-го водного едкого натра, 500 мл деионизованной воды, 500 мл 6 мас.%-ной соляной кислоты и 500 мл деионизованной воды, причем едкий натр и соляная кислота протекают сверху через смолу каждые 10 мин, и деионизованная вода подается насосом снизу через смолу каждые 5 мин. Обработку осуществляют ритмично по времени с использованием управляющего приспособления. Рабочий цикл длится 1 ч. Проводят 20 рабочих циклов. По окончании рабочих циклов из образца смолы отсчитывают 100 гранул. Определяют число бездефектных гранул, которые не повреждены трещинами или расщеплениями.
Пример 1 (сравнительный пример).
Сополимер получали согласно примеру 2 патента Германии 19 634 393. Сополимер хлорметилировали согласно описанному в примере 9 патента Германии 19 634 393 способу. При этом из фильтрата реакционной смеси под действием избытка метанола выпадало в осадок примерно 20 г олигомеров на 1000 г полимера. Хлорметилированный сополимер переводили путем аминирования триметиламином согласно описанному в примере 10 патента Германии 19 634 393 способу в сильноосновный анионит.
Число бездефектных гранул после получения 94/100
Число бездефектных гранул после пробы на стойкость к набуханию 82/100
Пример 2 (согласно изобретению).
а) Получение полимерной затравки
В стеклянный реактор объемом 4 л помещают 1960 мл деионизованной воды. Туда же добавляют 630 г микрокапсулированной смеси из 1,0 мас.% дивинилбензола, 0,6 мас.% этилстирола (вводится в виде стандартной товарной смеси из дивинилбензола и этилстирола с 63 мас.% дивинилбензола), 0,5 мас.% третбутилперокси-2-этилгексаноата и 97,9 мас.% стирола, причем микрокапсула состоит из отвержденного с формальдегидом комплексного коацервата из желатины и сополимера акриламида и акриловой кислоты. Средний размер частиц составляет 231 мкм. Смесь смешивают с раствором из 2,4 г желатины, 4 г вторичного кислого фосфорнокислого натрия и 100 мг резорцина в 80 мл деионизованной воды, медленно перемешивают и подвергают полимеризации при перемешивании в течение 10 ч при 75°С. Затем путем повышения температуры до 95°С завершают полимеризацию. Смесь промывают на ситчатом фильтре (32 мкм) и сушат. Получают 605 г микрокапсулированного полимера в виде сферических гранул с гладкой поверхностью. Полимеры являются оптически прозрачными; средний размер частиц составляет 220 мкм. Полимерная затравка имеет степень объёмного набухания 4,7 и растворимые компоненты составляют 0,45%.
б) Получение сополимера
В стеклянный реактор объёмом 4 л загружают 416,9 г полимерной затравки из (а) и водный раствор из 1100 г деионизованной воды, 3,6 г борной кислоты и 1 г едкого натра и устанавливают скорость перемешивания в 220 об./мин (оборотов в минуту). В течение 30 мин прибавляют смесь из 713,4 г стирола, 56 г дивинилбензола, 14 г этилстирола (вводится вместе в виде стандартной товарной смеси из дивинилбензола и этилстирола с 80,0% дивинилбензола) и 6,3 г перекиси бензоила (75 мас.%-ная, водная) в качестве сырья. Смесь перемешивают 60 мин при комнатной температуре, причем газовую камеру продувают азотом. Затем добавляют раствор 2,4 г метилгидроксиэтилцеллюлозы в 120 г деионизованной воды. Далее смесь нагревают до 63°С и оставляют на 11 ч при этой температуре, затем нагревают 2 ч до 95°С. Полученный продукт после охлаждения тщательно промывают на ситчатом фильтре (40 мкм) деионизованной водой и затем сушат 18 ч при 80°С в сушильном шкафу. Получают 1150 г сополимера в виде сферических гранул с размером частиц в 370 мкм.
в) Хлорметилирование сополимера
В стакан для сульфирования емкостью 3 л помещают смесь из 1600 г монохлордиметило вого эфира, 165 г метилаля и 5 г хлорного железа и затем прибавляют 300 г сополимера из (б). Смесь выдерживают 30 мин при комнатной температуре и в течение 3 ч нагревают до температуры кипения (55°С - 59°С). Затем перемешивают ещё 1,75 ч при кипении. Во время реакции отгоняют примерно 275 г соляной кислоты и легкокипящих органических соединений. Затем фильтруют темно-коричневую реакционную суспензию, полученный продукт интенсивно промывают смесью метилаля и метанола, затем деионизованной водой. Получают 680 г влажного хлорметилированного бисерного полимера. Содержание хлора 18,8%.
При этом из фильтрата от реакционной смеси при действии избытка метанола выпадало в осадок примерно от 8 до 10 г олигомера на 1000 г полимера.
Вес 100 мл влажного хлорметилата после нутч-фильтра составляет 65,9 г. В этом продукте содержится 12,45 г хлора, что соответствует 0,351 моля.
г) Получение сильноосновного ионита
В автоклав помещают 803 мл деионизованной воды. В ней растворяют 19,4 г хлористого натрия. Туда прибавляют 430 мл влажного после фильтрации на нутч-фильтре хлорметилированного бисерного полимера (соответствующего 283,4 г сухого хлорметилированного бисерного полимера с содержанием хлора 18,8 мас.%) и 276,6 г 40,4 мас.%-ного водного раствора триметиламина. Суспензию нагревают 1,5 ч до 70°С, далее перемешивают 2 ч при 70°С, нагревают 1 ч до 80°С и нагревают ещё 2 ч при 80°С. После охлаждения до комнатной температуры маточный раствор отсасывают, смолу смешивают с 800 мл деионизованной воды и перемешивают 30 мин при комнатной температуре. Воду отделяют и заменяют 2000 мл 3 мас.%-ной водной соляной кислоты. Суспензию перемешивают 4 ч при 70°С. После охлаждения жидкость отделяют, смолу смешивают с водой и в колонке элюируют снизу таким объемом деионизованной воды, который соответствует 6 объемам слоя.
Получают 1 208 мл гранул анионита в форме хлорида.
Число бездефектных гранул после получения 98/100
Число бездефектных гранул после пробы на стойкость к набуханию 94/100
Как непосредственно после получения, так и после пробы на стойкость к набуханию имеется больше бездефектных гранул, чем в случае сравнительного примера.
Пример 3 (согласно изобретению).
г) Получение сильноосновного ионита
В автоклав загружают 1013 мл деионизованной воды. В ней растворяют 40,5 г хлорида натрия. Туда прибавляют 450 мл влажного после нутч-фильтра хлорметилированного бисер13 ного полимера из примера 2 в (соответствует 296,6 г сухого хлорметилированного бисерного полимера с содержанием хлора 18,8 мас.%) и 176 г диметиламиноэтанола. Суспензию в течение 3 ч нагревают до 110°С и перемешивают ещё 3 ч при 110°С. После охлаждения до комнатной температуры маточный раствор отсасывают, смолу смешивают с 800 мл деионизованной воды и перемешивают 30 мин при комнатной температуре. Воду отделяют и заменяют 1254 мл 3 мас.%-ной водной соляной кислоты. Суспензию перемешивают 4 ч при 70°С. После охлаждения жидкость отделяют, смолу смешивают с водой и элюируют в колонке снизу таким объемом деионизованной воды, который соответствует 6 объемам слоя. Получают 1240 мл гранул анионита в форме хлорида.
Число бездефектных гранул после получения 98/100
Число бездефектных гранул после пробы на стойкость к набуханию 95/100
Как непосредственно после получения, так и после пробы на стойкость к набуханию имеется больше бездефектных гранул, чем в случае сравнительного примера.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов с высокой устойчивостью и чистотой путем
    а) приготовления суспензии полимерной затравки в непрерывной водной фазе,
    б) осуществления набухания полимерной затравки в мономерной смеси из винилового мономера, средства сшивки и инициатора радикальной реакции,
    в) полимеризации мономерной смеси в полимерной затравке,
    г) функционализации образованного сополимера путем хлорметилирования и аминирования, отличающийся тем, что в качестве полимерной затравки используют сетчатый полимер со степенью набухания от 2,5 до 7,5 и с содержанием неиспаряющихся растворимых компонентов менее 1 мас.%.
  2. 2. Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов по п.1, отличающийся тем, что полимерная затравка является сетчатым полимером, полученным из
    1) от 96,5 до 99,0 мас.% мономера,
    и) от 0,8 до 2,5 мас.% средств сшивки и ΐΐΐ) от 0,2 до 1,0 мас.% алифатического сложного пероксиэфира в качестве инициатора полимеризации.
  3. 3. Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов по п.2, отличающийся тем, что алифатический сложный пероксиэфир соответствует формулам I, II или III о о О 0 0
    1 Дх /°Х /°х А /°Х А А Ж
    К2 ία ю О Ю V Т Ό ю формула I формула II формула III где К1 означает алкильный остаток с 2-20 атомами углерода или циклоалкильный остаток с числом атомов углерода до 20, К2 означает алкильный остаток с разветвленной цепочкой с 412 атомами углерода и Б означает алкильный остаток с 2-20 атомами углерода или циклоалкиленовый остаток с числом атомов углерода до 20.
  4. 4. Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов по п.1, отличающийся тем, что полимерная затравка находится в микрокапсулах.
  5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что аминирование осуществляют в присутствии менее 5 мас.% неорганической соли в расчете на общее количество воды.
EA199900917A 1998-11-16 1999-11-09 Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов EA001922B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19852666A DE19852666A1 (de) 1998-11-16 1998-11-16 Verfahren zur Herstellung von monodispersen gelförmigen Anionenaustauscher

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA199900917A2 EA199900917A2 (ru) 2000-06-26
EA199900917A3 EA199900917A3 (ru) 2000-08-28
EA001922B1 true EA001922B1 (ru) 2001-10-22

Family

ID=7887877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199900917A EA001922B1 (ru) 1998-11-16 1999-11-09 Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1000660B1 (ru)
JP (1) JP2000140653A (ru)
KR (1) KR20000047636A (ru)
DE (2) DE19852666A1 (ru)
EA (1) EA001922B1 (ru)
HU (1) HUP9904256A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697528C2 (ru) * 2014-12-22 2019-08-15 ЛЕНКСЕСС Дойчланд ГмбХ Способ получения аминометилированных бисерных полимеров

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10049807A1 (de) * 2000-10-09 2002-04-18 Bayer Ag Verwendung monodisperser Ionenaustauscher zur Arsen-/Antimonentfernung
CA2325240A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-06 Bayer Inc. A process for removing iron- and rhodium-containing catalyst residues from hydrogenated nitrile rubber
DE10056193A1 (de) * 2000-11-13 2002-05-29 Bayer Ag Zuckersaftentfärbung mittels monodisperser Anionenaustauscher
DE10063299A1 (de) * 2000-12-19 2002-06-20 Bayer Ag Iodharze
DE10214844A1 (de) * 2002-04-04 2003-10-16 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen gelförmigen Anionenaustauschern
DE10237601A1 (de) * 2002-08-16 2004-02-26 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von monodispersen gelförmigen Ionenaustauschern
DE10326666A1 (de) 2003-02-24 2004-09-02 Bayer Ag Stoffgemische
US7659329B2 (en) * 2004-12-22 2010-02-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Removing fluorosurfactant from aqueous fluoropolymer dispersions using monodisperse ion exchange resin
DE102006009522A1 (de) 2006-02-28 2007-09-06 Lanxess Deutschland Gmbh Kombinationsverfahren zur Demineralisation von Wasser
US20110056887A1 (en) 2009-09-08 2011-03-10 Lanxess Deutschland Gmbh Removal of oxo anions from water
CN109312020B (zh) * 2016-06-22 2021-03-05 朗盛德国有限责任公司 用于生产氨甲基化的珠状聚合产物的方法
WO2018001698A1 (de) * 2016-06-29 2018-01-04 Lanxess Deutschland Gmbh Verfahren zur herstellung von amidomethylierten vinylaromatischen perlpolymerisaten
WO2018233949A1 (de) 2017-06-19 2018-12-27 Lanxess Deutschland Gmbh Mischungen zur adsorption von sauren gasen
CN111939882B (zh) * 2020-09-03 2021-11-30 昌果生物医药科技河北有限公司 利用氯乙酰氯制备吸附树脂方法及其在胆红素吸附中的应用
EP4092054A1 (de) 2021-05-17 2022-11-23 LANXESS Deutschland GmbH Verfahren zur herstellung von anionenaustauschern

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4585800A (en) * 1984-05-23 1986-04-29 The Dow Chemical Company Process for preparing anion exchange resins by amination of haloalkylated polymers in the presence of metal halide and metal hydroxide
DE69314606T2 (de) * 1992-12-10 1998-05-07 Mitsubishi Chem Corp Verfahren zur Herstellung eines kugelförmigen Ionen-Austauscherharzes
JPH09150066A (ja) * 1995-11-28 1997-06-10 Mitsubishi Chem Corp 陰イオン交換樹脂の製造法
DE19634393A1 (de) * 1996-08-26 1998-03-05 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung vernetzter Polymerisate
DE19714827A1 (de) * 1997-04-10 1998-10-15 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung vernetzter kugelförmiger Polymerisate
DE19817679A1 (de) * 1998-04-21 1999-10-28 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung osmotisch und mechanisch stabiler gelförmiger Anionenaustauscher
DE19826049A1 (de) * 1998-06-12 1999-12-16 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung vernetzter kugelförmiger Polymerisate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697528C2 (ru) * 2014-12-22 2019-08-15 ЛЕНКСЕСС Дойчланд ГмбХ Способ получения аминометилированных бисерных полимеров

Also Published As

Publication number Publication date
EA199900917A2 (ru) 2000-06-26
KR20000047636A (ko) 2000-07-25
HUP9904256A2 (hu) 2000-10-28
JP2000140653A (ja) 2000-05-23
DE59911689D1 (de) 2005-04-07
DE19852666A1 (de) 2000-05-18
EA199900917A3 (ru) 2000-08-28
EP1000660A1 (de) 2000-05-17
EP1000660B1 (de) 2005-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA001922B1 (ru) Способ получения монодисперсных гелеобразных анионитов
RU2219189C2 (ru) Способ получения сшитых полимеров
US6924317B2 (en) Process for producing coarse-particle anion-exchanger gels
CA1144700A (en) Large ion exchange beads and a method for preparing same
MXPA00008359A (es) Procedimiento para la obtencion de intercambiadores de aniones monodispersados.
KR20110126672A (ko) ３급 아민을 사용하는 비닐 방향족 중합체의 아민화
RU2293061C2 (ru) Способ получения гелеобразных катионитов
US20070027222A1 (en) Monodisperse cation exchangers
US20060199892A1 (en) Method for producing monodisperse gel-type ion exchangers
US7265159B2 (en) Monodisperse anion exchangers
WO2004004903A1 (en) Process for preparing gel-type cation exchangers
KR100579675B1 (ko) 단분산 젤라틴상 양이온 교환체의 제조방법
MXPA00008360A (es) Procedimiento para la obtencion de intercambiadores de aniones monodispersados con grupos funcionales fuertemente basicos.
US4235972A (en) High crush strength heterogeneous ion exchange resins of crosslinked polymers having vinyl halide monomer polymerized therein
KR20010080725A (ko) 겔형 공중합체 비이드 및 이로부터 제조된 이온 교환 수지
US6060558A (en) Crosslinked bead-form polymers
JP2004518016A (ja) ゲル状陽イオン交換体の製造法
US6667349B1 (en) Method for producing osmotically and mechanically stable gel-like anion exchangers
US6221287B1 (en) Process for the preparation of crosslinked spherical polymers
MXPA01004179A (es) Procedimiento para la obtencion de intercambiadores de cationes en forma de gel, monodispersados.
EP0168622A2 (en) Ion exchange resins
US6251314B1 (en) Process for the preparation of microencapsulated polymers
US20050046059A1 (en) Process for the preparation of non-microencapsulated monodisperse bead polymers
US20190152805A1 (en) Removal of phosphorous from water using weak base anion exchange resin loaded with alumina
MXPA99010230A (en) Procedure for obtaining single-speed anchor exchangers in the form of

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM

PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment