JP5714207B2 - 陽イオン交換体の製造方法 - Google Patents
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Description
a)単分散またはヘテロ分散ビーズポリマーがビニル芳香族モノマー、架橋剤および0.2〜20重量%のビニルエーテルおよび/またはビニルエステルから懸濁重合によって製造され、そして
b)これらのビーズポリマーが硫酸、三酸化硫黄および/またはクロロスルホン酸の作用によって強酸性陽イオン交換体に変換される
ことを特徴とする、強酸性陽イオン交換体の製造方法に関する。
容積基準の総容量
20mlの交換体がタンピング容量計で脱塩水下に振盪される。200mlビーカー中で、これらの20mlの交換体、5gのNaCl p.a.および50mlの水酸化ナトリウム溶液c(NaOH)=1モル/lが組み合わせられ、塩酸c(HCl)=1.0モル/lでpH=4.3に至るまで滴定される。
100のビーズが顕微鏡下に観察される。亀裂を有するまたは破片化を示すビーズの数が測定される。完璧なビーズの数が損傷ビーズの数と100との差から計算される。
膨潤安定性試験では、交換体は、フィルターチューブ中で塩酸w(HCl)=6%および水酸化ナトリウム溶液w(NaOH)=4%で交互に処理される。各場合に脱塩水での中間の処理がある。
750mlの樹脂がUPW水中で振盪され、それで15リットル/時間の流量で4時間並流洗浄される。UPW水は、17.8Mオームcm未満の導電率および2.00ppb未満の有機物質の含有率(TOC)を有する水と定義される。洗浄後に、750mlの樹脂がガラス吸引フィルター上で5分間吸引にかけられる。UPWの導電率については、1998年半導体純水および化学薬品会議(1998 Semiconductor Pure Water and Chemicals Conference)、1998年3月2〜5日、
http://www.gatewayequipment.com/whitepapers/resistivity_instru_futureUPWsystems.pdf.
の下での、将来のUPWシステムのための固有抵抗計装の進歩(Advances in Resistivity Instrumentation for UPW Systems of the Future)、アンソニー C.ベビラクア(Anthony C.Bevilacqua)をまた参照されたい。
スチレン、ジビニルベンゼンおよびエチルスチレンをベースとする単分散シード・ビーズポリマーの製造
4リットルガラス反応器に最初に1020gの脱塩水を装入し、86gの脱塩水中の3.2gのゼラチン、4.8gのリン酸水素二ナトリウム12水和物および0.24gのレゾルシノールの溶液を加え、混合した。混合物の温度を25℃に調節した。撹拌しながら、4.5重量%のジビニルベンゼン、1.12重量%のエチルスチレン、0.36重量%の第三ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエートおよび94.02重量%のスチレンを含有する、ジェッティングによって得られた、そして狭い粒度分布をする1182gのマイクロカプセル化モノマー小滴を撹拌しながら加え、マイクロカプセルはゼラチンおよびアクリルアミドとアクリル酸との共重合体のホルムアルデヒド硬化錯体コアセルベートからなり、そして12のpHの1182gの水相を加えた。
C1a)コモノマーなしのビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1443gの脱イオン水および5.88gのリン酸水素二ナトリウム12水和物からなる水性初期装入物を得た。この初期装入物に、200rpmで撹拌しながら実施例1からの864.9gのシードポリマーを加えた。
ゲート撹拌機、温度センサー、蒸留システムおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器に最初に741mlの87.8重量%硫酸を室温で装入した。30分内に、撹拌しながらC1a)からの350gのビーズポリマーおよび88mlの1,2−ジクロロエタンを導入した。反応器内容物を40℃で30分間撹拌した。続いて、159mlの発煙硫酸(100重量%硫酸中の65重量%SO3)を、反応器温度が90℃を超えることなく1時間内に加えた。次に、混合物を115℃に加熱し、115℃で5時間撹拌し、その過程で1,2−ジクロロエタンを蒸留システムを用いて除去した。反応混合物を続いて140℃にし、140℃で3時間撹拌した。冷却後に、懸濁液をガラスカラムに移した。90重量%から始まって純水に終わる、濃度の低下する硫酸を最上部からカラムに加えた。H形基準で、2.08当量/lの総容量のH形の1460mlの単分散陽イオン交換体を得た。
C2a)コモノマーなしのビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器(condenser)、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1342gの脱イオン水、5.3gのホウ酸および2.97gの50重量%水酸化ナトリウム溶液からなる水性初期装入物を得た。この初期装入物に、200rpmで撹拌しながら、実施例1に従って製造した802.4gのシードポリマーを加えた。
ゲート撹拌機、温度センサー、蒸留システムおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器に最初に1400mlの98重量%硫酸を装入し、100℃に加熱した。30分内に、撹拌しながらC2a)からの350gのビーズポリマーを10分割して導入した。続いて、混合物を100℃で30分間、115℃で5時間撹拌した。冷却後に、懸濁液をガラスカラムに移した。90重量%から始まって純水に終わる、濃度の低下する硫酸を最上部からカラムに加えた。
C3a)DE−A 10 122 896に従ったアクリロニトリルでのビーズポリマーの製造
本手順は、4.71gのホウ酸および2.64gの50重量%水酸化ナトリウム溶液を初期装入物に使用したことを除いて、比較例C2a)での通りであった。これに、実施例1での通り製造した891.5gのシードポリマーと、560.3gのスチレン、88.7gのジビニルベンゼン(81.3%)、64.2gのアクリロニトリルおよび2.28gの第三ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエートの混合物とを加えた。混合物を61℃に11時間、次に130℃に2時間加熱した。
本手順は、2800mlの98重量%硫酸を最初に装入し、C3a)からの700gのビーズポリマーを導入し、そして混合物を105℃で5時間撹拌したことを除いて、比較例C2b)での通りであった。
2a)ジエチレングリコールジビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1443gの脱イオン水および5.88gのリン酸水素二ナトリウム12水和物からなる水性初期装入物を得た。この初期装入物に、200rpmで撹拌しながら、実施例1での通り製造した864.9gのシードポリマーを加えた。
本手順は、2a)からの700gのビーズポリマーを導入し、そして混合物を105℃で5時間の代わりに115℃で10時間撹拌したことを除いて、比較例C3b)での通りであった。
3a)ジエチレングリコールジビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1443gの脱イオン水、4.85gのホウ酸および2.72gの50重量%水酸化ナトリウム溶液からなる水性初期装入物を得た。この初期装入物に、200rpmで撹拌しながら、実施例1での通り製造した864.9gのシードポリマーを加えた。
本手順は、各場合に3a)からの350gのビーズポリマーを導入したことを除いて、比較例C2b)での通りであった。
4a)ブタンジオールジビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
本手順は、30gのブタンジオールジビニルエーテルを30gのエチレングリコールジビニルエーテルの代わりに使用したことを除いて、実施例2a)での通りであった。
ゲート撹拌機、温度センサー、蒸留システムおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器に、最初に1200mlの98重量%硫酸を装入し、100℃に加熱した。30分内に、撹拌しながら4a)からの300gのビーズポリマーを10分割して導入した。続いて、混合物を115℃で5時間、135℃で2時間撹拌した。冷却後に、懸濁液をガラスカラムに移した。90重量%から始まって純水に終わる、濃度の低下する硫酸を最上部からカラムに加えた。
5a)エチレングリコールモノビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
本手順は、30gのエチレングリコールモノビニルエーテルを30gのエチレングリコールジビニルエーテルの代わりに使用したことを除いて、実施例2a)での通りであった。
本手順は、1400mlの98重量%硫酸を最初に装入し、そして5a)からの350gのビーズポリマーを導入したことを除いて、実施例4b)での通りであった。
6a)酢酸ビニルでのビーズポリマーの製造
本手順は、30gの酢酸ビニルを30gのエチレングリコールジビニルエーテルの代わりに使用したことを除いて、実施例2a)での通りであった。
本手順は、6a)からの350gのビーズポリマーを使って実施例5bでの通りであった。
7a)ジエチレングリコールジビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
実施例2aを繰り返した。1570gの単分散ビーズポリマーを得た。
本手順は、664mlの84.7重量%硫酸を最初に室温で装入し、そして7a)からの350gのビーズポリマーを使用し、そして227mlの発煙硫酸を加えたことを除いて、比較例C1b)に似ていた。
8a)ジエチレングリコールジビニルエーテルでのビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1400gの脱イオン水、6.88gのリン酸水素二ナトリウム12水和物および90.3gのメチルヒドロキシエチルセルロースの2%水溶液からなる水性初期装入物を得た。
本手順は、1110mlの86重量%硫酸を最初に室温で装入し、8a)からの350gのビーズポリマーを使用し、そして322mlの発煙硫酸を加えたことを除いて、比較例C1b)に似ていた。混合物を115℃で5時間撹拌したにすぎなかった(140℃段階なしで)。
9a)ジエチレングリコールジビニルエーテルでのマクロ孔質ビーズポリマーの製造
ゲート撹拌機、冷却器、温度センサーおよびサーモスタットならびに温度記録計付き4リットル撹拌反応器で、1112gの脱イオン水、7.86gのリン酸水素二ナトリウム12水和物および149gのメチルヒドロキシエチルセルロースの2.2%水溶液からなる水性初期装入物を得た。
本手順は、9a)からの350gのビーズポリマーを115℃(100℃での代わりに)で硫酸へ導入したことを除いて、比較例C2b)に似ていた。
C4a)コモノマーなしのマクロ孔質ビーズポリマーの製造
本手順は、ジエチレングリコールジビニルエーテルを削除したことを除いて、実施例9a)での通りであった。936gのマクロ孔質ヘテロ分散ビーズポリマーを得た。
本手順は、C4a)からの350gのビーズポリマーを115℃で硫酸へ導入したことを除いて、実施例9b)での通りであった。
樹脂の酸化安定性の測定
実施例2〜8からのおよび比較例C1〜C3からの樹脂を赤化試験にかけた。
−溶出液のpHが高ければ高いほど、樹脂によって放出される可溶性酸の量はより少なく、樹脂の酸化安定性はより高い、
−225nmでの溶出液の吸収値が低ければ低いほど、樹脂によって放出される可溶性芳香族化合物の量がより少なく、樹脂の酸化安定性はより高い、
−溶出液の目視評価で標点が低ければ低いほど、溶出液はより無色である。
Claims (9)
- スチレンまたはビニルトルエンから選択されるビニル芳香族モノマー、ジビニルベンゼンおよび0.2〜20重量%のジビニルエーテルから形成されるビーズポリマーをスルホン化することによって得られる強酸性陽イオン交換体。
- ジビニルエーテルが、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル及びブタンジオールジビニルエーテルから選択される、請求項1に記載の強酸性陽イオン交換体。
- 単分散粒度分布を有する、請求項1または2に記載の強酸性陽イオン交換体。
- シード−フィード法によって製造されるビーズポリマーから得られる、請求項1から3のいずれか一項に記載の強酸性陽イオン交換体。
- マクロ孔質を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の強酸性陽イオン交換体。
- a)単分散またはヘテロ分散ビーズポリマーが、懸濁重合によって、スチレンまたはビニルトルエンから選択されるビニル芳香族モノマー、ジビニルベンゼンおよび0.2〜20重量%のジビニルエーテルから製造される工程;および
b)硫酸、三酸化硫黄および/またはクロロスルホン酸の作用によって、これらのビーズポリマーが強酸性陽イオン交換体に変換される工程
を含む、強酸性陽イオン交換体の製造方法。 - 飲料水処理における、発電所水および超純水の生産における、グルコースおよびフルクトースのクロマトグラフ分離のために、あるいは様々な化学反応用の触媒としての、請求項1から4のいずれか一項に記載の強酸性陽イオン交換体の使用。
- 前記強酸性陽イオン交換体がフェノールおよびアセトンからのビスフェノールAの製造における触媒として使用される、請求項7に記載の使用。
- スチレンまたはビニルトルエンから選択されるビニル芳香族モノマー、ジビニルベンゼンおよび0.2〜20重量%のジビニルエーテルの懸濁重合により単分散またはヘテロ分散ビーズポリマーを形成させ、そして、硫酸、三酸化硫黄および/またはクロロスルホン酸の作用によってこれらのビーズポリマーを強酸性陽イオン交換体に変換させることによって得られる、強酸性陽イオン交換体。
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