KR100618647B1 - A purification method of bead-typed sulfonated poly (styrene-co-divinyl benzene) to get the low frangibility - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 깨짐성을 갖는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황산이 불순물로 함유된 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체로부터 황산을 용출하여 정제하는 방법에 있어서, 상기 공중합체에 대한 팽윤비가 특정범위인 용매를 사용하되, 상기 팽윤비가 점진적으로 증가되도록 용매를 선택 사용하여 용출공정을 수행하면, 상기 비드형 공중합체의 물리·화학적 안정성을 유지시켜 깨짐성이 낮고, 동시에 비드 내에 함유된 황산수용액의 제거율을 향상시키는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying a bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer having low breakability, and more particularly, to a bead-sulfonic acid-based poly (styrene-co) containing sulfuric acid as an impurity. In the method of eluting sulfuric acid from a divinylbenzene) copolymer, using a solvent having a swelling ratio with respect to the copolymer in a specific range, the solvent is selected using a solvent so that the swelling ratio is gradually increased. Purification method of the bead sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer which maintains the physical and chemical stability of the bead type copolymer and has a low cracking property and at the same time improves the removal rate of the sulfuric acid solution contained in the bead. It is about.

황산, 팽윤비, 점진적, 깨짐성, 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체 Sulfuric acid, swelling ratio, gradual, breakable, bead sulfonic acid poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer

Description

낮은 깨짐성을 갖는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠)공중합체의 정제방법{A purification method of bead-typed sulfonated poly(styrene-co-divinyl benzene)to get the low frangibility}A purification method of bead-typed sulfonated poly (styrene-co-divinyl benzene) to get the low frangibility}

본 발명은 낮은 깨짐성을 갖는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황산이 불순물로 함유된 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체로부터 황산을 용출하여 정제하는 방법에 있어서, 상기 공중합체에 대한 팽윤비가 특정범위인 용매를 사용하되, 상기 팽윤비가 점진적으로 증가되도록 용매를 선택 사용하여 용출공정을 수행하면, 상기 비드형 공중합체의 물리·화학적 안정성을 유지시켜 깨짐성이 낮고, 동시에 비드 내에 함유된 황산수용액의 제거율을 향상시키는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying a bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer having low breakability, and more particularly, to a bead-sulfonic acid-based poly (styrene-co) containing sulfuric acid as an impurity. In the method of eluting sulfuric acid from a divinylbenzene) copolymer, using a solvent having a swelling ratio with respect to the copolymer in a specific range, the solvent is selected using a solvent so that the swelling ratio is gradually increased. Purification method of the bead sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer which maintains the physical and chemical stability of the bead type copolymer and has a low cracking property and at the same time improves the removal rate of the sulfuric acid solution contained in the bead. It is about.

지금까지 연구된 결과에 따르면, 술폰화기를 관능기로 하는 이온교환 수지 및 킬레이트 수지를 제조하는 데 있어, 술폰화제로 1)아황산(SO3) 가스[미국특허 제 4,209,592호, 제5,280,082호; 일본공개특허 03014803A2호(1991), 평8-299777A2호, 평9-0077824A2호, 평10-000346A2호], 2)클로로술폰산[미국특허 제4,671,903호, Polym. Adv. Technol., 9, 107(1998), 일본공개특허 62048737A2(1962)], 3)발연황산[Zh. Prikl. Khim., 70(12), 1970(1974), Angew. Makromol. Chem., 263, 71(1998), 일본공개특허 10101732A2호(1998)], 4)진한황산[Makromol. Chem. Phys., 199(11), 2527(1998), PCT Int. Appl. 국제특허공개 WO 99/28234A1호(1999), J. Chem. Educ., 66(7), 613(1989)] 등이 활용되어 왔다. 이들은 스티렌과 디비닐벤젠을 모체로 하여 구상(球狀)형(=비드)으로 공중합하고, 스티렌 단위구조의 페닐환에 술폰화제를 반응시켜, 술폰산기를 함유하는 이온교환 수지를 얻었다. According to the results studied so far, in the preparation of ion-exchange resins and chelate resins having a sulfonated group as a functional group, sulfonating agents include 1) sulfurous acid (SO 3 ) gas [US Patent Nos. 4,209,592, 5,280,082; Japanese Patent Application Laid-Open No. 03014803A2 (1991), Hei 8-299777 A2, Hei 9-0077824 A2, Hei 10-000346 A2], 2) Chlorosulfonic acid [US Pat. No. 4,671,903, Polym. Adv. Technol., 9, 107 (1998), Japanese Patent Laid-Open No. 62048737A2 (1962)], 3) fuming sulfuric acid [Zh. Prikl. Khim., 70 (12), 1970 (1974), Angew. Makromol. Chem., 263, 71 (1998), Japanese Patent Laid-Open No. 10101732A2 (1998)], 4) concentrated sulfuric acid [Makromol. Chem. Phys., 199 (11), 2527 (1998), PCT Int. Appl. International Patent Publication No. WO 99 / 28234A1 (1999), J. Chem. Educ., 66 (7), 613 (1989). These were copolymerized in spherical form (= bead) using styrene and divinylbenzene as a matrix, and the sulfonating agent was made to react with the phenyl ring of a styrene unit structure, and the ion exchange resin containing a sulfonic acid group was obtained.

이 밖에도 관련된 술폰산계 이온교환수지는 머르캅토기를 함께 도입하여[미국특허 제2,923,744호, 제4,387,251호, 제4,825,010호, 제4,859,803호, 제4,996,373호, 제5,212,206호, 제5,248,838호, 제5,939,494호] 이온교환수지의 흡착능을 높이려고 노력을 해왔다. In addition, related sulfonic acid-based ion exchange resins were introduced with mercapto groups [US Pat. Nos. 2,923,744, 4,387,251, 4,825,010, 4,859,803, 4,996,373, 5,212,206, 5,248,838, 5,939,494. Efforts have been made to increase the adsorption capacity of ion exchange resins.

이러한 술폰화 방법은 술폰화의 효율을 높이기 위하여 도입되는 것으로, 각종 술폰화제를 이용한 술폰화 반응을 수행하여 제조된 수지를 정제함에 있어, 통상적으로 할로겐화 알칸 용매와 함께 황산성분을 정량의 몰비보다 과량으로 사용하며, 이 같이 과량 사용으로 잔존하는 미반응 황산수용액을 비드내에서 용출해내는 정제과정을 수행하게 된다. 이 같은 정제과정 수행 중에 술폰화된 비드 생성물을 고형물 용액을 그대로 혹은 미리 여과하여 그 고형물로부터 미 반응 황산수용액을 용출시킬 수 있다. 이때, 용출에 사용되는 용매로는 통상적으로 메탄올, 에 탄올, 디에틸에테르, 증류수 등을 주로 활용하고 있으나, 미 반응된 황산수용액과 조금씩 또는 한꺼번에 혼합되면서 발생되는 많은 혼화열에 의해 수지로 형성된 비드의 깨짐 현상이 발생한다. The sulfonation method is introduced to increase the efficiency of sulfonation, and in purifying a resin prepared by performing sulfonation reaction using various sulfonating agents, a sulfuric acid component with a halogenated alkane solvent is usually more than the molar ratio of quantification. As such, the purification process is performed to elute the remaining unreacted sulfuric acid solution in the beads due to the excessive use. During the purification process, the sulfonated bead product may be filtered out of the solid solution as it is or beforehand to elute the unreacted sulfuric acid aqueous solution from the solid. At this time, as a solvent used for elution, methanol, ethanol, diethyl ether, distilled water, etc. are mainly used, but beads of resins formed by a large amount of mixed heat generated by mixing little or all at once with unreacted sulfuric acid solution are used. Cracking phenomenon occurs.

이는 비드내에 함유된 할로겐화 알칸 용매와 함께 미 반응 황산수용액에, 용출용매가 내부로 침투되면 황산과의 혼합열이 크게 발생하고, 발생된 혼합열에 의해 비드는 순간적으로 체적이 팽창되어 비드 자체가 부스러지거나 일시에 파괴되면서 기능저하와 동시에 상품성을 잃게 된다.This means that when the elution solvent penetrates into the unreacted sulfuric acid solution together with the halogenated alkane solvent contained in the beads, the heat of mixing with sulfuric acid is greatly generated. It loses or destroys at the same time, and at the same time, it loses its merchandise and its functionality.

따라서, 술폰화기를 관능기로 하는 이온교환 수지 및 킬레이트 수지 등의 공중합체가 물리·화학적으로 매우 안정하고 기계적 강도가 우수한 구조를 갖도록 하기 위해서는 술폰화 반응 후, 비드 내부에 잔존하는 미 반응 황산을 정제하는 과정은 비드 자체가 물리·화학적 영향을 최소로 받게 하고, 곧바로 현장에 적용되도록 습윤된 비드형태를 그대로 유지하도록 하여야 한다. Therefore, in order to ensure that copolymers such as ion exchange resins and chelate resins having sulfonated groups as functional groups have a physically and chemically stable structure and excellent mechanical strength, unreacted sulfuric acid remaining in the beads after the sulfonation reaction is purified. The process should be such that the beads themselves are kept to a minimum of physicochemical effects and are kept in the form of beads that are wet to be applied to the site immediately.

이에, 본 발명자들은 상기와 같이 종래 술폰화기를 관능기로 수지 내부에 잔존하는 미 반응물을 제거하는 정제 과정의 수행 시, 상기 미 반응물을 용출하기 위한 용매와의 반응으로 수지로 형성된 비드의 깨짐 현상 및 기능저하 문제 등을 해결하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 황산이 불순물로 함유된 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체에 대한 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5 범위인 용매를 사용하여 상기 황산을 용출시키되, 상기 팽윤비가 점진적으로 증가되도록 용매를 선택 사용하여 용출하면, 상기 비드의 깨짐 현상 없이 정제할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.Thus, the inventors of the present invention, when performing the purification process to remove the unreacted substance remaining in the resin as a functional sulfonated group as described above, the phenomenon of cracking the beads formed of the resin by reaction with a solvent for eluting the unreacted substance and The research efforts were made to solve the problem of deterioration. As a result, the sulfuric acid was eluted using a solvent having a swelling ratio of 1.0 to 1.5 with respect to the bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer containing sulfuric acid as an impurity, but the swelling ratio gradually increased. By eluting with a solvent, if possible, it was found that the beads could be purified without cracking, thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명은 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의팽윤비를 특정범위로 유지하는 용매를 선택사용하고, 이를 점진적으로 증가되도록 선택사용 하므로서, 물리·화학적으로 안정하여 비드의 깨짐 현상이 현격히 저하된 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention physically and chemically stable by selecting and using a solvent that maintains the swelling ratio of the bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer in a specific range and gradually increasing it. It is an object of the present invention to provide a method for purifying a bead sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer in which the cracking phenomenon of beads is considerably reduced.

본 발명은 황산이 불순물로 포함된 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 황산을 용출시켜 정제하는 방법에 있어서, The present invention is a method of purifying sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer containing sulfuric acid as an impurity by eluting sulfuric acid,

상기 공중합체에 대한 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5 범위인 용매를 사용하여 황산을 용출시켜 제거하되, 상기 공중합체에 대한 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 용출하는 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 그 특징이 있다.Sulfuric acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) air which elutes and removes sulfuric acid using a solvent having a swelling ratio of the copolymer in the range of 1.0 to 1.5, but gradually increasing the swelling ratio of the copolymer. Its characteristics are in the purification method of coalescence.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 스티렌, 메틸메타크렐레이트, 디비닐벤젠 등을 원료로 하는 비드형 공중합체를 기본 골격으로 하고, 상기에서 제조된 공중합체를 황산 및 할로겐화 알칸 용매하에서 술폰화 반응을 수행하여 얻어진 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 정제하는 방법에 관한 것으로, 상기 술폰화 반응 중 비드 내에 함유된 미반응 황산, 물, 할로겐화 알칸용매의 잔존 화합물 중 특히 제거가 용이하지 않은 황산을 용출법으로 제거하여 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 정제하는 방법에 관한 것으로, 상기 용출시 사용되는 용매로 공중합체에 대한 팽윤비를 특정한 범위내에서 점진적으로 증가되도록 적절히 선택 사용하여 접촉시키면 비드의 깨짐 현상없이 잔존 화합물을 효율적으로 제거하는 방법에 관한 것이다. The present invention is based on a bead-type copolymer made of styrene, methyl methacrylate, divinylbenzene and the like as a basic skeleton, and the bead type obtained by performing sulfonation reaction of the copolymer prepared above in sulfuric acid and a halogenated alkane solvent. The present invention relates to a method for purifying sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer, which is not particularly easy to remove among the remaining compounds of unreacted sulfuric acid, water and halogenated alkanes in the beads during the sulfonation reaction. The present invention relates to a method for purifying a bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer by removing sulfuric acid by elution, wherein the swelling ratio for the copolymer is gradually increased within a specific range with a solvent used in the elution. The present invention relates to a method for efficiently removing remaining compounds without causing cracking of beads when properly selected and used for contact.

상기 용출용매로 종래에는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디에틸에테르 및 증류수 등을 주로 사용하였으나, 메탄올, 에탄올의 알콜계 용매를 급작스럽게 일시에 많이 도입하거나 알콜계 용매를 증류수로 치환할 때, 이들 용출용매들은 공중합체 내에 잔존하는 미반응된 황산과 혼합하면서 발생되는 혼화열에 의해 생성물인 비드가 깨지는 현상이 발생하였다. 또한, 혼합 시 주입되는 용매의 속도 및 사용량에 따라 미차가 있기는 하나, 이로 인한 비드의 깨짐 현상을 조절하기엔 다소 문제가 있다. 즉, 술폰산 전환율을 향상시키기 위해 과량으로 사용하여 비드 내에 잔존하게 되는 황산 용액의 함유량이 비드의 형상 유지에 더 큰 영향을 주게 된다. Conventionally, methanol, ethanol, isopropanol, diethyl ether and distilled water were mainly used as the elution solvent. However, when the alcohol-based solvents of methanol and ethanol are suddenly introduced at a time or the alcohol-based solvent is replaced with distilled water, these elutions are performed. The solvents were broken by the heat of miscification generated by mixing with the unreacted sulfuric acid remaining in the copolymer. In addition, although there is a difference according to the speed and the amount of the solvent injected during mixing, there is a problem in controlling the cracking phenomenon caused by this. In other words, the content of sulfuric acid solution which is used in excess to improve the sulfonic acid conversion rate and remains in the beads has a greater influence on the shape retention of the beads.

본 발명은 비드내에 잔존하는 화합물을 비드가 물리·화학적으로 최소의 영향을 받도록 하기 위하여 용출용매로 공중합체의 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5인 범위를 유지는 용매를 사용하면서, 상기 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 용출하여, 정제과정 수행으로 인한 물리·화학적 영향을 최소 범위로 받게 하면서, 최종 용출용매로 증류수를 사용하여 산업적 응용에 적합하도록 증류수에 의해 치환된 수팽윤된 비드형태를 유지하므로서 깨짐현상을 현저히 저하시킨 것에 특징이 있다. 즉, 본 발명은 용출용매의 선택사용 뿐만 아니라 비드에 대한 팽윤비를 서서히 증가시키는 용매의 특정한 조합에 그 특징이 있는 것이다.The present invention gradually increases the swelling ratio while using a solvent in which the swelling ratio of the copolymer is in the range of 1.0 to 1.5 as an elution solvent in order to minimize the physical and chemical effects of the compound remaining in the beads. While elution to minimize the physical and chemical effects of the purification process, while using distilled water as the final elution solvent to maintain the form of water-swelled bead substituted by distilled water for industrial applications It is characterized by the reduced. That is, the present invention is characterized not only by the selective use of an eluting solvent but also by a specific combination of solvents which gradually increases the swelling ratio for the beads.

본 발명에 따른 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The method for purifying the bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer according to the present invention will be described in more detail as follows.

먼저, 비드형 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체 수지는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 특별히 한정하지는 않으나, 본 발명에서는 일예로 스티렌과 디비닐벤젠 단량체를 라디칼 현탁중합하여 제조된다. 이때, 현탁제로서는 메틸셀룰로오즈, 부분가수분해화 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 또는 이들의 혼합물이 사용되는 바, 상기 단량체 총량에 대하여 0.01 ∼ 4.0 중량%, 바람직하기로는 0.1 ∼ 2.0 중량% 범위로 사용한다. 상기 현탁제의 함량은 교반속도가 일정하고, 아래의 유기 단량체들에 대한 물의 중량비율이 정해질 경우, 비드상 공중합체의 크기를 정하는 주요인자가 된다. 이러한 현탁중합은 일반적으로 수분산상(aqueous dispersion)에서 수행되는 바, 본 발명에 따른 라디칼 중합은 수분산상에서 수행된다. 이때, 물은 단량체 총량에 대하여 0.5 ∼ 15 중량% 범위로 사용하며, 상기 사용량이 0.5 중량% 미만이면 점도가 너무 커져서 균일한 수분산상을 얻기가 어렵고, 반면에 15 중량%를 초과하는 경우에는 생산성이 낮아지고 많은 양의 물을 가열해야하므로 에너지 소비량이 많아지게 되어 좋지 않게 된다. 또한, 라디칼 현탁중합으로 라디칼 개시제를 사용하며, 구체적으로 벤조일퍼옥시드, p,p'-디클로로벤조일퍼옥시드, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 큐멘히드로퍼옥시드, 디-t- 부틸퍼옥시드, 과황산칼륨 또는 과황산암모늄 등의 과산화물 개시제나 비스아조이소부틸로니트릴 등의 아조계 라디칼 개시제 등을 모두 사용할 수 있다. First, the bead-type poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer resin is not particularly limited to a method generally used in the art, but in the present invention is prepared by radical suspension polymerization of styrene and divinylbenzene monomer as an example. . In this case, as the suspending agent, methyl cellulose, partially hydrolyzed polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone or a mixture thereof is used, and 0.01 to 4.0% by weight, preferably 0.1 to 2.0% by weight, based on the total amount of the monomers. Used as. The content of the suspending agent is a constant factor for determining the size of the bead-like copolymer when the stirring rate is constant and the weight ratio of water to the organic monomers below is determined. Such suspension polymerization is generally carried out in an aqueous dispersion, and the radical polymerization according to the present invention is carried out in an aqueous dispersion phase. At this time, water is used in the range of 0.5 to 15% by weight based on the total amount of monomers, and when the amount is less than 0.5% by weight, the viscosity becomes too large to obtain a uniform aqueous dispersion, whereas in the case of exceeding 15% by weight, the productivity This lowers and requires a large amount of water to heat up, resulting in high energy consumption, which is not good. In addition, a radical initiator is used as the radical suspension polymerization, and specifically, benzoyl peroxide, p, p'-dichlorobenzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, di-t-butyl peroxide and potassium persulfate Or both a peroxide initiator, such as ammonium persulfate, and an azo radical initiator, such as bis azoisobutylonitrile, can be used.

다음으로, 상기에서 라디칼 현탁중합으로 제조된 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 당 분야에서 일반적으로 사용되는 SO3 가스, 클로로술폰산, 발열황산 및 진한황산 등의 술폰화제를 사용하여 술폰화 반응을 수행한다. 상기 술폰화 반응의 효율을 향상시키기 위하여 할로겐화 알칸 용매하에서 황산을 정량보다 과량 사용하여 수행한다.Next, the poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer prepared by the radical suspension polymerization in the above is prepared using sulfonating agents such as SO 3 gas, chlorosulfonic acid, pyrogenic sulfuric acid and concentrated sulfuric acid, which are generally used in the art. Perform the sulfonation reaction. In order to improve the efficiency of the sulfonation reaction, sulfuric acid is used in excess of quantitatively in a halogenated alkane solvent.

상기 술폰와 반응은 상기 공중합체의 가교도에 따라 달라지는 바, 당 분야에서 사용되는 통상의 가교제를 사용하는 것이 좋다. 이때, 가교제는 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 6 ∼ 20 중량부 사용하는 바, 6 중량부 미만이면 술폰화 반응 시 팽윤 너무 커서 비드 내부로의 술폰화제 이동이 용이치 않아 술폰화 전환율이 감소하며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 할로겐화 알칸에 대한 팽윤성이 저하되어 술폰화 전환율이 오히려 감소하게 된다. Since the reaction with the sulfone depends on the degree of crosslinking of the copolymer, it is preferable to use a conventional crosslinking agent used in the art. At this time, the crosslinking agent is used in 6 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer, if less than 6 parts by weight of the swelling during the sulfonation reaction is too large to move the sulfonating agent to the inside of the beads is not easy sulfonation conversion rate is reduced In the case of more than 20 parts by weight, the swelling property for the halogenated alkanes is lowered and the sulfonation conversion rate is rather reduced.

황산은 술폰화 반응율 향상을 위한 것으로, 비드 내에 미반응 황산수용액 함량을 가능한 적게 유지하도록 하기 위하여 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 1.1 ∼ 3.2 중량부 사용하는 바, 1.1 중량부 미만이면 술폰화 전환율이 상대적으로 적으며, 메탄올, 에탄올 등의 미반응 황산수용액과 혼합열이 적어 단독, 혼합사용 혹은 그 사용 순서에 관계없이 비드깨짐 현상이 적으며, 3.2 중량부를 초과하는 경우에는 술폰화 전환율은 높으나 최종생성물 비드내에 미반응 황산수용액이 다량 존재 하여 어떤 용출용매의 선택이나 어떤 순서에 관계없이 모든 경우에 비드깨짐이 일어나게 된다.Sulfuric acid is used to improve the sulfonation reaction rate, and in order to keep the content of the unreacted sulfuric acid aqueous solution in the beads as low as 1.1 to 3.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer, the sulfonation conversion rate is less than 1.1 parts by weight. Relatively little, less heat of mixing with unreacted sulfuric acid solution such as methanol and ethanol, less bead cracking regardless of single use, mixed use or order of use. The presence of a large amount of unreacted sulfuric acid solution in the product beads causes bead cracking in all cases regardless of the choice of elution solvent or in any order.

또한, 술폰화 반응을 위한 팽윤용매로 당 분야에서 사용되는 통상의 할로겐화 알칸용매, 구체적으로 디클로로메탄, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄 및 1,1,2-트리클로로에탄 등을 사용하는 바, 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 1.5 ∼ 5 중량부 범위로 사용한다. 상기 사용량이 1.5 중량부 미만이면 술폰화제 용액의 점도가 커서 술폰화 전환율이 저하되고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 술폰화제가 비드외부에도 많이 존재하게 되어 술폰화 반응율 또한 저하되게 한다. In addition, conventional halogenated alkane solvents used in the art as swelling solvents for sulfonation reactions, specifically dichloromethane, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane and When 1,1,2-trichloroethane etc. are used, it is used in 1.5-5 weight part with respect to 100 weight part of said copolymers. If the amount is less than 1.5 parts by weight of the sulfonating agent solution is large viscosity of the sulfonation conversion rate is lowered, if it exceeds 5 parts by weight, the sulfonating agent is also present in the outside of the bead to also lower the sulfonation reaction rate.

이외에, 미반응 황산수용액은 점도가 비교적 높아 술폰화 반응 수행 시 점도를 낮추기 위하여 초산, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 초산무수물 및 클로로아세트산 등의 유기용매를 추가적으로 사용하는 바, 상기 유기용매는 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 0.2 ∼ 1.5 중량부 사용한다. 상기 사용량이 0.2 중량부 미만이면 점도 낮추는 효과가 적어 술폰화 반응율 향상이 적고, 1.5 중량부를 초과하는 경우에는 술폰화제가 많이 희석되어 역시 술폰화 반응율 향상이 둔화되는 문제가 있다.In addition, since the unreacted sulfuric acid aqueous solution has a relatively high viscosity, an organic solvent such as acetic acid, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, acetic anhydride, and chloroacetic acid is additionally used to lower the viscosity when the sulfonation reaction is performed. 0.2-1.5 weight part is used with respect to 100 weight part of said copolymers. If the amount used is less than 0.2 parts by weight, the effect of lowering the viscosity is less, so that the sulfonation reaction rate is less improved. If the amount is more than 1.5 parts by weight, the sulfonation agent is diluted a lot, and thus the sulfonation reaction rate is slowed.

이러한 술폰화 반응은 비드깨짐과 기반응된 술폰산기 가수분해를 피하기 위하여 6 ∼ 20 시간내에서 수행하는 바, 반응시간이 6시간 미만이면 반응 도중에 축적되는 황산수용액이 많아져 비드깨짐이 발생하고, 반응시간이 20시간을 초과하는 경우에는 술폰산기의 가수분해가 일어나면서 오히려 술폰화 전환율이 감소하고 미 반응 황산수용액이 많아지기 때문에 비드깨짐이 많아지게 되는 문제가 있다. The sulfonation reaction is carried out within 6 to 20 hours to avoid the cracking and hydrolysis of the sulfonic acid group based on the bead, and when the reaction time is less than 6 hours, the aqueous sulfuric acid solution accumulates during the reaction, causing bead cracking. When the reaction time exceeds 20 hours, the hydrolysis of the sulfonic acid group occurs, but rather, the sulfonation conversion rate decreases and the unreacted sulfuric acid aqueous solution increases, thereby causing a lot of bead cracking.

또한, 상기 술폰화 반응은 100 ∼ 150 ℃ 온도 범위에서 수행되는 바, 상기 반응온도가 100 ℃ 미만이면 술폰화 전환율이 낮아지고, 150 ℃를 초과하는 경우에는 술폰산기의 가수분해가 일어나 오히려 술폰화 전환율이 낮아지며, 술폰화가 단시간에 과열되게 일어남으로써 비드깨짐이 많이 발생하게 된다.In addition, the sulfonation reaction is carried out in the temperature range of 100 ~ 150 ℃ bar, if the reaction temperature is less than 100 ℃ low sulfonation conversion rate, if it exceeds 150 ℃ hydrolysis of the sulfonic acid group occurs rather than sulfonation The conversion rate is lowered and a lot of bead cracking occurs because sulfonation is overheated in a short time.

그러나, 상기한 바와 같이 과량의 황산 성분 사용으로 목적 성분인 비드형의 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 내부에 황산수용액이 함유되며, 이를 용출시키기 위한 정제 반응 수행 시 용출용매와의 혼화열에 의해 비드상태가 깨어지게 된다. However, as described above, an aqueous sulfuric acid solution is contained in the bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer as a target component by using an excess sulfuric acid component, and eluting when performing a purification reaction to elute it. The bead state is broken by the heat of mixing with the solvent.

본 발명은 상기 용출용매로 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체에 대한 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5범위인 용매를 사용하여 용매를 용출시키는 바, 상기 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 용출시켜 불순물로 함유된 황산을 정제하게 된다.In the present invention, the solvent is eluted by using a solvent having a swelling ratio of 1.0 to 1.5 for the sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer as the elution solvent, and eluting while gradually increasing the swelling ratio. The sulfuric acid contained as an impurity is purified.

일반적으로 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체는 술폰화 전에는 친유성이 있으나, 술폰화 반응 후에는 친수성으로 용매에 대한 친화특성이 변하게 된다. 즉, 술폰화 반응 전 팽윤용매로 사용되었던 할로겐화 알칸 용매들이 비드 바깥쪽으로 나오게 되며, 최종생성물 중에는 상대적으로 많은 미반응 황산수용액이 남게 되며, 이들은 친유성 용매에는 용출이 안 되고, 친수계 용매에만 용출이 될 수가 있다. In general, the sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer is lipophilic before sulfonation, but the affinity for the solvent is changed to hydrophilic after the sulfonation reaction. That is, halogenated alkane solvents used as swelling solvents before the sulfonation reaction come out of the beads, and in the final product, a relatively large amount of unreacted sulfuric acid solution remains, and they do not elute in lipophilic solvents, but only in hydrophilic solvents. This can be

이러한 친수계 용매는 예를 들면 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트의 에스테르류, 디에틸에테르, 석유 에테르 등의 에테르류, 메탄올, 에탄올 등의 알콜류 등이 있으며, 종래에는 이를 이용하여 최종 생성물의 정제 공정에 용출용매로 이용하였다.Such hydrophilic solvents include, for example, amides such as dimethylacetamide and dimethylformamide, esters of methyl acetate and ethyl acetate, ethers such as diethyl ether and petroleum ether, alcohols such as methanol and ethanol, and the like. Conventionally, this was used as an elution solvent in the purification process of the final product.

그러나, 아미드류는 비점이 높아 분리회수하기가 어렵고 황산수용액과 혼합되면 산-염기 중화반응열이 나오며, 에스테르류는 생성물과는 친화성이 좋고 황산수용액과 완전한 혼화성이 떨어져서 추출능이 상대적으로 낮고, 비점이 높은 문제가 있고, 에테르류는 황산수용액과 친화성은 있지만 비점이 낮고, 공기중에 비산이 많으며, 추출능이 만족스럽지 못한 문제가 있었다. 반면, 알콜계 유기용매는 증류수와 완전 혼화성이며, 황산용액 중에서도 완전혼화성으로 용매추출 방법으로 채택, 분리하기가 비교적 용이하다. However, amides have high boiling point, making it difficult to separate and recover. When mixed with aqueous sulfuric acid solution, acid-base neutralization reaction heat is generated, and esters have low affinity for extraction due to poor compatibility with the product and complete miscibility with aqueous sulfuric acid solution. There is a problem of high boiling point, ethers have a problem of affinity with aqueous sulfuric acid solution, but low boiling point, a lot of scattering in the air, unsatisfactory extraction ability. On the other hand, the alcohol-based organic solvent is completely miscible with distilled water, and it is relatively easy to adopt and separate as a solvent extraction method in a sulfuric acid solution.

따라서, 본 발명의 용출용매는 공중합체에 대한 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5범위인 것을 사용할 수 있으나, 황산에 대한 친화성이 높은 알콜 및 증류수를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 알콜은 탄소수 1 내지 3인 것을 선택 사용하는 것이 바람직한 바, 이도 상기와 같은 황산과의 친화성을 고려한 것이다. 이때, 상기 팽윤비가 1.0 미만이면 해당 용매에 의한 미반응 황산의 용출효과가 적고 1.5를 초과하는 경우에는 용출용매에 의한 팽윤비가 큰 관계로 비드강도가 약해진 상태에서의 용출로 인하여 비드깨짐이 쉽게 발생한다. Therefore, although the swelling ratio with respect to a copolymer can use the elution solvent of 1.0-1.5 range, it is more preferable to use alcohol and distilled water with high affinity for sulfuric acid. The alcohol is preferably selected from one having 1 to 3 carbon atoms, which also considers affinity with sulfuric acid as described above. In this case, when the swelling ratio is less than 1.0, the elution effect of the unreacted sulfuric acid by the solvent is small, and when the swelling ratio is higher than 1.5, the bead cracking occurs easily due to the elution in the state where the bead strength is weakened due to the large swelling ratio by the elution solvent. do.

상기 용매는 공중합체에 대한 팽윤비를 서서히 올려서 최종적 사용하는 용출용매를 모두 증류수로 치환하여 산업적 응용에 적당한 증류수로 모두 치환하여 수팽윤 된 최종 생성물을 얻게 된다. The solvent gradually raises the swelling ratio for the copolymer to replace all the eluting solvents finally used with distilled water, thereby substituting all the distilled water suitable for industrial application to obtain a water-swelled final product.

보다 상세히 설명하면 다음의 실험예 1에서와 같이, 황산용액과, 친수성이 매우 강한 할로겐화 알칸 유기용제에 함유되어 있는 공중합체에 대한 각 용매의 팽윤비를 측정하여 나타낸 표 1을 살펴보면, 사용되는 용출용매 중 증류수가 가장 큰 팽윤비를 나타낸다. 즉, 용출 초기용매로 알콜용매를 사용하고, 공중합체에 대한 팽윤비를 점차적으로 높혀 나가도록 하여 용출 말기에는 증류수를 사용하는 용매조합을 통해 단계적으로 치환시켜 황산을 용출한다. 이때, 알콜용매에 대한 용출은 생성물 용액의 pH를 최저 1이상의 조건으로 수행하는 것이 바람직하며, 이보다 pH가 낮으면 비드내 잔존하는 미반응 황산과의 용출용매와의 과도한 혼합열로 인하여 비드깨짐이 발생하게 된다.In more detail, as in Experiment 1, the swelling ratio of each solvent with respect to the copolymer contained in the sulfuric acid solution and the highly hydrophilic halogenated alkane organic solvent was measured. Distilled water shows the largest swelling ratio in the solvent. That is, an alcohol solvent is used as the initial solvent for elution, and the swelling ratio with respect to the copolymer is gradually increased. At the end of the elution, sulfuric acid is eluted by stepwise substitution through a solvent combination using distilled water. At this time, the elution of the alcohol solvent is preferably carried out at a pH of the product solution at least 1 condition, if the pH is lower than this, bead cracking due to excessive mixing heat with the elution solvent with the unreacted sulfuric acid remaining in the beads Will occur.

상기와 같이 증류수에 의한 급작스런 팽윤과 과도한 혼합열 발생으로부터 비드 팽윤의 충격을 완화시켜서 비드가 파괴됨이 없이 최종적으로 수팽윤된 생성물을 얻을 수 있게 하는 바, 이는 중금속 분리공정에 넣어 바로 활용하기 위한 것으로 최종생성물들은 수팽윤된 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 증류수의 경우 본 발명과 같은 점진적인 용매의 선택 사용으로 미반응 황산을 완전 제거하고 건조한 후, 재차 증류수 중에 넣어, 일시적으로 팽윤을 크게 해도 비드형상 자체가 파괴되는 일이 있으므로 비드 자체를 수팽윤 상태로 유지하는 것이 안전하며, 산업적으로 활용성이 높아 바람직하다. As described above, the impact of bead swelling is alleviated from sudden swelling and excessive mixing heat generated by distilled water, so that the final water-swelled product can be obtained without breaking the beads. The final products are preferably kept in a water swelled state. In the case of the distilled water, the unreacted sulfuric acid is completely removed by the selective use of a gradual solvent as in the present invention, dried, and then placed in distilled water again, and even if the swelling is temporarily increased, the bead itself may be destroyed. It is safe to maintain and high in industrial use.

본 발명에서 사용된 용출용매 조합의 일례는 메탄올, 메탄올/에탄올 혼합물, 에탄올, 에탄올/증류수 혼합물 및 증류수 등이 사용될 수 있다. One example of the eluting solvent combination used in the present invention may be methanol, methanol / ethanol mixture, ethanol, ethanol / distilled water mixture and distilled water and the like.

이러한 용출용매는 공중합체에 대하여 1 ∼ 6 부피비로 사용하는 바, 상기 사용량이 1 부피비 미만이면 용출효과가 적고 6 부피비를 초과하는 경우에는 일시 적으로 과도한 혼화열이 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 각 용출용매는 온화한 용출조건을 만족시키기 위하여 상온에서 1 ∼ 5 시간동안 교반하여 용출하는 것이 바람직하다. The elution solvent is used in a 1 to 6 volume ratio with respect to the copolymer. When the amount is less than 1 volume ratio, the elution effect is small, and when the amount exceeds 6 volume ratio, excessive mixing heat is generated temporarily. It is important. In addition, each eluting solvent is preferably eluted by stirring for 1 to 5 hours at room temperature in order to satisfy the mild dissolution conditions.

이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에서 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니다.Such the present invention will be described in more detail based on the following examples, but is not limited to the present invention.

제조예 : 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 제조  Preparation Example: Preparation of Sulfonated Poly (styrene-co-divinylbenzene) Copolymer

온도계, 교반기, 질소유입관과 응축기가 부착된 반응기에 분산안정제로 0.1% 히드록시에틸셀루로스(50 cp)가 용해된 수계 분산매(α=3.3)를 넣고, 30분간 교반하였다. 이후에 27.920 g의 스티렌(St), 10.754 g의 57% 디비닐벤젠(DVB), 0.51 g의 벤조일퍼옥시드 및 3.4 g의 톨루엔이 균일하게 혼합되도록 30분 가량 실온에서 교반시킨 후, 80 ℃에서 8시간동안 현탁중합을 수행하였다. 상기 반응물을 증류수와 메탄올로 각각 5회 이상 세척, 불순물을 제거하고, 60 ℃에서 48시간동안 진공 건조하여 구상형의 중합체 33.42 g(수율 : 98.15%)를 얻고, 이것을 60/80 메쉬(mesh)의 체(sieve)로 걸러 다음 반응의 시료로 사용하였다. An aqueous dispersion medium (α = 3.3) in which 0.1% hydroxyethyl cellulose (50 cps) was dissolved as a dispersion stabilizer was added to a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen inlet tube, and a condenser and stirred for 30 minutes. Thereafter, 27.920 g of styrene (St), 10.754 g of 57% divinylbenzene (DVB), 0.51 g of benzoyl peroxide, and 3.4 g of toluene were stirred for 30 minutes at room temperature, followed by stirring at 80 ° C. Suspension polymerization was carried out for 8 hours. The reaction was washed five times or more with distilled water and methanol each time to remove impurities, and vacuum dried at 60 ° C. for 48 hours to obtain 33.42 g of a spherical polymer (yield: 98.15%), which was 60/80 mesh. The sieve was filtered and used as a sample for the next reaction.

실험예 : 팽윤비 측정Experimental Example: Measurement of Swelling Ratio

폴리(스티렌-co-디비닐벤젠)의 정제공정에 사용 가능한 용출용매의 종류 변화에 따른 팽윤비를 다음의 방법으로 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.The swelling ratio according to the type of elution solvent that can be used in the purification process of poly (styrene-co-divinylbenzene) was measured by the following method and is shown in Table 1 below.

이때, 18% 가교도의 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠)으로 공중합체와 황산이 1 : 1.3 몰비를 유지하고 있고, 80 %가 술폰화되어 있는 혼합 용액을 사용하였고, 각 용출용매는 상기 공중합체의 건조고형분에 대하여 4 중량비로 사용하였다.In this case, 18% cross-linked poly (styrene-co-divinylbenzene) was used as a mixed solution in which the copolymer and sulfuric acid maintained a ratio of 1: 1.3, and 80% was sulfonated. It was used in 4 weight ratio with respect to the dry solid of coalescence.

팽윤비 측정방법 : 10 mL 의 메스실린더를 이용하여 0.1 ∼ 0.5 g의 시료수지를 넣고, 고무판 위에서 실린더를 툭툭쳐서 평평하게 충전시킨 후 겉보기 상단의 눈금치를 읽는다. 이후에 상기 채워진 수지 높이보다 훨씬 높게 각 용출용매를 넣은 후, 상온에서 24 시간동안 침적시키고, 팽윤된 수지 최상단의 눈금치(㎝)를 읽고 다음 수학식에 의해 계산한다.How to measure the swelling ratio: Insert 0.1-0.5 g of sample resin using a 10 mL measuring cylinder, fill the cylinder flat on a rubber plate, and read the reading on the top of the surface. Thereafter, each of the eluted solvents was put far higher than the filled resin height, and then deposited at room temperature for 24 hours, and the scale value (cm) of the top of the swollen resin was read and calculated by the following equation.

[수학식] [Equation]

팽윤비 = [팽윤시의 상단높이](㎝)/[건조시의 상단높이](㎝)Swelling ratio = [top height at swelling] (cm) / [top height at drying] (cm)

구 분division 용출용매 종류Solvent Type 팽윤비Swelling ratio 1One 메탄올Methanol 1.061.06 22 에탄올ethanol 1.371.37 33 이소프로판올Isopropanol 1.281.28 44 디에틸에테르Diethyl ether 1.081.08 55 메탄올/에탄올(1:1 중량비) 혼합용액Methanol / ethanol (1: 1 weight ratio) mixed solution 1.201.20 66 에탄올/증류수(1:1 중량비) 혼합용액Ethanol / distilled water (1: 1 weight ratio) mixed solution 1.401.40 77 이소프로판올/증류수(1:1 중량비) 혼합용액Isopropanol / distilled water (1: 1 weight ratio) mixed solution 1.351.35 88 디에틸에테르/증류수(1:1 중량비) 혼합용액Diethyl ether / distilled water (1: 1 weight ratio) mixed solution 1.251.25 99 메틸아세테이트Methyl acetate 1.231.23 1010 에틸아세테이트Ethyl acetate 1.321.32 1111 증류수Distilled water 1.441.44

실시예 1 : Example 1: 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제 Purification of Sulfonated Poly (styrene-co-divinylbenzene) Copolymers

상기 제조예에서 얻어진 공중합체 수지 25 g에, 135 mL의 1,2-디클로로에탄을 부어 1시간 가량 미리 팽윤시켜 놓은 뒤, 32.5 g의 진한황산을 넣고 130 ℃에서 10시간동안 술폰화 반응을 시켜 최종생성물을 포함한 미반응 황산수용액, 1,2-디클로로에탄 등이 포함된 혼합용액을 얻어 다음과 같은 정제공정을 수행하였다. 이때, 혼합용액은 18% 가교도의 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠)으로 공중합체와 황산이 1 : 1.3 몰비를 유지하고 있고, 80 %가 술폰화되어 있었다. To 25 g of the copolymer resin obtained in the preparation example, 135 mL of 1,2-dichloroethane was poured and swelled in advance for about 1 hour. Then, 32.5 g of concentrated sulfuric acid was added thereto, followed by sulfonation at 130 ° C. for 10 hours. An unreacted sulfuric acid solution containing the final product, a mixed solution containing 1,2-dichloroethane and the like were obtained, and the following purification process was performed. At this time, the mixed solution was poly (styrene-co-divinylbenzene) having 18% crosslinking degree, and the copolymer and sulfuric acid maintained a ratio of 1: 1.3, and 80% was sulfonated.

상기 혼합용액을 교반하면서 100 mL의 메탄올을 30 분에 걸쳐 천천히 주가하고, 이어서 100 mL의 메탄올/에탄올(1:1 중량비)을 30분에 걸쳐 천천히 주가하고 난 뒤, 1 시간동안 교반시켜서, 고형물을 분리하였다. 상기 분리된 고형물에 100 mL의 메탄올/에탄올(1:1 중량비) 혼합용액을 30분에 걸쳐 천천히 주가하고, 이어서 100 mL의 에탄올/증류수(1:1 중량비)를 천천히 주가하고 난 뒤, 1 시간동안 교반시켜서, 고형물을 분리하였다. 상기 분리된 고형물에 100 mL의 에탄올/증류수(1:1 중량비)를 30분에 걸쳐 천천히 주가하고, 이어서 100 mL의 증류수를 천천히 주가하고 난 뒤, 1 시간동안 교반시켜서, 또 한번 고형물을 분리해내었다. 상기 분리된 고형물에 100 mL의 증류수를 30분에 걸쳐 천천히 주가하고, 1시간 동안 교반하고 난 뒤, 원리분리하여 깨짐이 없이 수팽윤된 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체(건조된 중량 : 40.72 g)를 얻게 된다.While stirring the mixed solution, 100 mL of methanol was slowly added thereto over 30 minutes, and then 100 mL of methanol / ethanol (1: 1 weight ratio) was slowly added thereto over 30 minutes, followed by stirring for 1 hour. Was separated. 100 mL of methanol / ethanol (1: 1 weight ratio) was slowly added to the separated solid over 30 minutes, followed by slow addition of 100 mL of ethanol / distilled water (1: 1 weight ratio), followed by 1 hour. By stirring, the solids were separated. 100 mL of ethanol / distilled water (1: 1 weight ratio) was slowly added to the separated solid over 30 minutes, and then 100 mL of distilled water was added slowly to the solid, followed by stirring for 1 hour. Came out. 100 mL of distilled water was slowly added to the separated solid over 30 minutes, stirred for 1 hour, and then separated into a water-swelled sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer without separation in principle ( Dried weight: 40.72 g).

실시예 2 ∼ 18 : Examples 2-18: 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제 Purification of Sulfonated Poly (styrene-co-divinylbenzene) Copolymers

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 정제공정에 팽윤비가 낮은 것부터 점진적으로 용출용매로 사용하여 정제반응를 수행하여 수팽윤된 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 얻었다. The same procedure as in Example 1, but as shown in the following Table 2 sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) water-swelled by performing a purification reaction using a swelling ratio from the low swelling ratio to the elution solvent gradually A copolymer was obtained.

상기에서 얻어진 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 깨짐율을 측정하여 다음 표 2에 나타내었다.The breaking rate of the sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer obtained above was measured and shown in Table 2 below.

Figure 112005048880478-pat00001
Figure 112005048880478-pat00001

비교예Comparative example 1 ∼ 9 : 1 to 9: 술폰화Sulfonation 폴리Poly (스티렌-co-(Styrene-co- 디비닐벤젠Divinylbenzene ) 공중합체의 정제Purification of Copolymer

상기 제조예에서 얻어진 공중합체 수지를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 다음 표 3에 나타낸 바와 같이 팽윤비가 낮은 것부터 점진적으로 용출용매로 사용하여 정제반응를 수행하여 수팽윤된 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 얻었다. Performed in the same manner as in Example 1 using the copolymer resin obtained in the above Preparation Example, but as shown in Table 3 below from the low swelling ratio to gradually use the elution solvent as a dissolution solvent sulfonated poly ( Styrene-co-divinylbenzene) copolymer.

상기에서 얻어진 술폰화 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 깨짐율을 측정하여 다음 표 3에 나타내었다. The breaking rate of the sulfonated poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer obtained above was measured and shown in Table 3 below.

Figure 112005048880478-pat00002
Figure 112005048880478-pat00002

상기 표 2와 표 3에 나타낸 바와 같이, 메탄올, 메탄올/에탄올 혼합용액, 에탄올, 에탄올/증류수 혼합용액 및 증류수의 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 용출용매를 바꾸어가면서 정제반응을 수행한 실시예 1 ∼ 18은 급격한 팽윤비가 급격하게 증가된 메탄올, 에탄올 및 증류수를 용출용매로 사용하는 비교예 1 ∼ 9에 비해 깨짐현상이 현저히 적어짐을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2 and Table 3, the purification reaction was performed while changing the elution solvent while gradually increasing the swelling ratio of methanol, methanol / ethanol mixed solution, ethanol, ethanol / distilled water mixed solution and distilled water; 18 shows that the phenomenon of cracking was significantly reduced compared to Comparative Examples 1 to 9 using methanol, ethanol, and distilled water, which had a sharply increased swelling ratio.

또한, 메탄올/에탄올 혼합용액과 에탄올/증류수 혼합용액의 각각의 비를 달리하여 팽윤비를 보다 미세하게 변화시킨 실시예 16 ∼ 18의 경우 깨짐율이 보다 저하된다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the cracking rate was further lowered in Examples 16 to 18 in which the swelling ratio was changed more finely by varying the ratio of the methanol / ethanol mixed solution and the ethanol / distilled water mixed solution.

비교예 1 ∼ 9의 경우, 메탄올, 에탄올, 증류수 순으로 용출속도가 빠를수록 깨짐의 정도가 크게 관찰되었다. 메탄올에서는 팽윤성이 낮아 천천히 주가하는 경우, 깨짐을 적게 가져갈 수 있으나, 깨짐을 적게하여 회수한 비드도 팽윤성이 큰 증류수에 혼합되면 비드깨짐이 많이 발생하였다. 또한, 용출공정 수행 시 교반시간이 길면 공통적으로 깨짐현상을 보다 적게 유도할 수 있음을 보였다. In Comparative Examples 1 to 9, the higher the elution rate in the order of methanol, ethanol and distilled water, the larger the degree of cracking was observed. In methanol, when swelling is low, it can bring about a small amount of cracking. However, beads collected with little cracking are also mixed with distilled water having high swellability. In addition, it was shown that a longer stirring time during the elution process can lead to less cracking in common.

한편, 용출용매를 각각 단독으로 사용할 경우, 건조된 최종생성물이 나타내는 팽윤비가 증가와 깨짐정도는 비례하는 것으로 나타났으며, 알콜계 용출용매가 증류수에 비해 깨짐정도가 적었다. 따라서, 알콜계 용출용매에 의해 황산수용액을 대부분 추출, 제거하고 증류수로 치환해야 좋은 결과로 이어졌다. On the other hand, when each of the eluting solvents alone, the increase in the swelling ratio and the degree of breaking represented by the dried final product was found to be proportional, and the alcohol-based eluting solvent was less broken than distilled water. Therefore, most of the aqueous sulfuric acid solution was extracted and removed by alcoholic elution solvent and replaced with distilled water.

추가적으로 정제 시 공중합체내에 함유된 미반응 황산수용액의 농도는 낮을수록 좋지만, 술폰화 반응율 자체가 저하되고 과잉상태인 경우에는 용출용매의 양과 용출시간이 많거나 길어지고, 과도한 혼합열로 깨짐정도가 점점 커지게 되므로 적절하게 유지하는 것이 중요하다. In addition, the lower the concentration of the unreacted sulfuric acid solution contained in the copolymer during refining, the better. However, when the sulfonation reaction rate itself decreases and is excessive, the amount of elution solvent and the elution time are long or long, and the degree of breakage due to excessive mixing heat is high. As it grows larger, it is important to keep it appropriate.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체 수지에 대한 술폰화 반응을 수행한 후, 상기 얻어진 생성물에 함유된 잔존 화합물인 미반응 황산수용액을 특정의 팽윤비를 갖는 알콜계 유기용매와 증류수를 낮은 것부터 순차적으로 모두 사용하여 종래 정제공정에 비해 비드의 깨짐율이 현저히 저하된다.As described above, the present invention, after performing the sulfonation reaction to the poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer resin, the unreacted sulfuric acid aqueous solution which is the remaining compound contained in the product obtained in a specific swelling ratio The alcohol-based organic solvent having distilled water and distilled water are all used sequentially, and the breakage rate of the beads is significantly lower than that of the conventional purification process.

Claims (6)

황산이 불순물로 포함된 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체를 정제하는 방법에 있어서, In the method for purifying sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer containing sulfuric acid as an impurity, 상기 공중합체에 대한 팽윤비가 1.0 ∼ 1.5 범위인 용매를 사용하여 황산을 용출시켜 제거하되, 상기 공중합체에 대한 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 용출하는 것을 특징으로 하는 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법.Sulfuric acid-based poly (styrene-co-di) characterized in that the sulfuric acid is eluted and removed using a solvent having a swelling ratio of the copolymer in the range of 1.0 to 1.5, while gradually increasing the swelling ratio of the copolymer. Vinylbenzene) copolymer purification method. 제 1 항에 있어서, 상기 용매는 C1 ∼ C3의 알콜 및 증류수 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법. The method of claim 1, wherein the solvent is selected from C 1 to C 3 alcohols and distilled water. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용출 초기용매로는 알콜을 사용하고, 상기 용출말기에는 증류수를 사용하는 것을 특징으로 하는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법. The bead-type sulfonic acid-based poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer according to claim 1 or 2, wherein alcohol is used as the initial elution solvent and distilled water is used as the final elution terminal. Purification method. 제 3 항에 있어서, 상기 용출초기 알콜용매를 사용한 용출은 술폰화된 공중합체 혼합용액의 pH가 최저 1이 될 때까지 수행하는 것을 특징으로 하는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법. [4] The bead sulfonic acid poly (styrene-co-divinylbenzene) according to claim 3, wherein the elution using the initial alcohol solvent is performed until the pH of the sulfonated copolymer mixed solution becomes at least 1. ) Purification method of the copolymer. 제 1 항에 있어서, 상기 용출은 메탄올, 메탄올/에탄올의 혼합물, 에탄올, 에탄올/증류수 혼합물 및 증류수의 순으로 팽윤비를 점진적으로 증가시키면서 수행하는 것을 특징으로 하는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법. The bead sulfonic acid poly (styrene-co) according to claim 1, wherein the elution is performed while gradually increasing the swelling ratio in the order of methanol, a mixture of methanol / ethanol, ethanol, ethanol / distilled water mixture, and distilled water. -Divinylbenzene) copolymer purification method. 제 1 항에 있어서, 상기 용출은 공중합체에 대하여 1 ∼ 6 부비피의 용매로 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 비드형 술폰산계 폴리(스티렌-co-디비닐벤젠) 공중합체의 정제방법. The method of claim 1, wherein the elution is carried out using 1 to 6 parts by volume of solvent based on the copolymer, and the method of purifying the bead sulfonic acid poly (styrene-co-divinylbenzene) copolymer.
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