RU2780484C1 - Способ получения сверхсшитого полистирола - Google Patents

Способ получения сверхсшитого полистирола Download PDF

Info

Publication number
RU2780484C1
RU2780484C1 RU2021130834A RU2021130834A RU2780484C1 RU 2780484 C1 RU2780484 C1 RU 2780484C1 RU 2021130834 A RU2021130834 A RU 2021130834A RU 2021130834 A RU2021130834 A RU 2021130834A RU 2780484 C1 RU2780484 C1 RU 2780484C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
chloride
methylal
copolymer
fecl
Prior art date
Application number
RU2021130834A
Other languages
English (en)
Inventor
Мария Петровна Цюрупа
Юрий Александрович Давидович
Зинаида Константиновна Блинникова
Вадим Александрович Даванков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2780484C1 publication Critical patent/RU2780484C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а точнее, к способу получения сверхсшитого полистирола. Данный способ включает взаимодействие набухшего в органическом растворителе сополимера стирола и дивинилбензола с монохлордиметиловым эфиром или метилалем в присутствии катализатора Фриделя-Крафтса. Процесс проводят в присутствии хлорангидрида кислоты в количестве, достаточном для связывания выделяющегося в реакции метанола. Технический результат – разработка способа получения сверхсшитого полистирола, позволяющего использовать для сшивки сополимера стирола с дивинилбензолом нетоксичный метилаль, а не только монохлордиметиловый эфир, и обеспечивающий снижение расхода катализатора, уменьшение объема промывных сточных вод, отсутствие деструкции исходного полимера. Данный сверхсшитый полистирол может использоваться для получения высокоэффективных сорбентов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.

Description

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а точнее, к способу получения сверхсшитого полистирола.
Изобретение может использоваться для получения высокоэффективных сорбентов с целью усовершенствования существующих и создания новых более современных сорбционных технологий.
Сверхсшитые полимеры представляют собой особый класс сетчатых материалов, основной принцип синтеза которых заключается в формировании жесткой сетчатой структуры в среде сольватирующего растворителя. Реализовать этот принцип на практике можно, используя поликонденсационные или полимеризационные процессы, а также полимераналогичные превращения. Примером полимеризационных сверхсшитых материалов служит полидивинилбензол, синтезированный в среде толуола, а поликонденсационные сверхсшитые полимеры представлены полиарилатами, полиамидами, полиимидами и т.п. Примером сетчатых структур, получаемых в ходе полимераналогичных превращений, является сверхсшитый полистирол.
Синтез сверхсшитого полистирола осуществляют путем сшивания набухших в органическом растворителе полимерных цепей сополимера стирола с дивинилбензолом большим числом конформационно жестких мостиков-распорок. Полимеры, полученные таким путем, характеризуются развитой пористостью, набуханием как в термодинамически хороших растворителях для полистирола и его сополимеров с дивинилбензолом, так и в осадителях линейного полистирола и даже в воде. Сверхсшитый полистирол эффективно и обратимо поглощает как полярные, так и неполярные органические вещества, что позволяет создавать на их основе высокоэффективные сорбенты третьего поколения [Davankov V.A., Tsyurupa MP. Hypercrosslinked Polymeric Networks and Adsorbing Materials: Synthesis, Structure, Properties, and Application (Comprehensive Analytical Chemistry. Vol. 56). New York: Elsevier, 2011; Long C. Chem. Eng. J., 2010, 160 (2), 723-728].
Наиболее популярным способом введения мостиков между цепями полистирола является соединение фенильных колец метиленовыми группами. Этот способ можно осуществить различными путями.
Первый и самый очевидный способ заключался в прямой обработке сополимера стирола с дивинилбензолом избытком монохлордиметилового эфира (МХДЭ) при комнатной температуре в присутствии катализатора типа ZnCl2 [US 2591573 (1952)]. Хлорметилирование сополимеров всегда сопровождается побочной реакцией введенных хлорметильных групп с фенильными кольцами полистирола. Побочная реакция не поддается контролю, определить число сшивок невозможно. Хлорметилированные сополимеры широко используются в качестве матрицы для синтеза анионообменных смол, но этот процесс хлорметилирования непригоден для синтеза сверхсшитого полистирола.
Чтобы избежать нерационального расходования избыточного количества токсичного монохлордиметилового эфира в процессе хлорметилирования сополимеров стирола с дивинилбензолом, предложено несколько способов, основанных на in situ образовании МХДЭ из нетоксичного сырья. Примером может служить смесь метилаля, хлорсульфоновой кислоты и сульфурилхлорида [US 3425690 (1969)]. Согласно утверждению авторов, количество вводимого хлора можно менять путем изменения соотношения компонентов смеси. Хлорметильные группы можно ввести в сополимер, обрабатывая его смесью метилаля, хлористого тионила и катализатора Фриделя-Крафтса (ZnCl2 или SnCl4, но не FeCl3) [СА 1037642 (1978)]. Используя любой из описанных выше способов хлорметилирования, можно вводить в сополимер стирола с дивинилбензолом 15-20% хлора (максимально можно ввести 23,3% хлора). Поскольку вышеуказанные процессы осуществляются в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса, введение хлорметильных групп в сополимер сопровождается неконтролируемой его сшивкой. Важно отметить, что эти способы не используются для прямого синтеза сверхсшитого полистирола.
В настоящее время все крупные мировые фирмы, выпускающие аниониты, хлорметилируют сополимеры, используя процессы in situ образования МХДЭ. Хлорметилируют сополимеры в отдельных цехах, после реакции их выделяют, промывают, сушат и лишь затем переносят в основное производство. Нагревая набухший в дихлорэтане хлорметилированный сополимер в присутствии FeCl3, можно получить сверхсшитый полистирольный сорбент [US 5021253 (1991); US 4950332 (1990); US 4965083 (1990]). Однако такой способ синтеза не позволяет регулировать степень сшивки полимера, т.к. она определяется только степенью хлорметилирования, а изменение степени сшивки бывает необходимо, например, для получения материалов ограниченного доступа. Способ является двухстадийным, а он всегда дороже одностадийного.
Вполне очевидной является также попытка избавиться от негативных последствий вышеуказанных способов хлорметилирования путем замены сополимеров стирола с дивинилбензолом на сополимер винилбензилхлорида с дивинилбензолом [US 4191813 (1980)] (иногда в сополимер вводят еще и стирол). После нагревания набухшего в дихлорэтане сополимера в присутствии кислоты Льюиса образуется сверхсшитый полистирол [Fontanals N., Cormack P.A.G., Sherrington D.C., J. Chromatogr. A, 2008, 1215 (1-2), 21-29]. Степень сшивки сверхсшитого полимера задается долей винилбензилхлорида в сополимере. Однако заметный гидролиз хлорметильных групп в ходе суспензионной сополимеризации мономеров неконтролируемо снижает степень сшивки конечного продукта, что уменьшает привлекательность данного подхода. К его недостаткам следует также отнести и тот факт, что винилбензилхлорид является сильным лакриматором.
Известен также способ синтеза сверхсшитого полистирола путем сшивания набухших полистирольных цепей сополимера стирола с дивинилбензолом заданным количеством монохлордиметилового эфира [Davankov V.A., Tsyurupa М.Р. Hypercrosslinked Polymeric Networks and Adsorbing Materials: Synthesis, Structure, Properties, and Application (Comprehensive Analytical Chemistry. Vol. 56). New York: Elsevier, 2011]. МХДЭ реагирует с полистиролом в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса (FeCl3, SnCl4, ZnCl2, TiCl4).
Figure 00000001
Эта реакция протекает в две стадии: сначала в полимер вводятся хлорметильные группы, при этом одна молекула эфира продуцирует одну молекулу метанола, на второй стадии хлорметильные группы алкилируют фенильные кольца полистирольных цепей, соединяя их метиленовыми группами и образуя тем самым длинные жесткие мостики дифенилметанового типа. На этой стадии высвобождается газообразный хлористый водород. Обе стадии реакции протекают одновременно и количественно, что позволяет менять степень сшивки конечного продукта от 5 до 500%, используя от 0,05 до 2,5 моля МХДЭ на 1 осново-моль полистирола соответственно. Синтезированные данным способом сверхсшитые полимеры (со степенью сшивки 40% и выше) обладают всеми характерными свойствами сверхсшитых структур. Вместе с тем надо отметить два недостатка этого способа.
Во-первых, выделяющийся в ходе реакции метанол образует комплексы с катализаторами Фриделя-Крафтса, что значительно снижает их активность. Поэтому приходится использовать большие количества катализатора: 1,0 моль TiCl4, 1,0 моль SnCl4 или 0,3 моля более активного FeCl3 на 1 моль эфира. Необходимость использовать большие количества катализатора, особенно SnCl4, заметно удорожает синтез сверхсшитого полистирола.
Во-вторых, наиболее активные катализаторы Фриделя-Крафтса: FeCl3, SnCl4, ZnCl2 - вызывают частичную деструкцию полистирольных цепей в ходе процесса, что проявляется в сильной окраске межгранульного растворителя (в частности, дихлорэтана) после завершения синтеза и в образовании студнеобразного осадка.
Конечно, недостатком и этого подхода к синтезу сверхсшитого полистирола является токсичность монохлордиметилового эфира.
Токсичный монохлордиметиловый эфир можно заменить нетоксичным метилалем [SU 948110 (1983)]. Метилаль реагирует с полистиролом по реакции Фриделя-Крафтса, образуя в конечном полимере мостики дифенилметанового типа, такие же, как и те, что образуются при реакции МХДЭ с полистиролом:
Figure 00000002
Реакция 1 моля метилаля с полистиролом сопровождается выделением 2 молей метанола, поэтому для получения сверхсшитого полимера, идентичного по свойствам полимеру, сшитому МХДЭ, приходится использовать 2 моля SnCl4. Необходимость использования столь большого количества дорогого и токсичного катализатора сводит на нет преимущества замены монохлордиметилового эфира метилалем.
Недавно была предпринята попытка замены хлорида олова (IV) хлоридом железа (III) в синтезе сверхсшитых полистирольных сеток путем сшивания набухшего в дихлорэтане сополимера стирола с дивинилбензолом монохлордиметиловым эфиром или метилалем [Попов А.Ю., Блинникова З.К., Цюрупа М.П., Даванков В.А. Высокомол. соед. Серия Б, 2018, 60 (5), 1-8]. Было установлено, что в случае использования эфира как сшивающего агента вместо 1 моля SnCl4 можно применять 0,3 моля FeCl3. Что касается метилаля, то его реакция с сополимером стирола в присутствии FeCl3 сопровождается разрушением практически всех гранул и образованием кашеобразной массы, хотя отдельные гранулы имеют удельную поверхность 750-1000 м2/г. Данный способ наиболее близок к заявляемому по ряду существенных признаков, поэтому и был выбран в качестве прототипа.
Недостатками способа-прототипа являются:
- токсичность монохлордиметилового эфира (раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей);
- невозможность замены токсичного монохлордиметилового эфира нетоксичным метилалем при использовании в качестве катализатора FeCl3 из-за разрушения гранул матрицы;
- необходимость использования значительного объема промывных сточных вод даже при относительно небольшом количестве хлорного железа (0,3 моля на 1 моль сшивателя).
- частичное разрушение гранул исходного сополимера даже при относительно небольшом количестве FeCl3 в исходной смеси реагентов.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сверхсшитого полистирола, который позволил бы заменить токсичный монохлордиметиловый эфир экологически безопасным метилалем в реакции с использованием хлорного железа, снизить расход катализатора и исключить деструкцию исходного сополимера стирола с дивинилбензолом.
Технический результат - способ получения сверхсшитого полистирола, позволяющий использовать для сшивки сополимера стирола с дивинилбензолом нетоксичный метилаль, а не только монохлордиметиловый эфир, и обеспечивающий снижение расхода катализатора, уменьшение объема промывных сточных вод, отсутствие деструкции исходного полимера.
Задача решается заявленным способом получения сверхсшитого полистирола взаимодействием набухшего в органическом растворителе сополимера стирола и дивинилбензола с монохлордиметиловым эфиром или метилалем в присутствии катализатора Фриделя-Крафтса, такого, как FeCl3 или SnCl4, причем процесс проводят в присутствии хлорангидрида кислоты в количестве, достаточном для связывания выделяющегося в реакции метанола. В качестве хлорангидрида кислоты используют ацетилхлорид, оксалилхлорид, тионилхлорид, сульфурилхлорид, фосфорилхлорид, предпочтительно оксалилхлорид или фосфорилхлорид, при этом на 1 моль монохлордиметилового эфира берут 1 моль CH3COCl, или 0,5 моля (COCl)2, SOCl2, SO2Cl2, или 0,33 моля POCl3, а на 1 моль метилаля берут 2 моля CH3COCl, или 1 моль (COCl)2, SOCl2, SO2Cl2, или 0,66 моля POCl3. При использовании монохлордиметилового эфира расход катализатора составляет 0,075 моля SnCl4 0,01-0,1 моля FeCl3 на 1 моль эфира, на 1 моль метилаля расходуют 0,01-0,25 моля FeCl3.
Принципиальная новизна заявляемого способа получения сверхсшитого полистирола заключается в добавлении в исходную реакционную смесь хлорангидрида кислоты. Хлорангидрид кислоты реагирует с метанолом в момент его образования. Именно это позволяет предотвратить инактивацию катализатора и, следовательно, значительно уменьшить его количество по сравнению с прототипом: SnCl4 по крайней мере в 13 раз, а более активного FeCl3 в 30 раз и более (см. таблицу).
Figure 00000003
Когда сшивание полистирольных цепей проводят с помощью монохлордиметилового эфира, реакция которого с сополимером сопровождается выделением 1 моля метанола из 1 моля эфира, в исходную смесь реагентов следует добавлять 1 моль хлорангидрида монокарбоновой кислоты, например ацетилхлорида, или 0,5 моля хлорангидрида двухосновной кислоты, например оксалилхлорида, тионилхлорида, сульфурилхлорида, или 1/3 (0,33) моля трехосновной кислоты, например фосфорил хлорида. Когда метилаль служит сшивающим агентом, следует учесть, что 1 моль ацетилхлорида, или 0,5 моля оксалилхлорида, или 1/3 (0,33) моля фосфорилхлорида расходуется на in situ образование 1 моля монохлордиметилового эфира и еще такую же порцию этих хлорангидридов надо добавить для связывания метанола. Таким образом, на 1 моль метилаля используют 2 моля CH3COCl, или 1 моль (COCl)2, SOCl2, SO2Cl2, или 0,66 моля POCl3.
Критерием успешно проведенного процесса является получение полимера с высокой кажущейся внутренней удельной поверхностью (700-1000 м2/г) и способностью набухать не только в толуоле, но и в метаноле и воде, а также сохранение целостности полимерных гранул.
Полученные заявляемым способом полимеры обладают такими же свойствами, что и полимеры, синтезированные с использованием больших количеств катализаторов. Важно отметить, что межгранульный растворитель после окончания реакции в присутствии хлорангидридов представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, что свидетельствует об отсутствии деструкции полистирольных цепей. Наконец, удаление из гранул малых количеств катализаторов не требует больших объемов растворителей для промывки полученного полимера.
В качестве среды для набухания исходного сополимера можно использовать инертные (не реагирующие с компонентами реакции) алифатические хлорированные углеводороды, например дихлорэтан, тетрахлорэтан, трихлорэтилен, а также нитробензол, предпочтительно дихлорэтан.
В качестве исходного сополимера используют набухающие в выбранном растворителе гелевые сополимеры стирола с дивинилбензолом и набухающие макропористые сополимеры стирола с дивинилбензолом.
Для получения сверхсшитого полистирола с помощью монохлордиметилового эфира целесообразно использовать 0,075 моля SnCl4 или 0,01-0,10 моля FeCl3 на 1 моль МХДЭ, а с помощью метилаля - 0,01-0,25 моля FeCl3 на 1 моль СН2(ОМе)2 (см. таблицу).
Полимеры, полученные по заявляемому способу, содержат не более 3% хлора. Кроме того, согласно газохроматографическому анализу, в межгранульном растворителе присутствуют лишь незначительные следы (0-2%) непрореагировавшего сшивающего агента. Следовательно, практически весь введенный в реакцию сшиватель расходуется на образование сшивок, в силу чего получаемая реальная степень сшивки полимеров практически соответствует степени сшивки, задаваемой количеством введенного в реакцию сшивающего агента.
Сверхсшитые полимеры, полученные по настоящему изобретению, являются великолепными сорбентами. Ниже приводятся интервалы величин адсорбции различных аналитов на всех изученных сорбентах. Они извлекают из водных растворов с концентрацией аналитов 0,05 г/л: 99% опасного загрязнителя водного бассейна Земли фенола, 85-95% 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты - широко распространенного гербицида, 94-99% красителя метиленового синего, 73-94% витамина В6, 99% бензойной кислоты и 75-99% 2,3-дигидроксибензойной кислоты, являющихся представителями фенилкарбоновых кислот - маркеров сепсиса.
Изобретение представляет собой эффективный способ получения сверхсшитого полистирола путем взаимодействия монохлордиметилового эфира или экологически безопасного метилаля с сополимерами стирола с дивинилбензолом, позволяющий снизить расход катализатора, предотвратить деструкцию исходных полимеров стирола в ходе реакции, сохранив при этом уникальную способность таких полимеров набухать в любых водных и органических средах и высокую сорбционную емкость по отношению к газам, парам и растворенным в воде органическим веществам.
Преимущества способа по настоящему изобретению перед способом-прототипом:
- снижение расхода катализатора в десятки раз при получении аналогичных по качеству сверхсшитых полистиролов;
- использование в качестве сшивающего агента не только токсичного монохлордиметилового эфира, но и экологически безопасного метилаля, причем без снижения качества образующихся сверхсшитых полимеров;
- отсутствие деструкции исходных полистирольных структур.
Макропористый сополимер стирола с 7 мол.% дивинилбензола (ДВБ) и гелевый сополимер стирола с 0,5 мол.% ДВБ получали суспензионной сополимеризацией мономеров согласно хорошо известным и многократно апробированным протоколам [Попов А.Ю., Блинникова З.К., Цюрупа М.П., Даванков В.А. Высокомол. соед. Серия Б, 2018, 60 (5), 1-8], Монохлордиметиловый эфир синтезировали по методике, описанной в статье [Цюрупа М.П., Блинникова З.К., Ильин М.М., Даванков В.А., Паренаго О.О., Покровский О.И., Усович О.И. Ж. физ. хим., 2015, 89 (11), 1802-1809]. Остальные реактивы коммерчески доступны от "Aldrich", "Acros Organics" и "Реахим". Кажущуюся внутреннюю удельную поверхность Sуд (в м2/г) и величины весового набухания в толуле, метаноле и воде (в мл/г) определяли по методике, описанной в статье [Davankov V.A., Tsyurupa М.Р., Blinnikiva Z.K., Popov A.Yu. Polymer Science. Ser. A, 2021, 63 (3), 1-7].
Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами.
Пример 1 (прототип)
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и термометром, загружают 3 г гелевого сополимера стирола с 0,5% дивинилбензола, 2,32 г (28,8 ммоль) монохлордиметилового эфира и 25 мл дихлорэтана. Смесь оставляют для набухания при комнатной температуре на 2 ч, после чего охлаждают до 5-10°С и при перемешивании медленно добавляют 7,51 г (28,8 ммоль) безводного SnCl4. Реакционную смесь при перемешивании нагревают до 80°С и продолжают перемешивание при этой температуре в течение 10 ч. После охлаждения полученные полимерные гранулы отфильтровывают, промывают ацетоном, разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой до исчезновения хлорид-ионов в промывных водах, затем сушат при 105°С в течение 4 ч в сушильном шкафу.
Удельная поверхность сухого полимера 1200 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 1,70; 1,60 и 0,75 мл/г соответственно.
Пример 2 (прототип)
Осуществляют сшивку по методике примера 1, за исключением того, что используют 0,75 г (2,88 ммоль) SnCl4.
Удельная поверхность сухого полимера 20 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 0,60; 0,70 и 0,19 мл/г соответственно.
Пример 3 (прототип)
Осуществляют сшивку по примеру 1 с тем отличием, что в качестве катализатора используют 1,41 г (8,68 ммоль) безводного FeCl3.
Удельная поверхность полученного полимера 1000 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 2,68; 1,92 и 1,0 мл/г соответственно.
Пример 4
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и термометром, загружают 3 г гелевого сополимера стирола с 0,5% ДВБ, 2,32 г (28,8 ммоль) монохлордиметилового эфира, 1,83 г (14,4 ммоль) оксалилхлорида и 25 мл дихлорэтана. Смесь оставляют для набухания при комнатной температуре на 2 ч, после чего охлаждают до 5-10°С и при перемешивании медленно добавляют 0,047 г (0,29 ммоль) безводного FeCl3. Реакционную смесь при перемешивании нагревают до 80°С и выдерживают при этой температуре в течение 10 ч. После охлаждения полученные гранулы отфильтровывают, промывают ацетоном, разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой до исчезновения хлорид-ионов в промывных водах, затем сушат при 105°С в сушильном шкафу в течение 4 ч.
Удельная поверхность сухого полимера 900 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 1,08; 1,06 и 0,59 мл/г соответственно.
Пример 5
Осуществляют сшивку по примеру 4 с тем отличием, что используют 0,47 г (2,90 ммоль) безводного FeCl3.
Удельная поверхность сухого полимера 1777 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 1,51; 1,52 и 1,44 мл/г соответственно.
Пример 6
Осуществляют сшивку по примеру 4 с тем отличием, что используют 0,56 г (2,16 ммоль) безводного SnCl4.
Удельная поверхность сухого полимера 1700 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 1,46; 1,49 и 1,41 мл/г соответственно.
Пример 7 (прототип)
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, помещают 7 г макропористого сополимера стирола с 7% ДВБ, 8 мл (90,5 ммоль) метилаля и 35 мл дихлорэтана. Смесь выдерживают несколько часов при комнатной температуре до набухания сополимера, после чего охлаждают до 5°С и при перемешивании вносят 14,69 г (90,5 ммоль) безводного FeCl3, следя за тем, чтобы температура не поднималась выше 50°С. Затем реакционную смесь нагревают до 80°С и выдерживают при этой температуре 7 ч. После охлаждения полимерные гранулы продукта отфильтровывают, промывают на фильтре ацетоном, водным раствором соляной кислоты и дистиллированной водой до исчезновения хлорид-ионов в промывных водах. Далее гранулы выдерживают в течение 4 ч в сушильном шкафу при 105°С.
Удельная поверхность полимера 750 м2/г.
Пример 8
В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и капельной воронкой, помещают 7 г макропористого сополимера стирола с 7% ДВБ, 8 мл (90,5 ммоль) метилаля и 35 мл дихлорэтана. Смесь выдерживают несколько часов при комнатной температуре до набухания сополимера. Затем ее охлаждают до 5°С, при перемешивании вносят 3,6 г (22,2 ммоль) безводного FeCl3, вновь охлаждают до 5°С, после чего медленно прибавляют по каплям при перемешивании 6,6 мл (90,4 ммоль) тионилхлорида таким образом, чтобы температура не поднималась выше 50°С. Затем реакционную смесь нагревают до 80°С при перемешивании и выдерживают при этой температуре 10 ч. После охлаждения полимерные гранулы продукта отфильтровывают, промывают на фильтре ацетоном, водным раствором соляной кислоты и дистиллированной водой до исчезновения хлорид-ионов в промывных водах. Далее гранулы выдерживают в течение 4 ч в сушильном шкафу при 105°С.
Удельная поверхность полимера 513 м2/г, набухание в воде 0,42 мл/г.
Пример 9
В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и капельной воронкой, помещают 10 мл дихлорэтана, 6,98 г (91,7 ммоль) метилаля и 60 мг (0,37 ммоль) безводного FeCl3, затем при перемешивании прибавляют по каплям 14,4 г (183,4 ммоль) ацетилхлорида таким образом, чтобы температура не поднималась выше 40°С. Полученный раствор перемешивают еще 20 мин при комнатной температуре, после чего добавляют 7 г макропористого сополимера стирола с 7% ДВБ, набухшего в 35 мл дихлорэтана, и 1,8 г (11,1 ммоль) безводного FeCl3. Смесь нагревают 12 ч при 80°С. После охлаждения полимерные гранулы отфильтровывают, промывают и сушат, как описано в примере 1.
Удельная поверхность полимера 1000 м2/г, набухание в воде 0,42 мл/г.
Пример 10
Осуществляют сшивание, как описано в примере 9, с тем отличием, что в качестве хлорангидрида используют 12,38 г (91,7 ммоль) SO2Cl2.
Удельная поверхность полимера 1000 м2/г, набухание в воде 0,50 мл/г.
Пример 11
Осуществляют сшивание, как описано в примере 9, с тем отличием, что в качестве хлорангидрида используют 9,4 г (61,3 ммоль) POCl3.
Удельная поверхность 1300 м2/г, набухание в воде 0,39 мл/г.
Пример 12
В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и термометром, загружают 3 г гелевого сополимера стирола с 0,5% ДВБ, 2,19 г (28,8 ммоль) метилаля, 3,66 г (28,8 ммоль) оксалилхлорида и 25 мл дихлорэтана. Смесь оставляют для набухания при комнатной температуре на 2 ч, после чего охлаждают до 5-10°С и при перемешивании медленно добавляют 0,047 г (0,29 ммоль) безводного FeCl3. Реакционную смесь при перемешивании нагревают до 80°С и выдерживают при этой температуре в течение 10 ч. После охлаждения полученные гранулы отфильтровывают, промывают ацетоном, разбавленной соляной кислотой и дистиллированной водой до исчезновения хлорид-ионов в промывных водах, затем сушат при 105°С в сушильном шкафу в течение 4 ч.
Удельная поверхность сухого полимера 690 м2/г, набухание в толуоле, метаноле и воде составляет 1,08; 1,06 и 0,58 мл/г соответственно.
Общая методика определения адсорбции органических соединений заявляемыми сверхсшитыми полистиролами
Смачивают 0,125 г сухого сверхсшитого полистирола, полученного в примерах 4-6 и 8-12, 0,3 мл метанола и добавляют 10 мл водного раствора испытуемого аналита с концентрацией 0,05 г/л. Смесь перемешивают 4 ч при комнатной температуре. Затем гранулы отфильтровывают и определяют концентрацию аналита в супернатанте спектрофотометрическим методом.

Claims (4)

1. Способ получения сверхсшитого полистирола взаимодействием набухшего в органическом растворителе сополимера стирола и дивинилбензола с монохлордиметиловым эфиром или метилалем в присутствии катализатора Фриделя-Крафтса, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии хлорангидрида кислоты в количестве, достаточном для связывания выделяющегося в реакции метанола.
2. Способ по п. 1, в котором в качестве хлорангидрида кислоты используют ацетилхлорид, оксалилхлорид, тионилхлорид, сульфурилхлорид, фосфорилхлорид, предпочтительно оксалилхлорид или фосфорилхлорид, причем на 1 моль монохлордиметилового эфира берут 1 моль CH3COCl, или 0,5 моля (COCl)2, SOCl2, SO2Cl2, или 0,33 моля POCl3, а на 1 моль метилаля берут 2 моля CH3COCl, или 1 моль (COCl)2, SOCl2, SO2Cl2, или 0,66 моля POCl3.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором в качестве органического растворителя используют инертный по отношению к компонентам реакции дихлорэтан, тетрахлорэтан, трихлорэтилен, нитробензол, предпочтительно дихлорэтан.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором в качестве катализатора Фриделя-Крафтса используют FeCl3 или SnCl4, предпочтительно FeCl3, причем на 1 моль монохлордиметилового эфира расходуют 0,075 моля SnCl4 или от 0,01 до 0,1 моля FeCl3, а на 1 моль метилаля - от 0,01 до 0,25 моля FeCl3.
RU2021130834A 2021-10-22 Способ получения сверхсшитого полистирола RU2780484C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780484C1 true RU2780484C1 (ru) 2022-09-26

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115888816A (zh) * 2022-11-03 2023-04-04 盐城工学院 一种离子型超交联多孔有机聚合物负载纳米钯材料的制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1270621A1 (en) * 1999-12-14 2003-01-02 Purolite International Limited Method for the production of sorbents for chromatography
RU2653125C1 (ru) * 2017-05-23 2018-05-07 Акционерное общество "ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ" Полимерный сорбент, способ его получения и использования
RU2742768C2 (ru) * 2015-10-22 2021-02-10 Сайтосорбентс Корпорейшн Применение многофункционального гемосовместимого пористого полимерно гранулированного сорбента для удаления гемоглобина, калия, цитокинов, биоактивных липидов и иммуноглобулинов из биологических жидкостей

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1270621A1 (en) * 1999-12-14 2003-01-02 Purolite International Limited Method for the production of sorbents for chromatography
RU2742768C2 (ru) * 2015-10-22 2021-02-10 Сайтосорбентс Корпорейшн Применение многофункционального гемосовместимого пористого полимерно гранулированного сорбента для удаления гемоглобина, калия, цитокинов, биоактивных липидов и иммуноглобулинов из биологических жидкостей
RU2653125C1 (ru) * 2017-05-23 2018-05-07 Акционерное общество "ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ" Полимерный сорбент, способ его получения и использования

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.Ю. Попов, З.К. Блинникова, М.П. Цюрупа, В.А. Даванков "Синтез и физико-химические свойства сверхсшитых полистирольных материалов органического доступа", Высокомолекулярные соединения, Серия Б, 2018, том 60, 5, стр. 408-415, DOI: 10.1134/S2308113918050133. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115888816A (zh) * 2022-11-03 2023-04-04 盐城工学院 一种离子型超交联多孔有机聚合物负载纳米钯材料的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0766701B1 (en) Polymeric adsorbents with enhanced adsorption capacity and kinetics and a process for their manufacture
US4263407A (en) Polymeric adsorbents from macroreticular polymer beads
US5416124A (en) Polymeric adsorbents with enhanced adsorption capacity and kinetics and a process for their manufacture
CA2624460C (en) Molecularly imprinted polymer ion exchange resins
US4191813A (en) Polymeric adsorbents from vinylbenzyl chloride copolymer beads
US3729457A (en) Macronet polystyrene structures for ionites and method of producing same
Zeng et al. Preparation and characterization of polar polymeric adsorbents with high surface area for the removal of phenol from water
JPH02274702A (ja) 吸着性多孔質樹脂ビーズの製法
CN110404517A (zh) 一种聚乙烯醇基多孔吸附材料及其制备方法
Krajnc et al. Hydroxy-derivatised emulsion templated porous polymers (PolyHIPEs): Versatile supports for solid and solution phase organic synthesis
US4232125A (en) Aminoalkylation of aromatic polymers using aldehyde, diacylamine and strong acid catalyst
CA1140698A (en) Anion exchange resins
RU2780484C1 (ru) Способ получения сверхсшитого полистирола
JPS6216136B2 (ru)
US4012317A (en) Process for extracting urea from a solution with alkenylaromatic polymers with α-ketoalhydic groups
US20010002656A1 (en) Process for preparing monodisperse adsorber resins and their use
Dragan et al. Organic ion exchangers as beads. Synthesis, characterization and applications
Neagu et al. Acrylic weak base anion exchangers and their chemical stability in aggressive media
JPH0586132A (ja) 多孔性樹脂及びその製造方法
Kirillov et al. Microporous hypercrosslinked polystyrene sorbents in sorption purification of water-soluble polymers from low-molecular-weight compounds
US5208264A (en) Process for producing an aminophosphoric acid-type chelate resin
JPH0724334A (ja) アニオン交換体及び該アニオン交換体からなるガス吸着剤
SU948110A1 (ru) Способ получени макросетчатых изопористых полимеров стирола
JP3911755B2 (ja) 多孔性強塩基性アニオン交換体及びその製造方法
Torquato et al. Evaluation of Crosslinked Sulfonated Polymers Derived from Different Resins for Removal of Ammonium Ions