
阴离子交换树脂的合成(四)
3.弱碱性阴离子交换树脂的合成
氯甲基苯乙烯-二乙烯苯共聚物能与多种胺进行胺化反应,与伯胺、仲胺的胺化产物即为弱碱性阴离子交换树脂。
弱碱基团的水合能力稍差,在碱性溶液中的膨胀也较小,胺化反应的速度可以快一些。尤其是大孔氯甲基化共聚物,在较高的温度(40~60℃)下进行胺化也能得到强度很好的弱碱性阴树脂。但是,溶胀剂对胺化产物的性能影响很大。例如,在用二氯乙烷进行充分溶胀的情况下,以二甲胺进行胺化,所得叔胺基树脂结构比较疏松,含水量较大,树脂的动力学性能很好,但体积交换量较小。若在无溶胀剂或溶胀较差的条件下进行胺化,虽然胺化程度也可以很高,但其动力学性能与前者相差很大。这表现在离子交换速度慢,水洗耗量很大等方面。对于大孔阴离子交换树脂,还会显著地影响其孔结构。
在弱碱性阴树脂的合成过程中,生成的弱碱基团还可能与未反应的氯甲基进一步反应,生成更高级的胺基,因而会产生附加交联,并降低树脂的交换量。以二甲胺进行胺化时还会因此而产生可观的强碱交换基团。如含8%DVB的氯甲基化共聚物用二甲胺进行胺化,得到4.02mmol/g的总交换量,其中强碱交换量0.67mmol/g。有时还会更高一些。为尽量减少强减基团的产生,在胺化时应使共聚物充分溶胀,并提高胺在介质中的浓度。如以二氧六环为介质,用无水二甲胺在0℃胺化4~10天(DVB2%~7.5%),所得叔胺基树脂不含强碱基团,测得的弱碱交换量与由氯含量计算的相符。说明叔胺基未与另外的氯甲基反应。
伯胺基弱碱性树脂的合成比较特殊。早期的伯胺树脂系由交联聚苯乙烯经硝化、还原制得的,其性能不够理想。由氯甲基交联聚苯乙烯合成伯胺树脂的方法有两种:一是用邻苯二甲酰亚胺胺化,再经水解制得;二是用六次甲基四胺胺化,经盐酸分解得到。六次甲基四胺的胺化反应可在氯仿或二氯乙烷存在下于30℃进行。10h后,以1:3的浓盐酸乙醇溶液分解树脂上的六次印基四胺基团,可得交换量大于4.5mmol/g的伯胺基树脂。
氯甲基化交联聚苯乙烯在溶胀和无水的条件下,与胍进行胺化反应,得到一种性能特殊的中强碱性阴离子树脂,在离子交换性能上,像强碱性树脂一样能分解中性盐;而再生又像弱碱性树脂那样,可以用氨水来进行。
另外,通过分步胺化或用混合胺化剂合成的含有适当比例的强碱和弱碱基团的多胺基树脂,在某些应用中也显示出优良的性能。
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