• 2022-10-26

2.强碱性阴离子交换树脂的合成 在阴离子交换树脂中，季铵基强碱性树脂的产量最大。主要品种是含一N+(CH3)3的、交联度为7或8的凝胶型树脂，称为强碱I型。另一种含一N+(CH3)2CH2CH2OH基的离子交换树脂，称强碱II型。强碱性阴离子交换树脂可以去除水中包括硅酸根、有机酸根在内的所有阴离子，主要用于纯水制备。从应用的角度来说，要求这类离子交换树脂具有较高的体积交换量，较好的离子交换动力学性能，合适的粒度分布和较高的机械强度。除此之外，还有一些不同用途的低交联度(4%DVB)的凝胶型和较高交联度(8%~12%DVB)的大孔型强碱性阴离子交换树脂。 不同结构的交联聚苯乙烯球体，经氯甲基化后，用三甲胺胺化便得到强碱I型的树脂。该反应可在30℃左右顺利进行。但需加入适当溶剂，如苯、乙烷、四氯化碳、二氧六环、丙酮、乙醇等，否则不仅胺化速度较慢，还可能发生交联副反应。 在实际生产中，可以采用三...

• 2022-10-25

在催化剂的作用下，氯甲醚与聚苯乙烯的氯甲基化反应很容易进行。反应速度依赖于催化剂的性质、用量和温度。在以ZnCl2为催化剂时，反应速度常数与ZnCl2的用量成正比。而对于AICl3和SnCl4则是反应速度常数的对数与其用量成正比。可见这两种催化剂的用量对反应速度的影响比ZnCl2要大得多。 苯乙烯-二乙苯共聚物的交联结构对氯甲基化的影响也是明显的。例如，交联度为6、8、10的大孔共聚物，氯甲基化后的含氯量可分别达到20.0%、18.8%和17.8%。交联度越高，含氯量越低。普通的凝胶型阴离子交换树脂的母体共聚物(交联度7或8)，在配比为共聚体:氯甲醚:ZnCl=1:2.5:0.4的情况下，于35~40℃反应10h,氯含量可达13%~15%。在高交联的情况下，氯含量难于达到较高的水平，聚合物结构的影响反而不明显了 交联度为43的共聚物和100%的纯p-DVB或m-DVB聚合物，不管是凝胶型阴...

• 2022-10-24

工业生产的阴离子交换树脂多是以苯乙烯-二乙烯苯共聚球体为骨架，通过氯甲基化和胺化引入季铵基团或其他胺基团制成的。其品种规格远多于阳离子交换树脂。因此，用途很广，是离子交换树脂的主要品系之一。其基本的合成路线是: 1.交联聚苯乙烯的氯甲基化 苄基卤很活泼，在苯环上引入氯甲基就成了很有用的中间体，可以容易地制成一系列阴离子交换树脂。 苯环上的氯甲基化是傅-克反应的一种特例，可用多聚甲醛、甲醛水溶液、甲醛缩二甲醇、甲醛缩乙二醇、氯甲醚、二氯甲醚等与盐酸一起，在催化剂的作用下进行反应。氯甲醚不仅是一个活性较高的氯甲基化试剂，对苯乙烯-二乙烯苯共聚物又是很好的溶胀剂，虽然其对人的呼吸系统有很大的刺激性和毒性，至今仍被广泛地使用。 工业氯甲醚含有少量的二氯甲醚和过量的HCl。经蒸馏纯化的氯甲醚，HCl含量降低，有时反而使其反应活性下降。在氯甲基化过程中，氯甲醚的消耗只是一小部分，大部分是作为溶胀剂或介...

• 2022-10-20

4.溶胀剂 工业上使用二氯乙烷做溶胀剂制备强酸性阳离子交换树脂，但这并不是最好的选择。二氯乙烷不能与硫酸混溶，硫酸向树脂内部的扩散成为磺化速度的控制因素。二甲基亚砜能与硫酸混溶，有利于硫酸向共聚物内部扩散，并在共聚体内保持较高的浓度，因而使磺化速度明显地加快。如交联剂为8%m-DVB时，反应9h，以二甲基亚砜或二氯乙烷为溶胀剂的共聚体的交换量分别为4.69meg/g和2.08meq/g。由此看来溶胀剂的介电常数，溶胀剂-硫酸体系的均匀性是磺化速度的影响因素之一。 在无溶胀剂的情况下进行磺化(1h，100℃)，反应仅在球体的表层进行(A)，阳离子交换树脂交换量也不会很高。这主要是磺化剂(96%HSO)难于较快地扩散到球体的内部。当然，如果反应时间延长，磺化反应也会逐步向球体内部推移。当用二氯乙烷溶胀球体时，即使在室温反应1h，球体内部也会引入相当数量的磺酸基(B)。 大孔共聚物的磺化反应速度...

• 2022-10-19

2.交联剂的成分 阳离子交换树脂的常用交联剂是二乙烯苯，交联剂二乙烯苯异构体对共聚物的结构影响很大，因而能显著地影响磺化反应的速度。 二乙烯苯的用量对共聚物的磺化反应速度的影响是很明确的，而其异构体的成分对共聚体的性能的影响，尚无十分清楚的解释。苯乙烯(ST)与8%的c-DVB   2:1/m-:p-DVB、m-DVB和p--DVB共聚物的溶胀比为1.84、1.82、1.77和1.58。但这些共聚物的磺化速度既与溶胀比有关，也与溶胀比的顺序不完全一致。溶胀较大的ST-c-DVB和ST-2:1/m-:p-DVB磺化反应速度远大于ST-P-DVB，这与上述溶胀顺序一致。但ST- m-DVB共聚物的磺化速度却很特殊，当ST-p-DVB 共聚体在80℃磺化四个小时,交换量达到4.01meq/g时，ST-m-DVB共聚体的磺化反应几乎尚未进行，但50h后阳离子交换树脂的交换量也能...

• 2022-10-17

强酸性阳离子交换树脂是通过磺化反应，在交联聚苯乙烯的苯环上引入磺酸基制成的。 芳环的磺化是典型的亲电取代反应。除浓硫酸、氯磺酸外，三氧化硫和发烟硫酸也可用作磺化试剂，所以除了我们最常用的浓硫酸外，也可以用氯磺酸、三氧化硫和发烟硫酸作磺化试剂制取强酸性阳离子交换树脂。小分子芳环的磺化反应很容易进行，芳环引入磺酸基的位置与反应温度有关。温度越高，对位磺化产物的比例越大，强酸性阳离子交换树脂的交换量越高。但苯环的磺化是一个可逆反应，不能得到理论产率。如以浓硫酸来磺化苯，在100℃和 200℃进行反应，苯磺酸的产率分别为 72%和78%。苯乙烯-二乙烯苯共聚球体的磺化，一般是用93%的工业确酸在70~80℃下进行的。由于共聚体为紧密的立体网状结构，其磺化又是非均相反应，即使在用溶剂(如二氯乙烷)的情况下，磺化速度也往往较慢。 影响共聚球体磺化反应的因素主要是: 1.共聚物的结构 常用的磺化试剂硫酸...

• 2022-10-15

(3)以混合溶剂为致孔剂的悬浮共聚:以良溶剂或非良溶剂为致孔剂经悬浮共聚制得的大孔离子交换树脂，在孔结构及性能上有很大的差别，这说明致孔剂的性质对共聚物的孔结构有非常显著的影响。这种影响主要归因于致孔剂与共聚物之间的相互作用，致孔剂对共聚物的热力学亲和力越小，共聚物的多孔性越大，并且孔结构与能够反映高分子与溶剂间相互作用力的第二维利系数有一定的关系。混合溶剂对高分子的溶剂化能力是其各组分溶剂化能力按组分比例的加和。因而以混合溶剂为致孔剂制备大孔离子交换树脂，必然会得到一种新的孔结构。 所谓混合溶剂是指良溶剂和非良溶剂的混合致孔剂。可以通过选择溶剂的种类和比例，在很大的范围内调整其致孔作用和改变大孔离子交换树脂的性能。 以甲苯和己烷为致孔剂时，当己烷中甲苯的加入量逐渐增加时，混合体系对共聚物的溶剂化能力逐步增大。这必然会影响到相分离出现的时间及高聚物相的溶胀状态。甲苯的含量越多，微胶核中大分...

• 2022-10-14

  在大孔离子交换树脂以非良溶剂为致孔剂时，致孔剂的性质、用量及交联度对共聚物的孔结构均有显著的影响。随着二乙烯苯及致孔剂用量的增加，相分离较早地出现，凝胶点也提前产生。分离出的大分子链处于蜷缩状态,链间的缠结较多,结构比较稳定,孔径较大，但比表面较小。只有当DVB及致孔剂的用量都较大时才能得到较高的比表面。正庚烷的用量对平均孔径的影响不大，而DVB用量的增加使平均孔径急剧地下降。   致孔剂的性质对共聚物的孔结构有显著的影响，但尚无明确的规律性。   可以作为大孔离子交换树脂非良溶剂使用的致孔剂包括烷烃、脂肪醇、脂肪酸、硝基烷及醚类、汽油、煤油、石蜡等。   但是，实际上绝对的非良溶剂体系并不存在。即使是理想的非良溶剂，其与共聚单体的混合物仍对聚合物有溶剂化作用。另外，在室温下可能是非良溶剂的，在聚合温度(如80℃)也可能使聚合物链溶剂化。 &nb...

• 2022-10-13

以致孔剂来区分，大孔型离子交换树脂共聚球体的制备可有以下几种类型: (1)以非良溶剂为致孔剂的大孔离子交换树脂悬浮共聚:方法是将单体、引发剂与致孔剂混溶在一起进行悬浮共聚。从单个球体看这是一种微型的沉淀共聚反应。在聚合反应的开始阶段，分子链不太长的聚合物尚能溶解在单体与致孔剂的混合体系中。随着大分子链的增长，出现相分离。体系成为聚合物相(被单体所溶胀)和溶剂相(含单体和少量聚合物)。单体在共聚物相的不断聚合，使高分子链互相缠绕，溶胀减小，并且聚合物相在界面张力的作用下成为球状。单体在聚合物相内的继续聚合及大分子链的相互缠绕导致凝胶化，形成微胶球(gelmicrospher)或称微胶核(nuclei)。随着共聚反应的进行和微胶核的不断生成,微胶核聚集成团，并因团内单体的聚合使微胶核连结在一起，成为微胶团或称为微球。 在大孔结构形成的第二步，共聚反应继续进行，微球也集聚并连结在一起，而溶剂相中...