丙烯酸系弱酸离子交换树脂合成工艺.pdf

本发明属于合成功能高分子产品工艺。
    丙烯酸系弱酸离子交换树脂（Ⅰ），大量用于高流速离子交换系统运行。这就要求（Ⅰ）不但要交换容量高，再生效率高，再生剂用量少，更主要的是机械强度高，运行时不结块。目前国内合成这类树脂所选用的交联剂，主要有二乙烯基苯（DVB），含有双官能团的衣康酸酯等。其中以二乙烯基苯交联合成（Ⅰ）的工艺，是将单体经过聚合，得到丙烯酸甲酯聚合物珠体，然后将珠体在氢氧化钠溶液中加热水解，得到（Ⅰ）。但其产品机械强度低，运行时结块，贮藏时发粘。1982年日本特公昭57-42339公布了用三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）作为交联剂，合成丙烯酸系弱酸离子交换树脂的报导，据该专利介绍，所合成的树脂，交换容量为6.3毫克当量/克（干树脂），其它物理化学性能未见报导。我们按此专利合成的（Ⅰ），型变膨胀率达到160%以上。

    本发明的目的是改进合成工艺，制备机械强度好、不结块、不发粘，转型体变较小的丙烯酸系弱酸离子交换树脂。

    用本发明合成（Ⅰ）时，采用的是复合交联剂和互贯交联操作方法。复合交联剂中，一是双官能团的二乙烯基苯（DVB），结构式为：含量＞40%;一是三官能团的三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC），结构式为：

    其中：R1＝R2＝R3＝-CH2-CH＝CH2

    含量＞95%。在配料时，二乙烯基苯与三烯丙基异三聚氰酸酯的用量比例以2-7∶8-3为宜。互贯交联是指当悬浮聚合时，在不分离出一次聚合珠体的情况下，调温至55～70℃。如果合成凝胶型（Ⅰ），则将珠体与上述原用量相等至原用量1/2的单体相发生互贯交联反应;如果合成大孔型（Ⅰ），则将珠体与上述原用量1/2～1/3地单体相发生互贯交联反应。其步骤是：将预先配制好的各种单体（丙烯酸甲酯，复合交联剂DVB和TAIC的混合物）充分溶合后，加入引发剂，並搅拌至完全溶解，组成单体相。同时，在饱和食盐水中加入一定量明胶作分散相。将配好的一定量的单体相加入分散相中，並搅拌分散为所需大小的油珠。在定型后，调温至55～70℃。按合成凝胶型（Ⅰ）或大孔型（Ⅰ）的不同目的，分别加入上述不同量的单体相，然后在75～80℃下反应1-3小时，接着在90～95℃反应4-8小时，互贯交联反应完毕。最后用热水洗涤4-5次，便得到（Ⅰ）的聚合物珠体。

    按照本发明合成的（Ⅰ），其物理化学性能列表如下：

    用本发明合成的（Ⅰ），经小试，运行时不结块，机械强度好，贮藏时不发粘。凝胶型的（Ⅰ）为透明光亮园球，大孔型为不透明的乳白色园球。

    实例一

    取3000毫升三口烧瓶，分别按装搅拌和温度计，並用导电表控制电热套加热。按前述比例，分别取三烯丙基异三聚氰酸酯和二乙烯基苯共36克，丙烯酸甲酯364克，混合均匀，再加入引发剂偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰，並搅拌至完全溶解。将上述配制好的单体相加入1800毫升含有明胶的饱和食盐水中，于68℃反应2小时。定型后，接着调温至55℃，再加入与上述等量的单体相，继续反应3小时。然后升温至95℃，反应6小时，最后用热水洗涤3次，得到聚丙烯酸甲酯共聚物珠体。将珠体在氢氧化钠溶液中水解后，得到凝胶型丙烯酸系弱酸离子交换树脂。

    实例二

    取3000毫升三口烧瓶，分别按装搅拌和温度计，用导热油加热，电炉用导电表控制。分别取丙烯酸甲酯330克，甲基丙烯酸甲酯8克，三烯丙基异三聚氰酸酯和二乙烯基苯共62克（比例同前），再加入120克汽油，搅拌至完全互溶，然后再加入过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈，並搅拌至完全溶解。取上述单体相的2/3，加入1600毫升含有明胶的饱和食盐水中，于68℃反应2小时，定型后，接着调温至55℃，再加入另1/3的单体相，反应3小时。升温至95℃时，反应6小时，用热水洗涤3次，得大孔聚丙烯酸甲脂珠体。在除去致孔剂后，于氢氧化钠溶液中水解，得到大孔型丙烯酸系弱酸离子交换树脂。