低氯含量超高交联聚苯乙烯的制备及其性能研究

摘要

超高交联聚苯乙烯由Davankov和Tsyurup最早提出并合成。其优异的性能与广阔的应用前景引起了吸附材料领域的广泛关注与研究。经过多年的努力，超高交联聚苯乙烯的研究工作已取得较大进展。针对超高交联聚苯乙烯树脂在血液净化中应用的几个问题，本文开展了以下三个方面的研究工作。
　　1.针对目前树脂合成工艺中使的溶剂毒性较高的问题，本文以毒性较低的氯苯或邻二氯苯代替硝基苯，分别使用无水氯化铁、无水氯化铝、无水氯化钛作催化剂在不同温度条件下合成一系列超高交联聚苯乙烯，并考察了这些树脂的颜色、孔结构与亲水性。结果显示，使用氯化铁作催化剂得到的树脂具有良好的亲水性。在此基础上，挑选三种在外观结构与目前通用工艺得到的树脂相近的树脂，考察了这三种树脂对肌酐、戊巴比妥钠和维生素B12的吸附性能。结果表明，这三种超高交联聚苯乙烯树脂吸附性能与目前通用工艺得到的树脂相近，有望替代目前通用工艺得到的树脂应用于血液净化。
　　2.目前用于血液净化的超高交联聚苯乙烯中含有残留氯甲基，装有树脂和水的血液灌流器在保存过程中，由于氯甲基的水解产生盐酸，导致灌流器中水的pH下降，使用过程中过低的pH会导致凝血。针对这一问题，本文通过还原、胺化、酯化、威廉姆森反应等一系列反应以降低树脂的残余氯含量，并测定反应后树脂的氯含量、孔结构及其中三种树脂对肌酐、戊巴比妥钠和维生素B12的吸附性能。结果表明，经过处理后的树脂氯含量均明显下降，三种树脂因浸泡导致pH降低的问题得到明显改善，其中两种树脂的吸附性能与目前通用工艺得到的树脂接近，另一种树脂的吸附性能优于目前通用工艺得到的树脂。
　　3.超高交联聚苯乙烯在红外光谱中1700cm-1附近有强吸收峰。对于该峰的归属以及产生该峰的原因学界仍存在争议。针对该问题，本文将一种超高交联聚苯乙烯用硼氢化钠处理，证实该峰是羰基的吸收峰。通过改变由氯甲基化聚苯乙烯合成超高交联聚苯乙烯的溶剂、催化剂以及反应气氛环境，考察合成的超高交联聚苯乙烯的红外吸收光谱的变化，探索影响后交联过程中影响氧化副反应的因素。结果显示，氧气、溶剂均有可能导致树脂的氧化，催化剂的种类与反应体系水分含量会对树脂的氧化程度产生影响。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 苯乙烯系树脂发展历史简介

1．2．1 凝胶型苯乙烯系离子交换树脂

1．2．2 大孔苯乙烯基离子交换与吸附树脂

1．3 超高交联聚苯乙烯树脂

1．3．1 超高交联聚苯乙烯的合成方法

1．3．2 超高交联聚苯乙烯的应用

1．4 血液灌流吸附材料

1．5 课题的提出及设想

第二章 超高交联聚苯乙烯的合成及其性能测定

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 超高交联聚苯乙烯树脂的制备

2．2．3 超高交联聚苯乙烯树脂的结构与性能表征

2．2．4 树脂在水溶液中的吸附性能研究

2．3 实验结果及讨论

2．3．1 树脂的孔结构、亲水性与氯含量结果

2．3．2 树脂含水量的影响因素

2．3．3 溶剂对树脂孔结构的影响

2．3．4 催化剂对树脂结构的影响

2．3．5 树脂的吸附性能测定结果与分析

2．4 小结

第三章 超高交联聚苯乙烯残余氯甲基的反应及产物的性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 超高交联聚苯乙烯残余氯甲基的反应

3．2．3 超高交联聚苯乙烯树脂的结构与性能表征

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 树脂的持水量、氯含量与水溶液浸泡实验结果

3．3．2 温度对树脂结构的影响

3．3．3 除氯反应对树脂孔结构的影响结果及分析

3．3．4 树脂的吸附性能结果与分析

3．4 小结

第四章 氯甲基化聚苯乙烯后交联过程氧化副反应的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 不同条件下实施后交联反应

4．2．3 超高交联聚苯乙烯树脂的结构与性能表征

4．3 实验结果分析及讨论

4．3．1 树脂的还原与水分对树脂氧化的影响

4．3．2 催化剂对树脂氧化反应的影响

4．3．3 空气、溶剂在氧化副反应中的作用

4．4 小结

总结

参考文献

致谢

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