含悬挂双键的聚苯乙烯树脂的接枝改性研究

摘要

聚苯乙烯系大孔吸附树脂作为吸附剂,在实际生产中得到广泛的应用。但由于其疏水性较强,为扩大其应用范围,需对其进行改性。近年来,利用St-DVB树脂中剩余悬挂双键改性已成为一条重要途径。本文采用加入极性单体接枝共聚的方法对聚苯乙烯树脂进行改性。
　　 以聚苯乙烯树脂为母体,分别加入MMA、HEMA、GMA等极性单烯单体,通过自由基引发接枝聚合,合成了一系列带有极性基团的聚苯乙烯大孔吸附树脂。用氮气吸附仪及红外光谱仪表征了树脂孔结构和化学结构,并测定了树脂的吸附性能。本研究为开发设计通过接枝改性聚苯乙烯系大孔吸附树脂提供了一定的参考依据。
　　 首先,研究了接枝共聚反应条件。考察了引发剂、接枝反应温度、反应溶剂、反应时间等因素对单体接枝率的影响,确立了其接枝极性单体的最佳条件:以2％的BPO引发,用母球用量9倍的1,4-二氧六环为溶剂,接枝温度为90℃,反应时间以6 h为宜。
　　 其次,考虑到普通聚苯乙烯树脂交联度高,树脂的孔结构相对稳定,接枝反应后接枝链会堵塞原有孔道,特别研究了不同溶胀度的母球接枝极性单体的情况。以致孔剂量分别为1:1.25、1:2、1:3聚合得到的母球接枝MMA,并选用苯酚为吸附质进行吸附研究。结果表明,随着MMA加入量的增大,树脂的接枝量增大；经接枝反应后,孔结构稳定性得到明显的提高。但不同溶胀性的母球从接枝的角度并无差别。树脂对苯酚的吸附实验表明,控制单体的加入量可得到即具有极性基团,又具有高比表面积的树脂。苯酚的吸附等温线能够被Langmuir和Freundlich方程很好的拟合,相关系数都在0.99以上。树脂对苯酚的吸附较快,约60 min可达平衡。
　　 再次,以D1树脂为母球,分别接枝MMA、HEMA、GMA三种单体,合成了1D-4M、1D-4H、1D-4GH三种树脂,接枝单体的羟基增多,树脂的表面极性增强,表现为树脂的含水量增大。但对苯酚的吸附量随接枝单体极性的变大而减小。
　　 最后,以商业化树脂AB-8和X-5为母球,分别通过后交联和接枝MMA合成了AB-8H和X-5M树脂,研究了改性前后树脂吸附性能。树脂对S苷的吸附较慢,约600 min可平衡；McKay二级方程拟合吸附动力学曲线,相关系数在0.99以上。AB-8与AB-8H对S苷的吸附量相差不大,X-5M的吸附量小于X-5树脂。说明两种改性方法都改变了树脂的孔结构,对分子尺寸较大的S苷分子的扩散造成了阻碍。以苯酚、水杨酸、对羟基苯甲酸及间苯二酚为吸附质,考察树脂的吸附性能。极性越大,树脂的吸附量越小；并且随着吸附质极性的增大,X-5M的吸附量逐渐大于X-5树脂。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

第一节 大孔吸附树脂的合成

1.1.1 大孔吸附树脂的合成方法

1.1.2 聚苯乙烯树脂的合成步骤

第二节 聚苯乙烯系大孔吸附树脂的改性方法

1.2.1 与极性单体的共聚改性

1.2.2 利用苯环的功能基化反应改性

1.2.3 利用二乙烯苯的悬挂双键改性

1.2.4 与极性单体的接枝改性

第四节 本课题研究目的及内容

1.4.1 本课题研究的目的和意义

1.4.2 本课题的主要研究内容

参考文献

第二章 改性聚苯乙烯树脂的合成及表征

第一节 前言

第二节 实验部分

2.2.1 试剂及仪器

2.2.2 树脂合成

2.2.3 树脂的接枝

2.2.4 产物的红外分析

第三节 结果与讨论

2.3.1 接枝物的红外光谱分析表征

2.3.2 接枝改性反应条件的优化

本章小结

参考文献

第三章 聚苯乙烯型树脂的接枝改性及其吸附性能研究

第一节 前言

第二节 实验部分

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 树脂合成

3.2.3 接枝甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)合成D1-4H

3.2.4 接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)合成D1-4G

3.2.5 树脂的表征

3.2.6 苯酚吸附

第三节 结果及讨论

3.3.1 树脂的溶胀性能

3.3.2 树脂的接枝量

3.3.3 比表面积测定

3.3.4 树脂对N2的吸附/脱附等温线

3.3.5 接枝不同单体

3.3.6 苯酚吸附

本章小结

参考文献

第四章 商业化树脂的改性及其吸附研究

第一节 前言

第二节 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 改性树脂的合成

4.2.3 S苷的纯化

4.2.4 S苷HPLC检测

4.2.5 树脂对S苷吸附实验

4.2.6 极性吸附质吸附实验

第三节 结果及讨论

4.3.1 改性树脂的红外光谱表征

4.3.2 甜菊糖HPLC检测色谱条件的选择

4.3.3 S-苷吸附

4.3.4 对极性化合物的吸附

本章小结

参考文献

全文结论

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果