一种低交联、高交换容量、高机械强度的阴离子交换树脂的生产工艺

摘要

本发明是一种以苯乙烯—二乙烯基苯为基本原料制备强碱型阴离子交换树脂的方法，本方法的要点是采用控制树脂在氯甲基化后珠体内氯甲醚和甲缩醛的含量来调节珠体的膨胀度，从而制得机械强度高、交联度低、交换容量高的强碱型阴离子交换树脂。

说明书

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本发明属于功能高分子产品的合成工艺。

由于低交联度的强碱阴离子交换树脂在高流速混合床离子交换系统制备纯水、超纯水方面，具有硅漏量低、交换容量大、再生度高、抗有机物污染强、出水水质优良稳定等优点，因而在大规模集成电路生产以及火力发电站的纯水制备、凝结水处理以及在医药、治金、科研等部门都得到了广泛应用（如生化分离与提取、湿法冶金、稀贵金属的分离与提取等）。随着离子交换技术和离子交换装置的不断革新，高速处理液体的技术日益被广泛采用。这就要求该种树脂既要有高的交换容量，又要有高的机械强度，以免树脂在高流速、高压力情况下运行时，造成树脂大量破碎，污染被处理液体;也要避免造成树脂过量耗损，增加了生产费用。但由于在合成该树脂时，随着交联度的降低，其产品的园球率明显下降，有相当数量的树脂珠体在运行前就已破碎或出现裂纹，这就极不适应高流速处理液体（例如高速混合床制备超纯水）。为了解决上述问题，国内外对此做了不少研究工作，其主要方法是加入各种稀烃类单体作为第三组份以改变共聚物珠体的结构（见U·S·Pat    4，431，785;4，246，386），但该方法也带来了增加生产费用和工艺复杂等问题。

本发明的目的在于制备出一种低交联度、高交换容量、高机械强度的强碱阴离子交换树脂。

我们首先用显微镜观察了苯乙烯、二乙烯基苯共聚物珠体在功能基反应的各阶段中，其外观变化的情况如表1：

表1：珠体在功能基反应阶段

中外观变化情况

观察对象与观察阶段    现象与结果

1    苯乙烯、二乙烯基苯聚合物    透明状圆珠，有少量气泡，

珠体    无裂纹

2    氯甲基化反应后珠体    浅紫色圆珠、不透明、无裂纹

3    季胺化反应：

3小时以前    珠体发乌，无裂纹

4小时    珠体发乌，出现裂纹，有环

10小时    珠体透明，裂球增多，有环

15小时    珠体透明，裂球增多，无环

18小时    同上

4    水合阶段    珠体透明，裂纹如刀切西瓜状，

有的已碎成不规则块状

从现象来看，树脂破碎主要发生在季胺化和水合阶段，后者是前者的继续，但我们认为树脂破碎的主要原因是在氯甲基化反应后的处理阶段。

采用本发明合成的低交联度强碱阴离子交换树脂，具有良好的物理化学性能，主要是机械强度高、交换容量大，本树脂经球磨机磨后，圆球率不小于95%，交换容量不小于3.9毫克当量/克（干树脂），再生度不小于80%（见表2）。

实施例

1.聚合

取一个2立升的三口反应瓶，装上搅拌器、温度计。称取苯乙烯200克～240克、二乙烯基苯20克並搅拌至互溶，加入过氧化苯甲酰作为聚合引发剂，搅拌至完全溶解后加入到溶有明胶或聚乙烯醇为分散剂的水相中。开启搅拌，使聚合单体分散成合适粒度，于75℃下定型，于95°-100℃范围内反应约4小时。滤去水相，用水把珠体洗涤后並于30～40℃下烘干。

2.功能基反应

取上述聚合物珠体一份，加入氯甲醚2-3份，用氯化锌作催化剂，于30°～50℃下进行氯甲基化反应。然后滤去反应母液，加入适量甲醇，使氯甲基化珠体中甲缩醛和氯甲醚含量控制在10～25%，然后用三甲胺胺化並经水洗后得强碱阴离子交换树脂。该树脂的交换容量为3.9毫克当量，经球磨机磨后，其园球率不小于95%，再生度（OH）型不小于80%，经过良好的予处理后，用于精混床制备超纯水，可使出水电阻率达17-18MΩ/Cm。

本发明工艺也曾用于制备普通凝胶强碱阴离子交换树脂，並取得了十分满意的结果。