磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备与性能研究.docVIP

功能高分子材料课程论文 磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制 备与性能研究 专 业： 材料工程系 学生姓名： 班 级： 学 号： 完成时间： 2013年1月7 日 摘 要 介绍了聚苯乙烯型离子交换树脂的合成方法；综述了近年来在氯甲基化反应、Mannich反应以及磺化反应上的新进展、新理论；从结构上对聚苯乙烯型离子交换树脂的强度和热稳定性进行了分析。聚苯乙烯型离子交换树脂具有稳定的物理化学性质、吸附选择独特、再生容易、操作简便、使用周期长等优良性能，大大促进了化工企业、制药工业、环保、医疗、分析等行业的发展，具有广阔的发展前景。 聚苯乙烯型离子交换树脂 目 录 1 磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成……………………………………… 4 1.1目的要求 …………………………………………………………………4 1.2 原理 ……………………………………………………………………4 1.3所需仪器、药品 …………………………………………………………5 1.4实验步骤 …………………………………………………………………5 2 磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的性能研究…………………………………6 2.1 SPS的结构分析硫酸的用量对SPS磺化度的影响2.3磺化度对离子交换容量(IEC)的影响 2.4磺化度对SPS电导率的影响 2.5SPS溶液的特性粘数离子交换树脂由加聚型到聚苯乙烯型的转变是一个质的飞跃。在合成离子交换树脂的初期，主要是以加聚型为主，但是合成的树脂难以成球状并且化学稳定性较差，机械强度不好，在使用过程中常有可溶性物质渗出。聚苯乙烯树脂以聚苯乙烯为骨架，与小分子的功能基以化学键的形式结合，因此既保留了原有低分子的各种优良性能，又由于高分子效应可增添新的功能，这使得离子交换树脂的性能大幅度提高，品种成倍地增加，应用范围迅速扩大，大大促进了化工企业、制药工业、环保等行业的发展，对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响。因此，在高分子材料达到分子设计水平的今天，了解离子交换树脂的合成原理，研究离子交换树脂的结构和性能很有意义 1.0磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成 1.1目的要求 1.1.1熟悉悬浮聚合方法 1.1.2通过共聚物的磺化反应，了解高分子化学反应的一般概念。 1.1.3掌握离子交换树脂的净化和交换当量的测定 1.2原理 离子交换树脂是一种具有离解能力的高聚物，它一般包括两部分组成，一是具有体型网状结构的母体骨架，一是在母体骨架上的可离解基团（官能团），这种可离解基团能和溶液中的离子起交换反应。如 l- M-SO3-Na+ + H+Cl- M-N+(CH3)3OH- M-SO3-H+ + Na+C+ Na+Cl- M-N+(CH3)3Cl- + Na+OH- 式中：M代表树脂母体骨架。 本实验是由苯乙烯和二乙烯苯以悬浮聚合获得共聚物小球（即母体骨架），然后用浓硫酸磺化为强酸型阳离子交换树脂。其反应为： 离子交换树脂的性能指标中最重要的一项是交换当量，它表示离子能力的大小。有两种表示方法：一是每克干树脂能交换离子的毫克当量数叫重量交换当量，单位是毫克当量/克 另一种是每毫升树脂交换的毫克当量叫体积交换当量，单位是毫克当量/毫升。 1.3所需仪器、药品 仪器：搅拌装置、控温装置、三口瓶、温度计、冷凝管、吸滤瓶、砂芯漏斗、树脂洗涤柱、交换柱。 药品：苯乙烯、二乙烯基苯、聚乙烯醇（5%水溶液）、H2SO4、NaOH(5%)、HCl（5%）、NaCl、过氧化苯甲酰、二氯乙烷、乙醇、酚酞PH试纸、次甲基蓝溶液。 1.4实验步骤 1.4.1苯乙烯 、二乙烯苯悬浮共聚： 配方： 苯乙烯 40g 二乙烯基苯 10g（含量40%） 水 200g（水:单体=4:1） 过氧化苯甲酰 0.25g 聚乙烯醇5% 10ml 次甲基蓝 数滴（聚合液维持浅蓝色即可） 操作：在500ml三口瓶中加入200ml蒸馏水和数滴次甲基蓝，调整好搅拌器的位置，加入聚乙烯醇水溶液，开动搅拌调整搅拌速度，并缓慢加热升温到40℃后停下搅拌，将事先在小烧杯中混合并溶有过氧化苯甲酰的苯乙烯，二乙烯苯倒入三口瓶中，控制搅拌速度，使分散的油珠大小合适（约小于小米粒），继续升温（约每分钟1—2度），在70℃下保持1小时，再升温到85—87℃，反应1小时（注意！此阶段应避免搅拌速度的调整，以防聚合物颗粒结成块），当小