聚苯乙烯型离子交换树脂的研究.ppt

聚苯乙烯型离子 交换树脂的研究进展?;聚苯乙烯树定义与研究意义;1??聚苯乙烯型离子交换树脂的制备方法? 1.1??共聚球粒的合成? ??将苯乙烯，二乙烯苯进行悬浮共聚，加入分散稳定剂，在搅 拌的条件下可以得到粒度合适，大小均匀的球状共聚体（PS）。 稳定剂的性质、搅拌条件、温度等因素对悬浮聚合的影响很大。 用难溶性无机物微粉末作悬浮稳定剂时，得到的聚合球粒大小 比较均匀，并且在微粉末稳定剂用量相同时，粉末越细，得到 的球粒越小。?在苯乙烯，二乙烯苯悬浮共聚时加入沉淀剂、良 溶剂或线型高聚物等做致孔剂，聚合结束后将致孔剂提取出来， 得到多孔性的共聚物（Pst型，称为大孔树脂）。把这种共聚 物进一步制成离子交换树脂，发现其离子交换速度加快，机械强 度增大，稳定性增强。由于这类树脂其具有与活性炭类似的吸附 能力，可以回收吸附质，所以被广泛用于有机物的分离纯?化、工 业有机废水的处理、生化产品等。值得注意的是，在合成大孔共 聚物时，为保证孔结构的稳定，交联剂用量比合成凝胶型时要多。?;1.2??功能基团的引入? 　　 通常是采用产率较高、效果较好的有机化学功能基反 应，如磺化反应、氯甲基化反应等。但是高分子由于 空间位阻效应，在反应速度及产率上不如低分子，因 此选用良溶剂、强化反应条件、接入高性能基团一直 是研究的热点。;1.2.1??氯甲基化反应? 以PS为骨架，利用傅克反应（Friedel-Crafts?reaction）在 芳环上引入CH2Cl基团（CH2Cl基团有高度的活泼性能，可 进一步发生多种有机反应，在大分子链中引入多种功能基团）， 因此，氯甲基化的PS是多种功能高分子化合物的前驱体，以它为 母体，经过大分子反应可制得具有各种功能的离子交换树脂。氯 甲基化反应过程中，由于氯甲基化的苯环与相邻大分子链上未取 代的苯环间会发生副交联反应，形成副交联键。副交联反应不 但减小了氯甲基化程度，使氯甲基树脂的结构复杂，而且增大了 微球的交联度，严重影响微球的强度。但是向反应体系中加入三 氯化铝、四氯化硅、五氧化二磷等作催化剂时，反应条件更为缓 和，氯甲基化程度高，也可以有效地避免副交联反应。 ?近年来，使用催化剂进行氯甲基化取得了创新性成果。使用 Lewis酸催化剂和试剂1,4-二氯甲氧基丁烷（BCMB），在室温 下对PS（白球）进行氯甲基化反应，制得了氯含量接近17%的 氯甲基化PS（氯球）。?;采用胶束催化的方法，高效率地实现了PS的氯甲 基化：将PS溶于四氯化碳中，此油相增溶于离子 表面活性剂的胶束中，与水介质中的甲醛及盐酸 较快速进行反应，实现了PS氯甲基化反应。;2??聚苯乙烯型离子交换树脂的结构和性能? 2.1??机械强度? 离子交换树脂的机械强度是衡量离子交换树脂质量的最重要 的性能指标。随着树脂技术应用的推广，要求有高强度的树 脂可以用于条件较为苛刻的环境中，如高流速装置、流动床、 移动床等等。树脂的机械强度与交联密切相关，交联结构越均 匀，所制得的树脂越稳定。? 造成离子交换树脂结构均匀性差的原因是多方面的。对PSt-DVB的 共聚反应动力学进行了系统研究，结果发现，存在于工业DVB中的 各种异构体之间的聚合反应活性差异是造成共聚物珠粒内部结构不 均匀，从而产生内应力和受力不均的主要原因。一般情况下，大孔 树脂比同类凝胶树脂的机械强度要高，大孔树脂是由许多凝胶微粒 集合而成的聚集体，整体结构比较均匀，同时内部的孔隙为凝胶微 粒的自由膨胀收缩创造了一个极好的环境，因此球体的内应力小， 结构稳定，机械强度高。? 从引发剂种类、链转移反应、辅助交联剂和聚合反应气氛等四 个方面研究其对PSt-DVB共聚反应、共聚物珠粒的结构均匀性以及 树脂强度的影响。?探讨了树脂强度的诸多影响因素，并着重对胺基 交联形成的强碱季铵基团进行了研究，提出了用磷酸-渗磨圆球率法 测定强度，其强度数据更为可靠?。;2.2??耐热性? 离子交换树脂的耐热性与它的结构有关，普通凝胶型强酸 性树脂的比大孔型的耐热性差。交联度高的树脂比交联度低 的树脂耐热性差，这是因为交联度越低，大分子链活动性大， 能吸附更多的热量。对磺酸基脱落机理的研究结果表明，影响 PS等阳离子交换树脂热稳定性的主要因素是磺酸基团和芳环之 间键的断裂，要提高树脂的热稳定性，首先要考虑提高此键的 热稳定性。在提高树脂的耐温性能方面进行的研究上，主要是 通过在苯环上引入一些吸电子的基团[21-22]，如卤素、硝基、 乙酰基等，这样苯环上磺酸基就不易脱落，苯环上基团的吸电 子性作用越强，磺酸基越不易脱落。? 用邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯与二乙烯基苯合 成三种氯代苯乙烯强酸性阳离子交换树脂，考察