一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法

2023-11-08 09:54:47

專利名稱：一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法。應用於化工領域。
背景技術：
大孔弱酸性丙烯酸陽離子樹脂主要應用於水處理，市場份額大，目前各樹脂企業採用的生產工藝主要有兩種，一種是採用一次或者二次聚合的聚丙烯酸甲酯為白球，經過水解得到大孔弱酸樹脂；另一種工藝則是採用丙烯腈為單體製備大孔白球，再經過水解得到大孔弱酸樹脂。若採用丙烯酸甲酯為原料的生產工藝，其缺點就是最終得到的弱酸樹脂弱酸交換量無法達到llmmol/g，滿足不了客戶的要求；若採用丙烯腈為聚合單體，最終產品的弱酸交換量可以達到標準，但是產品外觀為乳黃色或者黃色珠體，無法實現樹脂為純白色的目標，不容易被客戶接受。

發明內容
本發明的目的是克服上述兩種工藝的缺點，製備既具有超過llmmol/g的弱酸交換量，同時樹脂顏色為純白色的陽離子交換樹脂。通過採用丙烯酸與丙烯酸甲酯為聚合單體，通過懸浮聚合製備大孔白球，再經過水解得到最終的產品。為了防止丙烯酸溶解到水相中，本發明採用高濃度的氯化鈣水溶液作為分散相，反應完成後水相和回收重複使用。本發明的目的可通過如下措施來實現本發明提供的大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，製備步驟如下步驟1、按重量比取苯乙烯1-3份，丙烯酸類單體60-80份和二乙烯苯與三烯丙基異三聚氰酸酯5-10份為單體；取單體總重5% -30%的甲苯和汽油或碳醇為混合致孔劑， 取單體總重0. -2%的過氧化苯甲醯和0. 1% -2%的偶氮二異丁腈為引發劑，混合得油相；步驟2、按重量比取0. 2-1份纖維素，250-400份無水氯化鈣，溶於500份去離子水中，製得水相；步驟3、將油相投入水相，開啟攪拌器，轉速40-120轉/分，至油珠粒徑為 0. 4-1. 2mm時，開始緩慢升溫，至65°C _75°C時恆溫反應，升溫速度為0. 5°C /分；在該溫度下繼續保溫反應5小時，之後以同樣的升溫速度將溫度升至75°C _85°C，再恆溫反應2-4小時；然後以同樣升溫速度將溫度升至85°C -95°C，恆溫反應2-4小時，最後升至97。C，恆溫8 小時，進行固化反應，反應結束後，過濾；步驟4、珠球用75°C _90°C去離子水洗滌，直至洗液清亮；然後用丙酮提取，乙醇淋洗，至洗液清亮；得大孔陽離子樹脂半成品；步驟5、去上述溼樹脂150ml，加入200ml 15% -25%液鹼，70°C _90°C恆溫反應 5h-10h ；反應結束後，裝柱，用等體積去離子水洗，再用2倍體積IN的鹽酸過柱lh-2h，再用去離子水洗至中性，得大孔弱酸性陽離子交換樹脂。
所述的水相為氯化鈣水溶液，濃度為30% -45%。所述的丙烯酸類單體為丙烯酸與丙烯酸甲酯的混合物。所述的二乙烯苯為重量百分比55%或者80%的工業二乙烯苯。所述的交聯劑為二乙烯苯與三烯丙基異三聚氰酸酯的混合物。綜上所述本發明具有以下有益效果1、丙烯酸經過聚合可直接得到聚丙烯酸樹脂，不用經過水解去除醇基，且價格上丙烯酸要便宜，無論從哪方面都可以提高原料的利用率。2、工藝改進，使得最終產品為純白色，直接改進了目前以丙烯腈為原料的工藝中產品顏色發黃的缺點。3、工藝簡單，水相氯化鈣水溶液可以回收重複使用，成本低且環境汙染小。
具體實施例方式為了進一步說明本發明，提供了一下實施例實施例1 稱取丙烯酸73. 6g，重量百分比為55%的二乙烯苯9. lg，三烯丙基異三聚氰酸酯 3. Ig ；稱取17g甲苯，稱取0. 5g過氧化苯甲醯和0. 5g偶氮二異丁腈為引發劑，混合得油相；稱取Ig纖維素，360g無水氯化鈣，溶於440g水中，製得水相；將油相投入水相，開啟攪拌器，至油珠粒徑為0. 4-1. 2mm時，開始緩慢升溫，至 70°C時恆溫反應，升溫速度為0. 5°C /分；在該溫度下繼續保溫反應5小時，之後以同樣的升溫速度將溫度升至80°C，再恆溫反應2小時；然後以同樣升溫速度將溫度升至90°C，恆溫反應2小時，最後升至97V，恆溫8小時，進行固化反應，反應結束後，過濾；珠球用75°C去離子水洗滌，直至洗液清亮；然後用丙酮提取，乙醇淋洗，至洗液清亮；得大孔弱酸性陽離子交換樹脂；實施例2稱取丙烯酸49. lg，丙烯酸甲酯^.31g，重量百分比為80%的二乙烯苯6. 3g，三烯丙基異三聚氰酸酯3. Ig;稱取15g甲苯，稱取0.5g過氧化苯甲醯和0. 5g偶氮二異丁腈為引發劑，混合得油相；稱取Ig纖維素，360g無水氯化鈣，溶於440g水中，製得水相；將油相投入水相，開啟攪拌器，至油珠粒徑為0. 4-1. 2mm時，開始緩慢升溫，至 70°C時恆溫反應，升溫速度為0. 5°C /分；在該溫度下繼續保溫反應5小時，之後以同樣的升溫速度將溫度升至80°C，再恆溫反應2小時；然後以同樣升溫速度將溫度升至90°C，恆溫反應2小時，最後升至97°C，恆溫8小時，進行固化反應，反應結束後，過濾；珠球用75°C去離子水洗滌，直至洗液清亮；然後用丙酮提取，乙醇淋洗，至洗液清亮；得大孔弱酸性陽離子交換樹脂；去上述溼樹脂150ml，加入200ml 20 %液鹼，70°C恆溫反應IOh ；反應結束後，裝柱，用等體積去離子水洗，再用2倍體積IN的鹽酸過柱lh-2h，再用去離子水洗至中性，得大孔弱酸性陽離子交換樹脂；實施例3稱取丙烯酸47. 3g，丙烯酸甲酯28. 2g，重量百分比為80%的二乙烯苯8. 8g，三烯丙基異三聚氰酸酯3. 5g ；稱取15g甲苯，稱取0. 5g過氧化苯甲醯和0. 5g偶氮二異丁腈為引發劑，混合得油相；稱取Ig纖維素，360g無水氯化鈣，溶於440g水中，製得水相；將油相投入水相，開啟攪拌器，至油珠粒徑為0. 4-1. 2mm時，開始緩慢升溫，至 70°C時恆溫反應，升溫速度為0. 5°C /分；在該溫度下繼續保溫反應5小時，之後以同樣的升溫速度將溫度升至80°C，再恆溫反應2小時；然後以同樣升溫速度將溫度升至90°C，恆溫反應2小時，最後升至97°C，恆溫8小時，進行固化反應，反應結束後，過濾；珠球用75°C去離子水洗滌，直至洗液清亮；然後用丙酮提取，乙醇淋洗，至洗液清亮；得大孔弱酸性陽離子交換樹脂；去上述溼樹脂150ml，加入200ml 20 %液鹼，70°C恆溫反應IOh ；反應結束後，裝柱，用等體積去離子水洗，再用2倍體積IN的鹽酸過柱lh-2h，再用去離子水洗至中性，得大孔弱酸性陽離子交換樹脂；
權利要求
1.一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，其特徵在於包括下列工藝步驟步驟1、按重量比取苯乙烯1-3份，丙烯酸類單體60-80份和二乙烯苯與三烯丙基異三聚氰酸酯5-10份為單體；取單體總重5% -30%的甲苯和汽油或碳醇為混合致孔劑，取單體總重0. 1% -2%的過氧化苯甲醯和0. 1% -2%的偶氮二異丁腈為引發劑，混合得油相；步驟2、按重量比取0. 2-1份纖維素，250-400份無水氯化鈣，溶於500份去離子水中， 製得水相；步驟3、將油相投入水相，開啟攪拌器，轉速40-120轉/分，至油珠粒徑為0. 4-1. 2mm 時，開始緩慢升溫，至65°C -75°C時恆溫反應，升溫速度為0. 5°C /分；在該溫度下繼續保溫反應5小時，之後以同樣的升溫速度將溫度升至75°C _85°C，再恆溫反應2-4小時；然後以同樣升溫速度將溫度升至85°C _95°C，恆溫反應2-4小時，最後升至97°C，恆溫8小時，進行固化反應，反應結束後，過濾；步驟4、珠球用75V -90°C去離子水洗滌，直至洗液清亮；然後用丙酮提取，乙醇淋洗， 至洗液清亮；得大孔陽離子樹脂半成品；步驟5、去上述溼樹脂150ml，加入200ml 15 % -25 %液鹼，70°C -90 V恆溫反應 5h-10h ；反應結束後，裝柱，用等體積去離子水洗，再用2倍體積IN的鹽酸過柱lh-2h，再用去離子水洗至中性，得大孔弱酸性陽離子交換樹脂。
2.根據權利要求1所述的一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，其特徵在於 所述的水相為氯化鈣水溶液，濃度為30% -45%。
3.根據權利要求1所述的一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，其特徵在於 所述的丙烯酸類單體為丙烯酸與丙烯酸甲酯的混合物。
4.根據權利要求1所述的一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，其特徵在於 所述的二乙烯苯為重量百分比55 %或者80 %的工業二乙烯苯。
5.根據權利要求1所述的一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法，其特徵在於 所述的交聯劑為二乙烯苯與三烯丙基異三聚氰酸酯的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種大孔弱酸性陽離子交換樹脂的製備方法。該方法是採用丙烯酸部分取代丙烯酸甲酯和丙烯腈，以甲苯和汽油為致孔劑，在氯化鈣水溶液中懸浮聚合，聚合完成後水洗並用甲醇洗去致孔劑，再經過NaOH水溶液水解得到大孔弱酸性陽離子交換樹脂。採用該工藝製備的大孔弱酸性陽離子樹脂，既具有高於11mmol/g的弱酸交換量，同時與傳統樹脂相比顏色為純白色。本發明具有不用經過水解去除醇基，且價格上丙烯酸要便宜，工藝簡單，水相氯化鈣水溶液可以回收重複使用，成本低且環境汙染小等優點。
文檔編號B01J39/20GK102190753SQ201010131620
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者周家付 申請人:周家付