[發明專利]一種磺酸型陽離子交換樹脂微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201710965930.4
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107629167B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 戴李宗;黃陳;劉惠祥;李奕奕;陳國榮;袁叢輝;許一婷;曾碧榕;羅偉昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08F228/02
• 分類號: C08F228/02;C08F212/08;C08F212/36;C08F222/38;C08F8/36;C08J5/20;B01J39/17
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;秦彥蘇

本發明涉及一種磺酸型陽離子交換樹脂微球及其制備方法，以無皂乳液聚合方法制備的苯乙烯/二乙烯基苯/2?丙烯酰氨基?2?甲基?1?丙烷磺酸/N?N，?亞甲基雙丙烯酰胺交聯聚合物微球為骨架，使用溶劑對其進行溶脹，之后用氯磺酸對其進行磺化，合成出含有大量磺酸根的陽離子交換樹脂微球。本發明的磺酸型陽離子交換樹脂微球及其制備方法，具有方法簡單，條件溫和，原料廉價，后處理簡單，離子交換量大等優點。

技術領域

本發明屬于離子交換材料技術領域，具體涉及一種交換容量大的離子交換材料，具體是涉及一種磺酸型陽離子交換樹脂微球及其制備方法。

背景技術

離子交換樹脂是一類帶有活性基團的網狀結構高分子化合物，它具有交換、選擇、吸附和催化等功能，在質子交換膜、催化劑、分離提純、工業高純水制備、醫藥衛生等很多領域具有重大應用。聚苯乙烯型離子交換樹脂應用最為廣泛，它是以聚苯乙烯為骨架，小分子的功能基以化學鍵的形式對聚苯乙烯苯環進行修飾，所以既保留了原有低分子的各種優良性能，又由于高分子效應可增添新的功能，這使得離子交換樹脂的性能大幅度提高。交聯聚苯乙烯磺酸型離子交換樹脂對于硬水軟化具有很大作用，隨著鍋爐給水、飲用水和電子用水等對離子交換出水的純度要求日益提高，促使離子交換樹脂的生產和應用技術不斷提高。

為了使硬水軟化的效率更高，就需要引入更多可交換基團，加快離子交換。傳統的方法是以苯乙烯(St)，二乙基苯(DVB)經懸浮聚合法制備的共聚物微球為骨架，然后直接滴加濃硫酸進行磺化反應，從而使苯環修飾上磺酸基，達到離子交換的目的，但是聚合物微球中有一部分粒度不符合要求，這樣會增加生產成本、增加能耗、浪費資源，而且其離子交換效果也不是特別理想。

因此，研究開發出一種交換效率高的離子交換樹脂具有重要意義。

發明內容

本發明旨在提供一種磺酸型陽離子交換樹脂微球及其制備方法，采用2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)為水溶性單體，在聚合結束后得到的聚苯乙烯微球外表面具有親水性質，在溶脹磺化后可在聚合物微球內外表面都能修飾上磺酸基，從而達到提高離子交換率的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種磺酸型陽離子交換樹脂微球的制備方法，包括：

1)在氮氣保護、攪拌和回流條件下，向容器中依次加入水、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌均勻；然后向其中加入苯乙烯、二乙烯基苯，加熱升溫至70～80℃，恒溫8～12min后，加入過硫酸鉀，反應20～26h，產物離心、洗滌若干次，真空干燥，得到聚苯乙烯微球；其中，所述2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺、苯乙烯、二乙烯基苯、過硫酸鉀的配方比例為0.8～4g：0.015～0.075g：3.5～4.5ml：0.022～0.028ml：0.09～0.11g；

2)用二氯甲烷對步驟1)中得到的聚苯乙烯微球進行溶脹25～35min，所述聚苯乙烯微球與二氯甲烷的質量體積比為1g：45～55ml；之后滴加氯磺酸和二氯甲烷的混合溶液，所述混合溶液中氯磺酸和二氯甲烷的體積比為1：2.5～3.5，所述用于溶脹所述聚苯乙烯微球的二氯甲烷與所述混合溶液的體積比為1：1.8～2.2；室溫下進行磺化反應4～16h，離心、洗滌若干次，即得所述磺酸型陽離子交換樹脂微球。

上述步驟1)中，所制得的聚苯乙烯微球，即溶脹磺化前的聚合物微球的化學結構式如下式所示：

其中苯乙烯(St)為油溶性單體，二乙烯基苯(DVB)為油溶性交聯劑，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)為水溶性單體，N-N，-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為水溶性交聯劑。

一實施例中：所述步驟1)中，過硫酸鉀以0.45％～0.55％過硫酸鉀水溶液的形式加入。