[發明專利]一種磺酸-羧酸蛇籠樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 202010410572.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111471138B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 王嬌嬌;李晨;高志男;李永勝
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F220/14;C08F212/36;C08F8/12
• 代理公司: 鄭州匯科專利代理事務所(特殊普通合伙) 41147
• 代理人: 孫力文

本發明公開了一種磺酸?羧酸蛇籠樹脂及其制備方法，首先，將聚苯乙烯磺酸樹脂在甲基丙烯酸甲酯、二乙烯苯、過氧化苯甲酰和溶劑的混合液中溶脹；然后，將溶脹后的聚苯乙烯磺酸樹脂在去離子水中反應，得到磺酸?丙烯酸甲酯蛇籠樹脂；最后，將磺酸?丙烯酸甲酯蛇籠樹脂用氫氧化鈉溶液水解，即得磺酸?丙烯酸蛇籠樹脂。本發明的磺酸?羧酸蛇籠樹脂同時兼具強酸性功能基團和弱酸性功能基團，具有高交換容量和快速交換的特點。

技術領域

本發明屬于離子交換樹脂技術領域，尤其涉及一種磺酸-羧酸蛇籠樹脂及其制備方法。

背景技術

蛇籠樹脂是指以一種樹脂為“籠”，另外一種樹脂為“蛇”含有兩種功能基團的離子交換樹脂，最早應用在兩性樹脂的合成領域，又稱蛇籠聚電解質。這類樹脂中一般含有陰、陽兩種基團，可以同時進行陰、陽離子交換，廣泛應用于生物大分子的分離純化，濃電解質的脫鹽等。1957年，Hatch等最先發明蛇籠樹脂，其具有獨特的離子阻滯功能和用水即可再生的特點，在國外已被廣泛應用于科研和生產領域；美國Dowex公司推出的商品化產品Retardation11A8樹脂用于含高濃度NaSCN聚丙烯腈的廢水處理及濃堿液的脫鹽，效果較佳；2003年，黃海蘭等研究了蛇籠型螯合樹脂脂二乙烯三胺交聯甘油環氧樹脂羧甲基纖維素體系對Ag⁺、Cr³⁺、Hg²⁺等重金屬離子的吸附效果，結果表明該樹脂可用于重金屬污水的處理和金屬離子的分離等方面。

聚苯乙烯磺酸樹脂和聚丙烯酸樹脂均為最常見的離子交換樹脂，大量應用在工業用水軟化、抗生素提取、糖液脫色、污水處理、以及放射性廢水凈化等方面。聚苯乙烯磺酸樹脂為強酸性離子交換樹脂，交換速度快，但是離子交換總量一般只能達到4.5mmol/g；而丙烯酸樹脂為弱酸性離子交換樹脂，離子交換總量達到11.5mmol/g，但是交換速度慢，很快便達到交換平衡，外部溶液中的離子很難進入樹脂內部，使得樹脂的實用性很差。

發明內容

本發明的目的是提供一種以聚苯乙烯磺酸樹脂為“籠”，甲基丙烯酸甲酯為單體在樹脂內部聚合成“蛇”的離子交換樹脂及其合成方法。該樹脂同時兼具強酸性功能基團和弱酸性功能基團，具有高交換容量和快速交換的特點，解決了上述單一磺酸樹脂和丙烯酸樹脂交換容量低、交換速度慢的缺點，同時又增加了蛇籠樹脂的種類。

本發明的技術原理

本發明公開了一種磺酸-羧酸蛇籠樹脂及其制備方法，首先，將聚苯乙烯磺酸樹脂在甲基丙烯酸甲酯、二乙烯苯、過氧化苯甲酰和溶劑的混合液中溶脹；然后，將溶脹后的聚苯乙烯磺酸樹脂在去離子水中反應，得到磺酸-丙烯酸甲酯蛇籠樹脂；最后，將磺酸-丙烯酸甲酯蛇籠樹脂用氫氧化鈉溶液水解，即得磺酸-丙烯酸蛇籠樹脂，其制備過程中的反應方程式如下所示：

本發明的技術方案

一種磺酸-羧酸蛇籠樹脂，其基本結構如下：

所述磺酸-羧酸蛇籠樹脂中磺酸功能基含量為3.94-4.32mmol/g，羧酸功能基含量為1.96-3.56mmol/g，總功能基含量為6.17-7.50mmol/g。

所述磺酸-羧酸蛇籠樹脂的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取10-25重量份甲基丙烯酸甲酯、2-10重量份二乙烯苯、0.2-0.6重量份過氧化苯甲酰、15-30重量份溶劑加入到反應容器中，攪拌均勻，再加入5重量份聚苯乙烯磺酸樹脂，靜置8-14h，待樹脂充分吸收混合液后，將剩余混合液倒出，得到溶脹后的聚苯乙烯磺酸樹脂；

所述聚苯乙烯磺酸樹脂為凝膠或大孔樹脂，其交聯度為2-12％；

所述溶劑為環己烷或庚烷；