强酸性阳离子交换树脂合成反应式.pdf

强酸性阳离子交换树脂合成反应式

一种强酸性阳离子交换树脂及其制备方法一种强酸性阳离
子交换树脂及其制备方法【专利摘要】本发明公开一种强酸性
阳离子交换树脂及制备方法。即以油溶性的不饱和烷基（芳基）
磺酸盐、苯乙烯为单体为原料，以二乙烯基单体为交联剂，通
过自由基引发的悬浮聚合制备出粒径范围为

1.4mm的白色球形颗粒，其磺酸基团的含量为

23.5～

29.2%，离子交换容量为

2.91～

3.51meq/g的强酸性阳离子交换树脂。该制备方法革除了
传统阳离子交换树脂的制备工艺中的磺化过程，不再使用具有
强氧化性的浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸作为磺化试剂，解决了
传统工艺中大量废酸排放带来的环境污染问题及生产安全问题。
其用于水中的钙、镁离子的去除及用于催化非均相的有机合成
反应，比如有机酸和醇的缩合反应，酚类烷基化反应等。

【专利说明】一种强酸性阳离子交换树脂及其制备方法
【技术领域】[0001]本发明涉及一种强酸性阳离子交换树脂及
其制备方法，属于功能高分子制备应用【技术领域】。
【背景技术】[0002]离子交换树脂是一类带有功能基团的
网状结构的功能高分子化合物，它是不溶性的三维网状骨架、
连接在骨架上的功能基团和功能基团带有相反电荷的可交换离
子三部分构成。广泛应用于水处理、食品工业、合成化学和
石油化学工业及其他方面。

[0003]交联聚苯乙烯-二乙烯苯磺酸阳离子交换树脂是离
子交换树脂应用中最广的领域品种。

[0004]磺酸基阳离子交换树脂是将交联聚苯乙烯-二乙烯
骨架结构通过浓硫酸、氯磺酸、三氧化硫和发烟硫酸等强氧
化剂的磺化作用引入磺酸基而制成。但是，这种传统工艺磺
化后得到的离子交换树脂，其中含有约37%左右的硫酸，必
须要用不同浓度硫酸缓慢的梯度稀释和清水清洗才能得到成
品，工序时间长，耗用不同浓度的硫酸和清水量大，而且清洗
后的废液中有一定浓度的硫酸，不仅造成资源浪费还无法回收
利用，只能排放，导致对环境的污染较大。在整个磺化过程
的工艺中所用的硫酸，特别是具有强氧化和腐蚀性的浓硫酸
不仅会对设备造成腐蚀还会对操作人员带来危险。在环保压力
下，废酸处理和污染问题不仅提高了交换树脂的生产成本还
增加了企业的额外负担。

【发明内容】[0005]本发明的目的是为了解决上述磺酸基
阳离子交换树脂制备过程中废酸排放污染环境、水资源浪费
及生产安全等问题，而提供了一种强酸性阳离子交换树脂及其
制备方法，该制备方法环保。
[0006]本发明的技术原理采用体积百分比浓度为36%的
盐酸水溶液将三辛胺在正己烷中质子化，将其与亲水性的磺
酸盐作用形成油溶性的磺酸盐-三辛胺单体，然后将这种油溶
性的磺酸盐-三辛胺单体与苯乙烯，二乙基苯混合，通过悬浮
自由基聚合，制备出强酸性阳离子交换树脂的共聚球形颗粒，
共聚球形颗粒在N，N-二甲亚基甲酰胺和氢氧化钠的混液中
水解，去除三辛胺，形成Na-型的磺酸型强酸性阳离子交换树
脂。

[0007]反应基本方程式如下：L...:;、?-jirkmiHl!l4-~
ma,

4.....................-嗜*摩等鳙''_((?

【权利要求】

1.一种强酸性阳离子交换树脂，其特征在于所述的强酸性
阳离子交换树脂，即以油溶性的不饱和烷基(芳基）磺酸盐、
苯乙烯为单体为原料，以二乙烯基单体为交联剂，通过自由
基引发的悬浮聚合制备出粒径范围为

0.42-

1.4_的白色球形颗粒，其磺酸基团的含量为

23.5?

29.2%，离子交换容量为
2.91?

3.51meq/g，按重量份数计算，所述的强酸性阳离子交换
树脂的原料组成及含量如下：不饱和烷基磺酸盐

33.2?

37.1份三辛胺

42.1?

59.0份盐酸

18.7?

25.9份正己烷187?259份苯乙烯0?

31.2份二乙烯基苯0?

27.8份甲苯

17.4?45份偶氮二异丁腈

2.5?

3.45份稳定剂

6.2?

8.6份N，N-二甲亚基甲酰胺
26.3?

36.3份氢氧化钠

515.2?373份所述的不饱和烷基磺酸盐为乙烯基磺酸钠、
对苯乙烯磺酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙基横酸纳；所述的稳
定剂为明胶和羟甲基纤维素按质量比为10:1所组成的混合物；
所述的氢氧化钠为浓度为lmol/L的氢氧化钠水溶液；所述的
盐酸为体积百分比浓度为36%的盐酸水溶液。

2.如权利要求1所述的强酸性阳离子交换树脂，其特征在
于所述的强酸性阳离子交换树脂按重量份数计算，其原料组
成及含量如下：不饱和烷基磺酸盐

34.7份三辛胺

55.2份盐酸

24.5份正己烷

245.5份苯乙烯〇份二乙烯基苯

10.1份甲苯

38.6份偶氮二异丁腈

3.3份稳定剂

8.18份N