[发明专利]一种强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子离子交换树脂技术领域，涉及一种强酸型阳离子交换树脂。

背景技术

强酸型阳离子交换树脂作为催化剂，近年来在化工领域的酯化、水解、缩合、水合、烷基化、酰基化等有机反应中得到广泛的应用。其作为非均相催化剂易与产物分离，易于实现反应的连续化和自动化，使工艺和设备简单化，因而在工艺上有突出的优越性。

目前，强酸性聚苯乙烯系阳离子交换树脂的传统生产工艺多为苯乙烯单体与二乙烯基苯进行自由基悬浮共聚合，然后磺化得到(何炳林，'离子交换与吸附树脂'，上海科技教育出版社，1995)。二乙烯基苯作为交联剂能使高分子链成为互相交联的网状结构。但是工业化的二乙烯基苯的纯度和各异构体的比例也因生产厂家不同而差异很大，而导致所得的微球存在结构致密，或者交联不够的问题，造成共聚物交联网络结构不均匀性。而树脂的交联密度及其均匀性对离子交换树脂的性能会产生很大的影响，比如树脂的交换容量小，强度差，使用中易粉末或者结块。

且传统生产过程中的处理步骤工艺繁琐，并会对操作环境产生不良影响。比如聚合反应结束后为了脱去白球孔道内残留的部分致孔剂，削弱其对磺化反应的屏蔽，提高磺化程度，从而提高树脂的交换容量，通常是用索氏提取器，使用甲苯、丙酮等有机溶剂多次反复抽提，过程工艺复杂、耗时长，不利于工业化生产。另外，工业化生产中在磺化过程结束后，通常还要升温、减压蒸馏除卤代烷烃，然后降温放料。

本发明是针对上述原料所生产的树脂质量差，树脂生产工艺繁琐、不环保而提供了一种简单、环保、交联结构均匀、交换容量大的强酸性聚苯乙烯阳离子交换树脂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂、其制备方法及其应用，该强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂具有含水率高、离子交换容量大的优点，应用于稀土金属离子的吸附中，吸附效果好。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是: 

一种强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂，其特征在于：它是以苯乙烯为单体，以亚甲基双丙烯酰为交联剂，所述单体苯乙烯与交联剂亚甲基双丙烯酰的质量比为1：0.01-0.5，在致孔剂和引发剂的作用下经成球、定型老化得到微球，然后在醇溶剂中超声洗涤脱除致孔剂，再经磺化处理得到磺化产物，后直接倒入冰水中洗涤、过滤而得。

一种强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）按单体苯乙烯、交联剂亚甲基双丙烯酰胺、致孔剂、引发剂按质量比为1：0.01-0.5：0.1-2.0：0.005-0.02选取各反应原料，搅拌混合均匀，配得有机相溶液； 

2）在搅拌状态下将上述配制的有机相溶液加入到质量分数为0.1-1%的高分子化合物分散剂溶液中成球；成球后升温至80-95℃定型1-8h，接着95-110℃回流老化1-8h，再在醇溶剂中超声洗涤，过滤得到交联聚苯乙烯微球；

3）将步骤2）制备的交联聚苯乙烯微球在二氯乙烷中进行溶胀处理，然后加入质量体积比为1：0.1-2的磺化试剂（即磺化试剂的体积（ml）和交联聚苯乙烯微球的质量（g）的比例），在0-80℃磺化反应1-8h，反应结束后直接倒入冰水中洗涤，过滤即可得到强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂。

按上述方案，所述的致孔剂为甲苯、液体石蜡中的一种或两种的混合。

按上述方案，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的任意一种或者一种以上的混合。

按上述方案，所述的高分子化合物分散剂为明胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的任意一种或一种以上的混合。

按上述方案，所述的分散剂溶液和有机相溶液的体积比为1：0.1-5。

按上述方案，所述步骤（2）的成球温度为40-60℃；成球时的搅拌速度为500-5000r/min，所述的成球时间为0.5-2h。

按上述方案，所述步骤（2）的醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的任意一种或者一种以上的混合，所述的醇超声洗涤时间为2-4h。 

按上述方案，所述步骤（3）的溶胀处理时间为0.5-2h。

按上述方案，所述步骤（3）的磺化试剂为浓硫酸、氯磺酸中的任意一种或二种的混合。

上述强酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂在吸附稀土金属离子中的应用。