[发明专利]一种醇溶性磺酸型阳离子交换树脂的制造方法

说明书

本发明公开了一种醇溶性磺酸型阳离子交换树脂的制造方法，采用线型聚(苯乙烯‑乙烯)多嵌段无规共聚物作原料，使之溶解于二氯乙烷中，然后滴加由浓硫酸和乙酸酐反应生成的乙酰硫酸溶液，实施均相磺化反应；接着将反应产物通过不锈钢高压喷嘴，挤出至含有分散剂和氢氧化钠的水中，用带有切割功能的搅拌桨快速打散成悬浮体系；最后进行减压蒸馏以回收二氯乙烷，将悬浮颗粒滤干后用去离子水洗涤数遍，滤干后鼓风干燥，即制得所述的醇溶性磺酸型阳离子交换树脂产品。用本发明方法制得的阳离子交换树脂产品，颗粒大小和内部的磺酸基团分布都很均匀，能在低毒性醇中完全溶解，制造过程简洁、高效和成本低廉，易于实现大规模化工业生产。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，特别涉及一种基于聚(苯乙烯-乙烯)多嵌段无规共聚物的、能在醇类有机溶剂中完全溶解的、带有强酸性磺酸基官能团的、能快速发生阳离子交换的功能树脂材料及其制造方法。

背景技术

线型的含有磺化聚苯乙烯组分的聚合物材料(也可称为磺化聚苯乙烯基聚合物)，由于具备了能在水溶液中高度溶胀、在有机溶剂中适度溶解、强烈亲水、快速阳离子交换等理化特性，被广泛地应用于亲水膜制备、水处理、建筑、环保、能源、医药等各个领域。例如，作为亲水性水处理用荷负电膜(例如微滤膜、超滤膜、纳滤膜、离子交换膜、反渗透膜等)的主体材料或者辅助添加材料，以提高膜的亲水性、抗污性或者离子选择透过性；作为空调或新风系统的气体除湿隔膜，发挥超薄、透水不透气、快速传热等作用；作为渗透蒸发膜的基材，提高水醇分离的选择性；用来制作燃料电池质子交换膜，和全钒液流储能电池隔膜；作为无缺陷混凝土的增塑剂，提高建筑物的抗压强度；作为水溶液的增稠剂、絮凝剂或者分散剂，发挥相应的工业用途。因此，这是一类很有工业应用价值的荷负电功能高分子材料。

这类材料，一般是通过对线型的聚苯乙烯基聚合物，实施磺化反应之后得到的。而对聚苯乙烯成分的磺化，目前常用的磺化剂有浓硫酸(包括发烟硫酸)、氯磺酸、三氧化硫、乙酰硫酸、氨基磺酸等等。进一步地，对于可以溶解于有机溶剂的线型聚苯乙烯基聚合物来说，一般选用乙酰硫酸作为磺化试剂，以实现均相磺化反应，则会更为有效。与此对比，交联聚苯乙烯(例如用二乙烯基苯交联的聚苯乙烯树脂微球，俗称白球)的磺化，一般在经过有机溶剂(如二氯乙烷、二甲基甲酰胺等)充分溶胀之后用浓硫酸来高温反应，执行非均相磺化反应。线型聚苯乙烯基聚合物，除了单纯的非交联线型聚苯乙烯(结构上为单嵌段的聚合物)之外，还包括聚苯乙烯与聚乙烯、聚异丁烯、聚丙烯、聚丁二烯等组分复合构成的两嵌段或三嵌段共聚物。例如，由美国科腾公司生产的“A-B”构型的双嵌段共聚物，包括聚苯乙烯-聚丁二烯(SB)、聚苯乙烯-乙烯/丁烯无规共聚物(SEB)等；还提供“A-B-A”构型的三嵌段共聚物，包括聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯聚合物(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯聚合物(SIS)、氢化聚苯乙烯-乙烯/丁烯无规共聚物-聚苯乙烯聚合物(SEBS)、聚苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物-聚苯乙烯聚合物(SEPS)等。这些两嵌段和三嵌段的共聚物，都可以作为聚苯乙烯基聚合物，实施均相磺化反应后得到磺化聚苯乙烯基产物(参考文献：李笑晖等，磺化SEBS质子交换膜的研究进展，材料导报，2005,19(2):36-38)。