[发明专利]一种具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂制备方法

说明书

本发明涉及一种具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂制备方法。所述方法包括以下步骤：首先，制备复合树脂微球，其次，制备介孔电气石复合聚苯乙烯离子交换树脂，然后，进行磺化处理，最后，制备具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合聚苯乙烯离子交换树脂。此蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂具有较高的比表面积和孔容，使其在恶劣环境下仍能保持较好的性能。本发明方法在实际应用中具有较高的实用价值，可以广泛应用于水处理、废水处理、电池电解质、催化剂等领域。此外，本发明方法还具有较好的可扩展性，可以应用于其他类似复合材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂的制备方法，特别适用于离子交换、吸附、催化等领域。

背景技术

离子交换树脂在水处理、分离、催化等领域具有广泛应用。然而，传统的离子交换树脂存在比表面积小、孔径分布窄等问题，限制了其在实际应用中的性能。引入了长链柔性单体甲基丙烯酸十八酯与苯乙烯共聚，从而提高离子交换树脂微球的抗压强度，然而这种方法仅能提升聚苯乙烯树脂的抗压性能，无法全面改善其均一性、热稳定性、化学稳定性等综合性能，难以满足当前对更高质量离子交换树脂的需求，应用范围有限。同时，目前市场上大多数的离子交换树脂是基于苯乙烯/二乙烯基苯共聚物或基于(甲基)丙烯酸共聚物而制备的聚合物颗粒，通过修饰电荷性功能基团来达到交换目的，但是这些树脂的交换容量相对较低，这样会增加生产成本、增加能耗、浪费资源，而且效果也不是特别理想。因此，研究开发出一种交换效率高的离子交换树脂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂的制备方法，实现高比表面积、宽孔径分布和优异离子交换性能。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有蛋黄壳结构的介孔电气石复合磺化聚苯乙烯离子交换树脂的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

1)制备复合树脂微球；

作为优选，水相的制备，所述的水相由下述重量份的原料制得：聚乙二醇0.4-1，聚山梨酯-750.1-0.2，二羧甲基丙氨酸三钠0.25-0.5，海藻酸丙二醇酯0.3.5-1，愈创木酚甘油醚0.3-0.4，水75-100，所述水相的制备过程是将愈创木酚甘油醚、聚山梨酯-80加入水中搅拌分散5-10min，然后加入其余原料混合溶解均匀，即得水相。

作为优选，油相的制备，所述的油相由下述重量份的原料制得：苯乙烯50-70，二乙烯苯5-10，过氧化苯甲酰0.4-1，甲基丙烯酸甲酯2-6，乙烯基三甲氧基硅烷4-7，介孔电气石1-2，醇酯十二0.4-1，液体石蜡2-4，所述油相的制备过程是先将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三甲氧基硅烷和醇酯十二混合并于50-60℃搅拌0.5-1h，然后加入其余原料混合均匀，即得油相。

2)制备介孔电气石复合聚苯乙烯离子交换树脂；

作为优选，复合树脂微球的制备，将油相缓慢倒入水相中，先于60-75℃搅拌反应1-2h，然后升温至80-95℃，先搅拌反应2-4h，然后保温反应4-6h，反应结束后将得到的反应产物经过抽滤、洗涤、干燥，即得复合树脂微球，所述油相与水相的重量比为1∶5-1∶7。

作为优选，将0.1～0.4质量份的复合树脂微球、30～70体积份的水、10～40体积份的乙醇、0.15～0.3质量份的CTAB与0.4～0.9体积份的氨水混合，40～70℃搅拌20～45min，然后加入0.1～0.7质量份的TEOS，搅拌反应1～3h，之后加入含有0.05～0.12质量份的CTAB、0.1～0.4体积份的氨水的水相溶液，搅拌15～45min，再将溶有0.37～0.65体积份的BTME的0.5～4体积份的乙醇溶液加入上述反应体系中，搅拌2～8min后，加入0.06～0.1体积份的PTMS，45～60℃反应1～2h，之后升温至60～90℃反应0.5～1.5h，产物提纯，得到介孔电气石复合聚苯乙烯离子交换树脂。

3)磺化处理；