[发明专利]弱酸性阳离子交换树脂

说明书

本发明属于离子交换脂领域。具体地说，它涉及的是弱酸性阳离子交换树脂。

弱酸性阳离子交换树脂的主要品种之一为具有交联结构的聚丙烯酸球状珠体。实用的弱酸性阳离子交换树脂应具有较高的质量交换量和体积交换量，较小的酸、碱转型体积变化及较高的机械强度。而对上述各种性能影响的重要因素是树脂交联结构的均匀性。交联结构越均匀则上述各项指标就越好。同时，生产成本低、工艺简单也是实用生产工艺的要求。目前，弱酸性阳离子交换树脂大都由丙烯酸甲酯与二乙烯基苯共聚，然后聚合物在碱性条件下水解，使酯基转化成羧基，即可得到，有时也可加入其它交联剂。由于丙烯酸甲酯与二乙烯基苯自由基共聚的竟聚率相差较大，这种弱酸性阳离子交换树脂共聚物的结构不均匀，因此产品存在体积交换量低(小于等于4.2mmol/ml)，酸、碱转型体积变化大(大于72％)，强度低(小于等于51％)等不足，并且原料丙烯酸甲酯价格高，以至于生产成本较高。

本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提出一种新型弱酸性阳离子交换树脂。它具有较好的性能即重量交换量和体积交换量高，酸、碱转型体积变化小，强度高，并且成本低廉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以廉价的丙烯腈为主要原料——功能基单体，合成交联结构均匀的共聚物，然后水解成性能优良的弱酸性阳离子交换树脂。因为，目前尚未找到一种与丙烯腈竞聚率相近、价格较低的双烯或多烯交联剂，因此，本发明的核心问题就是选用交联剂的问题。本发明采用两类交联剂混合的混合交联剂构成本发明的交联剂，其中一类交联剂的自由基聚合活性比丙烯腈的聚合活性大，而另外一类交联剂的自由其聚合活性比丙烯腈的聚合活性小，在混合交联剂中上述两类交联剂各选一种或几种。

上述聚合活性大于丙烯腈聚合活性的交联剂包括：二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、二乙烯基萘、双甲基丙烯酸乙二醇酯、衣康酸烯丙基酯(利用其中活性较大的双键)、衣康酸双烯丙基酯(利用其中活性较大的双键)。

上述聚合活性小于丙烯腈聚合活性的交联剂包括：衣康酸烯丙基酯(利用其中活性较小的双键)，衣康酸双烯丙基酯(利用其中活性较小的双键)，三聚氰酸三烯丙基酯，三聚异氰酸三烯丙基酯，丁烯二酸双烯丙基酯。

由上可知，聚合活性大于丙烯腈聚合活性的交联剂和聚合活性小于丙烯腈聚合活性的交联剂都包含有衣康酸烯丙基酯和衣康酸双烯丙基酯。如果聚合活性大于丙烯腈聚合活性的交联剂和聚合活性小于丙烯腈聚合活性的交联剂同时选用衣康酸烯丙基酯或者衣康酸双烯丙基酯，则混合交联剂变为一种交联剂，即一种交联剂同时含有聚合活性大于丙烯腈聚合活性的烯基和聚合活性小于丙烯腈聚合活性的烯基。这样的一种交联剂也能起到上述的两种或两种以上交联剂的混合交联剂的作用。

在聚合体系中也可加入少量的其它功能基单体，如丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等，以调整树脂的某些性能，如交换量、酸碱转型体积变化等。

上述的共聚体系中，也可以加入惰性有机溶剂——致孔剂。致孔剂在聚合过程中不参加任何化学反应，它分布于形成的聚合物中，使聚合物形成大孔树脂。惰性有机溶剂可为脂肪烃、芳香烃、水不溶性醇类、水不溶性有机酸类、醚类、酯类、水不溶性酮类等中的一种或几种。在聚合体系中单体(功能基单体和交联剂)与惰性有机溶剂比例为2∶1-1∶0。

本发明的工艺过程是：上述的功能基单体、交联剂及惰性有机溶剂在自由基引发剂偶氮化合物(偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等)、过氧化物(过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化月桂酰)等存在下，在水相中进行悬浮聚合，得到球状树脂。树脂的粒度可通过改变搅拌装置的转速、分散剂的种类(如明胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等)和用量(浓度为0.01％-2％)来调整，由此共聚得到的共聚物在强酸或强碱条件下水解，即可得到弱酸性阳离子交换树脂。强酸水解条件可为：采用30％-36％的HCl，在80℃-110℃条件下，水解8-30小时；强碱水解条件可为：用5％-40％的NaOH水溶液，在70℃-100℃水解8-30小时。

本发明的主要优点是：比传统的产品的性能有很大提高，且生产成本低。主要指标可达：重量交换量为10.0-11.0mmol/g，体积交换量为4.5-4.8mmol/ml，酸、碱转型体积变化为53％-60％，强度为90％。

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

实施例1：