本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种超声微波辅助制备大孔离子交换树脂的方法。
背景技术：
超声波是频率范围高于20KHz的声波，具有方向性好、穿透力强等特点。超声波作为一种机械波作用于反应液时，其周期性波动会对反应液造成压缩和稀疏作用，即产生“空穴效应”，能一定程度破坏液体形态，提高相分散效果，能替代传统的搅拌或外加热等热力学手段。微波是频率为30~0.3GHz范围内的电磁波。微波的频率与化学官能团的旋转振动频率接近，可活化基团，引发自由基聚合，促进化学反应。单一的超声或微波已被广泛应用于有机反应，相较于传统反应具有明显的操作简单、反应条件温和、时间短、产率高等优点。超声微波反应是一类将超声波和微波协同作用于一反应体系，具有快速、高效、可控等特点，可用于药物合成、化合物萃取、纳米材料合成和有机高分子聚合。
离子交换树脂是一类带有功能交换基团的网状高分子材料，一般呈0.04~1.2mm的胶状颗粒。离子交换树脂的粒径及其分布是影响树脂性能的基本因素之一。粒径均匀性差会不仅造成树脂的大量流失，还会引起树脂床或管道的堵塞等问题。现有技术一般是通过改变悬浮聚合过程中聚合物液滴的尺寸大小来控制的。因此，悬浮聚合的方法、单体浓度和搅拌速率是决定其粒度均一性的关键。目前，尚未有超声微波辅助制备离子交换树脂的报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供了一种超声微波辅助制备离子交换树脂的方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种超声微波辅助制备离子交换树脂的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，称取75~90份苯乙烯、10~15份二乙烯基苯、3~5份正庚烷和0.2~0.4份偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75~90℃，得油相反应液；
步骤2，称取500~800份去离子水、70~80份聚乙烯醇、10~15份羟丙基甲基纤维素、5~10份十二烷基磺酸钠和80~100份氯化钠混合搅拌均匀，加热至75~90℃，得水相反应液；
步骤3，超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100~300W，微波功率为200~500W，反应5~15min，提高微波功率至350~600W，继续反应3~5min，抽滤，大量热水洗涤、烘干、筛分得白球、酸化或碱化处理，水洗中和，得离子交换树脂。
本发明的进一步改进在于：在所述步骤3中，微波功率为350~600W，继续反应3~5min时，离子交换树脂粒径为0.4~1.0mm，均匀系数≤1.4。
本发明的进一步改进在于：所述步骤3中的酸化处理包括用浓硫酸对其进行磺化反应，稀释、水洗中和，碱液转型，得到强酸或弱酸性阳离子交换树脂。
本发明的进一步改进在于：所述步骤3中的碱化处理包括对白球进行氯甲基化和叔胺化/或季铵化，水洗中和，盐酸转型，得到强碱或弱碱型阴离子交换树脂。
本发明的有益效果是：利用超声微波辅助离子交换树脂的合成，简化了反应操作，缩短了白球树脂的悬浮聚合反应时间，提高单体转化率，同时实现了离子交换树脂粒径的可调控，提升了其粒度和孔道分布的均匀性，该制备方法应用于离子交换树脂的生产能大幅降低成本，提高生产效率，能解决传统树脂粒度分布不佳的难题。
本发明控制反应中超声波与微波的功率，控制悬浮聚合过程中聚合物的粒度和孔结构分布，达到提高离子胶树脂粒度和孔径分布均一性的效果。
该方法以苯乙烯为骨架单体、二乙烯基苯为交联剂、正庚烷为致孔剂、偶氮二异丁腈为引发剂，在一定功率的超声微波协同作用下，在水相中悬浮聚合得到离子交换树脂。该方法制备的离子交换树脂粒度可调控且均一性好，孔道结构分布均匀。该制备方法操作简单、反应时间短、单体转化率高，具有较好的工业生产应用前景。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如实施例所示，本发明是一种超声微波辅助制备离子交换树脂的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤1，称取75~90份苯乙烯、10~15份二乙烯基苯、3~5份正庚烷和0.2~0.4份偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75~90℃，得油相反应液；
步骤2，称取500~800份去离子水、70~80份聚乙烯醇、10~15份羟丙基甲基纤维素、5~10份十二烷基磺酸钠和80~100份氯化钠混合搅拌均匀，加热至75~90℃，得水相反应液；
步骤3，超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100~300W，微波功率为200~500W，反应5~15min，提高微波功率至350~600W，继续反应3~5min，抽滤，大量热水洗涤、烘干、筛分、酸化或碱化处理，水洗中和，得离子交换树脂。
其中：在所述步骤3中，微波功率为350~600W，继续反应3~5min时，离子交换树脂的粒径为0.4~1.0mm，均匀系数≤1.4。
实施例一
称取75g苯乙烯、12g二乙烯基苯、5g正庚烷和0.2g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至90℃，得油相反应液。再称取500g去离子水、70g聚乙烯醇、15g羟丙基甲基纤维素、5g十二烷基磺酸钠和100g氯化钠混合搅拌均匀，加热至90℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100W，微波功率为200W，反应15min，提高微波功率至500W，继续反应3min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，磺化，水洗中和，得强酸性离子交换树脂。
实施例二
称取90g苯乙烯、15g二乙烯基苯、5g正庚烷和0.4g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75℃，得油相反应液。再称取800g去离子水、80g聚乙烯醇、10g羟丙基甲基纤维素、10g十二烷基磺酸钠和80g氯化钠混合搅拌均匀，加热至75℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为200W，微波功率为300W，反应5min，提高微波功率至350W，继续反应5min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，磺化，水洗中和，得强酸性离子交换树脂。
实施例三
称取75g苯乙烯、12g二乙烯基苯、5g正庚烷和0.2g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75℃，得油相反应液。再称取600g去离子水、70g聚乙烯醇、10g羟丙基甲基纤维素、6g十二烷基磺酸钠和90g氯化钠混合搅拌均匀，加热至75℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100W，微波功率为250W，反应10min，提高微波功率至500W，继续反应3min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，磺化，水洗中和，得强酸性离子交换树脂。
实施例四
称取90g苯乙烯、15g二乙烯基苯、3g正庚烷和0.4g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75℃，得油相反应液。再称取700g去离子水、70g聚乙烯醇、10g羟丙基甲基纤维素、6g十二烷基磺酸钠和85g氯化钠混合搅拌均匀，加热至75℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100W，微波功率为200W，反应15min，提高微波功率至500W，继续反应3min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，氯甲基化，季铵盐化，水洗中和，得强碱型阴离子交换树脂。
实施例五
称取90g苯乙烯、15g二乙烯基苯、5g正庚烷和0.4g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至75℃，得油相反应液。再称取800g去离子水、80g聚乙烯醇、10g羟丙基甲基纤维素、10g十二烷基磺酸钠和80g氯化钠混合搅拌均匀，加热至75℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为200W，微波功率为300W，反应5min，提高微波功率至350W，继续反应5min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，氯甲基化，季铵盐化，水洗中和，得强酸性离子交换树脂。
实施例六
称取75g苯乙烯、12g二乙烯基苯、5g正庚烷和0.2g偶氮二异丁腈搅拌均匀，加热至90℃，得油相反应液。再称取600g去离子水、70g聚乙烯醇、10g羟丙基甲基纤维素、6g十二烷基磺酸钠和100g氯化钠混合搅拌均匀，加热至90℃，得水相反应液。超声微波反应器中将油相反应液加至水相反应液中，调节超声波功率为100W，微波功率为250W，反应10min，提高微波功率至500W，继续反应3min，抽滤，大量热水洗涤，烘干，筛分，氯甲基化，季铵盐化，水洗中和，得强酸性离子交换树脂。