一种聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子交换树脂技术领域，尤其涉及一种聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法。
【背景技术】
[0002]离子交换树脂是一种化学性质稳定、分子量大、机械强度高、不溶于酸碱及有机溶剂、物化性能稳定、具有离子交换功能的高分子固体材料，一般由碳、氢、氧、氮和硫元素构成，由交联结构的高聚物骨架、骨架上连结的功能基以及功能基上可交换的离子组成。高聚物骨架具有立体的网络结构，高分子链之间相互交联，带有交换基团固定离子的功能基以化学键结合在交联结构的高分子基体上，可交换的离子以离子键和功能基结合，其电性与功能基相反，可以和外界带有同种电荷的离子相互交换，仅有自由电子对而不带电荷的功能基通过自由电子对结合离子、离子化合物和极性分子。电性相反的离子在溶液中可以解离，并在一定条件下可与其他符号相同的离子发生交换反应，其离子交换能力由固定在高分子基体骨架上的活性基团的性质决定。
[0003]离子交换树脂具有离子交换、脱水、脱色、吸附和催化等功能，目前已广泛应用于工程技术、科学研究、日常生活、医学和农业等领域，例如，可用于从生产工艺用水中去除杂质、从生产工业废水或尾水中去除有毒有害物质、从稀溶液中富集提取贵重材料、从溶液中提取溶质等，也可用来确定杂质中所含有的各种物质以及研究化学物质的各种成分，还被用于各种有机物质合成工艺的催化剂。
[0004]强碱性阴离子交换树脂具有性能优良、可循环再生、转型方便等优点，目前已被广泛用于工业水处理、贵重金属元素的分离提取、酶的固定化、多肽的分离以及纯化等领域。但是现有的强碱性阴离子交换树脂在合成的过程中存在着多取代、二取代等副反应，产物结构复杂，树脂的交换性能不是很理想。
【发明内容】
[0005]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，其步骤简单，条件温和，得到的聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂机械强度高，离子交换性能好。
[0006]本发明提出的一种聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0007]S1、将去离子水、聚乙烯醇、明胶、氯化钠、过硫酸钠混合均匀，然后加热至55-65°C，搅拌至各原料完全溶解，然后冷却至温度为30-40°C得到水相；
[0008]S2、将对氯苯乙烯、二乙烯苯、致孔剂和过氧化苯甲酰加入水相中混合均匀，升温至70-80°C反应3-5h，再在85-90°C下反应4_8h，然后在92_98°C下反应0.3_lh，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙烯微球；
[0009]S3、将聚苯乙烯微球和1，4- 二氯甲氧基丁烷混合均匀，然后加入五氧化二磷，在30-40°C下反应5-10h，反应结束后过滤、洗涤至中性得到氯甲基化微球；
[0010]S4、将氯甲基化微球加入N，N-二甲基甲酰胺中，然后加入二甲基乙醇胺，升温至40-45°C后反应6-9h，反应结束后分别经蒸馏水、盐酸和氢氧化钠溶液洗涤得到所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂。
[0011]优选地，在SI中，将去离子水、聚乙烯醇、明胶、氯化钠、过硫酸钠混合均勾，然后加热至55-65°C，搅拌至各原料完全溶解后调节体系的pH至中性。
[0012]优选地，在S2中，所述致孔剂为正庚烷、环己酮、甲苯、十二烷中的一种或者多种的组合。
[0013]优选地，在S2中，所述致孔剂为正庚烷、环己酮、甲苯、十二烷的组合，且正庚烷、环己酮、甲苯、十二烷的重量比为0.5-5:3-5:2-5:0.5-2。
[0014]优选地，所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0015]S1、按重量份将130-200份去离子水、1_3份聚乙烯醇、3_5份明胶、1_5份氯化钠、
0.5-2份过硫酸钠混合均勾，然后加热至55-65°C，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH至中性，然后冷却至温度为30-40°C得到水相；
[0016]S2、按重量份将150-200份对氯苯乙烯、30-50份二乙烯苯、1-3份正庚烷、4-5份环己酮、3-4份甲苯、0.5-1份过氧化苯甲酰加入水相中混合均勾，通入氮气20-35min后升温至70-80°C反应3-5h，再在85-90°C下反应4_8h，然后在92_98°C下反应0.3_lh，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙烯微球；
[0017]S3、按重量份将100-150份聚苯乙烯微球和350-450份1，4- 二氯甲氧基丁烷混合均匀，然后加入30-50份五氧化二磷，在30-40°C下反应5-10h，反应结束后过滤、洗涤至中性得到氯甲基化微球；
[0018]S4、按重量份将10-20份氯甲基化微球加入50-80份N，N- 二甲基甲酰胺中，然后加入50-70份二甲基乙醇胺，升温至40-45°C后反应6_9h，反应结束后分别经蒸馏水、盐酸和氢氧化钠溶液洗涤得到所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂。
[0019]优选地，所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，在S2中，升温至70-80°C的过程中，升温速率逐渐增大，且平均升温速率为1-1.50C /min。
[0020]优选地，所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0021]S1、按重量份将180份去离子水、2.6份聚乙烯醇、3.7份明胶、2.6份氯化钠、1.3份过硫酸钠混合均匀，然后加热至60°C，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH至中性，然后冷却至温度为38°C得到水相；
[0022]S2、按重量份将175份对氯苯乙烯、42份二乙烯苯、2.6份正庚烷、4.7份环己酮、3.2份甲苯、0.6份过氧化苯甲酰加入水相中混合均匀，通入氮气30min，升温至76°C反应3.2h，其中，在升温至76°C的过程中，升温速率逐渐增大，且平均升温速率为1.20C /min，再在86°C下反应7.2h,然后在92°C下反应0.8h，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙稀微球；
[0023]S3、按重量份将135份聚苯乙烯微球和400份1，4_ 二氯甲氧基丁烷混合均匀，然后加入40份五氧化二磷，在38°C下反应7h，反应结束后过滤、洗涤至中性得到氯甲基化微球；
[0024]S4、按重量份将16份氯甲基化微球加入70份N，N- 二甲基甲酰胺中，然后加入58份二甲基乙醇胺，升温至43°C后反应8h，反应结束后分别经蒸馏水、盐酸和氢氧化钠溶液洗涤得到所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂。
[0025]本发明中，选择了对氯苯乙烯与二乙烯苯聚合，由于对氯苯乙烯分子中引入了吸电子的氯原子，提高了所得树脂的耐热性；正庚烷、环己酮、甲苯配合作为致孔剂，通过调节正庚烷、环己酮、甲苯的含量，使致孔剂具有合适的挥发速度，得到的聚苯乙烯微球去除溶剂后具有较大的孔径，另外，控制了苯乙烯和二乙烯苯聚合的速度，调节了微球的大小；在氯甲基化的过程中以1，4-二氯甲氧基丁烷为氯甲基化试剂，并选择了五氧化二磷作为催化剂，使反应温和，提高了氯甲基化的程度，并减少了副反应的发生，使得到的聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂具有高的离子交换速率。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例5所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0028]实施例1
[0029]本发明提出的聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0030]S1、按重量份将180份去离子水、2.6份聚乙烯醇、3.7份明胶、2.6份氯化钠、1.3份过硫酸钠混合均匀，然后加热至60°C，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH至中性，然后冷却至温度为38°C得到水相；
[0031]S2、按重量份将175份对氯苯乙烯、42份二乙烯苯、2.6份正庚烷、4.7份环己酮、3.2份甲苯、0.6份过氧化苯甲酰加入水相中混合均匀，通入氮气30min，升温至76°C反应3.2h，其中，在升温至76°C的过程中，升温速率逐渐增大，且平均升温速率为1.20C /min，再在86°C下反应7.2h,然后在92°C下反应0.8h，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙稀微球；
[0032]S3、按重量份将135份聚苯乙烯微球和400份1，4_ 二氯甲氧基丁烷混合均匀，然后加入40份五氧化二磷，在38°C下反应7h，反应结束后过滤、洗涤至中性得到氯甲基化微球；
[0033]S4、按重量份将16份氯甲基化微球加入70份N，N- 二甲基甲酰胺中，然后加入58份二甲基乙醇胺，升温至43°C后反应8h，反应结束后分别经蒸馏水、盐酸和氢氧化钠溶液洗涤得到所述聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂。
[0034]实施例2
[0035]本发明提出的聚苯乙烯阴离子型离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤:
[0036]S1、按重量份将130份去离子水、3份聚乙烯醇、3份明胶、5份氯化钠、0.5份过硫酸钠混合均匀，然后加热至65°C，搅拌至各原料完全溶解，调节体系的pH至中性，然后冷却至温度为30°C得到水相；
[0037]S2、按重量份将200份对氯苯乙烯、30份二乙烯苯、3份正庚烷、4份环己酮、4份甲苯、0.5份过氧化苯甲酰加入水相中混合均勾，通入氮气35min后升温至70°C反应5h，再在85°C下反应Sh，然后在92 °C下反应Ih，反应结束后经洗涤、过滤、干燥、过筛得到聚苯乙烯微球；
[0038]S3、按重量份将100份聚苯乙烯微球和450份1，4_ 二氯甲氧基丁烷混合均匀，然后加入30份五氧化二磷，在40°C下反应5h，反应结束后过滤、洗涤至中性得到氯甲基化微球；
[0039]S4、按重量份将20份氯甲基化微球加入50份N