陰離子交換樹脂制備方法（一）

時(shí)間：2023-03-24 06:28:04來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

陰離子交換樹脂制備方法（一）

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

[制備方法]

目前工業(yè)用的陰離子交換樹脂大多是以交聯(lián)聚苯乙烯為骨架的。傳統(tǒng)的制備方法采用氯甲基化法，即將苯乙烯與二乙烯苯反應(yīng)形成共聚珠體，然后在催化劑下的作用下，與氯甲醚進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)，再與相應(yīng)的胺進(jìn)行胺化反應(yīng)，即得到相應(yīng)的陰離子交換樹脂。大孔型離子交換樹脂只需在苯乙烯、二乙烯苯的混合物中加入一種可與單體互混但不參加聚合反應(yīng)的惰性致孔劑，最終產(chǎn)品即為大孔型離子交換樹脂。常用的致孔劑有煤油、汽油、石蠟、聚苯乙烯、甲苯等。

氯甲基化法具有反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、易獲得交換容量高且性能穩(wěn)定的陰離子交換樹脂、成本低廉易于工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些缺點(diǎn)。由于原料氯甲醚具有致癌性，被國際上列為工廠禁用試劑。此外，在氯甲基化反應(yīng)中伴隨有亞甲基的二次交聯(lián)而使樹脂的性能受損，因此該方法逐漸受到限制，出現(xiàn)了一些新的合成方法。

(1)使用長鏈氯甲基醚類的氯甲基法

該方法是采用長鏈氯甲基醚類代替氯甲醚，避免氯甲醚的使用。長鏈氯甲基醚類的化學(xué)結(jié)構(gòu)與氯甲醚有類似之處，但尚未發(fā)現(xiàn)它們的致癌性，因此采用長鏈氯甲基醚類作為氯甲基化試劑是比較安全的。以色列的WarshawskyAbraham等提出使用氯甲基辛基醚和高分子氯甲基醚作為氯甲基化試劑。Luca等分別對以1，4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)和氯甲醚(CMME)為試劑進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)1，4-二氯甲氧基丁烷(BCMB)比較適合低交聯(lián)共聚物的氯甲基化反應(yīng)，在高交聯(lián)共聚物上的反應(yīng)結(jié)果較差。由于長鏈氯甲基醚類毒性抵，使用安全，因此該方法完全適用于低交聯(lián)度陰離子交換樹脂的制備。

(2)酰胺甲基化法

該法的具體過程為在交聯(lián)苯乙烯上經(jīng)酰胺甲基化反應(yīng)引入酰胺甲基，再水解得到含胺甲基的伯胺型弱堿樹脂，然后將弱堿樹脂經(jīng)叔胺化或季銨化等反應(yīng)得到相應(yīng)的弱堿或強(qiáng)堿樹脂。較常用的酰胺甲基化試劑有N-羥甲基甲酰胺、N-羥甲基丁二酰亞胺、N-羥甲基鄰苯二甲酰亞胺、N-羥甲基鄰苯二甲酰亞胺的脂類等。可用反應(yīng)式表示如下：

該法最早是在1961年由Corte提出。70年代后，Rohm&.Haas公司，Dow化學(xué)公司和Bayer AG公司都在這方面進(jìn)行過深入的研究。尤其是Bayer AG公司在這方面做出了突出的貢獻(xiàn)。

Bayer AG公司在專利3882053中公布了一種制備陰離子交換樹脂的工藝：將苯乙烯-二乙烯共聚珠體，先用氯乙烯浸泡，加入二苯二甲酰亞氨基乙烯和氯化鐵進(jìn)行縮合反應(yīng)；加熱10h后冷凝、抽濾、氯乙醚洗、干燥；然后珠體在水合肼和氫氧化鈉溶液中加熱至80～90℃，反應(yīng)6h；最后在鹽酸溶液中加熱至90℃，反應(yīng)6h，然后用稀堿液和水洗去鄰苯二甲酰胺，即得陰離子交換樹脂。

張效田等也曾用N-羥甲基甲酰胺進(jìn)行酰胺甲基化反應(yīng)，制備了交聯(lián)度較大的陰離子交換樹脂。其具體過程為將交聯(lián)度不同的膠態(tài)或大孔苯乙烯-二乙烯苯共聚珠體經(jīng)硝基乙烷膨脹，酸為催化劑，N-羥甲基甲酰胺為酰胺甲基化試劑，引入酰胺甲基，然后酸性水解得到弱堿樹脂。將該樹脂叔胺化可得叔胺弱堿樹脂。若將上述兩種弱堿樹脂分別季銨化，便得到相應(yīng)的強(qiáng)堿陰離子樹脂。

采用酰胺甲基化法制備的陰離子交換樹脂具有交換容量高、機(jī)械強(qiáng)度高、滲透性好的優(yōu)點(diǎn)，但是酰胺甲基化試劑價(jià)格高，反應(yīng)條件較為苛刻，對設(shè)備的要求高，能耗高，導(dǎo)致樹脂的生產(chǎn)成本較高。

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