陰離子交換樹脂的合成（四）

2022-10-31

氯甲基苯乙烯-二乙烯苯共聚物能與多種胺進(jìn)行胺化反應(yīng),與伯胺、仲胺的胺化產(chǎn)物即為弱堿性陰離子交換樹脂。

弱堿基團(tuán)的水合能力稍差，在堿性溶液中的膨脹也較小，胺化反應(yīng)的速度可以快一些。尤其是大孔氯甲基化共聚物，在較高的溫度(40~60℃)下進(jìn)行胺化也能得到強(qiáng)度很好的弱堿性陰樹脂。但是，溶脹劑對胺化產(chǎn)物的性能影響很大。例如，在用二氯乙烷進(jìn)行充分溶脹的情況下，以二甲胺進(jìn)行胺化，所得叔胺基樹脂結(jié)構(gòu)比較疏松，含水量較大，樹脂的動(dòng)力學(xué)性能很好，但體積交換量較小。若在無溶脹劑或溶脹較差的條件下進(jìn)行胺化，雖然胺化程度也可以很高，但其動(dòng)力學(xué)性能與前者相差很大。這表現(xiàn)在離子交換速度慢，水洗耗量很大等方面。對于大孔陰離子交換樹脂，還會(huì)顯著地影響其孔結(jié)構(gòu)。

在弱堿性陰樹脂的合成過程中，生成的弱堿基團(tuán)還可能與未反應(yīng)的氯甲基進(jìn)一步反應(yīng)，生成更高級(jí)的胺基，因而會(huì)產(chǎn)生附加交聯(lián)，并降低樹脂的交換量。以二甲胺進(jìn)行胺化時(shí)還會(huì)因此而產(chǎn)生可觀的強(qiáng)堿交換基團(tuán)。如含8%DVB的氯甲基化共聚物用二甲胺進(jìn)行胺化，得到4.02mmol/g的總交換量，其中強(qiáng)堿交換量0.67mmol/g。有時(shí)還會(huì)更高一些。為盡量減少強(qiáng)減基團(tuán)的產(chǎn)生，在胺化時(shí)應(yīng)使共聚物充分溶脹，并提高胺在介質(zhì)中的濃度。如以二氧六環(huán)為介質(zhì)，用無水二甲胺在0℃胺化4~10天(DVB2%~7.5%)，所得叔胺基樹脂不含強(qiáng)堿基團(tuán)，測得的弱堿交換量與由氯含量計(jì)算的相符。說明叔胺基未與另外的氯甲基反應(yīng)。

伯胺基弱堿性樹脂的合成比較特殊。早期的伯胺樹脂系由交聯(lián)聚苯乙烯經(jīng)硝化、還原制得的，其性能不夠理想。由氯甲基交聯(lián)聚苯乙烯合成伯胺樹脂的方法有兩種:一是用鄰苯二甲酰亞胺胺化，再經(jīng)水解制得;二是用六次甲基四胺胺化，經(jīng)鹽酸分解得到。六次甲基四胺的胺化反應(yīng)可在氯仿或二氯乙烷存在下于30℃進(jìn)行。10h后，以1:3的濃鹽酸乙醇溶液分解樹脂上的六次印基四胺基團(tuán)，可得交換量大于4.5mmol/g的伯胺基樹脂。