大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的合成
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河北化工
1998年第2期
大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的合成
刘
凤
刘秀庭
050051)
(石家庄市树脂厂石家庄市
摘要关键词
主要讨论了大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的工艺原理及不同交联度、不同致孔剂对其结构大孔树脂交联度
致孔剂维生素C
苯乙烯
和性能的影响,通过大量实验和数据找出生产大孔树脂的最佳工艺。
1前言
近年来,各地纷纷上马生产维生素C,各生产厂家竞争日趋激烈,生产规模在不断扩大。
为了使自己的产品能立于不败之地,生产厂家在原有工艺基础上加以改进,寻求一种既能提高产品收率,又可降低成本的新方法。根据VC生产过程的需要,我们研究了一种新型树脂———大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(以下简称大孔树脂)。此树脂相当于美国Amberlite
200C树脂,用来代替VC—Na转型中使用的
硫酸,使VC—Na转型收率由原来的74%提高至86%,还避免了用酸对设备的腐蚀和对环境造成的污染,且树脂机械强度好,反复使用不易破碎,亦具有一定脱色能力,在VC生产使用中取得了良好效果。
2实验部分
2.1反应原理
2.2工艺过程
2.2.1大孔共聚物的合成
将工业苯乙烯和交联剂(M)按一定的交联
度聚合,在聚合过程中加入适量的致孔剂制成大孔共聚物(俗称白球),然后用溶剂把大孔共聚物中的致孔剂萃取出来,以水蒸汽蒸馏,再经水洗、烘干、筛分,取20～50目的白球准备下步使用。
2.2.2大孔白球的功能基反应
以二氯乙烷(精制)为溶胀剂、浓硫酸为磺化剂在一定温度下进行磺化反应,待反应结束,减压蒸馏出残余的二氯乙烷,
然后进行硫酸稀
释(至接近中性),再转型成钠型,这就是成品树脂的出厂形式。
2.2.3大孔树脂的纯化
此型大孔树脂主要用于VC生产,为了不影响VC的纯度和消光值,必须对树脂进行精制纯化,即用溶剂萃取法把树脂制造过程中残留下来的一些低聚物和杂质除去。
3结果与讨论
3.1交联度对树脂性能的影响
用等量的同种致孔剂制成不同交联度的树脂进行实验,结果列于表1。
刘凤刘秀庭:大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的合成
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表1交联度对树脂性能的影响
交联度
*
质量全交换容量含水量体积全交换容量/mmol·g
4.404.354.314.284.25
-1
由表2可见,不同的致孔剂致孔效果是不
同的,根据VC的分子结构,以液蜡为致孔剂的树脂符合要求。
以不同用量的液蜡为致孔剂制成相同交联度的树脂样品进一步实验,结果列于表3。
表3不同用量的同种致孔剂对树脂结构的影响
单体/致孔剂*
100∶20100∶30100∶40100∶60
质量全交换容量比表面积/mmol·g
4.084.284.323.84
-1
/(M∶单体)20∶10025∶10030∶10035∶10040∶100
/%5655524846
/mmol·ml
1.601.621.681.801.86
-1
含水量/%44.8045.2849.1851.95
注:交联剂M∶单体为质量比
/m·g
4314020
2-1
从实验结果可以看出,由于交联度不同,树脂的性能有所差异。随着交联度的增大,树脂
的质量全交换容量和含水量下降了,而体积全交换容量则相反。其中按交联剂∶单体=0.33～0.37合成的大孔树脂完全符合VC生产需要。此后又经过多次实验,树脂的含水量均在46%～53%之间,质量全交换容量≥4.2mmol/7mmol/ml,达g,体积全交换容量≥1.到了用户要求。因此,我们将该型大孔树脂交联度选择为交联剂∶单体=0.33～0.37。3.2致孔剂对树脂结构的影响
大孔树脂的结构对其性能有重要影响,而不同的致孔剂、不同的用量所制成的树脂结构是不同的。用等量的不同种致孔剂制成同种交联度的树脂样品进行实验,结果列于表2。
表2不同致孔剂对树脂结构的影响
致孔剂固蜡
液蜡白油
*
白油/甲苯(1∶1)
*
液蜡/甲苯(1∶1)
孔体积/ml·-1
0.320.360.360.170.22
比表面积平均孔径/m2·-1
17.2640.0023.48--/ 369288267--
注:表中单体/致孔剂为质量比
由以上实验数据可以看出,致孔剂的用量对树脂的结构有很大影响。致孔剂用量增加,比表面积也随之增大,而到某一极限后,随致孔剂用量增加,比表面积反而下降。因此,并不是致孔剂的用量越多效果越好。实验表明,致孔剂/单体(质量比)在0.3～0.5时,可达到该型树脂优级品标准,符合用户要求。
综合3.1、3.2讨论可以看出,交联度为交联剂/单体=0.33～0.37、致孔剂/单体=0.3～0.5的大孔树脂符合要求。
4结论
此型大孔树脂是根据VC生产厂家要求的性能指标研制的,在生产实践中以其成本低、生产效率高、机械强度好而取得了良好的效果。这种树脂在其它方面尤其是有机酸应用上也有一定潜力,有待于进一步开发研究。
注:表中白油/甲苯、液蜡/甲苯均为体积比
SynthesisofMacroporousStronglyAcidicStyreneTypeCationExchangeResin
LiuFeng,LiuXiuting
Shijiazhuang(
ResinFactory,ShijiazhuangCity,050051)
AbstractInthisarticlewediscussmostlyprocessingprincipleofmacroporousstronglyacidicstyrenetypecationexchangeresinandtheeffectsofdifferentcross-linkingagentanddiluentonstructureproperties.Wefoundoutthebestindustrialartofproducingmacroporeresinbyagreatdealofexperimentsanddates.
Keywordsmacroporousresin,cross-linkingagent,diluent,VC,styrene
(收稿日期1998-01-18)