[发明专利]一种新型丙烯酸酯骨架的弱碱性阴离子交换树脂的制备

说明书

【技术领域】

本发明涉及高分子吸附分离材料的制造技术，特别是一种新型丙烯酸酯骨架的弱碱性阴离子交换树脂的制备。 

【背景技术】

丙烯酸系阴离子交换树脂具有交换容量高、抗有机物污染能力强、物理稳定性优异等优点,目前已广泛使用于有机物含量高、含盐量高的水处理应用中。一般在水处理系统设计中，将弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂置于阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂之间，这样可最大限度发挥其高交换容量、优异的动力学性能、容易再生和抗污染能力强的特性，有效保护后级强碱阴离子交换树脂。在废水处理、食品行业（脱色、除苦味及脱酸）、药物提取分离等应用中丙烯酸系阴离子交换树脂亦发挥着重要作用。 

目前丙烯酸骨架的碱性阴离子交换树脂大多由丙烯酸甲脂与交联剂（如二乙烯苯）共聚，然后与多胺进行胺解反应而转化为含有酰胺－胺结构的树脂而获得〔刘永宁,范云鸽,施荣富等.交联聚丙烯酰多胺树脂的合成及脱色性能的研究[J].化学试剂,1994,16(4):215-217）。由于丙烯酸甲脂与二乙烯苯共聚的竞聚率相差较大，共聚物的交联结构不均匀，所得的离子交换树脂强度较差，交换动力学性能不够好。而且丙烯酸甲脂－二乙烯苯共聚物在与多胺进行胺解反应时所需反应温度较高，同时容易产生附加交联，使树脂结构过于紧密，不利于大离子的交换。 

另外也有从丙烯腈与交联剂（如二乙烯苯）共聚，然后利用氰基－CN的胺解－水解（aminolysis–hydrolysis）反应而制备得到丙烯酸骨架的碱性阴离子交换树脂〔Neagu V,Bunia I，Acrylic weak base anion exchangers and their chemical stability in aggressive media，Polymer Degradation and Stability83（）：133–138(2004)；郑承兰，碱性阴离子交换树脂[P].中国专利,CN96105239.2,1996〕。该方法从丙烯腈制备仍然需要共聚合后再胺解－水解的两步反应，才能得到含有酰胺－胺结构的丙烯酸骨架的碱性阴离子交换树脂 

本发明提出一类一步共聚合制备丙烯酸酯骨架的弱碱性阴离子交换树脂的制备方法，所采用的技术方案是：选用本身含有弱碱功能基团的丙烯酸酯单体，与双烯或三烯交联剂、或者双烯或三烯混合交联剂进行自由基悬浮共聚合制备得到弱碱性阴离子交换树脂。 

含有弱碱功能基团的丙烯酸酯单体中甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)是重 要代表，它是一种用途广泛的中间体，其在国内已经实现了工业化生产。DMAEMA是无色透明，有胺气味的液体，闪点为64℃，沸点186℃（1.013×100000Pa),68.5℃(1.33×1000Pa)，能与水及酯、酮、醇、醚、烃、氯代烃等多种有机溶剂互溶，本身呈碱性，分子中含有叔胺基、酯基和不饱和双键，与酸能生成盐，与氯甲烷等烷基化剂反应生成季铵盐。酯基能发生水解、转酯等反应。不饱和双键能发生加成、聚合、共聚合等一系列反应。这种重要的丙烯酸酯单体,在工业上具有广泛的用途,如应用于水处理（直接均聚或与丙烯酰胺共聚得到聚合物絮凝剂或先季铵化后得到阳离子单体,再进行均聚或共聚,得到阳离子型絮凝剂）、造纸、纤维（掺和或接枝后能够改变纤维的物理和化学特性）,橡胶（DMAEMA的加入可改进橡胶、塑料的一些性能，作为共聚单体可提高丁苯橡胶生胶强度,提高丁苯胶乳和帘子线的粘合力,从而提高了丁苯橡胶的质量），塑料，DMAEMA聚合物可作石油精制用的泥浆分散剂，光固化涂料、医药（含甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的聚合物可用于医用高分子材料，如药物包衣，皮肤保护膜，假牙粘合材料，接触眼镜，自液渗析膜及抗凝血材料用单体等）、粘胶剂、表面活性剂等。在以上这些应用中多是DMAEMA的线性聚合物。 

DMAEMA制备交联共聚树脂的报道不多，较早时1977年罗门－哈斯公司申请了具有阴离子功能基的大孔甲基丙烯酸酯聚合物〔美国专利US 4052343（1977），US 4128534（1978）〕,何琦申请了含叔氨基的大孔阴离子交换树脂及其制备方法[P].中国专利,201010182237.8（2010-05-25）。前者利用了一种三烷基胺作为相扩展剂（phase extender）制备得到大孔型树脂；后者所用交联剂为单一交联剂，只是聚合中加入少量第三单体，从而会降低所得树脂交换容量。本发明的特点是，不仅用单一交联剂，还采用混合交联剂，这有利于获得结构均匀的聚合物网络，还有利于交换容量的提高。 

【发明内容】