[发明专利]一种用废旧PS电视机外壳制备强酸性离子交换树脂的方法

说明书

本发明涉及到利用废旧PS电视机外壳制备强酸性离子交换树脂的方法，将废旧PS电视机外壳通过磺化反应制备具有磺酸基团的磺酸型树脂，然后加入致孔剂乙醇、正庚烷和水的混合液，得到大孔型强酸性阳离子交换树脂。步骤如下：1)将溶解在有机溶剂中的废旧PS电视机外壳加入浓硫酸进行磺化反应；2)然后加入NaOH溶液中和反应至溶液PH＝7‑9，经过滤、洗涤得到黄色固体粉末；3)称取一定量的磺酸钠型树脂，加入一定量正庚烷，还有不同比例的乙醇/水混合液作为致孔剂，得到大孔型强酸性阳离子交换树脂。本发明具有操作简便，能耗低，制备成本低、原料价廉易得、制备的材料孔结构发达、比表面积大等优点。

技术领域：

本发明涉及利用废旧PS电视机外壳制备具有离子交换性能的大孔型强酸性阳离子交换树脂的方法以及对聚苯乙烯磺化度和其内部孔结构的优化。制备出具有较强离子交换性能的大孔型阳离子交换树脂，用来作为制备有机胺类二氧化碳吸附材料的载体。

背景技术：

塑料制品给人们的生产生活带来了极大的方便，但大量的废弃塑料，给环境造成了严重的污染。随着国民经济的不断发展，家电更新周期明显缩短，报废家电的数量急剧增加。大量废旧的电视机外壳主要成分是高抗冲聚苯乙烯，在常温下很难裂解和降解。对这种废弃的聚苯乙烯塑料进行回收、改性并加以利用，既可变废为宝，又可避免环境污染。

直接利用法回收废弃塑料工序简单，但是再生后的塑料的力学性能大大降低，无法满足高档次产品的需求，且会产生二次污染。热裂解法在所有方法中最为简单，用热能克服裂解所需活化能，塑料发生解聚反应，成为低分子化合物和单体。该方法投资低廉，工艺简便，但是能耗高，过高的温度和过长的时间导致汽油、柴油的含量较低。解聚单体化法对废弃塑料的纯度要求较高，因此分选为单一品种的工作十分繁杂。

改性法大多数情况是利用共混或化学接枝对再生材料进行改性，多是在塑料原料中添加矿物质、纤维、阻燃剂、弹性体等物质，有效地改善塑料的抗蠕变、抗疲劳、耐热、抗老化的性能。

近年来一些研究人员尝试着以废旧聚苯乙烯塑料为原料，通过对废旧聚苯乙烯泡沫塑料进行磺化改性处理，将极性的硫酸根离子基团引入到废旧聚苯乙烯分子的苯环上，使改性后的废旧聚苯乙烯分子具有水溶性表面活性剂性质，能够作为混凝土材料中的高效减水剂使用，同时也可以制备强酸性阳离子交换树脂。专利公开号为CN 17727的发明专利公开了一种废旧聚苯乙烯泡沫制备聚苯乙烯磺化物的方法，公开号为CN 103157511A的中国专利公开了一种由废旧聚苯乙烯泡沫制备炭基固体磺酸的方法。这些方法具有高效环保、操作简单的优点，但也存在如下问题：1)上述方法中磺化反应需要加热，因此能耗较大；2)制备的强酸性阳离子交换树脂比表面积小。针对这些问题，提出了利用废旧PS电视机外壳制备大孔型强酸性阳离子交换树脂的方法，该方法在室温下进行磺化反应，大幅度降低能耗，降低生产成本，然后将磺化反应后的磺酸型树脂用致孔剂致孔，得到孔结构丰富、比表面积较大的大孔型强酸性阳离子交换树脂。

发明内容：

本发明是采用价格低廉的废旧PS电视机外壳为原料，制备具有离子交换性能的离子交换树脂。该方法操作简单、能耗低、制备成本低、原料价廉易得、制备的材料孔结构发达、比表面积大，离子交换容量大。

1.大孔型强酸性阳离子交换树脂制备的方法按下列步骤实现：

a.取预处理后的废旧PS电视机外壳破碎成颗粒，然后溶于有机溶剂，并搅拌至充分溶解；

b.向上述a有机溶液中加入浓度为18.4mol/L浓硫酸，在室温下反应一段时间，反应结束后，用大量蒸馏水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤、过滤，得到磺酸型树脂；

c.将上述b得到的产品加入NaOH溶液，在超声波仪中超声1h，然后过滤洗涤至中性得到磺酸钠型树脂；

d.将2g磺酸钠型树脂加入到含有致孔剂的溶液中，在一定温度下反应一段时间，最后得到大孔型强酸性阳离子交换树脂。