СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКАТИОНИТА Советский патент 1967 года по МПК C08J5/20 C08F112/14 C08F8/36 

Известно нолучение сульфокатионита на основе нолистирола путем сшивания его обработкой параформальдегидом, растворенным в серной кислоте, с последующим введением сульфогрупп известными методами. Недостатком этого способа является Неудовлетворительная совместимость полистирола с раствором параформальдегида в сериой кислоте, в результате чего получают .катионит, неоднородный из-за различной степени сшивки у поверхности и в глубине зерна.

Предлагается способ получения сульфокатионита на основе полистирола путем сшивки его толуолформальдегидной смолой с последуюндим введением сульфогрупп.

Толуолфорл альдегидная смола хорошо совмеш,ается с полистиролом, она является одновременно и сшивающим агентом, и пластификатором. Процесс сшивки происходит легко к при мягких условиях, а получаемый «атионит отличается высокой степенью однородности.

Катионит можно получить в виде частиц неправильной формы (блочный метод) или в виде частиц правильной шарообразной формы {суспензионный метод). По блочному методу ;а горячих вальцах совмещают полистирол и толуолформальдегидную смолу (ТФС), лолученную массу измельчают и сульфируют. После приведения в равновесие с содой сульфокатнокит распадается ма частицы размера (0,3-1 мм).

По суспензионному методу полимеризацию стирола проводят в присутствии ТФС и перекиси беизоила. Полученные гранулы сушат и сульфируют. Варьируя соотношение ТФС и полистирола, можно получить ряд сульфокатионитов с различной степенью сшивки (так называемые «ионные сита). «Ионные сита используются для выделения и разделения ионов, имеющих различные размеры.

Предлагаемый способ позволяет получать катионообменные смолы с высокой обменной емкостью: 4,0-4,5 мг-экв/г сухой смолы. Эти смолы практичеоки содержат только один тип функциональных групп - сульфогруппы.

Пример 1. Синтез толуолформальдегид ой смолы.

В эмалированный реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и водяной рубашкой, последовательно загружают 325 вес. ч. 30%-ного формалина, 206 вес. ч. серной кислоты (при охлаждении и перемешиваиии) и 100 вес. ч. толуола. Реакционную смесь перемешивают при 96-97° С в течение 6 час. Кислотный слой сливают, прибавляют 50 вес. ч. толуола, перемешивают в течение 20 мин, органический слой промывают горячей (70° С) водой, нейтрализуют 1%-ным аммиачным раствором и промывают водой до нейтральной реакции. Обратный холодильник переключают на прямой li отгоняют толуол и воду при 60 С и неглубоком ва-кууме. Получают 110 вес. ч. толуолформальдегидной смолы (густая жидкo cть желтого цвета), содержащую 9% кислорода. Смолу .хранят в стеклянных бутылях при комнатной те.мпературе.

Пример 2. В шаровую мельницу загружают 100 вес. ч. порошкообразного иолистирола и 30 вес. ч. ТФС, перемешивают 30 мин, выгружают и вальцуют при 110 С в течение 30 мин до получения одиородн э1х листов. Листы дробят до кусков размером 5-20 мм и обрабатывают коицентрпрозанной серной кислотой (уд. в. 1,84), содержаш,ей 0,5% сульфата Серебра, прн 70 С в течение 6 час. Весовое соотношение сериан кислота: поли-мер 7:1. Обработку ведут В эл1алнроваииом реакторе, снабженном мепшл-кой, обратиым холодильником н. водяной рубашкой. Полученную катионообмеиную смолу отделяют от кнслоты на нутч-фильтре, иромывают последователык) 70,.40 и 20%-иой кислотой и дистиллированной водой.

Смола имеет-следующие свойства: обменная ем КО€ть по иону Na+ из нейтрального раствора 4,1 мг-экв/г сухой смолы, из щелоч-иого раствора 4,2 мг-экв/г сухой смолы, удельный объем 5,8 мл/г.

Пример 3. В эмалирова 1ный реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и водяной рубаЩКОЙ, загружают 100 вес. ч. дистиллированиой воды и 0,56 вес. ч. поливинилового спирта. Перемешивают прн 70°С до полного расгворения полимера (30 мин). В отдельной емкости, сиабжешюй мешалкой н обратным холодильником, смешивают при ком1натной температуре 10 вес. ч. стирола, 3,5 вес. ч. ТФС и 0,2 вес. ч. перекиси бензоила. Раствор выливают в реактор, температуру повьинают до 85° С, неремешивают в течение 4 час, затем охлаждают до темнературы 25-30°С, отфильтровывают гранулы на нутч-фильтре, промывают водой и высушивают при 30-35° С до постоянного веса. Далее ведут обработку серной -кислотой, как в примере 2.

Катионит -имеет следующие показатели: обмен(ая емкость по иону Na из нейтрального раствора 4,2 мг-экв/г сухой смолы, из щелочiioro раствора 4,3 мг - экв/г сухой смолы, удельный объем 5,5 мл/г.

Пример 4. Получение ионных сит. Все операции аналогичны операциям, указанным 3 нримере 2. Содержание ТФС в композиц-ии ТФС - полистирол варьируют от 5 до 50% (от веса полистирола). Получают образцы смол, имеющих примерно одинаковую обменную емкость (4.2 мг - экв/г), но различный удельиый вес.

Ниже приведен удельный объем смол, содержащих различные количества сшивающего агента. ,

Удельный объем,

мл/г

10,2 9,0 8,0 6,9 5,8 5,5 5,3

Предмет изобретения

Способ получения сульфокатионита на основе полистирола путем его сшивания и последующего введения сульфогрупп, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и улучшения свойств катионита, для сщивки полистирола применяют толуолформальдегидную смолу.