Способ получения инообменных материалов Советский патент 1975 года по МПК C08G65/333 

I

Изобретение относится к синтезу ионообменных материалов, используемых в электродиализных процессах обессоливания, очистки природных и сточных вод и гидрометаллургии для разделения и выделения редких и цветных металлов.

Известен способ получения ионообменных материалов путем введения ионогенных групп в полимер или сополимер

З-З-дизамешенного оксациклобутана, например в сополимер 3,3-бис-(хлорметил) оксациклобутана с 3,3-бис-(феноксиметил) оксациклобутаном.

Однако при введении ионогенных групп в состав полимера или сополимера 3,3бис-(хлорметил) оксациклобутана он теряет пленкообразующие свойства, поэтому по известному способу получают иониты гранульной форм1 1.

С целью получения эластичных ионообменных мембран, обладающих повыщенной термостойкостью и низким электросопротивлением, предлагается в качестве исходного сополимера использовать сополим

мер 3,3-бис -(хлорметил)оксаииклобутана с тетрагидрофураном. Использование этого сополимера позволяет получать методом полива эластичные и механически прочные пленки при низкой температуре (6О-9О С).

Полученные мембраны обладают высокими электрохимическими показателями и повышенной термостойкостью. Для увеличения механической прочности в реакционную смесь перед или после добавления ионогенных групп может быть введен термопластичный полимер.

Для получения анионообменной мембраны в раствор сополимера вводят 10-кратный избыток этиле1щиамина или полиэти- ленполиаминов и массу вьщерживают 2 О час при 60-65°С и постоянном перемешивании. Избыток емина отгоняют. Пле№ку формуют отливом массы на стекляштую пластинку. Для увеличения механической прочности в реакционную массу до или после аминирования можно добавить раствор инертного полимера (поливинилхлорида, полиэтилена, целлюлозы, фторкаучука), а затем формовать пленку отливом или вальцеванием с последующим прессованием. Пленку отмывают этанолом, а затем

деионизированной водой.

Использование сополимера для синтеза

мембран позволяет отливать эластичные и механически прочные пленки, которые легче и более полно подвергаются реакции аминирования или сульфирования, чем полимер 3,(хлорметил)оксациклобутана.

i В связи с этим образцы ионообменных мембран, синтезированные по предлагаемому способу, обладают повышенной термической и химической устойчивостью и Высокими электрохимическими показатеШ1ми: обменная емкость-1,5-2,5 мг-экв/г, Электросопротивление-10-20 ом.см, на- бухаемость-103-105%, влагоемкость- Ьо-6О%.

i Кроме того, мембраны отличаются хорошей термической и химической стойкотью, например при контактировании с кислотами и щелочами в течение 1-2 час при 95-100 0 мембрана почти не теряет своей механической прочности к обменной емкости слабого основания (до 5%), набу хаемость меняется на 5-8%, солерасщен- ляюшая емкость умеиьщается на 6О-70%. Полученные ионообменные мембраньг уве- цичивают ассортимент ионообменников на основе 3,3-биc-(xлopмeтил)oкcaциклoбyтaйa, расширяют границы их прим.енения.

Пример. В реактор загружают. 3 г поливинилхлорида. Юг сополимера 3,3-бис- {хлорметил) оксациклобутана с тетрагидрофураном (1:1, мольное), 1ОО г циклогексанона и при постоянном перемешивании растворяют при 5О С. В раствор добавляют 1ОО г этилендиамина и при интенсивном перемешивании выдерживают при в течение 2О час. Избыток амина отгоняется. Затем массу отливают на пластшшу, растворитель испаряется постепенно при нагревании пленки под ЙК-светом.

Электрохимические показатели мембран: обменная емкость по 0,1 н-раствору НС1 -1,2 мгэкв/г, по 0,1 HjpacTBopy ,5 мг.экв/г, набухаемость-105%, 0лагоемкость-60%, поверхностное электросопротивление в 0,5 н.растворе NaCl- 10 ом.см.

Пример2. В реактор загружают Юг сополимера 3,3-бир-(хлорметил)оксациклобутана с тетрагидрофураном (1:1, мольное), 5О,О г циклогексанона и при i постоянном перемешивании растворяют при

50°С. В раствор добавляют 100 г эти- i лендиамина и при интенсивном перемешивании выдерживают при 65°С в течение 2 О час. Избыток амина отгоняется. За- тем массу отпивают на пластинку, растворитель испаряется постепенно при нагрввании пленки под ИК-светом.

Электрохимические показатели мембран: обменная емкость по 0,1 н.раствору НС1 -2,5 мг.экв/г, по О,1 н.раствору NaCl -0,5 мг.экв/г, набухаемость - 1О5%, влагоемкость-50%, поверхностное электросопротивление в 0,5 н.растворе NaCl -7 ом.см .

ПримерЗ.В реактор загружают ,20 5 г поливинилхлорида. Юг сополимера 3,3-бис(хлорметил)оксациклобутйна с :тетрагидрофураном, 1ОО г циклогексанона : и при постоянном перемещивании растаор&ют при . В раствор добавляют 15 г 25. дифенилового эфира (из расчета 2 моль дифенилового эфира на одно элементарное звено сополимера) и смешивают в течение 8 час при . Затем массу отливают на стеклянную пластинку и сушат под 30 ИК-светом. Полученную пленку промывают этанолом, а затек сульфируют 10 час концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Мембрану нес колько раз промывают слабыми растворами 35 серной кислоты, а затем дистиллированной водой.

Электрохимические показатели мембран: обменная емкость по 0,1 н.раствору ,2 МГЭКВ/Г, по 0,1 н.раствору 40 NaCl-1,2 мг-экв/г, влагоемкость-55%, ; набухаемость-108%, электросопротивление в 0,5 н. растворе NaCl-8 ом-см .

Предмет изобретения

1. Способ получения ионообменных материалов путем введения ионогенных групп в сополимер 3,био-(хлорметил)оксациклобутана, отличающий-

с я тем, что, с целью получения эластичных ионообменных мембран, обладающих повышенной термостойкостью и низким электросопротивлением, в качестве исходного сополимера используют сополимер

3,(хлорметип) оксациклобутана с тетрагидрофураном.

2. Способ по п. 1, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью увеличения , механической прочности, в реакционную смесь до или после введения ионогенных jvyim добавляют термопластичный полимер.