Способ получения сильноосновных анионитов Советский патент 1982 года по МПК C08F226/06 C08F8/02 C08J5/20 

Изобретение относится к области скп ;теза полимеров с анионогенными группами, в частности к процессу кватерниза- ции ниэкоосновных анионитов алкилсульфатами. Извести способ получения сильноосно ных анионитоп с группами четвертичных аммониевых оснований путем обработки низкоосновных анионитов диметилсульфатом 1 ., . Hai i6onee близким к изобретению Я1О соб получения скльноосновных анионитов алкилированием диметилсульфатом слабоосновных анйошггов с пиридиновыми груп пами в присутствии метанола Г2 . И вестный способ предполагает проведение реакции кватернизации в присутстши высокотоксичного, летучего метилового спирта, являющегося агентом для набухак ния исходного анионита. Кроме того, в ходе реакции алкилирования, происходит взаимодействие диметнлсульфата с метяловым спиртом, приводящее к образованию высокотоксичного, газообразного диметилового эфира. Значительные техвояогические трудности создает сложность регулирования темпврвггуриса режима в ходе реакшш, что ведет к местным перегревам реакшкетюй смеси на фсте существенного кзот мяческого эффекта процесса алкнгачхясншя. Значительные нарушедшя T t4iieparrypH xx режима приводят щяи в реакционной массе легкопетучих компонентов к выбросам из аттарата н отрицательно скааывшотся на качестве получаемого 1фодукта. Примене1ше бопьшнх количеств метилового qnmpTa опя набухания ясхошюго низкоосиовжяч) шшошгга требует проведения последующей утюшзацЕЯ н обезвреживания токсичных отхопов н сточных вод. Существенным ведостатксял известного способа является яояученне конечного сяльнооьновного авясянта в метнлсульфатной форме зарядки. Мовометялсульфатный анион имеет высокую прочность саязя с сипьяоосяоьвымя группами и для их перевода в рабочую форму зарядки (бисульфатную или карбонатную) требуется значительное количество стандартизую щих растворов, таких как 6%-ный раствор серной кислоты и т.д. Еше одним недостатком известного способа является необходимости применения для алкилирования диметнлсульфата высокой степени очистки, так как примеси серной кислоты или монометилсульфата блокируют группы пиридинового азота, что ведет к падению степени кватернизащш исходного слабоосновного анионита и соответственно к ухудшению эксплуатационных характеристик готового продукта. Целью изобретения является повышение степени превращения, упрощения технологии и снижение токсичности процесса. Цель достигается тем, что в спрсобе получения сшпьноосновных анионитов алкилированием диалкилсульфатом слабоосновных ашюнитов с пиридиновыми группами алкшшрование проводят при 2О40 0 в течение 0,5-2 ч с последующей обработкой анионита водным раствором карбонатов или бикарбонатов щелочных металлов или аммония при 20-4 в течение 3-5 ч, После окончания обработки реакционную смесь можно выдержать при 5О70 С в течение 2-6 ч. Кватернизация по предлагаемому способу азотсодержащего низкоосновного анионкта на базе сополимера винилпиридина и дивкнилбензола позволяет исключить применение низкокипящих и высокотоксичных органических растворителей, обеспечивает практически поаиую конверсию слабоосновных групп в сильноосновшле. Наличие в реакционной смеси карбо натов или бикарбонатов позволяет с вы. сокой эффективностью применять дляалкилиров шя технический диметилсульфат так как в ходе реакции происходит нейтрализация свободной серной кислоты или монометил сульфата и перевод блокирован ных азотсодержащих низкоосновньк в реакционноспособную форму. Кроме того, происходит гидролиз спабодиссоцииро ванной монометилсульфатной формы полученных пириднниевых групп в бисульфатную, способную к обмену на большинство других анионов. Таким образом, значительно сокращается стадия промывки и кондиционирования конечного продукта и соответственно подлежащих утилизации сточных вод. Проведение реакции кватернизашш в )водных растворах, имеющих вы сокую теплоемкость, позволяет легко контролировать температурный режим роцесса и обеспечить воспроизводимость конечных характеристик, полученных по редлагаемому способу анионитов. Реакцию алкилирования проводят при температуре до 40°С с тем, чтобы избежать начительного гидролиза реагирующего диметилсульфата. Однако после завершения реакции, температуру можно поднять до 50-70°С, что позволяет гидролизовать непрореагировавщий высокотоксичный диалкилсульфат. Кроме того, избыток диалкилсульфата после проведения первой стадии процесса (набухания исходного анионита в диалкилсульфате) может быть отделен и вновь использован для реакции. Таким образом, одним из преимуществ предлагаемого синтеза является также и то, что синтез сильноосновных анионитов может быть осуществлён по непрерывной технологии, например, в колонных аппаратах непрерывного способа действия с оборотом и минимальным расходом рабочих растворов (карбонатная смесь, диметилсульфат). Пример 1. Юг макропористого сополимера 4-виншширидина и дивинилбензола (содержание ДВБ 8 мас.%, порообразователь - бензин 8,10 мас.% от iсмеси мономеров) стандартизуют в цикле: 15 л дистиллированной воды, 5 л 3%-ного водного раствора НСЕ, 5 л дистиллированной воды, 5 л 3%-ного водного раствора NdCSi, 5л дистиллированной воды. После стандартизации анионит высушивают в вакууме над КОН до постоянного веса, затем переносят в колбу, заливают 5О мл диметилсульфата, перемешивают 2 ч при , после чего добавляют 200 мл 25%г-ного водного раствора КНСО и перемешивают при 35С в течение 5 ч. После окончания реакции анионит отделяют и промывают Б л дистиллированной воды Содержание сильноосновных групп в конечном продукте составляет 4,21мэкв/г. Прим ер 2.Юг макропористого сополимера 2,3-метилвинилпиридина и дивинилбензола (содержание ДВБ 15мас.%, преобразователь-бензин в количестве 50 мас.% от смеси мономеров) стандартизуют в цикле: 5 л дистиллированной воды, 5 л 3%-ного водного pact вора НСЕ, 5 л дистиллированной , 5 л 3%-ного водного раствора NdOH, 5 л дистиллированной . После стандартизации анионит сушат в вакууме над КОН до постоянного веса, затем анионит загру