磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成(优选.)
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成(优选.)
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成一、 目的要求（1） 熟悉悬浮聚合方法（2） 通过共聚物的磺化反应，了解高分子化学反应的一般概念。
（3） 掌握离子交换树脂的净化和交换当量的测定二、原理离子交换树脂是一种具有离解能力的高聚物，它一般包括两部分组成，一是具有体型网状结构的母体骨架，一是在母体骨架上的可离解基团（官能团），这种可离解基团能和溶液中的离子起交换反应。
如M-SO 3-H + + Na +Cl - M-SO 3-Na + + H +Cl -M-N +(CH 3)3OH - + Na +Cl - M-N +(CH 3)3Cl - + Na +OH -式中：M 代表树脂母体骨架。
本实验是由苯乙烯和二乙烯苯以悬浮聚合获得共聚物小球（即母体骨架），然后用浓硫酸磺化为强酸型阳离子交换树脂。
其反应为： CH CH 2CH CH 2CH CH 2BPO悬浮聚合CH 2CH CH 2CH CH 2CH CH CH 2CHCH 2CH CH 2CH 2CH CH 2CH CH 2CHCH CH 2CHCH 2CH CH2SO 3H SO 3H SO 3H SO 3HH 2SO 4H 2O离子交换树脂的性能指标中最重要的一项是交换当量，它表示离子能力的大小。
有两种表示方法：一是每克干树脂能交换离子的毫克当量数叫重量交换当量，单位是毫克当量/克另一种是每毫升树脂交换的毫克当量叫体积交换当量，单位是毫克当量/毫升。
三、所需仪器、药品仪器：搅拌装置、控温装置、三口瓶、温度计、冷凝管、吸滤瓶、砂芯漏斗、树脂洗涤柱、交换柱。
药品：苯乙烯、二乙烯基苯、聚乙烯醇（5%水溶液）、H 2SO 4、NaOH(5%)、HCl （5%）、NaCl 、过氧化苯甲酰、二氯乙烷、乙醇、酚酞PH 试纸、次甲基蓝溶液。
四、实验步骤1.苯乙烯 、二乙烯苯悬浮共聚：配方： 苯乙烯 40g二乙烯基苯 10g （含量40%）水 200g （水:单体=4:1）过氧化苯甲酰0.25g聚乙烯醇5% 10ml次甲基蓝数滴（聚合液维持浅蓝色即可）操作：在500ml三口瓶中加入200ml蒸馏水和数滴次甲基蓝，调整好搅拌器的位置，加入聚乙烯醇水溶液，开动搅拌调整搅拌速度，并缓慢加热升温到40℃后停下搅拌，将事先在小烧杯中混合并溶有过氧化苯甲酰的苯乙烯，二乙烯苯倒入三口瓶中，控制搅拌速度，使分散的油珠大小合适（约小于小米粒），继续升温（约每分钟1—2度），在70℃下保持1小时，再升温到85—87℃，反应1小时（注意！此阶段应避免搅拌速度的调整，以防聚合物颗粒结成块），当小球定型固化后（不可停搅拌取出小球检查），可升温到95℃左右，继续反应2小时。
浅色高纯聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备方法[发明专利]
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专利名称：浅色高纯聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：顾浩,杨光
申请号：CN200610038354.0
申请日：20060217
公开号：CN1830567A
公开日：
20060913
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及树脂材料的制备方法，其将市场上的工业级聚苯乙烯磺酸钠树脂经过脱除游离苯乙烯、漂白和净化三种工艺联合处理后制取制得浅色高纯聚苯乙烯磺酸钠，其特征在于采取溶剂提取法脱除游离苯乙烯，溶剂提取法所使用的溶剂为含一个至四个碳原子的醇或酮能和水混溶的有机溶剂或其组合物；其中溶剂和树脂的固液比(体积)为从1∶10到1∶0.4；在0℃到所采用的溶剂或其组合物的沸点之间，在常压、静态浸泡、搅拌或超声波作用下进行提取固相，单次提取时间在0.1小时到72小时之间；其不需像漂白高温磺化所得到的产品那样用较强的漂白工艺条件只需增加脱游离苯乙烯的工艺，就能符合日本药典(第14版)规定的标准，原料容易得到，产品颜色特别浅，工艺方法简单，成本低廉。
申请人：江苏工业学院
地址：213016 江苏省常州市白云路科技处
国籍：CN
代理机构：南京知识律师事务所
代理人：汪旭东
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聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂的制备方法[发明专利]
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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101091926A[43]公开日2007年12月26日[21]申请号200710022322.6[22]申请日2007.05.14[21]申请号200710022322.6[71]申请人江苏工业学院地址213016江苏省常州市白云路江苏工业学院科技处[72]发明人顾浩 杨光 戎红仁[74]专利代理机构南京知识律师事务所代理人汪旭东[51]Int.CI.B01J 39/20 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 4 页[54]发明名称聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂的制备方法[57]摘要本发明涉及用苯乙烯－二乙烯苯共聚制备的聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂，经含钙离子的组合物转化、纯化成聚苯乙烯磺酸钙树脂，所述含钙离子的组合物由钙离子及其平衡离子、络合剂、酸碱度调节剂和水组成。
组合物中的平衡离子是氯离子；络合剂是：乙二胺四乙酸、乙二撑三胺五乙酸、氨三乙酸、柠檬酸及其钙盐或钠盐中的一种、两种或两种以上；酸碱度调节剂是盐酸和氢氧化钠或氢氧化钙等无机酸和碱。
本发明技术指标达到日本药典(JP14 e)规定的外观、钙含量、钾交换量和杂质(铵、重金属、砷、苯乙烯和钠)的标准，残留的1，2－二氯乙烷含量符合中国药典(2005版)关于有机溶剂残留规定的标准。
200710022322.6权 利 要 求 书第1/2页 1.聚苯乙烯磺酸钙阳离子交换树脂的制备方法，其将经过专利申请200610038353.6“一种浅色高纯聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备方法”，200610038354.0“浅色高纯聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备方法”，200710020018.8“聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂的制备方法”所述的脱除游离苯乙烯、残留的1，2-二氯乙烷和漂白等工艺中的一种或几种工艺处理过的工业级聚苯乙烯磺酸钠树脂进行转化和纯化制成聚苯乙烯磺酸钙树脂，其特征在于经含钙离子的组合物转化和纯化，其中所选用的含钙离子的组合物是由钙离子及其平衡离子、络合剂、酸碱度调节剂和水组成，所述平衡离子是氯离子；所述络合剂是：乙二胺四乙酸、乙二撑三胺五乙酸、氨三乙酸、柠檬酸及其钙盐或钠盐中的一种、两种或两种以上药剂的组合物；使用含钙离子的组合物的用量为组合物与树脂的体积比为2-9。
聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂_高温磺化_制备浅色高纯树脂的方法
聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂(高温磺化)制备浅色高纯树脂的方法杨 光, 顾 浩3(江苏工业学院分析中心,江苏常州213016)摘 要:聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂(SPSR )是降血钾药。
以市售的高于100°C 的高温磺化工艺生产的深棕色SPSR 为原料,经过漂白和净化联合工艺处理,得到了浅色高纯SPSR ,该浅色树脂达到日本药典(第14版)规定的药用SPSR 标准。
关键词:聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂;药用阳离子交换树脂;浅色树脂;高纯;制备中图分类号:TQ 325.2;TQ 460.6 文献标志码:B 文章编号:036726358(2009)1120649203Met hod for t he Preparation of Lighted Colored Sodium Polyst yrene Sulfonate Cation 2ion 2exchange Resin of High Purit y Sulfonated at High Temperat ureYAN G Guang , GU Hao 3(A nal ysis Center ,J iangsu Pol ytechnic Universit y ,J iangsu Changz hou 213016,Chi na )Abstract :Sodium polystyrene sulfonate ion 2exchange resin (SPSR )is a medicine used as lowering kaliemia.U sing commercial dark colored sodium polystyrene sulfonate cation 2ion 2exchange resin prepared by t he conventional p rocess at t he sulfonated temperat ure higher t han 100°C as raw material ,light colored SPSR of high p urity was prepared by t he bleaching 2p urifying combined process.The resin reached t he criterion of medicinal SPSR of J apanese p harmacopoeia (14ed.).K ey w ords :sodium polystyrene sulfonate ion 2exchange resin ;medicinal cation ion 2exchange resin ;light color resin ;high p urity ;preparation收稿日期:2008212227;修回日期:2009208218作者简介:杨 光(1978～),男,重庆人,实验师,硕士,从事分析教学和研究工作。
磺化超细聚苯乙烯树脂的制备
按一 定 比例将 研磨 的干燥 Ｐ 粒子 、 ＨＳ ４ Ｓ 浓 ２Ｏ 加
入 到三 口烧瓶 中 ， 以硫 酸银 为催 化剂 ， 在一定 条件下
第 ４期
Hale Waihona Puke 徐超武等 ． 磺化超细 聚苯乙烯树脂 的制备
１ ３
团聚等 ， 团聚粒子 尺寸较 小 ， 属 于准纳米 级 的交 但 仍
１３ ３ Ｐ ． ． Ｓ与 ＳＰ Ｓ Ｓ的粒 径 和 形 貌 测 试
１ １ 试 剂 ．
苯乙烯 、 乙烯 基 苯 、 ２Ｏ 、 ｇ￣） Ｎ Ｏ Ｎ Ｈ Ｈ Ｓ ４ Ａ ２ ４ ａ Ｈ、 ａ — 、
Ｓ ３ＣＣ２溴 酚 蓝 指 示 剂 等 ， 为 分 析 纯 ； 机 溶 Ｏ 、ａ１、 均 有 剂 、Ｐ１ Ｓ Ｂ ， Ｏ ．０与 Ｄ Ｓ 均为化学 纯 ； 冰醋酸 （ Ａ ）工业 ＨＣ，
１ ２． 破 乳 ． ２
貌特征如图 １ 和图 ２ 所示。激光粒度测试 结果显 示，ｓ Ｐ 颗粒直径分布的最大峰值出现在 ６ ｍ处 ， ０ｎ
累积分 布显 示绝 大多 数 颗 粒 直 径小 于 ０５／ｎ ． ａ 。透 射 电镜结 果 表 明 ，Ｓ颗 粒 分 布 比较 均 匀 ， 大 粒径 Ｐ 最
去离子 水 ， 着 加入 用 ８ ａ Ｈ预 处 理 的 苯 乙烯 、 接 ％Ｎ Ｏ
在 选择 合 适 的微乳 液 聚合 体 系后 ， 过微 乳 液 通 方法 合成 出 Ｐ ｓ颗粒 。乳 液 中 Ｐ 粒粒 径分 布 、 ｓ颗 形
交 联剂 乙烯 基 苯 ， 然后 加 引发剂 ＫＳ０ ， ６ ２２８在 ５℃下 聚合反应 ８ｈ结束 反应 。 ，
联聚苯 乙烯粒 子 。不 难发 现 ， 两种 测 试方 法 测 得 颗
实验十四 阳离子交换树脂的制备
实验十四 阳离子交换树脂的制备前言离子交换树脂是一种聚合物链上含有可电离侧基的高聚物，根据其从聚合物链电离出的离子的电荷，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂一般是由苯乙烯和二乙烯苯共聚而得到的交联聚合物，经侧基的苯环的磺化反应得到，一般呈体形网状结构，在溶剂中只能溶胀不能溶解，而高聚物上的可电离基团苯磺酸基能和溶液中的阳离子发生离子交换反应。
实验目的利用大学三年级高分子化学基础实验课程中苯乙烯悬浮聚合所制备的聚苯乙烯粒子进行非均相磺化反应，得到聚乙烯基苯磺酸，也即阳离子交换树脂。
掌握对芳香类聚合物进行非均相磺化反应的原理、方法与步骤；掌握阳离子交换树脂交换当量测定的原理、方法和步骤。
实验原理本实验采用悬浮聚合法先制备苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物，后采用高分子基团反应，在苯环上引入磺酸基团，所得交联聚乙烯基苯磺酸即为阳离子交换树脂。
利用傅立叶变换红外光谱仪测定其磺化前后的化学结构，并测定所得阳离子交换树脂的交换当量。
由两种或两种以上单体参与的聚合称为共聚合，得到的聚合物称为共聚物。
苯乙烯和二乙烯苯通过自由基引发可以形成无规共聚物，而且由于二乙烯苯含有两个乙烯基团，能够形成两个活性中心，或接纳二个其它自由基活性中心而形成交联点，从而形成交联聚合物。
如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH CH2CHCH CH CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCH.R.2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHR其中R.为增长自由基。
所得聚合物为交联结构，在溶剂中不能溶解，只能溶胀。
由于形成的聚合物含有苯环。
所以可以用磺化试剂制取芳香族磺酸，一般的磺化试剂有浓硫酸、发烟硫酸、液体三氧化硫和氯磺酸等，如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCHR24CH2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHRSO3HSO3HSO3HSO3H所形成的芳香族磺酸有较强的酸性，可用作酸性催化剂，并能与溶液中的离子起交换反应：MSO3-H+Na +Cl -+SO 3-Na+M +HCl其中M 为树脂母体。
阳离子交换树脂的制备
二、实验原理
离子交换树脂是球型小颗粒，这样的形状使离子 交换树脂的应用十分方便。按功能基分类，离子 交换树脂又分为阳离子交换树脂和阴离子交换树 脂。当把阳离子基团固定在树脂骨架上，可进行 交换的部分为阳离子时，称为阳离子交换树脂， 反之为阴离子交换树脂。所以树脂的定义是根据 可交换部分确定的。不带功能基的大孔树脂，称 为吸附树脂。
二、实验原理
阳离子树脂用酸处理后，得到的都是酸型， 根据酸的强弱，又可分为强酸型及弱酸型 树脂。一般把磺酸型树脂称为强酸型，羧 酸型树脂称为弱酸型，磷酸型树脂介于这 两种树脂之间。交换过的树脂分别用强酸 或强碱处理后可以再生使用。
二、实验原理
采用悬浮聚合法制备出苯乙烯-二乙烯基苯 交联聚合物的珠粒，然后使用浓硫酸进行 磺化反应，从而生成强酸型阳离子交换树 脂。为了使珠粒能够均匀磺化，在磺化前 使用二氯乙烷充分溶胀珠粒。制备的是凝 胶型磺酸树脂。
阳离子交换树脂的制备
一、实验目的
1. 通过苯乙烯和二乙烯苯共聚物的磺化 反应，了解制备功能高分子的一个方法。 2. 掌握离子交换树脂体积交换量的测定 方法。
二、实验原理
离子交换树脂是一种带有离子基团的交联 聚合物，这些离子基团可与溶液中的离子 进行交换反应，在水处理、贵金属的回收 与提纯、原子能工业、催化化学反应、海 洋资源、化学工业、食品加工、分析检测、 环境保护等方面得到广泛的应用。
五、注意事项
由于是强酸，操作中要防止酸被溅出。学 生可准备一空烧杯，把树脂倒入烧杯内， 再把硫酸倒进盛树脂的烧杯中，可以防止 酸被用蒸 馏水洗涤，为什么?
四、实验步骤
1. 在250mL装有搅拌器、回流冷凝管的三口瓶中，加入 10g自制的交联聚苯乙烯和60mL二氯乙烷， 缓慢搅拌下在60 ℃ 使微粒充分溶胀0.5 h。 2. 反应体系升温至70℃，用滴液漏斗逐滴加入浓硫酸 100mL，需30min-40min。加入完毕，升温至80℃继续反 应2-3h。 3. 用布氏漏斗过滤，磺化产物倒入400 mL烧杯中，用冷 水浴冷却，加入30％硫酸，在搅拌下逐滴滴加蒸馏水(150 mL-200 mL)进行稀释，温度不要超过35℃。 4. 放置0.5 h以便珠子内部酸度达到平衡，再加入水稀释， 过滤，用20 mL丙酮洗涤两次以除去二氯乙烷，最后用水 洗涤到滤液为中性，干燥、称重。
离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架
离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。
即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。
离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。
同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。
从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。
国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、安徽皖东化工有限人司，浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Success公司生产Ionresin系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。
树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母)，A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)，如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。
我国化工部规定(HG2-884-76)，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。
第一位数字代表产品的分类：0 代表强酸性，1代表弱酸性，2代表强碱性，3代表弱碱性，4代表螯合性，5代表两性，6代表氧化还原。
第二位数字代表不同的骨架结构：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表环氧系等。
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备与性能研究
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备与性能研究磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂是一种用于水处理、离子交换和催化等领域的重要材料。
其制备与性能研究可以帮助我们了解其结构特征、交换性能及应用潜力。
本文将介绍磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备方法和其性能研究的相关内容。
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备方法主要包括聚合、磺化和交联三个步骤。
聚合步骤中，通常选择苯乙烯为单体，以二氯甲烷为溶剂，过氧化苯乙烯为引发剂进行自由基聚合反应。
得到的聚苯乙烯样品经过溶剂抽提和干燥处理后，进行磺化反应。
常用的磺化剂包括浓硫酸、浓硝酸和冰醋酸等。
磺化反应一般在适当的温度和时间下进行，以保证磺化反应的充分程度。
最后，通过交联反应将磺化的聚苯乙烯样品转化为交联树脂。
常用的交联剂包括二氯甲烷、二氯甲烷/二溴乙烷混合溶剂等。
经过交联反应后，样品通过溶剂抽提和干燥处理得到最终的磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂。
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的性能研究主要包括其结构表征、交换性能和稳定性的分析。
结构表征可以通过红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）等方法进行。
这些表征方法可以揭示磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的官能团含量和结构特征，为进一步的分析提供基础。
交换性能的分析主要包括对不同离子的吸附性能和选择性的研究。
可以通过吸附-解吸实验、批处理实验和离子选择性实验等方法进行分析。
稳定性的分析可以通过热重分析（TGA）、循环吸附和再生实验等方法进行。
这些性能研究可以帮助我们了解磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的应用潜力和改进方向。
磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的制备和性能研究是一个综合性课题，需要综合运用化学合成、材料科学和表征技术等多个学科的知识。
通过制备不同组成和结构的磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂，并对其进行综合性的性能研究，可以为其应用于水处理、离子交换和催化等领域提供基础数据和科学依据。
这对于提高水质净化效率、减少废物排放和提高催化反应的选择性等具有重要意义。
聚苯乙烯交换树脂的制备
聚苯乙烯交换树脂的制备1．试验目的1) 把握用作离子交换树脂的聚苯乙烯交联微球的制备办法。
2）把握通过磺化反应制备阳离子交换树脂的制备工艺。
3）把握阳离子交换树脂交换当量的测定办法。
2．试验原理离子交换树脂是一种在交联聚合物结构中含有离子交换基团的功能高分子材料，这些离子交换基团可与溶液中的离子举行交换反应，在水处理、贵金属的回收与提纯、原子能工业、催化化学反应、海洋淡水处理、化学工业、食品加工、分析检测、环境庇护等方面有着广泛的应用。
离子交换树脂不溶于普通的酸、碱及大部分有机溶剂。
按照其孔隙结构的不同可分为凝胶型和大孔型两种。
按功能基分类，离子交换树脂又分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
当把阳离子基团固定在树脂骨架上，可举行交换的部分为阳离子时，称为阳离子交换树脂，反之称为阴离子交换树脂。
不带功能基的大孔树脂，称为吸附树脂。
另外，还可按照基体材料的种类将离子交换树脂分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系、乙烯基吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等。
苯乙烯系交换树脂是最重要的一类离子交换树脂，可由苯乙烯和二乙烯基苯在引发剂作用下经悬浮聚合得到珠状聚合物，再经高分子化合物反应衔接上功能基团制备。
这些聚苯乙烯珠状聚合物是交联的网状结构高分子，假如采纳硫酸处理，使苯环上引入磺酸基团，即可制得磺酸型阳离子交换树脂；类似的，也可将这些聚苯乙烯珠状聚合物在傅氏催化剂作用下与氯甲醚作用举行氯甲基化反应，然后再与三甲胺季胺化反应得到强碱性的阴离子交换树脂。
有时为了获得中空的聚合物球体，需在单体中混人不参加聚合反应的可挥发性有机溶剂，在聚合反应结束后，通过蒸馏回收有机溶剂，聚合物球体中间留下空洞。
这里的有机溶剂被称作致孔剂，常用石油醚、轻汽油等。
试验采纳悬浮聚合制备聚苯乙烯珠状聚合物，进一步通过磺化反应获得聚苯乙烯阳离子型离子交换树脂。
在悬浮聚合中，当转化率达到25％左右时，珠粒因为部分聚合物黏度增大，并且被单体溶胀，这时珠粒有较大的黏结合并倾向，再加上自加速作用的浮现，也第1页共4页。
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磺化聚苯乙烯型阳离子交换树脂的合成
一、 目的要求
（1） 熟悉悬浮聚合方法
（2） 通过共聚物的磺化反应，了解高分子化学反应的一般概念。
（3） 掌握离子交换树脂的净化和交换当量的测定
二、原理
离子交换树脂是一种具有离解能力的高聚物，它一般包括两部分组成，一是具有体型网状结构的
母体骨架，一是在母体骨架上的可离解基团（官能团），这种可离解基团能和溶液中的离子起交换反应。
如
M-SO 3-H + + Na +Cl - M-SO 3-Na + + H +Cl -
M-N +(CH 3)3OH - + Na +Cl - M-N +(CH 3)3Cl - + Na +OH -
式中：M 代表树脂母体骨架。
本实验是由苯乙烯和二乙烯苯以悬浮聚合获得共聚物小球（即母体骨架），然后用浓硫酸磺化为
强酸型阳离子交换树脂。
其反应为： CH CH 2CH CH 2
CH CH 2BPO
悬浮聚合CH 2CH CH 2CH CH 2CH CH CH 2CH
CH 2CH CH 2CH 2CH CH 2CH CH 2CH
CH CH 2
CH
CH 2CH CH
2SO 3H SO 3H SO 3H SO 3H
H 2SO 4
H 2O
离子交换树脂的性能指标中最重要的一项是交换当量，它表示离子能力的大小。
有两种表示方法：
一是每克干树脂能交换离子的毫克当量数叫重量交换当量，单位是毫克当量/克
另一种是每毫升树脂交换的毫克当量叫体积交换当量，单位是毫克当量/毫升。
三、所需仪器、药品
仪器：搅拌装置、控温装置、三口瓶、温度计、冷凝管、吸滤瓶、砂芯漏斗、树脂洗涤柱、交换
柱。
药品：苯乙烯、二乙烯基苯、聚乙烯醇（5%水溶液）、H 2SO 4、NaOH(5%)、HCl （5%）、NaCl 、过氧化苯甲酰、二氯乙烷、乙醇、酚酞PH 试纸、次甲基蓝溶液。
四、实验步骤
1.苯乙烯 、二乙烯苯悬浮共聚：
配方： 苯乙烯 40g
二乙烯基苯 10g （含量40%）
水 200g （水:单体=4:1）
过氧化苯甲酰0.25g
聚乙烯醇5% 10ml
次甲基蓝数滴（聚合液维持浅蓝色即可）
操作：在500ml三口瓶中加入200ml蒸馏水和数滴次甲基蓝，调整好搅拌器的位置，加入聚乙烯醇水溶液，开动搅拌调整搅拌速度，并缓慢加热升温到40℃后停下搅拌，将事先在小烧杯中混合并溶有过氧化苯甲酰的苯乙烯，二乙烯苯倒入三口瓶中，控制搅拌速度，使分散的油珠大小合适（约小于小米粒），继续升温（约每分钟1—2度），在70℃下保持1小时，再升温到85—87℃，反应1小时（注意！此阶段应避免搅拌速度的调整，以防聚合物颗粒结成块），当小球定型固化后（不可停搅拌取出小球检查），可升温到95℃左右，继续反应2小时。
停止搅拌，在水浴上煮球2—3小时，将小球倒入烧杯中用尼龙纱过滤，用热自来水洗之，以除去聚乙烯醇，再用蒸馏水洗2次，将甩干的小球置于瓷盘内，在80℃烘箱中干燥2小时（或晾干），称重。
（过筛30—70目）。
2.共聚小球磺化
配方：白球20g
H2SO4（92.5%）130g
二氯乙烷20g
操作：将白球放入250ml三口瓶中，加入20g二氯乙烷放置十分钟，加入硫酸，开动搅拌（不要快），用油浴加热，一小时内升温到70℃反应1小时，再升温至80℃，反应6小时，升温至110℃常压蒸馏出二氯乙烷（回收）。
冷却后，（撤去油浴）换成冰水浴，由滴液漏斗慢慢加入50% H2SO4100ml，同时搅拌，且控制温度不高于35℃。
将小球倒入烧杯中，倾出大部分酸液，再将磺化后小球慢慢倒入冷至0℃左右的饱和食盐水中，逐渐加水倾出，并把小球转移至洗涤柱中，使水流出（但注意不能流干，控制水面与树脂面重合即可）。
在洗涤柱中加入100ml5%NaOH溶液，并使逐滴流出，将树脂转为Na型，水洗至中性，再用5%HCl 洗，蒸馏水洗至中性。
又加入100nl5%NaOH溶液，如此反复3次。
3.树脂性能测定：树脂性能是指：
a.重量交换当量：单位重量之干树脂可以交换阳离子毫克当量数。
b.体积交换当量：湿态单位体积的树脂能交换阳离子之毫克当量数。
c.膨胀系数：阳离子交换树脂在水中由H型（无多余酸）转换为Na型（无多余碱）时体积之改变。
d.视密度：单位体积（包括树脂间空隙）干燥树脂的重量。
e.假密度：在水中单位容积干燥树脂重量。
如果树脂是多孔的，则有孔径大小、孔径分布等指标。
本实验只测体积交化量与膨胀系数两项。
测定原理如下：
nNaCl(过量
)nHCl
CH2CH
SO3H
n
CH2CH
SO3Na
n
用标准NaOH溶液滴定所产生的HCl量。
体积交换量=NV/V1树脂
V为样品消耗NaOH溶液的体积与空白试验消耗NaOH体积之差+ V1树脂体积。
操作步骤：
取5ml树脂（H型）放入交换柱中，倒入1N NaCl溶液300ml，用500锥形瓶接流出液，流速1
—2滴/秒，当300ml 的NaCl 流出后，（不要流干）可用少量水冲洗交换柱，测量流出注液总体积，取其总体积的1/2，用0.1N 标准NaOH 溶液滴定之。
用300ml1NNaOH 溶液做空白试验。
将转型后的树脂倒入量筒中，测Na 型树脂的体积，用下式计算其膨胀系数：
hH hNa 100%hH -=
⨯膨胀系数
思考题：
1.比较本体聚合和悬浮聚合的优缺点。
2.高聚物的磺化反应与小分子磺化反应的异同。
3.磺化时，加入二氯乙烷的目的？
参 考 资 料
1.高分子通讯，第一卷51—53页，1957。
2.复旦大学《高分子实验技术》P242，1983。
3.赵德仁：《高聚物合成工艺学》P101，1983。
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