功能化聚苯乙烯樹脂的制備及其應(yīng)用的初步研究.pdf

1、功能高分子的內(nèi)容豐富、品種繁多、發(fā)展迅速，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域必不可少的關(guān)鍵材料，將對(duì)21世紀(jì)人類社會(huì)生活產(chǎn)生巨大影響。聚苯乙烯樹脂(PS)經(jīng)功能化后，可賦予樹脂新的、更廣泛的用途，因而為人們所關(guān)注。可獲得不同功能基團(tuán)的PS，如：磺酸基、鹵素基、硝基、不同碳鏈的烷基等，但目前存在著如雙鍵含量太少且位于樹脂結(jié)構(gòu)內(nèi)部、難以控制微球粒徑及擔(dān)載量等問題。
　　 本文以丙烯酰氯為酰基化試劑，通過Friedel-Craft?；磻?yīng)制備

2、含有雙鍵的聚苯乙烯-二乙烯基苯樹脂的最優(yōu)工藝條件為：反應(yīng)時(shí)間為30min，催化劑：丙烯酰氯=1.25:1；最佳投料比為1:2:2。在該優(yōu)化條件下，可制得雙鍵含量為3.85mmol·g-1、遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)共聚法得到的“懸掛雙鍵”含量的聚苯乙烯-二乙烯基苯樹脂。其化學(xué)性質(zhì)更活潑，能引入更多的功能基團(tuán)，應(yīng)用范圍更廣。該功能化樹脂的結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜、化學(xué)滴定及氯元素分析得到表征。
　　 其次，介紹了采用丁二酸酐為酰基化試劑，經(jīng)Friedel-

3、Crafts?；磻?yīng)得到脂肪族羧酸型陽離子交換樹脂。最佳優(yōu)化條件為：二氯甲烷：硝基苯=10:1，混合溶劑量=11mL/g-PS，反應(yīng)時(shí)間為10h，AlCl3：丁二酸酐=3:1。在該優(yōu)化條件下可獲得高擔(dān)載量(3.50mmol·g-1)的、有手臂鏈長的脂肪族弱酸型陽離子交換樹脂。該方法可控制反應(yīng)程度，在疏水性的交聯(lián)聚苯乙烯微球近表面和表面進(jìn)行功能化。制成的羧基樹脂結(jié)構(gòu)規(guī)整，粒徑均一，可通過優(yōu)化條件控制擔(dān)載量，可克服大量羧基包裹在微球內(nèi)部，

4、或難以控制水解條件、難以控制微球的粒徑和擔(dān)載量等缺點(diǎn)，并且反應(yīng)條件溫和。經(jīng)過酸堿滴定、紅外光譜等分析手段可定性、定量地確定了該產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和擔(dān)載量。
　　 在交聯(lián)的聚苯乙烯微球上，以順丁烯二酸酐作為?；噭?，通過Friedel-Crafts酰基化反應(yīng)，得到一種含有雙鍵的脂肪族弱酸型陽離子交換樹脂。通過對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，可獲得高雙鍵擔(dān)載量(約為3.16mmol·g-1)的、有手臂鏈長的脂肪族弱酸型陽離子交換樹脂，且最高羧基擔(dān)載量為

5、354mmol·g-1。
　　 最后，通過Michael反應(yīng)，以乙二胺化交聯(lián)聚苯乙烯樹脂和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸為原料，制備得到新型的脂肪磺酸基陽離子交換樹脂。最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間18h，溫度100℃，PS-Acyl-EDA：AMPS：K2CO3：TBAB(摩爾比)=1:10:2:0.2。該方法不同于以往的樹脂磺化方法，而具有較長的手臂鏈，易于和其它物質(zhì)反應(yīng)或進(jìn)行離子交換。而且避免了芳香族磺酸樹脂的磺化水解逆反應(yīng)。