离子交换树脂课件.ppt

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1、PolymerDesign组长：黄玲玲组员：李文涛陈放范翔云刘容宾陈斌王贵恒许强高聚物分子设计目录一、离子交换树脂简介二、离子交换树脂设计思路三、离子交换树脂的设计、合成四、离子交换树脂的应用五、离子交换树脂的发展前景离子交换树脂设计与合成一、离子交换树脂简介离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。一、离子交换树脂简介离子交换树脂由三部分组成：三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能基团上吸附的可交换的离子。离子交换树脂的设计、合成主要是与这三

2、部分有关一、离子交换树脂简介按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。阴、阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和弱酸型三种。按基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂等。离子交换树脂的分类二、离子交换树脂设计思路离子交换树脂设计分为两个方面：一、离子交换树脂的基体离子交换树脂多种不同的基体，根据不同的性能要求选择不同的基体。如果要求耐热性需要引入一些刚性基团；如果要求有较强的冲击性能，需要改进树脂的基体的交联结构。二、离子交换树脂的活

3、性基团离子交换树脂的功能性主要体现在活性基团上，与离子交换树脂运用密切相关。所以引入不同的活性基团对功能化有重要作用。三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂设计思路：引入磺酸基，可解离出H+，H+可与周围的外来离子互相交换磺化合成治疗高血钾症的辅助性药物，但是如果用苯磺酸会使人体内环境变为酸性，所以引入人体内大量存在的Na+。根据以上分析，合成聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂具有实用意义。磺化碱处理三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂1.交联

4、聚苯乙烯大分子微球的合成以苯乙烯、二乙烯苯为单体,在引发剂作用下利用悬浮聚合法在含有分散剂的纯水中通过自由基聚合反应而得到共聚珠体。共聚珠体：三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂具体合成步骤：150mL纯水+溶解完全的分散剂聚乙烯醇溶液搅拌静止加入苯乙烯和二乙烯苯单体混合物升温维持反应4h过滤并用甲醇洗涤2次干燥共聚珠体上述合成步骤的材料设计思想：苯乙烯聚合加入二乙烯苯，形成交联结构，否则苯乙烯链结构会产生滑移而不具有相应的功能。由于聚合反应不能把单体完全反应，聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂用于人体内服用，所以必须把没有

5、反应完全的单体除去，用甲醇洗涤数次。三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂共聚微体+二氯乙烷溶胀加入浓硫酸磺化升温冷却加水稀释加入NaOH过滤干燥得到产品2.聚苯乙烯成酸钠离子交换树脂的制备结果：成功制备了粒径范围在60-200μm的聚苯乙烯磺酸钠离子交换树脂。三、离子交换树脂的设计、合成1.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂2.聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂的应用聚苯乙烯磺酸钠型离子交换树脂是一种治疗高血钾症的辅助性药物，它的作用机理是通过树脂中的钠和人体内的钾交换，即吸附人体内的钾离子，释放树脂中的钠离子，树脂携带体内部份的

6、钾一起排出体外，从而降低血液中钾的含量。对于需要进行血透析治疗的高血钾症患者，借助于聚苯乙烯磺酸钙进行辅助治疗，可以延长透析周期、减少透析次数。三、离子交换树脂的设计、合成2.酚醛型离子交换/螯合树脂设计思路：酚醛型离子交换/螯合树脂的合成通常是在苯酚所提供的母核上进行的，合成过程中酚羟基一般不参与化学反应,因此在该类树脂的高分子骨架上含有大量的酚羟基，这会使酚醛树脂的耐热性、耐化学腐蚀性显著降低。为了克服上述缺点，将苯酚中的酚羟基用醇加以醚化，再使其与甲醛发生缩合反应，得到了不含酚羟基的酚醛型离子交换/螯合树脂。苯酚或苯酚衍生物与含有螯合功

7、能基的单体及甲醛直接缩合聚合制备，制得的树脂具有螯合容量大、螯合功能基在高分子链上分布均匀。三、离子交换树脂的设计、合成2.酚醛型离子交换/螯合树脂1.醚化酚醛型离子交换/螯合树脂的合成以甲酸为反应介质，以硫酸为催化剂，通过苯氧乙醇与甲醛的缩合反应，合成含伯羟基的酚醛树脂基体,然后再通过苯磺酸酯化等反应，合成在酚醛树脂基体上连接二乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺的酚醛型离子交换/螯合树脂，通过上述树脂中所含有的氨基与马来酸酐反应，将酒石酸引入到上述螯合树脂中，使其具有氨基和羧酸两种螯合功能基。将苯酚中的酚羟基醚化不仅可以克服其易被氧化的

8、缺点,而且可以增强链段的柔顺性，使树脂中螯合功能基的柔软性得到提高，有利于与金属离子的螯合。若醚化试剂的端基是羟基、羧基等基团，还易于进一步地化学改性。三、离子交换