Способ получения карбоксильного катионита

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИЛЬНОГО КАТИОНИТА путем хлорметилирования полимера стирола и последующего гидролиза и окисления, отличающийся тем, что, с целью получения катионита волокнистой структуры с улучшенной кинетикой ионного обмена, в качестве полимера стирола используют привитый к полипропиленовому волокну полистирол или сополимер стирола и 0,05-0,5 мол.% дивинилбензола, а гидролиз хлорнетильных групп осуществляют спиртодиоксановьм раствором щелочи. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ РЕСПУБЛИК

0% (11) 2 04 8 00 С 08 J 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМ3(СВИДВТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТФ1 (21) 3542999/23-05 (22) 18.01.83 (46) 23.06.85. Бюл. Ф 23 (72) В.С.Солданов, А.А.Шункевич и Г.В.Медяк (71) Институт физико-органической химии АН Белорусской ССР (53) 661.183.123.2(088.8) (56) 1. Зверев М.П. Хемосорбционные волокна. M. "Химия", 198), с. 130.

2. Авторское свидетельство СССР

В 117442, кл. С 08 F 8/00, )961 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИЛЬНОГО КАТИОНИТА путем хлорметилирования полимера стирола и последующего гидролиза и окисления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью получения катионита волокнистой структуры с улучшенной кинетикой ионного обмена, в качестве щхлимера стирола используют привитый к полипропилеиовому волокну полистирол или сополимер стирола и 0,05-0,5 мол.X дивинилбензола, а гидролиз хлорметильных групп осуществляют спиртодиоксановым раствором щелочи.

1 11628

Изобретение относится к получения волокнистых ионитов и может быть использовано в процессах, связанных с ионным обменом.

Известен способ получения волокнистого карбоксильного катионита

ВИОН-КН-1 путем гидразидирования и опыления полиакрилонитрильного волокна на основе полиакрилонитрила (1 .

Этот катионит имеет невысокую Ió химическую стойкость и механическую прочность(6-10 кг/мм ), пониженную

2 сорбционную способность при необходимости сорбции веществ из низкоканцентрированньгх растворов и газовых смесей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения карбоксиль ного катионита nyieM хлорметилирования, гидролиэа и окисления образующихся гидроксильных групп сополимера стирала и дивкнилбенэола P2).

Катионит характеризуется высокой обменной емкостью — до 8 мг.экв./r.

Однако скорость ионного обмена на гранульных катионитах определяется диффузией сорбируемого вещества в объем гранул и поэтому недостаточно велика. Так, время протекания ион ного обмена по реакции нейтрализации составляет 48 ч и более.

Кроме тога, известным способом невозможно получить катионит технологически более удобной, волокнистой структуры, способной к переработке в тканые и нетканые материалы.

Цель изобретения — получение катионита волокнистой структуры с улучшенной кинетикой ионного обмена.

Цель достигается тем, что при способе получения карбоксильного катионита путем хлорметилирования полимера стирала и последукнцего гидролиза и окисления, в качестве полимера стирала используют привитый к полипропиленовому волокну полистирол или сополимер стирала и 0,05-0,5 мат дивинилбензола, а гидролиэ хлорметильных групп осуществляют спиртодиоксановым раствором щелочи.

Исходный привитый полимер стирала или сополимер стирала и дивинилбензола получают радиациоиной црививочной полимеризацией мономеров к полипропиленовому волокну в растворе

1 метанола. Необходимость применения в качестве щелочного агента на стадии гидролиэа раствора щелочи в смеси 50% диоксана и 507 метанола обусловлен тем, что только указанный гидрализующий агент приводит к конечному получению катианита с удовлетворительной емкостью.

Верхний предел содержания .дивинилбенэольных звеньев в привитом полимере (0,5 мол.% 1 обусловлен необхо- димостью получения ионита с высокой кинетикой ионного обмена.

Полученный волокнистый катионит имеет высокую обменную емкость да

6 мг-экв/r волокна по О,I н раствору 1 1аОН, Он обладает высокой механической прочностью. Средняя прочность волокна на разрыв 16,3 мг/mP .

Полученный катионит химически стойкий благодаря присутствию в нем инертной полипропиленавай основы.

После 6-и кратной обработки попеременно 0,1 н растворами соляной кис лоты и едкого натра СОЕ катианкта уменьшается на 2-47. Время установления ианообменнога равновесия по реакции нейтрализации для данного катионита составляет 2 ч (вместо

48 ч для гранульиого катианита) .

Пример 1 ° Полипропиленовые нити облучают на источнике Са

6о ° -лучами (доза равна 2 Мрад ) в растворе, состоящем из 49,8 об.X стирала, 0,2 об.X технического дивннилбенэола и 50 аб.X метанола. Получают привитые волокна, содержащие

47,6 мол.X полистирола, сшитого

0,05 мол.% дивинилбензола. В сухую круглодонную колбу, снабженную обрат ным холодильником с хлоркальциевой трубкой и термометром, помещают

IO r привитого волокна и хлорметклируют монохлордиметиловым эфиром в присутствии SnC1< . Отмытое ацетоном и водой хлорметилированное волокно снова помещают в круглодонную колбу и добавляют избыток смеси, состоящей из 50 об.% метанольного н раствора,NaOH и 50 об.7. диоксана. Модуль ванны для полного покрытия волокна

20. Содержимое колбы кипятят в течение 6 ч. Отмытое от щелочи омыленное волокно в круглодонной колбе заливают избытком 53%-ной ННО, нагревают до 80 С и выдерживают 3 ч, отмывают от кислоты и сушат при 60 С до постоянного веса. Режим является оптимальным.

Составитель В.Мкртычан

Редактор А.Шандор ТехредЛ.Мартяшова

Корректор: С. Шекмар

Заказ 4062/23 Тираж 47$

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Проектная, 4

3 11

Волокнисты1r сополимер содержит

0,05 мол.7. дивинилбенэола, 52,35 мол, звеньев полипропилена, 33,5 мол.X звеньев монокарбоксилированного полистирола, 14,1 мол.7 звеньев дикарбок силированного полистирола, СтатичесФ кая обменная емкость полученного катионита по 0,1 н раствору NaOH

5, 6 мг-экв/г, время установления, нонообменного равновесия по реакции нейтрализации составляет 2 ч.

Прочность ионообменного волокна

17,2+1,2 кг/мм, относительное удли2 нение 127.,модуль упругости 150 кг/мм .

Измерения проводились на приборе

УМИВ-З, Пример 2. Карбоксильный катионнт получают по примеру 1 из метанольного раствора, содержащего

30 об.7. стирола, на основе привитого волокна, содержащего 45,3 мол.X полистирола. Полученный волокнистый сополимер содержит 54,6 мол.Х звеньев полипропилена, 32,2 мол.7. звеньев монокарбокснлнрованного полистирола, 13 мол.7. дикарбоксилированного полистирола.

Катнонит имеет обменную емкость

6,0 мг-экв/г по 0,1 н раствору

NaOH, прочность 10,3+0,9 кг/мм, относительное удлинение 207, модуль упругости 102 кг/мм"-, время установления ионообменного равновесия по реакции нейтрализации

2 ч.

Пример 3. Карбоксильный катионит получают по примеру 1 из метанольного раствора, содержащего 48 об.Х стирола, 2,0 об.7 технического дивинилбенэола, íà ос нове привитого полипропнленового волокна, содержащего 52,8,мол.Ж поли-. стирола, сшитого 0,5 мол.Х дивинилбензола.

Волокнистый сополимер содержит

0,5 мол. Ж днвиннлбенэола, 46,7 мол.X звеньев полипропилена, 36,9 мол.й

62821 4 звеньев монокарбоксилированного полистирола, 15,9 мол.7 звеньев дикарбоксилированного полистирола.

Статическая обменная емкость катионита по 0,1 н раствору NaOH

4,0 мг-экв/г,время установления ноно обменного равновесия по реакции нейтрализации 2 ч. Прочность ионообмен ного волокна 17,7+1,0 кг/мм2, относительное удлинение )ЗХ, модуль упругости 143 кг/мм2.

Сравнительный анализ кинетики ионного обмена показывает, что скорость установления ионообменного равновесия по реакции нейтрапизации на предложенном волокнистом катионнте в 24 раза и более превышает скорость того же обмена на гранульных катионитах сходного состава и на известном волокнистом карбоксильном катионите, выпускаемом в опытнопромышленном масштабе ВИОН-КН-1.

Возможно увеличение СОЕ катионита с . ростом привеса полистирола для моиокарбоксильного катионита,длядикарбоксиль ного катионита, однако высокий процент привитого полистирола достигается при повышенном структурировании его дивинилбензолом, которое в свою очередь затрудняет хлорметилирование полистирольных звеньев и снижает СОЕ катионита.

Кроме того, катионит по предлагаемому способу характеризуется высокой механической прочностью, доИ стигающей 10,3-17,7 кг/мм, значительно превышающей прочность промыпленного волокнистого ионита ВИОН-КН (6-10 кг/мм ).

Сорбционная емкость предлагаемых волокнистых катионитов по отношению к меди, кобальту, никелю и серебру при рН 3,4-3,6 1,31, 0 ° 67, . 0,47, 0,43 соответственно, что выше по сравнению с этими же показателя4з мд у ВИОН-КН-1 (0,81, 0,59, 0,39 ° . 0,41 мг-экв/г ).