Способ получения ионообменников
О П И С А Н И Е l98649
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 16.11.1966 (¹ 1056015j23-5) Кл. 39с, 25/01 с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликоваriî 28.Ъ 1.1967. Бюллетень ¹ 14
Дата опт бликования описания 9ХП1.1967
ИПК С 081
Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете Мииистров
СССР
УДК 678.746.22-139-9:661.,183.12 (088.8) .й,",Я и 1ИТ!;",)
А. Б. Даваиков, А. В. Смирнов, Ю. А, Лейкин и В. В, Корйак„
1 ч х
Московский химико-технологический институт имени Д. И. ЙендеИЪЖОТЕ:д
Авторы изобретения
Заявитель
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОИООБМЕННИКОВ
Известен способ получения ионообменников сополимеризацией стирола с дивинилбензолом, фосфорилированием полученных сополимеров треххлористым фосфором в присутствии катализаторов Фриделя — Крафтса с последующим окислением и омылением. При этом получают сильпокислотные ионообменники.
Для разделения ряда важных в науке и тех нике элементов широко применяются амфотерные ионообменные смолы.
Предлагаемый способ получения амфотерного ионита состоит в том, что сополимеризуют стирол с дивинилбензолом и с изомерами винилпиридина или с 2-метил-5-випилпиридином в присутствии катализаторов ФридсляКрафтса (хлорнстого алюминия, бромистого алюминия и т. п.) треххлористым фосфором при кипении. Продукт, содержащий дихлорангидридные группы трехвалентного фосфора, омыляют и окисляют азотной кислотой. Указанные превращения могут быть осуществлены также на сополимерах различных изомеров винилпиридина. Однако наиболее регулярная структура, т. е. чередование ".âåíbåç винилпиридина и стирола, может быть получена при использовании в качестве сомономера
4-винилпиридина.
Сополимеризацию винилпиридинов со стиролом проводят водносуспензионным или блочным способом. Фосфорилировапнгпй сополимер стирола с винилпиридином гидролизуют водой и окисляют 10о о-ной азотной кислотой при комнатной температуре в течение
24 час (окпсление может быть проведено и более концентрированной азотной кислотой, например 5 и., благодаря устойчивости пиридиниевого цикла в указанных условиях).
Предлагаемый способ может быть использован для получсния разнообразных ионообмен10 ных материалов, пленок и волокнообразующих материалов на основе сополимеров винилпиридина и стирола с целью придания им амфотерпых свойств.
Прп определении емкостей синтезированных иопитов обычными методами наблюдается несоответствие полученных и рассчитанных (по содержанию азота и фосфора) емкостей, что объясняется образованием внутренней соли и экрапированис;I иопогенных групп.
Пример 1. Смесь, состоящую из 70 г 4-винплпиридина, 70 г стирола, 12,7 г 55%-ного дпвинилбензола, 4,5 г перекиси бензоила, 4,5 г азобисизобутиронитрила, 150 г октана (октан добавляют в случае получения макропористо25 го сополимера), вводят при работающей мешалке в реакционный сосуд, содержащий
1%-ный раствор поливинилового спирта. Полимеризацию проводят при следующем режиме: 3 час при температуре 75 С, 5 час при
Зц 85 С и 2 «ас при 95 С. Полученный гранульный сополпмер промывают горячей водой, обрабатывают водяным паром и сушат в вакуум-сушилке при 80 С. Выход сополимера 92%, содержание азота 6,6%.
Пример 2. Смесь, состоящую из 96 г 2-метил-5-винилпиридина, 84 г стирола, 16,4 г
55/p-ного дивинилбензола, 5,9 г перекиси бензоила, 5,9 г азобисизобутиронитрила, 200 г октана (октан добавляют в случае получения макропористого сополимера), обрабатывают в соответствии с примером 1.
Пример 3. Гранулированный сополимер стирола с 4-винилпиридином, полученный по примеру 1, в количестве 1,5 г помещают в стеклянную ампулу или в автоклав, добавляют
50 мл треххлористого фосфора и 3,7 г треххлористого алюминия. Реакционную смесь нагревают при 110 С в течение 10 час. Продукт фосфорилирования промывают на фильтре от избытка реагентов охлажденной до 5 С 5%ной азотной кислотой и оставляют в 10%-ной азотной кислоте на 24 час.
Полученный ионит промывают щелочью, регенерируют 5о/, -ной соляной кислотой и водой до отсутствия реакции на С1-ион.
Лмфотерный ионит имеет COE по 0,1 н.
КОН 3,1 мг экв/г содержание Р 8,28; 8,51 /„
1х1 498. 4 84%
СОЕ, рассчитанная по содержанию фосфора, 5,43 мг экв/г, СОЕ, рассчитанная по содержанию азота, 3,52 мг экв/г.
Пример 4. Сополимер, полученный по примеру 1, фосфорилируют по примеру 3, но при атмосферном давлении и при кипении треххлористого фосфора (75 С).
Полученный иопит имеет следующие характеристики СОЕ по 0,1 н. КОН 2,7 мг экв/г;
СОЕ, рассчитанная по содержанию фосфора, 4,65 мг экв/г; СОЕ рассчитанная по содержанию азота, 3,44 мг экв/г; содержание Р 7,27, 7 14о/о, N 4,91, 4,68%.
Использование трехмерных макропористых сополимеров стирола и винилпиридинов позволяет значительно повысить степень фосфорилирования.
Пример 5. Гранулированный макропористый сополимер стирола и 4-винилпиридина, полученный по примеру 1, в количестве 15 г фосфорилируют 550 г треххлористого фосфора при кипении в присутствии 38 г треххлористого алюминия. Сополимер обрабатывают, как указано в примерах 3 и 4, содержание P 8,19, 821% что соответствует СОЕ по 0,1 н. КОН
15 5,3 мг экв/г.
Пример 6. Гранулированный сополимер стирола с 2-метил-5-винилпиридином, полученный по примеру 2, имеющий СОЕ по 0,1 н. раствору НС1, равную 4,1 лг экв/г, в количестве
20 1,7 г фосфорилируют и обрабатывают соглас. но примеру 3.
Лмфотерный ионит имеет СОЕ по 0,1 н.
КОН 1,9 лг экв/г; содержание P 4,68, 488%;
N 5,12, 5,18%. СОЕ, рассчитанная по содержа25 нию фосфора, 3,14 лг экв/г; СОЕ, рассчитанная по содержанию азота, 3,68 лг экв/г.
Предмет изобретения
ЗО Способ получения ионообменников путем сополимеризации стирола с дивинилбензолом, фосфорилирования полученного сополимера треххлористым фосфором в присутствии катализаторов Фриделя — Крафтса с последующим о5 окислением и омылением, отличающийся тем, что, с целью получения амфотерных ионообменпнков, в полимеризационную смесь вводят изомеры винилпиридина или 2-метил-5-винилпиридин.
Составитель Г. А. Русских
Редактор Л. К. Ушакова Техред Т. П. Курилко Корректоры: М. П. Ромашова и Н. И, Быстрова
Заказ 2377/18 Тираж 535 Подписное
LlHHViIIl Комитета IlG делам изобретений и открь|тий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова. д. 4
Типография, пр, Сапунова, 2
