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。第三位数字为顺序号，用以区别基体、交联基等的差异。此外大孔型树脂在数字前加字母D。因此，D001是大孔强酸性苯乙烯系树脂。阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。阳离子交换树脂大都含有硫酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基团，其中的氧离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其他结构式可简单表示为R-SO3H，式中R代表树枝母体，其交换原理为2R-SO3H+Ca2+-(R-SO3)2Ca+2H+，这是硬水软化的原理。阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基（-NH2）或亚胺基（-NH2）性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为R-N(CH3)3OH+Cl-R-N(CH3)3Cl+OH-由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生，氧离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗：阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙），聚苯乙烯.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯及间规聚苯乙烯（SPS）。聚苯乙烯，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料。通式是[(CH2CHC6H5)n]。具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。聚苯乙烯是五大通用塑料之一，由于其价廉易加工等有点，其应用极其广泛，普遍用作包装材料，生活用品及工业用材料。[1]近年来其使用量越来越大，废弃物日益增多，给环境造成严重污染，因此，加强废塑料的综合利用受到人们的普遍关注。由于其耐老化，抗腐蚀，无法自然降解等特点，人们纷纷研究废旧聚苯乙烯的回收利用。如加入含芳烃的有机溶剂或直接改性制得涂料和胶粘剂。[2]使用适宜的磺化剂使聚苯乙烯转变成水溶性产品，具有潜在的应用前景。事实上，这种水溶性产品是一种离聚物，离聚物是由分散于材料内的离子相互作用（离子聚集）决定本体性能的一类聚合物。由于离子作用的存在，使得离聚物具有一些特殊性能。这种离聚物产品可应用于水增稠剂、浸渍剂、粘合剂、纺织浆糊以及土壤保质和石油工业等领域。常用的磺化剂有浓硫酸、三氧化硫、氯磺酸、献技磺酸酯，也可以是酰氯或酸酐与硫酸反应得到的产物。溶剂一般为环己烷、1，2-二氯乙烷、吡啶等有机溶剂。[3]之所以聚苯乙烯会是常用的骨架还是因为其价廉、应用广泛、易于加工制备，性能优越。参考文献[1]陈毅锋，钟宏.湖南化工，1997年12月，第27卷第4期，21-22，55.[2]吕亮，徐青青.天津化工，2002年，第5期，11-12.[3]Hua-MingLietal.PolymerInternational50：421-528.