166148. lajstromszámú szabadalom • Heterogén szerkezetű polimerek
9 166148 10 tevődnek össze és hatásuk összegződik, ezenkívül magasabb ioncserélő kapacitás, nagyobb részecske stabilitás, javított veszteségi tulajdonságok és más kedvező tulajdonságok alakíthatók ki. A további kedvező tulajdonságok a meglepően jó hidraulikus és jó-nyomásesési tulajdonságokból állnak, főként a következő gyantatípusoknál: (1) Gyengén térhálósított, pl. 0,5% térhálósítóval előállított gélfázist tartalmazó hibrid gyanták. Ezek igen kedvező tulajdonságúak pl. a cukorlé színtelenítésében (vö. 12. példa és IV. táblázat). (2) Gyengén térhálósított makroretikuláris fázist tartalmazó hibrid gyanták, amelyek igen jó veszteségi tulajdonságokkal rendelkeznek (vö. 11. példa és III. táblázat). Ezek a tulajdonságok azért meglepőek, mivel a gyengén térhálósított gyanták olykor igen lágyak és elvileg alkalmatlanok számos ipari felhasználás esetén. A gélfázisú polimer és a makroretikuláris bázis kopolimer egymáshoz viszonyított aránya tág határok között változhat. Ajánlatos azonban, hogy ha 100 súlyrész makroretikuláris bázis-polimerre legalább 5 súly% gólképző komponenst (gélkopolimer) alkalmazunk, míg a felső határt az szabja meg, hogy a makroretikuláris bázisgyanta szerkezetében milyen mennyiségű gélfázisú polimer tartható viszsza. A maximális mennyiség általában 100 súlyrész bázispolimerre számítva 300 súlyrész gélkopolimer jóllehet ennél nagyobb mennyiségek is olykor elképzelhetők. Az előnyös arányok 100 rész makroretikuláris polimerre számítva 10—200 rész gélkopolimer, emellett 100 rész makroretikuláris bázis-polimerre számítva legelőnyösebb 25—100 rész gélkopolimer felhasználása súlyrészben kifejezve. Az alábbiakban ismertetett kiviteli példák a találmány további részleteit szemléltetik anélkül, hogy annak oltalmi körét korlátoznák. Mind a példákban, mind a leírásban és igénypontokban a „rész" és „százalék" megjelölés súlyrészben vagy súlyszázalékban értendő. A „mesh" mérési értékek az ASTM rendszerben (USA szitaszabvány) vannak kifejezve. A felhasznált vegyszerek jó kereskedelmi (technikai) minőségnek felelnek meg. Divinilbenzol (DVB) esetében a jó technikai minőségű termék kb. 56% hatóanyagot, vagyis tiszta divinilbenzolt tartalmaz, míg a többi főtömegében etilvinilbenzol. A felsorolt kopolimerek gyöngy alakúak és szuszpenziós vagy gyöngypolimerizációs technológiával készülnek. A porozitást %-os porozitásban vagy a száraz gyanta térfogatra számított pórustérfogatban fejezzük ki, amelynek dimenziója rendszerint milliliter/milliliter (ml/ml). A %-os porozitás ebből úgy számolható ki, hogy a kapott értéket 100-zal megszorozzuk. A hőmérsékleti adatok °C-ban értendők. 1. példa a) Kiindulási kopolimer (makroretikuláris) előállítása Keverővel, hőmérővel és visszafolyató hűtővel felszerelt háromnyakú, 3 literes lombikba 1,15 g nátriumkloridot, 1,5 g tisztított zselatint 50 ml vízben, 10 g nátriumpoliakrilátot (12,5% szilárdanyag tartalom) 100 ml vízben készítünk be és ehhez 500 ml vizet adunk. Az egyes komponenseket keverés közben keverjük össze. Ezután a keverési sebességet 145 fordulatszám/percre állítjuk be és 5 a komponensek feloldása után a keverőt megállítjuk, az oldathoz 400 g 3%-os divinilbenzol-sztirol oldatot, 261,2 g metilizobutilkarbinolt (MIBC) és 5,0 g benzoilperoxidot adunk. A keveréket 145 fordulatszám/perc sebességgel keverjük, míg megfe-10 lelő diszperzió alakul ki és ezt 11 óra hosszat 80 °C-on melegítjük. A metilizobutilkarbinolt desztillálással eltávolítjuk, miközben a keverékben állandó folyadékszintet tartunk víz fokozatos hozzáadásával. Desztilláció után a keveréket szobahőmérsék-15 létre lehűtjük, a kopolimert izoláljuk és Büchner tölcséren mossuk. A mosott kopolimert 125 °C-on 8 óra hosszat szárítjuk, így 70%-os hozammal —20 és +70 mesh szemcseméretű gyöngyöket kapunk, amelyet az I. táblázatban A gyantának ne-20 vezünk. A kopolimer termék porozitása 0,56 ml/ml, térhálósítószer koncentrációja 3% divinilbenzol. Klórmetilezés és aminálás útján a kopolimert erősen bázikus anioncserélő gyantává alakítjuk át amelynek oszlop kapacitása 9 kg CaC03 /28,32 liter 25 gyanta, porozitása 0,2—0,4. b) Erősen bázikus géltípusú gyanta. Erősen bázikus géltípusú anioncserólő gyantát sztirol-divinilbenzol mátrixszal szokásos technoló-30 giával készítünk. A gélgyanta oszlop kapacitása 12,0 kg CaCOg/28,32 liter gyanta, porozitása 0, divinilbenzol tartalma 2%. Ezt a gyantát B gyantának nevezzük az I. táblázatban. 35 2. példa a) Hibrid kopolimer előállítása Hatásos keverővel, visszafolyató hűtővel és hőmérővel felszerelt 1 literes háromnyakú lombikba 40 52 g 3%-os divinilbenzol (58,9% aktivitású) tartalmazó sztirol makroretikuláris kopolimert (0,71 porozitású, szemcsemérete 30—60 mesh) és 400 ml csapvizet helyezünk. A keverékhez 50 g 0,5%-os divinilbenzolt tartalmazó sztirol oldatot adunk, 45 amelyben 0,5 g benzoilperoxid van feloldva. Ezt 1 óra hosszat szobahőmérsékleten és 20 óra hosszat 80 °C-on élénk keverésben tartjuk. Reagáltatás után a keveréket lehűlni hagyjuk és a kapott gyöngyöket szűréssel izoláljuk, 600 ml metanollal mos-50 suk, majd 75 °C hőmérsékletű gőzzel fűtött szárító szekrényben súlyállandóságig szárítjuk. Ezt a hibrid kopolimert közvetlenül felhasználjuk a következő klórmetilezési műveletben. A hibrid kopolimer súlya 99,4 g (99,5%-os hozam). 55 b) A hibrid kopolimer klórmetilezése Mechanikus keverővel, szárító csővel védett viszszafolyató hűtővel, hőmérővel és csepegtető tölcsérrel felszerelt 1 literes háromnyakú lombikba 60 52 g fent kapott hibrid kopolimert és 240 mg 1,2-diklóretánt készítünk be. A keveréket 30 percig lassú keverésben tartjuk, így a gyöngyöket duzzadni hagyjuk. A duzzasztott gyöngyökhöz egy adagban 95 g klórmetil-metilétert (CME) adunk. A reak-65 ciókeveréket jégfürdőben 0 °C-ra lehűtjük és 26 g 5
