166914. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kationcserélő gyanták előállítására

3 166914 4 kével vagy mindkettővel készült elegye is használható. Abban az esetben, ha aromás-polivinil-vegyületet használunk a keresztkötések kialakítására, a vegyületet előnyösen gyűrű-dezaktiváló csoporttal vagy csoportokkal szubsztituáljuk. A keresztkötések kialakítására használt aromás-polivinil-vegyület helyett alifás keresztkötéseket létrehozó vegyületeket, például etilénglikol-dimetilákrilátat, etilénglikol-dialkrilátot és trimetilolpropán-trimetilakrilátot is alkalmazhatunk. A keresztkötéseket létrehozó vegyületet annak és az aromás-monovinil-vegyület együttes súlyára számítva 3—30%-os, előnyösen 5—25%-os mennyiségben használjuk, de ha szükséges, használhatjuk kisebb vagy nagyobb mennyiségben is. A monovinil- és polivinil-aromás vegyületek (vagy más polivinil-alapú keresztkötéseket kialakító vegyület) elegyének polimerizációját ismert eljárásokkal végezzük, például olvadékban, vagy inert oldószeres, például benzolos, toluolos vagy etilbenzolos oldatban, vagy vízben, vagy más, a polimerizálható vegyületeket nem oldó folyadékban történik, a kiindulási anyagok elegyének hőmérsékletét 50 °C-ról, vagy alacsonyabb hőmérsékletről 1 hét, vagy hosszabb idő alatt fokozatosan, körülbelül 150 °C-ra emeljük. A polimerizációs reakció befejeződése után a kopolimert őrléssel, vágással vagy más eljárásokkal az ioncserélő gyantaként történő felhasználáshoz előnyös nagyságú szemcsékre, például 10—60, előnyösen 20—40 mesh (USA Standard Sieve Series) nagyságúra törjük szét. A polimerizációs reakciót előnyösen a polimerizálódó vegyületek vizes szuszpenziójában vagy védőkolloidok vagy sűrítő anyagok, például keményítő, tragant-gumi, metilcellulóz stb, vizes oldatában, keverés és melegítés (50—Í50 °C) közben végezzük. A polimerizációt így, vizes közegben szuszpendálva kivitelezve, a kopolimert gömb alakú, vagy közel gömb alakú szemcsékként kapjuk meg. A szemcsék vagy kopolimergyöngyök nagysága például a keverés intenzitásának és a használt védőkolloidok vagy sűrítőanyagok mennyiségének változtatásával szabályozható. Bár a szuszpenzióban kivitelezett polimerizáció az előnyös eljárás és így a keletkező kopolimer-gyöngyök gélként állíthatók elő, előnyös a polinierizációt ismert módon fázis-növelő- vagy kicsapószer jelenlétében kivitelezni, amikor porózus, makrohálós gyöngyök vagy ioncserélő gyanták keletkeznek. A gél vagy porózus, makrohálós alakban előállított kopolimereket ismert eljárással, például a 2 500149 számú USA-beli szabadalmi leírás szerinti eljárással szulfonáljuk. Így oldhatatlan, keresztkötéseket tartalmazó, legalább egy funkcionális csoportot tartalmazó kationcserélő gyantát kapunk. A példák és a továbbiak során a százalékos mennyiségeket, ha másként nem jelöljük, súlyszázalékban adjuk meg. 1. példa Szulfonált viniltoluol-gyanta előállítása 254 g viniltoluol, 46 g divinilbenzol (52,0%, jelen van még etilvinilbenzol) és 3,0 g benzoilperoxid elegyét 418 g, 0,4 g finomított PbJarmagel zselatint, 5,2 g nátrium-poliakrilát diszpergálószert és 2,3 g 50%-os nátriumhidroxidot tartalmazó vízben szuszpendáljuk. Az elegy hőmérsékletét 2 órán át 80 °C-on, majd 3 órán át 90 °C-on, majd 3 órán árt 100 °C-on tartjuk, a keletletkező kopolimert. A terméket vízzel mossuk, majd egy éjszakán át gőzfürdőben szárítjuk. 105 g száraz termékhez 32 g etilénkloridot (EDC) és 620 ml 99%-os kénsavat adunk. A szuszpenzió hőmérsékletét keverés közben, 1 órán át 60 °-on, majd 3 órán át 100 °C-on tartjuk, a keletkező terméket a reakcióelegy vízzel történő hűtésével különítjük el, majd vízzel addig mossuk, amíg a mosóvíz pH-ja semleges nem lesz (pH 6,0). 2. példa Szulfonált klór-sztirol-gyanta előállítása 340 g klór-sztirol, 45 g divinilbenzol (53,6%-os, jelen van még etilvinilbenzol) és 3,9 g benzoilperoxid elegyét 0,51 g zselatint, 6,7 g nátriumpoliakrilát diszpergálószert és 3 g 50%-os nátriumhidroxidot tartalmazó vízbe szuszpendáljuk. A reakcióelegyet 10 órán át 80 °C hőmérsékleten tartjuk, majd a keletkező terméket az 1. példa szerinti eljárással elkülönítjük és szárítjuk. 105 g kopolimert 50 g 99%-os kénsavhoz adunk, amelyben előzőleg 32,2 g etilénkloridot oldottunk. A reakcióelegyet 8 órán át, keverés közben, 120 °C hőmérsékleten tartjuk. A keletkező szulfonált terméket az 1. példában leírt módon különítjük el. A következő táblázatban összehasonlítjuk a gyűrű-stabilizáló klóratomot (X == Cl) és az elektron-donor vagy gyűrű-aktiváló metilcsoportot (X = CH3) tartalmazó gyanták hőstabilitását az ismert, szokásosan szulfonált polisztirol-DVB gyanta hőstabilitásával. A hőstabilitást az idő függfényében mért savleadás mérésével határoztuk meg (a hidrolitikus stabilitást szintén). Az a gyanta, amely a savleadó képességét legelőbb elveszíti, a legkevésbé hőstabil. A mintákat 200 °C-on, zárt bombában, különböző ideig kezeltük. Az ioncserélő gyanták hőstabilitása: Az idő függvényében mért savleadás csökkenése, 200 c

C-on CO g -g- Kapacitás (meq/g száraz gyanta) •Üt, £ 0 39 65 102 140 362 A X = H 5,42 2,66 1,50 0,30 0,03 — B X = CH3

4,93 1,80 0,02 — — — C X = C1 4,16 3,29 3,02 2,81 2,74 1,88 10 15 20 25 30 35 40 15 50 55 60 2