203252. lajstromszámú szabadalom • Eljárás főtömegében 10 mikron alatti szemcseméretű ioncserélő gyanták előállítására analitikai és preparatív célokra
1 HU 203 252 A 2 szert tartalmazó kénsavval. A kénsav koncentrációját a lehető legalacsonyabbra választottuk és igen nagy feleslegben alkalmaztuk. Dyen módon a reakció során felszabaduló hő nem okoz számottevő helyi túlmelegedési, a szulfonálás egyértelműen és jól reprodukálható módon megy végbe, mert a szulfonálás folyamán a kénsav koncentrációja is gyakorlatilag állandó. A szulfonálást követően a szulfonált gyöngypolimert állandó hőmérsékleten és kíméletesen (kezdetben óránként 3 térfogati-kai, majd 10 óra után óránként 5 térfogat%-kal csökkentve a közeg kénsav koncentrációját) visszük át a kénsavas közegből vizes közegbe, hogy a polimer belső szerkezete - feszültség kialakulása nélkül - rendeződjék a hidratációs energia hatására. Anioncserélő műgyanta előállításánál a klórmetüéterezést a sztöchiometrikushoz képest legalább tízszeres ldórmetüéter felesleggel végezzük, hogy a klórmetü-csoport beépülése megközelítően kvantitatív legyen. Katalizátorként cink-kloridot alkalmaztunk, így az utólagos térhálósítás elkerülhető. A vizes ammónia oldattal való kezelést kétszer megismételjük friss reagens alkalmazásával, hogy a klór-metü csoport maradéktalanul aktív csoporttá alakuljon. A kémiai reakciók optimális feltételek mellett történő vezetése az egyes polimerszemcsék belsejében az aktív csoportok homogén eloszlását eredményezte. Ezután az ioncserélőket megfelelő szemcseméretű frakciókra bontjuk. Ehhez először ellenáramú szélfajtázóval az ioncserélőt frakciókra választjuk szét. A kinyert frakció szélső határai szabályozhatók, a legkisebb elérhető szélesség ± 20%. A szélfajtázás során gátoljuk a szemcsék aggregálódását és fizikai tulajdonságaik (pl. sűrűség, tömeg) változását. A nedves szeparálás során meghatározott elvételi időket és ülepítő folyadékelegyet és nagy tisztaságú vegyszereket alkalmazunk. Különösen fontos, hogy az egyes - szemcseméretükben különböző - frakciókat úgy különítjük el, hogy közben az ülepedés körülményei - konvekció vagy egyéb ok miatt - ne változzanak, vagyis turbulencia ne lépjen fel. Az ülepítési időket és a koncentrációkat nem Stokes törvény alapján, hanem gyakorlati mérések eredménye szerint nomogramok segítségével határozzuk meg. Uy módon a kapott termék minősége és szemcsemérete egyaránt a kívánt mértékig homogenizálható. A találmány szerinti eljárás részleteit a következő kiviteli példák mutatják be. 1. példa A gyöngypolimer előállítása 4 literes hűtővel, hőmérővel és keverővei ellátott készülékbe, amelyben a keverendő anyagok egy forgó és egy álló réseit henger között 5600 ford/perc fordulatszámmal vannak átszivattyúzva, bemérünk 1000 cm3 ionmentes vizet. A vízben 15 g polivinilalkoholt 16-20 óráig áztatunk, majd 3000 cm3-re kiegészítve 100 °C- ra fűtjük és 10 percig tartjuk ezen a hőfokon, mialatt a keverőt alacsony (2000 ford/perc) fordulatszámmal járatjuk. Az elegyet 75°C-ra lehűtjük, beállítjuk a szükséges fordulatszámot és az előre összemért 184 g sztirolt, 16 g divinü-benzolt és 0,18 g benzoü-peroxidot tartalmazó monomer elegyet a készülékbe adagoljuk. 4 órán át 80 °C-on tartjuk, majd felfütjük 95- 98 °C-ra és újabb 4 órát kevertetjük. Ezután centrifugán a kész polimert elválasztjuk, mosóvízként 1000 cm3 vízben szuszpenzáljuk, ismét centrifugáljuk, majd újabb mosóvízzel forrásig melegítjük és vízgőzdesztillálással tisztítjuk. Ezután ismét centrifugáljuk és mossuk. Az utolsó mosás után a centrifugált terméket szárítjuk. Ezután a gyöngypolimert N2- áramban kb. 760 °C hőfokon tartjuk legalább három órán át, ezután megkezdjük a távozó N2-gáz vizsgálatát, a műveletet addig folytatjuk, amíg a N2-gáz szervesanyagmentes lesz. A kapott termék szemcseeloszlása igen egyenletes, 36%-a 7 ± 1 mikron tartományba esik. A kapott gyöngypolimert kation-, ül. anioncserélő gyanta előállítására alkalmazzuk. A kationcserélő gyanta előállítása 21-es szulfonáló lombikba bemérünk 100 g gyöngypolimert, 600 ml 90 tömeg%-os kénsavat és 50 g diklóretánt. Szobahőfokon 4 órát kevertetjük, majd felfűtjük 95 °C-ra. Ezen a hőfokon 3 órán át utószulfonálunk. A hígítást max. 0,2 pS cm-1 minőségű ionmentes vízzel végezzük, kezdetben óránként 3 térfogat%-kal, majd 10 óra után, óránként 5 térfogat%-kal csökkentve a közeg kénsavkoncentrációját 1 térfogat% savtartalomig. Centrifugán elválasztjuk az anyalúgtól a készterméket, majd 1000 cm3 vízzel szuszpendáljuk és ismét centrifugálunk. 16 órás áztatásokkal háromszor megismételjük a mosást. Anioncserélő előállítása 2 I-es négynyakú lombikba bemérünk 1200 cm3 klór-metü-étert. Keverés közben beadagolunk 100 g gyöngypolimert és 25 °C-on 3 órán keresztül kevertetjük, majd 60 g ZnCl2 beadagolása után forráshőmérsékleten tartjuk 10 órán keresztül. Metanollal a felesleges klór-metü-étert elbontjuk, centrifuga segítségével vízzel mossuk. Semlegesre mosás után 100 cm3 40 térfogat% trimetü-amin, 60 térfogat% víz elegyével 35 °C-on ammonizálunk. 10 óra ammonolízis után szűrjük és 1000 cm3 vízzel centrifuga segítségével többször átmossuk. 2. példa A műveleteket az 1. példa szerint végezzük, de a fordulatszámot gyöngypolimer előállításánál 4200-ra áüítjuk be. A termék 32%-ának szemcsemérete 9 ± 1 mikron. 3. példa Nagy hatékonyságú, 9 ± 0,5 pm szemcseméretű aminosav-analizátor gyanta előáüítására az 1. példában előállított nyersanyagot tisztítjuk. A nyers gyantából 20 tömeg%-os szuszpenziót készítünk Na-laurilszulfát tartalmú desztülált vízzel. A szuszpenziót 1/2 órán keresztül ultrahang segítségével homogenizáljuk. A szuszpenziót 6 ± 3 °C-on 350-400 g között 30 percig centrif ugáljuk és a felül úszót elöntjük. Az előbbi 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
