一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂及其制备方法，属于高分子材料【技术领域】。本发明的树脂萃取剂包括以下按照重量份数计的原料：三聚氰胺15-25份、甲醛35-50份、多元酚5-10份、固体萃取剂20-30份、致孔剂5-10份、蒸馏水5-10份、分散介质300-500份、巴拉弗络3-5份。本发明所述的缩聚型珠状大孔树脂可包埋多种类型的固体萃取剂，本发明的缩聚型珠状大孔树脂萃取剂直接采用三聚氰胺为合成原料，有效提高树脂的机械强度，增加该树脂萃取剂的使用寿命。另外由于致孔剂的采用，使制备的树脂萃取剂具有大孔性，提高了树脂萃取剂的萃取效率。
【专利说明】一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种树脂萃取剂及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂及其制备方法，属于高分子材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]缩聚型离子交换树脂是一类开发较早，应用领域很广的离子交换功能高分子材料。目前已广泛用于水处理、医药工业、食品工业等行业。
[0003]该类树脂是通过缩聚反应工艺作为主要制备方法来制备的。较早的缩聚树脂是用本体聚合工艺先制成块状聚合物，再经粉碎、过筛，得到无定形颗粒。该种制备方法所得到的树脂因形状不是珠状的，水力学性能较差，在柱操作中难以获得较好的效果。此外，由于缩聚型树脂所采用的单体均为水溶性的，不能采用水作为悬浮聚合分散介质来制备珠状树月旨，只能采用非水溶性的介质作为分散介质。所有这些都给制备缩聚型珠状树脂带来了困难，也使该项研究受到人们的重视，成为一个十分活跃的研究领域。
[0004]此外，固体萃取剂作为萃取【技术领域】的一大分支，由于其在特定萃取体系中的不溶解性，可使传统的液/液萃取过程变为液/固萃取过程，减少了工艺步骤，提高了工艺效率。但由于固体萃取剂一般以粉末状使用，给工艺过程带来了诸多不便。 [0005]刘永宁等人(刘永宁、史作清、张晴、何炳林，珠状大孔缩聚树脂合成及脱色性能研究，离子交换与吸附，1990，6 (4))，以甲醛、苯酚为原料合成了一种缩聚型树脂并应用于甜叶菊甜味剂的脱色。该研究工作探索了缩聚型珠状大孔树脂的合成工艺，其产物主要用于天然物质的脱色。由于共聚组分较少，限制了产品的应用范围。日本UNITICA公司将苯酚、甲醛与亚氨基乙二酸利用Mannish反应合成得O-羟基卞基亚氨基乙二酸基，再与苯酚、甲醛共聚制得的单体的水溶液悬浮分散在有机介质卤代烃中经缩聚过程不断从球体中蒸出水分，直接形成球状缩聚型螯合树脂。王佳兴等人(王佳兴、郁仁荣，“粉末包埋”型离子交换树脂的研究，离子交换与吸附，1992，8 (3))，以甲醛、三聚氰胺为原料合成了一种可以包埋粉末化学物质的缩聚树脂。该树脂的主要缺点一是强度较差，在使用中容易破碎，使用寿命短；二是未能制备成大孔型，树脂使用效率较差。
[0006]上述树脂的制备方法以制备离子交换树脂为目的，但产品存在多种缺陷，由于缩合共聚体系中固体粉末的存在，给聚合工艺带来困难。
【发明内容】
[0007]本发明旨在解决现有技术中缩聚型大孔树脂的问题，提供一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，该树脂萃取剂中的树脂可将固体萃取剂包埋于其中，具有固体萃取剂的功能，可广泛应用于各种萃取领域，且强度高，使用效率高。
[0008]为实现上述发明目的，其具体的技术方案如下:
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺15-25份甲醛35-50份
多元酚5-10份
固体萃取剂20-30份
致孔剂5-10份
蒸馏水5-10份
分散介质300-500份
巴拉弗络3-5份。
[0009]优选的，一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺18-22份
甲醛35-45份
多元酚5-8份
固体萃取剂25-28份 致孔剂8-10份
蒸馏水8-10份
分散介质350-450份
巴拉弗络4-5份。
[0010]本发明所述的多元酚为对苯二酚或者间苯二酚。
[0011]本发明所述的固体萃取剂为本领域所有固体粉末状的萃取剂，优选的为磷钥酸铵、沸石、活性炭或者α-磷酸错。
[0012]本发明所述的致孔剂为NaCl、Na2C03、CaCl2, NaHCO3> K2SO4, KC1、甲醇、正丁醇或者
异丙醇。
[0013]本发明所述的分散介质为30号机油、40号机油或者硅油。
[0014]本发明所述的巴拉弗络(paraflow)为一种润滑油的抗凝剂，具有帮助水溶性物质在油相介质中分散的作用，可由氯化石蜡和萘缩合而成，是一种绿色而具有反射光彩的粘性油。
[0015]一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，其特征在于:包括以下工艺步骤:
A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液；
B、将步骤A得到的混溶溶液置于35-40°C水浴中，进行预聚合20-30分钟，得到预聚合溶液体系；
C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至40-450C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体；
D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至50-60°C，继续搅拌，保温10-20min；再将温度升至60-70°C，进行聚合，待固化成形后，保温1-2小时；然后进一步将温度升至750C，保温2-3小时；再进一步将温度升至85°C，保温2_3小时；最后将温度升至90°C，保温
2-3小时；
E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温2-4小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至40-50°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
[0016]本发明在步骤C中，所述的珠体的粒径为0.2-1.2cm。
[0017]本发明在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤3-5次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体3-5次。
[0018]本发明的有益效果表现在:
1、本发明旨在解决了现有技术中的可以包埋粉末化学物质的缩聚树脂强度较差，在使用中容易破碎，使用寿命短，树脂使用效率较差的问题。本发明所述的缩聚型珠状大孔树脂可包埋多种类型的固体萃取剂，然后具备不同萃取功能，应用于各种工艺过程，本发明的缩聚型珠状大孔树脂萃取剂直接采用三聚氰胺为合成原料，提高缩聚型大孔珠状树脂萃取剂中胺基的含量的同时，还能有效提高树脂的机械强度，增加该树脂萃取剂的使用寿命。另外由于致孔剂的采用，使制备的树脂萃取剂具有大孔性，提高了树脂萃取剂的萃取效率。此外，产物呈珠状，具有良好的流体力学性能，而且制作工艺简单，成本较低，扩大了应用范围。
[0019]2、本发明所述的缩聚型珠状大孔树脂可包埋多种类型的固体萃取剂，然后具备不同萃取功能，应用于各种工艺过程。本发明在制备缩聚型珠状大孔树脂的同时将固体萃取剂包埋其中，成功将固体萃取剂均匀固定在树脂内部，加之致孔剂的存在使树脂具有大孔性能，加速了萃取对象的传递速度，提高了体系的萃取效率。本发明采用多元酚作为第三单体，显著增加了缩聚 反应的反应活性，使聚合体系能快速聚合；另外，添加了致孔剂，极大提闻了树脂的萃取速率。
[0020]3、本发明从高分子分子设计原理出发,利用Mannish反应,采用高分子反相悬浮缩合聚合工艺，以三聚氰胺、甲醛及多元酚为基本聚合原料，包埋固体萃取剂，以机油或硅油为分散介质，以NaCl、Na2CO3^ CaCl2、甲醇、正丁醇或异丙醇为致孔剂，一步聚合反应即合成出缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。通过预聚合、聚合两步法，有效控制预聚液的粘度，成功将固体萃取剂均匀分布于聚合体系中；通过反相聚合工艺使分散于油相介质中的聚合体系液珠聚合固化，制备出强度佳、大孔型包埋有固体萃取剂的具有萃取功能的树脂，为制备包埋树脂开辟了一条新的途径。
[0021]4、本发明能够通过聚合工艺的选择可方便地通过改变搅拌速度来调节树脂珠体的粒径；另一方面，通过配方中各种原料的配比的改变可方便地调节缩聚型珠状大孔树脂中三聚氰胺、甲醛及多元酚的含量以及比表面积、孔度及孔径等孔结构参数，从而使所制备的缩聚型珠状大孔树脂有较广的应用面和适用性。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺15份
甲醛35份
多元酚5份固体萃取剂20份
致孔剂5份
蒸馏水5份
分散介质300份
巴拉弗络3份。
[0023]实施例2
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺25份
甲醛50份
多元酚10份
固体萃取剂30份
致孔剂10份
蒸馏水10份
分散介质500份
巴拉弗络5份。
[0024]实施例3
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺20份
甲醛42.5份
多元酚7.5份
固体萃取剂25份
致孔剂7.5份
蒸馏水7.5份
分散介质400份
巴拉弗络4份。
[0025]实施例4
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺21份
甲醒48份
多元酚6.5份
固体萃取剂23份
致孔剂9.5份
蒸馏水5.8份
分散介质398份
巴拉弗络4.7份。
[0026]实施例5
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺18份
甲醛35份多元酚5份
固体萃取剂25份
致孔剂8份
蒸馏水8份
分散介质350份
巴拉弗络4份。
[0027]实施例6
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺22份
甲醒45份
多元酚8份
固体萃取剂28份
致孔剂10份
蒸馏水10份
分散介质450份
巴拉弗络5份。
[0028]实施例7
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺20份
甲醒40份
多元酚6.5份
固体萃取剂26.5份
致孔剂9份
蒸馏水9份
分散介质400份
巴拉弗络4.5份。
[0029]实施例8
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺19份
甲醒42份
多元酚5.9份
固体萃取剂27份
致孔剂9.6份
蒸馏水8.1份
分散介质440份
巴拉弗络4.25份。
[0030]实施例9
在实施例1-8的基础上，优选的:
所述的多元酚为对苯二酚或者间苯二酚。[0031]所述的固体萃取剂为磷钥酸铵、沸石、活性炭或者α-磷酸锆。
[0032]所述的致孔剂为NaCl、Na2C03、CaCl2、NaHC03、K2S04、KCl、甲醇、正丁醇或者异丙醇。
[0033]所述的分散介质为30号机油、40号机油或者硅油。
[0034]实施例10
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺15份
甲醛35份
对苯二酚10份
磷钥酸铵25份
NaCl5 份
蒸馏水5份
30号机油350份
巴拉弗络3份。
[0035]实施例11
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺20份
甲醒45份
对苯二酚10份
活性炭20份
异丙醇10份
蒸馏水10份
40号机油500份
巴拉弗络5份。
[0036]实施例12
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，包括以下按照重量份数计的原料:
三聚氰胺25份
甲醒45份
间苯二酚8份
沸石30份
Na2CO36 份
蒸馏水8份
硅油350份
巴拉弗络4份
实施例13
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，包括以下工艺步骤:
A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液；
B、将步骤A得到的混溶溶液置于35°C水浴中，进行预聚合20分钟，得到预聚合溶液体
系；C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至40°C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体；
D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至50°C，继续搅拌，保温IOmin;再将温度升至60°C，进行聚合，待固化成形后，保温I小时；然后进一步将温度升至75°C，保温2小时；再进一步将温度升至85°C，保温2小时；最后将温度升至90°C，保温2小时；
E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温2小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至40°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
[0037]优选的:
在步骤C中，所述的珠体的粒径为0.2cm。
[0038]在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤3次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体3次。
[0039]实施例14
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，包括以下工艺步骤:
A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于 搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液；
B、将步骤A得到的混溶溶液置于40°C水浴中，进行预聚合30分钟，得到预聚合溶液体
系;
C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至45°C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体；
D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至60°C，继续搅拌，保温20min;再将温度升至70°C，进行聚合，待固化成形后，保温2小时；然后进一步将温度升至75°C，保温3小时；再进一步将温度升至85°C，保温3小时；最后将温度升至90°C，保温3小时；
E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温4小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至50°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
[0040]优选的:
在步骤C中，所述的珠体的粒径为1.2cm。
[0041]在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤5次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体5次。
[0042]实施例15
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，包括以下工艺步骤:
A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液；
B、将步骤A得到的混溶溶液置于37.5°C水浴中，进行预聚合25分钟，得到预聚合溶液体系；
C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至42.5°C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体；
D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至55°C，继续搅拌，保温15min;再将温度升至65°C，进行聚合，待固化成形后，保温1.5小时；然后进一步将温度升至75°C，保温2.5小时；再进一步将温度升至85°C，保温2.5小时；最后将温度升至90°C，保温2.5小时；
E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温3小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至45°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
[0043]优选的:
在步骤C中，所述的珠体的粒径为0.7cm。
[0044]在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤4次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体4次。
[0045]实施例16
一种缩聚型珠状大孔树脂萃取 剂的制备方法，包括以下工艺步骤:
A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液；
B、将步骤A得到的混溶溶液置于39°C水浴中，进行预聚合21分钟，得到预聚合溶液体
系;
C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至41°C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体；
D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至52°C，继续搅拌，保温ISmin;再将温度升至66.5°C，进行聚合，待固化成形后，保温1.25小时；然后进一步将温度升至75°C，保温
2.75小时；再进一步将温度升至85°C，保温2.25小时；最后将温度升至90°C，保温2.8小时；
E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温3.25小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至47°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
[0046]优选的:
在步骤C中，所述的珠体的粒径为0.35cm。
[0047]在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤4次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体5次。
【权利要求】
1.一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:包括以下按照重量份数计的原料: 三聚氰胺15-25份 甲醛35-50份 多元酚5-10份 固体萃取剂20-30份 致孔剂5-10份 蒸馏水5-10份 分散介质300-500份 巴拉弗络3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:包括以下按照重量份数计的原料: 三聚氰胺18-22份 甲醛35-45份 多元酚5-8份 固体萃取剂25-28份 致孔剂8-10份 蒸馏水8-10份 分散介质350-450份 巴拉弗络4-5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:所述的多元酚为对苯二酚或者间苯二酚。
4.根据权利要求1或2所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:所述的固体萃取剂为磷钥酸铵、沸石、活性炭或者α -磷酸锆。
5.根据权利要求1或2所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:所述的致孔剂为NaCl、Na2C03、CaCl2, NaHCO3> K2SO4, KCl、甲醇、正丁醇或者异丙醇。
6.根据权利要求1或2所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂，其特征在于:所述的分散介质为30号机油、40号机油或者硅油。
7.根据权利要求1或2所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，其特征在于:包括以下工艺步骤: A、按照缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的配方称取三聚氰胺、甲醛、多元酚、固体萃取剂、致孔剂和蒸馏水，于搅拌下使各原料充分混溶，得到混溶溶液； B、将步骤A得到的混溶溶液置于35-40°C水浴中，进行预聚合20-30分钟，得到预聚合溶液体系； C、称取分散介质和巴拉弗络，混合均匀，得到反相悬浮聚合介质油相体系，再加热至40-45°C，将步骤B得到的预聚合溶液体系加入到所述的反相悬浮聚合介质油相体系中，开动搅拌，分散成珠体； D、将步骤C中分散成珠体的反应体系温度升至50-60°C，继续搅拌，保温10-20min；再将温度升至60-70°C，进行聚合，待固化成形后，保温1-2小时；然后进一步将温度升至750C，保温2-3小时；再进一步将温度升至85°C，保温2_3小时；最后将温度升至90°C，保温2-3小时； E、将步骤D中的体系温度升至100°C，保温2-4小时，脱去反应体系中的水分，然后将温度降至40-50°C，滤出树脂珠体，将滤出的树脂珠体进行清洗，即得缩聚型珠状大孔树脂萃取剂。
8.根据权利要求7所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，其特征在于:在步骤C中，所述的珠体的粒径为0.2-1.2cm。
9.根据权利要求7所述的一种缩聚型珠状大孔树脂萃取剂的制备方法，其特征在于:在步骤E中，所述的将滤出的树脂珠体进行清洗的具体过程为:用溶剂汽油对树脂珠体洗涤3-5次，再将树脂珠体表面的汽油于室温下风干，最后用表面活性剂溶液洗涤树脂珠体3-5 次。
【文档编号】C08K3/04GK104017151SQ201410267372
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】何琦 申请人:中蓝晨光化工研究设计院有限公司