论文部分内容阅读
离子交换树脂在水处理、冶金、生物、医药和催化等领域有着广泛的应用。而沥青树脂作为一类新型热固性高分子材料,具有化学稳定性好、机械强度高和合成原料广泛等优点,自20世纪80年代中后期起,国内外研究者对其开展了广泛的研究。近年来,有关通过沥青树脂磺化制备离子交换树脂的研究引起了人们的关注。本文以萘(NP)为单体,苯甲醛(BA)、对苯二甲醇(PXG)为交联剂,在浓硫酸、对甲基苯磺酸(TSOH)的催化作用下,分别合成了萘-苯甲醛(NP-BA)沥青树脂和萘-对苯二甲醇(NP-PXG)沥青树脂,并使用浓硫酸作为磺化试剂对这两种沥青树脂进行了磺化处理,考察了磺化后树脂的离子交换能力。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、VPO分子量测定仪等手段对沥青树脂的化学结构进行了表征,用热重仪(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等对沥青树脂的热稳定性进行了分析。同时考察了合成工艺条件对沥青树脂粘结性能的影响,并探讨了磺化工艺条件与和磺化沥青树脂离子交换性能间的关系。主要的研究结果如下:(1)FT-IR和1H-NMR表明,合成萘系沥青树脂的反应机理是碳正离子引发的阳离子缩聚反应;VPO分子量测定出合成的NA-BA沥青树脂和NP-PXG沥青树脂的平均分子量分别为794和1115;(2)沥青树脂合成条件的单因素考察结果表明,合成NP-BA沥青树脂的适宜条件为:1:1.0~1:1.5(原料配比)、150℃、180min、8~10%(催化剂的质量分数);合成NP-PXG沥青树脂的适宜条件为:1:1~1:1.2(原料配比)、120℃、90min、5~7%(催化剂的质量分数);(3)TG//DTG分析表明,NP-BA沥青树脂有三段失重区间,分别为室温室温~200℃,200~400℃,400~630℃,失重率分别为4.56%,33.57%,38.40%;NP-PXG沥青树脂有两个失重区间,分别为室温~400℃和400~620℃,失重率分别为8.3%和65.3%;(4)B阶沥青树脂的表观溶解度大小顺序为:三氯甲烷>四氢呋喃>喹啉>甲苯>正庚烷;(5)磺化实验结果表明,磺化NP-PXG沥青树脂的离子交换能力高于磺化NP-BA沥青树脂。NP-PXG沥青树脂(90目)在150℃条件下磺化12h,得到磺化沥青树脂的离子交换容量为3.798mmol/g,比001×7型强酸性苯乙烯离子交换树脂(4.5mmol/g)稍低。