氯甲基树脂接枝-聚丙烯酸树脂制备和研究(2)
3 实验结果分析 20
4 总结 20
致谢 21
参考文献 22
1 绪论
1.1 聚丙烯酸树脂的简介
聚丙烯酸树脂是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。因此，它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。聚丙烯酸树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤文素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系聚丙烯酸树脂较淀粉系及纤文素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点[1-3]。目前世界聚丙烯酸树脂生产中，聚丙烯酸系占到80%。
聚丙烯酸树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高 分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。当水中含有少量盐类时，反渗透压降低，同时由于反离子的屏蔽作用，使高分子链收缩，导致树脂的吸水能力大大下降。通常，聚丙烯酸树脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。
1.2 氯甲基树脂概述
氯甲基化反应是一类应用非常广泛的反应，导入化合物的CH2Cl基可以转变为CH2OH、CHO、CH2CN、CH2NH2、CH3、CH2R和其他基团后，能够容易的制备得到一系列的衍生物，从而实现现实物质的转化和改善产品的性能。
目前(HCHO)n和HCl为目前报道最多的氯甲基化试剂，但其反应活性较低，所需反应时间较长，且制得产物氯甲基化率较低；Me3SiCH2Cl作为氯甲基化试剂有其一定优点，但它价格较贵，制备困难；CH3OCH2CI(氯甲基甲醚)作为氯甲基化试剂，其活性高、反应选择性好，能够获得较高的氯甲基化率。
氯甲基树脂是制备反应性高分子的重要中间体，被广泛的应用于制备离子交换树脂、吸附树脂、高分子试剂、催化剂载体等领域[4]。它过去常常由甲基氯甲醚（简称氯甲醚）与聚苯乙烯树脂进行氯甲基化反应来制备。
氯甲基化的聚苯乙烯(CMPS)是线型聚苯乙烯(PS)分子链中苯环对位的氢原子部分或全部被氯甲基取代后的产物。氯甲基具有很高的化学活性，可进一步发生多种有机反应，在大分子链中引入多种功能基团，因此，氯甲基化的聚苯乙烯是多种功能高分子化合物的前驱体，经过大分子反应，可制得具有各种功能的高聚物。比如，以CMPS为原子转移自由基聚合的大分子引发剂，可合成接枝、树枝状及高枝化星状共聚物；由CMPS为原料，可合成带有特殊官能团的离子交换树脂、螯合树脂及吸附树脂；可作为载体负载催化剂或反应试剂用于有机合成；经后交联，可制备功能高分子微球，用于生物大分子分离与纯化及色谱固定相等；可制备高分子表面活性剂及聚合物共混增容剂等。