[发明专利]一种菜花状高分子功能材料制备方法

说明书

技术领域 本发明涉及一种菜花状高分子功能材料制备方法，属于化学领域。 

背景技术 1933年B.A.Adams等观察到某些合成树脂具有交换离子的能力，他们用苯酚和甲醛合成阳离子交换树脂，开创了合成离子交换树脂的方向。1945年左右，G.F.Dalelio用丙乙烯和丙烯的衍生物合成质量比较优良的离子交换树脂。我国在1950年以后开始从事离子交换树脂的研究。南开大学、上海医药研究院是我国最早研究离子交换树脂的单位。1958年后南开大学化工厂、上海树脂厂陆续开始生产离子交换树脂。到了七十年代，我国的树脂厂有六十多家，已处于稳定生产、开发品种阶段。目前，我国离子交换树脂年产量可达三万吨左右，是世界上主要的离子交换树脂生产国家之一。除了大量生产凝胶型强酸性、强碱性树脂外，目前工业上生产的品种还有大孔弱碱性、大孔II型强碱性、大孔强酸性、大孔弱酸性、大密度的强碱性树脂。 

离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。聚丙烯(PP)作为一种合成离子交换树脂的原料，具有原料丰富、耐酸碱腐蚀、价格低廉等优势，因此近年得到了人们广泛研究。但是由于聚丙烯表面能低，分子链上缺少功能基，限制了其在许多领域的应用，需要对其进行改性提高其性能，对PP的化学接枝和辐照接枝是其中非常有效的改性方法。 

本发明利用化学接枝对聚丙烯颗粒进行改性提高其性能，对其表面进行形状改变和内部结构改造，制成菜花状高分子功能材料，增大比表面积和提高交换容量，总体上提高其物理与化学吸附性能，从而在生态环境保护领域得到更广泛的应用。 

发明内容 本发明的目的在于提供一种菜花状高分子功能材料制备方法，是通过下述技术方案实现的：应用水流法对聚丙烯颗粒进行多级物理研磨，粒径研磨成所需≥100目粒度，以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸乙酯(AAY)和甲苯、甲醇与二乙烯苯共混作为接枝液，过氧化苯甲酰作为引发剂，经过系列化学处理和离子化制得菜花状高分子功能材料。 

上述的菜花状高分子功能材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤： 

1.取市售聚丙烯颗粒(颗粒粒径一般都大于40目)进行物理研磨，粒径研磨成所需≥100目粒度。此步骤有技术难度，因为聚丙烯颗粒若干磨，会因研磨时间超过5分钟后因研磨温度升高将聚丙烯颗粒溶化无法再研磨下去；若在水中研磨，因为聚丙烯颗粒比重比水小，都漂浮在水面上也无法研磨。因此，本步骤通过水流法进行多级物理研磨，具体方法是将聚丙烯颗粒与不断的水流 一起在研磨机的入料口进入，让聚丙烯颗粒随水流进入磨盘之间进行研磨，既避免了研磨温度升高造成聚丙烯颗粒溶化，也防止聚丙烯颗粒漂浮在水面无法达到研磨机的磨盘之间。为达到聚丙烯颗粒粒径研磨成所需≥100目粒度，需要3～6级研磨遍。然后将研磨后的粉粒浸渍于无水乙醇中，24h后滤出，经去离子水浸洗一次后，在60～80℃条件下烘干，最后经标准筛分即可得一系列不同粒径的PP粉粒。 

2.将步骤1得到的PP粉粒于反应釜中在配方I溶液中进行反应引入氢离子，反应条件为：反应温度60～90℃、反应时间6～9h，PP粉粒重量与配方I溶液按重量百分比浓度分别为17％、83％。配方I溶液配方如下(均按重量百分比浓度)：过氧化苯甲酰1-2％，甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸(AA)或丙烯酸乙酯(AAY)75～60％，甲醇1～2％，甲苯23～36％。按二步法接枝共聚反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗一次后，在60～80℃条件下烘干。 

3.将步骤2得到的烘干后的PP粉粒于反应釜中在配方II溶液中进行反应继续引入氢离子，反应条件为：反应温度60～90℃、反应时间6～9h，PP粉粒重量与配方I溶液按重量百分比浓度分别为17％、83％。配方II溶液配方如下(均按重量百分比浓度)：过氧化苯甲酰1～2％，丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸乙酯(AAY)74～58％，甲醇1～2％，甲苯22～34％，二乙烯苯2～4％。按二步法接枝共聚反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗二次后，在60～80℃条件下烘干。 

4.将步骤3得到的烘干后的PP粉粒于反应釜中在1mol/L的氢氧化钠溶液中进行反应引入钠离子，反应条件为：反应温度室温、反应时间3h，PP粉粒重量与1mol/L氢氧化钠溶液按重量百分比浓度分别为17％、83％。反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗二次后，在60～80℃条件下烘干至恒重，经标准筛分即可得一系列不同粒径的菜花状高分子功能材料初级产品。