[发明专利]一种季铵盐型超支化阴离子交换树脂及其制备方法

权利要求书

1.一种季铵盐型超支化阴离子交换树脂，其特征是具有下述(Ⅰ)、（Ⅱ）或（Ⅲ）的结构式：

  

  

其中，

或者 

或者

M为多孔材料。

2.根据权利要求1所述的季铵盐型超支化阴离子交换树脂，其特征是：所述多孔材料为多孔陶瓷、玻璃、珍珠岩、有机玻璃或粉煤灰，粒径为1.5~5mm。

3.一种权利要求1所述的季铵盐型超支化阴离子交换树脂的制备方法，其特征是，主要步骤为：以3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷作为AB₂型增长单体，以三氟化硼乙醚络合物作为引发剂，采用阳离子开环聚合的方法，加入三羟甲基丙烷作为B₃型中心核合成超支化聚醚；超支化聚醚与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在三氟化硼乙醚络合物引发剂存在下发生反应，合成含有季铵盐官能团的超支化聚醚；用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对多孔材料进行硅烷化处理，然后将含有季铵盐官能团的超支化聚醚接枝到硅烷化的多孔陶瓷颗粒上，形成季铵盐型超支化阴离子交换树脂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：在制备具有式(Ⅰ)的季铵盐型超支化阴离子交换树脂时，三羟甲基丙烷与3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷以1:9的摩尔比合成超支化聚醚，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与超支化聚醚以1~11:1的摩尔比合成含有季铵盐官能团的超支化聚醚，硅烷化的多孔陶瓷颗粒与含有季铵盐官能团的超支化聚醚以1: 1~11的摩尔比合成季铵盐型超支化阴离子交换树脂。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：在制备具有式(Ⅱ)的季铵盐型超支化阴离子交换树脂时，三羟甲基丙烷与3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷以1:21的摩尔比合成超支化聚醚，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与超支化聚醚以1~23:1的摩尔比合成含有季铵盐官能团的超支化聚醚，硅烷化的多孔陶瓷颗粒与含有季铵盐官能团的超支化聚醚以1:1~23的摩尔比合成季铵盐型超支化阴离子交换树脂。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：在制备具有式(Ⅲ)的季铵盐型超支化阴离子交换树脂时，三羟甲基丙烷与3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷以1:45的摩尔比合成超支化聚醚，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与超支化聚醚以1~47:1的摩尔比合成含有季铵盐官能团的超支化聚醚，硅烷化的多孔陶瓷颗粒与含有季铵盐官能团的超支化聚醚以1:1~47的摩尔比合成季铵盐型超支化阴离子交换树脂。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：制备超支化聚醚时，3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷与引发剂的摩尔比为2:1，反应温度是0℃～30℃，反应时间为24-72h；制备含有季铵盐官能团的超支化聚醚时，反应在有机溶剂中进行，反应温度为30℃-70℃，反应时间为2-8h，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与引发剂的摩尔比为2:1；制备季铵盐型超支化阴离子交换树脂时，反映温度为30℃-120℃，反应时间为12-48h，硅烷化的多孔陶瓷颗粒与引发剂的摩尔比为2:1。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：制备超支化聚醚时，先将三羟甲基丙烷溶解在有机溶剂中，抽真空，加入引发剂，然后滴加3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷，控制滴加速度，在4-8h滴完。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：制备超支化聚醚时，所用的有机溶剂为无水二氯甲烷、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯或甲苯；制备含有季铵盐官能团的超支化聚醚时，有机溶剂为N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯或甲苯。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：制备季铵盐型超支化阴离子交换树脂时，多孔材料硅烷化处理方法为：用碱溶液浸泡多孔材料3h，活化颗粒表面官能团活性，浸泡后用去离子水和甲醇依次清洗、然后烘干，将烘干后的多孔材料用10%的缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷甲苯溶液浸泡，在100℃~120℃下浸泡40 min ~90min，然后将多孔材料取出，依次用甲苯和甲醇清洗，得硅烷化的多孔材料。