[发明专利]用于制造包括脂族氨基官能团的阴离子交换和螯合剂树脂的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于制造阴离子交换和螯合剂树脂的方法，其包括乙烯基芳族共聚物的胺化。

背景技术

已在至少六十年前就通过多步骤方法制备来阴离子交换和螯合剂树脂，所述多步骤方法包括乙烯基芳族聚合物的氯甲基化，接着进行胺化。参见例如：US 5134169、US 6756462、US 6924317、US 7282153和US 8273799。氯甲基化的初始步骤涉及使乙烯基芳族聚合物与氯甲基化试剂在催化剂存在下、在高温下反应。一种最常见的氯甲基化反应剂是氯甲基甲基醚(CMME)，一种需要特殊处理的已知致癌物。氯甲基化过程产生废料流，其含有额外需要特殊处理的挥发性有机物。参见例如US 8163138。鉴于与氯甲基化相关的问题和成本，长期感到需要用于在无氯甲基化步骤的情况下胺化乙烯基芳族的替代性、工业上可行的途径。一种这类技术描述于US 4952608和US 6329435中，由此通过在酸性条件下与羟基甲基酞亚胺反应，接着进行水解来胺化乙烯基芳族聚合物。仍需要其它途径。

发明内容

在一个实施例中，本发明包括用于制造阴离子交换或螯合剂树脂的方法，其包含以下步骤：i)使乙烯基芳族聚合物与硝基化合物反应以形成聚合物，所述聚合物具有包含经硝基取代的芳环的重复单元，和ii)还原硝基以形成脂族氨基。硝基化合物优选包含1到12个碳原子，其条件是alpha(α)碳包括至少一个氢。在优选实施例中，硝基化合物是具有1到12个碳原子的硝基烷烃。描述许多其它实施例。通过本发明方法制得的树脂在多种应用中具有效用，包括水脱矿化和采矿。

具体实施方式

本发明包括用于制造阴离子交换树脂(包括弱碱和强碱树脂)和螯合剂树脂的方法。在优选实施例中，所述方法包括以下步骤：i)使乙烯基芳族聚合物与硝基化合物反应以形成聚合物，所述聚合物具有包含经硝基取代的芳环的重复单元，和ii)还原硝基以形成脂族氨基。硝基化合物优选包含1到12个碳原子，其条件是alpha(α)碳包括至少一个氢。在优选实施例中，硝基化合物是具有1到12个碳原子的硝基烷烃。代表性反应方案提供如下。

反应方案：

其中R₁和R₂独立地选自氢或具有1到12个碳原子的含碳部分(烃)，例如脂族和芳族烃基。如所展示，乙烯基芳族聚合物包括重复单元，其包括芳族基，其在与硝基化合物反应时变成经硝基官能团(硝基产物)取代，并且在随后还原时变成位于芳环上的间位、邻位或对位处的脂族氨基(氨基产物)。优选硝基化合物包括硝基烷烃，例如硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷和2-硝基丙烷。在其它实施例中，“R₁和R₂”可包括含碳部分，其包括不饱和烃，例如乙烯基、芳族基等。