[发明专利]一种聚乙烯基磷酸及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚乙烯基磷酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将PVC、磷酸酯和溶剂加入到反应釜中，升温到60‑100℃进行反应24‑72h；步骤2：将步骤1所得的反应液过滤，所得的滤饼依次用乙醇和蒸馏水进行洗涤3‑5次，得到磷酸酯树脂；步骤3：将步骤2所得的磷酸酯树脂加入反应釜中，之后加入浓盐酸，升温到60‑100℃，进行水解反应24‑72h；步骤4：将步骤3所得的反应液过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤3‑5次，然后将洗涤后的滤饼进行干燥，即得聚乙烯基磷酸。本发明所得的磷酸树脂，其粒径均匀，为100‑300μm，其具有高的功能基含量(最高可达10mmol/g)。

技术领域

本发明涉及提出一种磷酸树脂及其制备方法，属于功能高分子领域。

背景技术

酸性树脂即高分子固体酸，它以交联聚合物为骨架，连接有酸性功能基团，能从含有金属离子的溶液中与金属离子反应，形成离子键。然后，在适当的洗脱条件下又能将树脂上面的金属离子释放出来的一类功能高分子。高分子固体酸的基材可以是交联聚苯乙烯类、交联聚苯酚类或交联聚丙烯酸类等。它们是通过将常规单体经过悬浮聚合制备而得，具有制备工艺成熟、易功能化、机械强度高、化学稳定性好的特点。

目前的磷酸树脂存在功能基含量较低的不足，从而限制了该类树脂的应用；而且对于树脂制备过程中也存在工艺较为复杂、反应后处理困难等技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能基含量高的磷酸树脂及其制备方法。

本发明的技术原理是：本发明的交联聚乙烯基磷酸的制备过程的反应方程式示意图如图1所示，先以交联聚氯乙烯树脂珠为基础，使氯元素同磷酸酯反应，将磷酸酯基团引入高分子链上，再通过水解反应将磷酸酯基团水解为磷酸基团。上述所得的磷酸树脂，不仅具有较高的功能基含量(超过5mmol/g最高达到10mmol/g)，可作为离子交换树脂使用；而且形成的磷酸树脂稳定性好，便于再生利用。

本发明采用的技术方案为：

一种聚乙烯基磷酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将PVC、磷酸酯和溶剂加入到反应釜中，升温到60-100℃进行反应24-72h；所述的PVC：磷酸酯：溶剂的质量比为1：1-10：10-50；所述的PVC为交联聚氯乙烯微球；所述的磷酸酯为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯或亚磷酸三甲酯和亚磷酸三乙酯的混合物；所述的溶剂为2-甲基四氢呋喃、石油醚和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上混合而成；

步骤2：将步骤1所得的反应液过滤，所得的滤饼依次分别用乙醇和水进行洗涤3-5次，得到磷酸酯树脂；

步骤3：将步骤2所得的磷酸酯树脂加入反应釜中，之后加入浓盐酸，升温到60-100℃，进行水解反应24-72h；上述磷酸酯树脂和浓盐酸用量，按质量比计算，磷酸酯树脂：浓盐酸为1：3-10；

步骤4：将步骤3所得的反应液过滤，所得的滤饼用水洗涤3-5次，然后将洗涤后的滤饼进行干燥，即得聚乙烯基磷酸。

优选地，所述的步骤1中的反应时间为48-72h，更优选为72h。

优选地，所述的步骤1中的反应温度为100℃。

优选地，所述的步骤1中的PVC：磷酸酯：溶剂的质量比为1：5-10：30-40，更优选为1：10：30。

优选地，所述的步骤1中的磷酸酯为亚磷酸三甲酯，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

优选地，所述的步骤1中的磷酸酯为亚磷酸三乙酯，溶剂为2-甲基四氢呋喃。

优选地，所述的步骤3中的温度为100℃，进行水解反应72h。

优选地，所述的步骤3中按照磷酸酯树脂和浓盐酸用量，按质量比计算，磷酸酯树脂：浓盐酸为1：5-10。