一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法技术

本发明专利技术属于固体酸的制备领域，涉及一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法，包括以下的步骤：1)将废轮胎抽除钢丝，并破碎为0.2‑1.5mm的颗粒；2)采用有机溶剂萃取除去上述步骤1)制得废轮胎颗粒中的低分子烃类物质；采用稀酸洗涤除去无机盐、金属氧化物，并干燥；3)将上述步骤2)中干燥后废轮胎颗粒在磺化试剂中进行磺化、洗涤、干燥，得到阳离子交换树脂；所述磺化温度为0～150℃，磺化时间为0.5～24h。本发明专利技术得到的阳离子交换树脂交换容量高，原料价格低廉，制作工艺简单，并解决了废旧轮胎的环境污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法
本专利技术属于固体酸的制备领域，涉及一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法。
技术介绍
废轮胎是一种难溶、难降解的有机高分子弹性体，国际社会把废轮胎列为最难处理的固体废物之一。目前，废旧轮胎综合利用方式主要有旧轮胎翻新、废轮胎生产再生橡胶、废轮胎生产胶粉和热裂解。再生橡胶的应用领域有：载重汽车轮胎的填充物、力车胎、农用机械车胎、输送带、胶管、鞋底胶、橡胶制品等。由于占废轮胎产生量近一半的轿车轮胎，对于再生橡胶、橡胶粉行业利用价值极低，并且一般的橡胶制品经过2-3次重复利用后不能再用于生产橡胶制品。再生橡胶的应用市场容量有限。废轮胎的另一个处理途径是热裂解技术。热裂解因产生的炭黑质量问题而没有出路，热解油的硫含量高应用困难。固体轮胎进料困难使热裂解技术装备复杂，含硫化合物无组织排放多，环保问题突出。阳离子交换树脂被广泛用作酸催化剂、脱盐等领域。因为其绿色环保，催化活性高，已经逐渐取代腐蚀性强的液体酸并应用在工业生产中。阳离子交换树脂是通过苯乙烯/二苯乙烯聚合得到单体，再经磺化得到，其中树脂的机械强度主要来自二苯乙烯的交联作用。但现有的离子交换树脂存在制作工艺复杂、成本高等缺点。轮胎橡胶是以丁苯橡胶为基础，经硫磺硫化得到的体型化合物。在橡胶分子中苯环含量丰富，经磺化可以作为阳离子交换树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的制备方法。轮胎橡胶是以丁苯橡胶为基础，经硫磺硫化得到的体型化合物。在橡胶分子中苯环含量丰富，经磺化可以作为阳离子树脂。该方法是将废轮胎除油、除无机物后，经磺化、洗涤、干燥后得到阳离子交换树脂。制备得到的阳离子树脂，可替代现有阳离子交换树脂在工业生产中应用。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法，其包括以下的步骤：1)将废轮胎抽除钢丝，并破碎为0.2-1.5mm的颗粒；2)将废轮胎颗粒进行除油、除无机化合物的预处理：用轻烃溶剂、氯代烃等有机溶剂萃取除去轮胎中的低分子烃类物质，用稀酸洗涤除去无机盐、金属氧化物等，并干燥；3)将干燥后废轮胎颗粒在磺化试剂中进行磺化、洗涤、干燥后，得到阳离子交换树脂。其中，上述步骤1)所述的废轮胎是指轮胎小贩到补轮胎的店面、废品站、司机手中等处回收各种废旧轮胎。其中，上述步骤2)所述的有机溶剂是指低沸点石油烃(沸点<200℃)、氯代烃、醚、酯、酮等溶剂，以除去轮胎中的填充油等；稀酸是指盐酸、硫酸等无机酸的稀溶液，以除去废轮胎中的无机盐、金属氧化物等。其中，上述步骤3)中所述的磺化试剂为浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫等，磺化温度为0～150℃，磺化时间为0.5～24h。本专利技术的有益效果是：使用的原料价格低廉，能够解决废轮胎出路问题，制备工艺简单，制作成本较低。由本专利技术方法制备得到的阳离子交换树脂具有以下优点：(1)使用稀酸预处理后的废轮胎作为制备阳离子交换树脂的原料，稀酸预处理后的废轮胎主要成分为丁苯橡胶和少部分化工原料；(2)另外轮胎橡胶是以丁苯橡胶为基础，丁苯橡胶中含有大量的苯环，其苯环结构可通过磺化负载上酸性基团，可提高催化活性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，以下所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本专利技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本专利技术的保护范围内。实施例11)称取一定量的废轮胎进行机械粉碎，破碎为0.2-1.5mm的颗粒；取100g轮胎粉置于鼓风干燥箱中干燥24h备用；2)将60g颗粒状的废轮胎放入100g己烷中搅拌静置24小时于70℃干燥12h；称取47.06g浓度为85％磷酸溶液(纯磷酸质量为40g)与352.94g去离子水混合配置质量浓度为10％的磷酸稀溶液；称取20g干燥后的轮胎粉与磷酸溶液混合，搅拌浸渍5h后于70℃干燥12h；3)将废轮胎颗粒前驱体按质量体积比为1:20加入到浓硫酸中磺化，在40℃搅拌加热12h；4)将磺化后的树脂用85℃去离子水洗涤，直至检测不到硫酸根离子为止；最后将其在80℃真空干燥6h，得到阳离子交换树脂，其酸值为2.8mmol/g。实施例21)称取一定量的废轮胎进行机械粉碎，破碎为0.2-1.5mm的颗粒；取100g轮胎粉置于鼓风干燥箱中干燥24h备用；2)将80g颗粒状的废轮胎放入150g乙酸乙酯中搅拌静置24小时于70℃干燥12h；称取40.81g浓度为98％硫酸溶液(纯硫酸质量为40g)与225.85g去离子水混合配置质量浓度为15％的硫酸稀溶液；称取20g干燥后的轮胎粉与硫酸溶液混合，搅拌浸渍5h后于70℃干燥12h，得到废轮胎颗粒前驱体；3)将步骤2)得到的前驱体按质量体积比为1:30加入到发烟硫酸中磺化，在60℃搅拌加热12h；4)将磺化后的树脂用85℃去离子水洗涤，直至检测不到硫酸根离子为止；最后将其在80℃真空干燥6h，得到阳离子交换树脂，其酸值为3.1mmol/g。实施例31)称取一定量的废轮胎进行机械粉碎，破碎为0.2-1.5mm的颗粒；取100g轮胎粉置于鼓风干燥箱中干燥24h备用；2)将60g颗粒状的废轮胎放入100g二氯乙烷中搅拌静置24小时于70℃干燥12h；称取27.78g浓度为36％盐酸溶液(纯盐酸质量为10g)与92.22g去离子水混合配置质量浓度为10％的盐酸稀溶液；称取20g干燥后的轮胎粉与盐酸溶液混合，搅拌浸渍5h后于70℃干燥12h；3)将废轮胎颗粒前驱体按质量体积比为1:30加入到浓硫酸中磺化，在80℃搅拌加热12h；4)将磺化后的树脂用85℃去离子水洗涤，直至检测不到硫酸根离子为止；最后将其在80℃真空干燥6h，得到阳离子交换树脂，其酸值为3.2mmol/g。实施例41)称取一定量的废轮胎进行机械粉碎，破碎为0.2-1.5mm的颗粒；取100g轮胎粉置于鼓风干燥箱中干燥24h备用；2)将80g颗粒状的废轮胎放入150g丙酮中搅拌静置24小时于70℃干燥12h；称取40.81g浓度为98％硫酸溶液(纯硫酸质量为40g)与159.19g去离子水混合配置质量浓度为20％的硫酸稀溶液；称取20g干燥后的轮胎粉与硫酸溶液混合，搅拌浸渍5h后于70℃干燥12h；得到废轮胎颗粒前驱体；3)将步骤2)得到的前驱体按质量体积比为1:40加入到发烟硫酸中磺化，在20℃搅拌加热12h。4)将磺化后的树脂用85℃去离子水洗涤，直至检测不到硫酸根离子为止；最后将其在80℃真空干燥6h，得到阳离子交换树脂，其酸值为2.5mmol/g。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法，其特征是包括以下的步骤：1)将废轮胎抽除钢丝，并破碎为0.2‑1.5mm的颗粒；2)采用有机溶剂萃取除去上述步骤1)制得废轮胎颗粒中的低分子烃类物质；采用稀酸洗涤除去无机盐、金属氧化物，并干燥；3)将上述步骤2)中干燥后废轮胎颗粒在磺化试剂中进行磺化、洗涤、干燥，得到阳离子交换树脂；所述磺化温度为0～150℃，磺化时间为0.5～24h。

【技术特征摘要】
1.一种利用废轮胎制备阳离子交换树脂的方法，其特征是包括以下的步骤：1)将废轮胎抽除钢丝，并破碎为0.2-1.5mm的颗粒；2)采用有机溶剂萃取除去上述步骤1)制得废轮胎颗粒中的低分子烃类物质；采用稀酸洗涤除去无机盐、金属氧化物，并干燥；3)将上述步骤2)中干燥后废轮胎颗粒在磺化试剂中进行磺化、洗涤、干燥，得到阳离子交换树脂；所述磺化温度为0～150℃，磺化时间为0.5～24h。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：季根忠，陆禾苗，唐伟，季洁，原昊淼，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33