球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂及其制备方法和在牛磺酸生产中的应用技术

本发明专利技术提出了球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂及其制备方法和在吸附具有磺酸基团的化合物中的应用，所述树脂选自球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂。本发明专利技术的树脂可以特异性高效吸附具有磺酸基团的化合物，尤其是牛磺酸及其盐和羟乙基磺酸及其盐，亲水性好，具有耐酸耐碱、抗污、热稳定强等优点，应用前景广泛。应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂及其制备方法和在牛磺酸生产中的应用


[0001]本专利技术涉及材料化工领域。具体地，本专利技术涉及球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂及其制备方法和在牛磺酸生产中的应用。

技术介绍

[0002]工业合成牛磺酸是目前牛磺酸的主要生产方式，牛磺酸生产过程中伴随有杂质的产生，例如工业上利用环氧乙烷法制备牛磺酸，在生产中不能达到100％的转化，其中还会伴随着杂质的产生，例如乙二醇、乙醇胺，未反应完的中间体(羟乙基磺酸钠)及其聚合物等，使得生产中大幅降低了牛磺酸的产率，浪费资源。针对这些杂质，目前主要是采用活性炭和离子交换树脂等除杂方式，但是活性炭除杂存在针对的杂质方式单一、成本较高、后续活性碳的处理困难等缺点。离子交换树脂除杂方式是将牛磺酸吸附在树脂表面，然后解吸得到牛磺酸纯品，树脂经过处理后再生以实现重复利用，显然，离子交换树脂是一个比较理想的处理方式。
[0003]应用于磺酸体系的化合物分离技术的大孔树脂主要是聚苯乙烯树脂。苯乙烯系离子交换树脂主要是苯乙烯和二乙烯苯在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。聚苯乙烯系作为分子骨架具有强疏水特性、高交联网络结构，其在吸附具有磺酸基团化合物的过程中，聚合物分子上的极性基团受到主链阻力干扰，其有效活性基团利用率大大降低，同时其疏水特性与具有磺酸基团化合物的亲水特性背道而驰，较难将具有磺酸基团化合物从水相溶液中吸附到树脂上。而且，对具有磺酸基团化合物吸附的过程中同时还会吸附杂质，达不到专一选择性吸附的效果。
[0004]目前，离子交换树脂分离技术中也有采用丙烯酸树脂进行分离的。丙烯酸制备大孔阴离子树脂多为弱碱性阴离子树脂，其制备过程主要是利用丙烯酸酯类单体的酯基与多氨基反应。丙烯酸树脂与苯乙烯系大孔树脂有诸多相似之处，氨基基团直接与分子主链相链，在发生离子交换过程中，活性受到主链干扰，全交换容量能力受到限制。
[0005]因此，目前应用于具有磺酸基团化合物的大孔吸附树脂仍有待研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本专利技术提出了一种新型的球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂及其制备方法以及在吸附具有磺酸基团的化合物中的用途、生产牛磺酸的方法和纯化具有磺酸基团的化合物的系统，该树脂可以特异性高效吸附具有磺酸基团的化合物，尤其是牛磺酸及其盐和羟乙基磺酸及其盐，亲水性好，交换能力强，具有耐酸耐碱、抗污、热稳定强等优点，应用前景广泛。
[0007]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种树脂。根据本专利技术的实施例，所述树脂选自球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂。
[0008]目前聚氨酯主要应用于泡沫、涂料、油漆、粘合剂等，在大孔树脂方面的应用较少，主要原因是聚氨酯直接制备大孔树脂抗污能力差，直接合成大孔树脂会导致大孔树脂物理性能差，达不到长久耐用的效果。
[0009]本专利技术将聚氨酯接枝到丙烯酸酯上，利用丙烯酸酯具有耐酸耐碱、抗污和热稳定性强等优点，弥补了聚氨酯的不足。由于接枝的聚氨酯中含有氨基，氨基可以在水中离解出OH-离子，其与具有磺酸基团的化合物离解出的H
+
发生置换结合，从而将磺酸根离子吸附于树脂上，实现分离目的。并且，由于聚氨酯中含有酯基，为亲水基团，从而可以赋予大孔树脂较好的亲水性，而具有磺酸基团的化合物大多具有较好的水溶性，尤其是牛磺酸及其盐、羟乙基磺酸及其盐，因此，使得具有磺酸基团的化合物与大孔树脂形成均一体系，便于具有磺酸基团的化合物吸附于大孔树脂中。另外，在体积相同的情况下，球状树脂的表面积最大，有利于提高交换能力。由此，根据本专利技术实施例的树脂可以特异性高效吸附具有磺酸基团的化合物，尤其是牛磺酸及其盐和羟乙基磺酸及其盐，亲水性好，具有耐酸耐碱、抗污、热稳定强等优点，应用前景广泛。
[0010]根据本专利技术的实施例，上述树脂还可以具有下列附加技术特征：
[0011]根据本专利技术的实施例，所述树脂的颗粒粒径为50～200目。
[0012]根据本专利技术的实施例，形成所述聚氨酯的原料包括：二异氰酸酯、聚二元醇、含有双键和羟基的化合物及胺类化合物。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酷中的至少一种。
[0014]根据本专利技术的实施例，所述聚二元醇的聚合度选自200～800。
[0015]根据本专利技术的实施例，所述具有双键和羟基的化合物包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
[0016]根据本专利技术的实施例，所述胺类化合物包括2-甲基-4-氨基戊烷、乙二胺、乙胺、3-二乙氨基戊烷和二乙醇胺中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的实施例，所述聚丙烯酸酯的单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、双甲基丙烯酸-1,6-乙二醇酯中至少一种。
[0018]根据本专利技术的实施例，所述聚氨酯和丙烯酸酯的摩尔比为(0.3～1.5)：1。
[0019]本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种制备前面所述树脂的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：将丙烯酸酯类单体与聚氨酯预聚体进行聚合反应，得到球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂。由此，根据本专利技术实施例的方法所得树脂可以特异性高效吸附具有磺酸基团的化合物，尤其是牛磺酸及其盐和羟乙基磺酸及其盐，亲水性好，具有耐酸耐碱、抗污、热稳定强等优点。并且，操作简便、成本低、废水排放量少，副产物少，适于规模化生产。
[0020]根据本专利技术的实施例，所述聚合反应的温度为80～100℃，时间为6～12小时。
[0021]根据本专利技术的实施例，制备所述聚氨酯预聚体的方法包括：将所述二异氰酸酯与聚二元醇进行第一聚合反应，得到第一中间体；将所述第一中间体与所述具有双键和羟基的化合物进行第二聚合反应，得到第二中间体；将所述第二中间体与所述胺类化合物进行第三聚合反应，得到所述聚氨酯预聚体。
[0022]根据本专利技术的实施例，所述第一聚合反应和第二聚合反应温度为50～90℃，所述第三聚合反应温度为-10～10℃。
[0023]根据本专利技术的实施例，所述聚合反应的体系中含有交联剂、致孔剂、引发剂和溶剂。
[0024]根据本专利技术的实施例，所述交联剂包括苯乙烯、二苯乙烯和聚乙烯醇的至少之一。
[0025]根据本专利技术的实施例，所述致孔剂包括氯苯和正庚烷的至少之一。
[0026]根据本专利技术的实施例，所述引发剂包括偶氮二异丁氰和过氧化苯甲酰的至少之一。
[0027]根据本专利技术的实施例，所述溶剂包括甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、N、N-二甲基甲酰胺、汽油200和异丁醇的至少之一。
[0028]在本专利技术的又一方面，本专利技术提出了球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树脂，其特征在于，所述树脂选自球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂。2.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述树脂的颗粒粒径为50～200目。3.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于，形成所述聚氨酯的原料包括：二异氰酸酯、聚二元醇、含有双键和羟基的化合物及胺类化合物；任选地，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酷中的至少一种；任选地，所述聚二元醇的聚合度选自200～800；任选地，所述具有双键和羟基的化合物包括丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种；任选地，所述胺类化合物包括2-甲基-4-氨基戊烷、乙二胺、乙胺、3-二乙氨基戊烷和二乙醇胺中的至少一种。4.根据权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述聚丙烯酸酯的单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、双甲基丙烯酸-1,6-乙二醇酯中至少一种；任选地，所述聚氨酯和丙烯酸酯的摩尔比为(0.3～1.5)：1。5.一种制备权利要求1～4任一项所述树脂的方法，其特征在于，包括：将丙烯酸酯类单体与聚氨酯预聚体进行聚合反应，得到球形聚氨酯接枝改性的聚丙烯酸酯大孔阴离子树脂。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为80～100℃，时间为6～12小时；任选地，制备所述聚氨酯预聚体的方法包括：将所述二异氰酸酯与聚二元醇进行第一聚合反应，得到第一中间体；将所述第一中间体与所述具有双键和羟基的化合物进行第二聚合反应，得到第二中间体；将所述第二中间体与所述胺类化合物进行第三聚合反应，得到所述聚氨酯预聚体；任选地，所述第一聚合反应和第二聚合反应温度为50～90℃，所述第三聚合反应温度为-10～10℃。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合反应的体系中含有交联剂、致孔剂、引发剂和溶剂；任选地，所述交联剂包括苯乙烯、二苯乙烯和聚乙烯醇的至少之一；任选地，所述致孔剂包括氯苯和正...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华君，谈敏，江汝泳，郭晨，王星星，彭洪波，钱志强，
申请(专利权)人：湖北远大生命科学与技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：