一种具有高比表面积的弱酸基材及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高比表面积的弱酸基材及其应用，所述弱酸基材由有机交联骨架共聚物材料以及接枝在所述有机交联骨架共聚物材料的接枝聚合物组成，所述有机交联骨架共聚物材料由含双键和羟基的单体、含双键和羧基的单体、含双键和氨基的单体按摩尔比1:2～4:1～2在引发剂的作用下聚合后交联制得；所述接枝聚合物为多羧基聚合物。该弱酸基材在水中不易溶出，可以快速的与水中的碱性物质发生反应，加快碱度检测的读数时间。加快碱度检测的读数时间。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高比表面积的弱酸基材及其应用


[0001]本专利技术属于水质检测
，尤其涉及一种具有高比表面积的弱酸基材及其应用。

技术介绍

[0002]水是生命的源泉，是人类生命的第一要素，随着工业化的深入推荐，生活饮用水受到了污染，因此对人民饮水进行实时监测具有非常重要的意义。
[0003]水质碱度是判断水质的重要指标，水质碱度检测方法主要有以下几种：酸碱滴定法、电位滴定法、分光光度法等，但这些方法的操作步骤繁琐、复杂，一般需要使用化学滴定剂，且需要进行校准，无论是测定准确度还是测定时间都无法满足现代工业化生产要求。
[0004]弱酸性树脂可以和水中的碱性物质发生反应，进而使水质的电导率发生变化，通过电导率的变化检测水质的碱度。但常规的弱酸性树脂不具备多孔结构，比表面积小，水中的碱性离子(碳酸根，碳酸氢根等)不容易和树脂内部的弱酸基团接触反应，另外，弱酸性树脂在与水样中的碱性物质发生反应会产生CO2，在检测水样碱度的过程中，CO2气体会大量积累在常规的弱酸性树脂内部，使常规的弱酸性树脂与水中的碱性物质接触不充分，常规的弱酸性树脂与水中的碱性物质反应变慢，水质碱度检测效率降低；再者，现有的多孔弱酸性树脂运用于水样碱度测试时，现有的多孔弱酸性树脂在水中易溶出，检测误差大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种具有高比表面积的弱酸基材，通过引发剂引发含双键和羟基的单体、含双键和羧基的单体、含双键和氨基的单体聚合，得到的支链含羧基氨基羟基的聚合物，然后加入交联剂进行交联反应，得到有机交联骨架，最后在有机交联骨架上接枝多羧基聚合物，并进行发泡，得到表面含羧基的多孔树脂。该弱酸基材在水中不易溶出，可以快速的与水中的碱性物质发生反应，加快碱度检测的读数时间。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有高比表面积的弱酸基材，所述弱酸基材由有机交联骨架共聚物材料以及接枝在所述有机交联骨架共聚物材料的接枝聚合物组成，所述有机交联骨架共聚物材料由含双键和羟基的单体、含双键和羧基的单体、含双键和氨基的单体按摩尔比1:2～4:1～2在引发剂的作用下聚合后交联制得；所述接枝聚合物为多羧基聚合物。
[0007]优选地，所述含双键和羟基的单体为丙烯酸羟乙酯、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯
‑1‑
醇、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；本方案明所采用的含双键和羟基的单体的双键具有较高的反应活性，聚合得到的共聚物分子链上含有较多的羟基活性反应基团，与交联剂保持较高的反应活性。
[0008]优选地，所述含双键和羧基的单体为甲基丙烯酸、2
‑
(三氟甲基)丙烯酸、肉桂酸、丙烯酸、马来酸、衣康酸中一种或多种；本方案明所采用的含双键和羧基的单体的双键具有较高的反应活性，聚合得到的共聚物分子链上含有较多的羧基活性反应基团，与交联剂保
持较高的反应活性。
[0009]优选地，所述含双键和氨基的单体为1
‑
氨基
‑
10
‑
十一烯、4
‑
戊烯
‑1‑
胺、7
‑
辛烯
‑1‑
胺、庚
‑6‑
烯
‑1‑
胺、4
‑
乙烯苯胺、4
‑
氨基二苯乙烯、3
‑
乙烯基苯胺中的一种或多种；本方案明所采用的含双键和氨基的单体的双键具有较高的反应活性，聚合得到的共聚物分子链上含有较多的氨基活性反应基团，与交联剂保持较高的反应活性。
[0010]优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种；本方案所选用的引发剂分解温度低，活性高；所选用的偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈在分解引发反应的过程中有氮气产生，所选用的过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯在分解引发反应的过程中有二氧化碳产生，既可以起到引发聚合的作用，又可以起到发泡的作用。
[0011]优选地，所述多羧基聚合物为丙烯酸均聚物或共聚物。
[0012]更优选地，所述多羧基聚合物为聚丙烯酸、丙烯酸
‑
甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸
‑
[2
‑
(三氟甲基)丙烯酸]共聚物、丙烯酸
‑
肉桂酸共聚物、丙烯酸
‑
马来酸共聚物、丙烯酸
‑
衣康酸共聚物中的一种或多种；本方案所选用的多羧基聚合物分子链上含有较多的羧基，运用于水样碱度测试时，加快与水样碱性物质的反应。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种具有高比表面积的弱酸基材的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1.氮气保护下，将含双键和羟基的单体、含双键和羧基的单体、含双键和氨基的单体、溶剂、引发剂混合，搅拌，加热，得混合物料，备用；
[0015]S2.在步骤S1制得的混合物料中加入交联剂、发泡剂，搅拌，反应，得有机交联骨架共聚物混合材料；
[0016]S3.在步骤S2制得的有机交联骨架共聚物混合材料中加入二异氰酸酯、催化剂，搅拌反应，加入多羧基聚合物、发泡剂，得具有高比表面积的弱酸基材。
[0017]进一步的，步骤S1中，所述引发剂用量为单体总用量的1
‑
5％。
[0018]进一步的，步骤S1中，所述加热温度为69
‑
105℃；本方案加热温度是基于引发剂的分解温度所做出的选择，在该温度下，能有效的分解引发剂，单体和溶剂保持稳定，不因高温蒸发，且反应速率较快。
[0019]进一步的，步骤S1中，所述溶剂为乙腈、乙酸丁酯、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯中的一种或多种；本方案溶剂是基于加热温度的选择，在所述加热温度69
‑
105℃下，溶剂不易挥发，有利于保持反应体系的稳定。
[0020]进一步的，步骤S2中，所述交联剂为环氧硅烷交联剂；本方案选用的环氧硅烷交联剂中的环氧基可以与步骤S1制得的聚合物的亲水基团羧基、氨基、羟基反应，提高聚合物的交联密度，环氧硅烷交联剂中的烷氧基可以与水进行水解缩合反应形成硅氧键，从而大幅度提高弱酸基材的耐水性，使弱酸基材在水样中不易溶出。
[0021]进一步的，步骤S2中，所述步骤S1制得的混合物料与交联剂、发泡剂的重量比为1:0.5
‑
1:0.1
‑
0.5；在该质量比下，步骤S2有机交联骨架共聚物混合材料保持较高的交联度，不因过度交联而使有机交联骨架共聚物混合材料中的羧基、氨基、羟基几乎与交联剂反应，使得步骤S3中缺少可与二异氰酸酯反应的基团。
[0022]进一步的，步骤S2中，所述发泡剂为正己烷、正庚烷中的一种或两种；所选用的发
泡剂沸点低、易挥发、无毒、价格便宜、不易留在反应体系中，具有良好的发泡作用。
[0023]进一步的，步骤S3中，所述步骤S2制得的有机交联骨架共聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高比表面积的弱酸基材，其特征在于，所述弱酸基材由有机交联骨架共聚物材料以及接枝在所述有机交联骨架共聚物材料的接枝聚合物组成，所述有机交联骨架共聚物材料由含双键和羟基的单体、含双键和羧基的单体、含双键和氨基的单体按摩尔比1:2～4:1～2在引发剂的作用下聚合后交联制得；所述接枝聚合物为多羧基聚合物。2.根据权利要求1所述的具有高比表面积的弱酸基材，其特征在于，所述含双键和羟基的单体为丙烯酸羟乙酯、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯
‑1‑
醇、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的具有高比表面积的弱酸基材，其特征在于，所述含双键和羧基的单体为甲基丙烯酸、2
‑
(三氟甲基)丙烯酸、肉桂酸、丙烯酸、马来酸、衣康酸中一种或多种。4.根据权利要求1所述的具有高比表面积的弱酸基材，其特征在于，所述含双键和氨基的单体为1
‑
氨基
‑
10
‑
十一烯、4
‑
戊烯
‑1‑
胺、7
‑
辛烯
‑1‑
胺、庚
‑6‑
烯
‑1‑
胺、4
‑
乙烯苯胺、4
‑
氨基二苯乙烯、3
‑
乙烯基苯胺中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的具有高比表面积的弱酸基材，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的具有高比...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小平，吕苏，董红晨，陈如，晏博，
申请(专利权)人：佛山市云米电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：