[技术指标] GB/T13695--92

影响共聚球体磺化反应的因素主要如下。

(1)共聚物的结构

常用的磺化试剂硫酸不能溶胀非极性的苯乙烯-二乙烯苯共聚物，无法进入共聚体内部进行磺化反应。因而一般预先以二氯乙烷将共聚体膨胀。即使这样，共聚物结构的紧密程度依然对磺化反应有很大的影响。可以想象，交联度越高，磺化反应的速率就越小。

大孔树脂的结构有利于硫酸的扩散。磺化反应的速率也较快。如以甲苯为致孔剂(Fu=0.5)，含DVB16%和32%的球体的磺化速率比8% DVB的凝胶共聚体还快。以非良溶剂为致孔剂的共聚物的磺化速率介于上述甲苯致孔共聚体与凝胶型共聚球体之间。

交联度与制孔剂所引起的共聚物结构上的差别对磺化速率的影响，在磺化温度较低时更为显著。

(2)交联剂的成分

二乙烯苯异构体对共聚物的结构影响很大，因而能显著地影响磺化反应的速率。

(3)磺化温度

交联聚苯乙烯的磺化反应速率随温度的升高而加大。由于磺化时一般用二氯乙烷(bp83℃)做膨胀剂，因此，在80℃进行磺化是比较适宜的。在磺化反应的后期，共聚物链上的磺酸基使其具备了亲水性，可逐渐提高温度，在减压的情况下将二氯乙烷蒸出、回收。树脂的交换量达到最高值，磺化结束。

(4)溶胀剂

工业上使用二氯乙烷做溶胀剂制备强酸树脂，但这并不是最好的选择。二氯乙烷能够与硫酸混溶，硫酸向树脂内部的扩散成为磺化速率的控制因素。二甲基亚砜能与硫酸混溶，有利于硫酸向共聚物内部扩散，并在共聚体内保持较高的浓度，因而使磺化速率明显地加快。如交联剂为8%m-DVB时，反应9h，以二甲基亚砜或二氯乙烷为溶胀剂的共聚体的交换量分别为4.69meq/g和2.08meq/g。由此看来溶胀剂的介电常数，溶胀剂硫酸体系的均匀性是磺化速率的影响因素之一。

大孔共聚物的磺化反应速率较快，溶胀剂的影响要小得多。

溶胀剂不仅会影响共聚物功能基化的速率，还会影响到产品的性能。这是高分子反应的一个特点。

(5)极性单体对共聚体磺化速率的影响

少量极性单体的加入可大大改善共聚物的磺化性能。共聚物中极性单体链节的存在，改善了聚合物链与硫酸的亲和性。同时，“邻近基团效应”(neighboringgroupeffect)使磺化反应的活化能明显降低。因而使磺化反应速率大大提高。在这种情况下，磺化过程为反应速率所控制，而不再表现为扩散速率控制。

由以上叙述可以看出，交联共聚球体的磺化比小分子芳烃的磺化要复杂得多。对磺化产物一强酸性阳离子交换树脂的要求也是多方面的，包括较高的交换量，较好的动力学性能，较高的机械强度和溶胀性能等。这些都与磺化过程有一定的联系。

交联聚苯乙烯磺化之后，由亲油性变为强列的亲水性。必须缓慢地用水稀释，逐步地从浓硫酸过渡到水中，否则就会因急剧溶胀而破碎。在实际生产中，磺化结束后剩余的硫酸浓度一般在86%左右，此时树脂球内所含的硫酸只有37%左右。此树脂与40%以上的硫酸溶液接触时，放热很小。但若与较稀的硫酸接触，则放热量随硫酸浓度的降低而急剧上升。因此，当树脂外部的硫酸浓度降到40%以下时，要特别仔细地进行稀释才能保证球体不破裂。另一方面，树脂溶胀度也会在硫酸的稀释过程中逐步增大。为使树脂的溶胀不致于太快，也需要缓慢地使硫酸逐步稀释。研究表明，在稀释过程中，磺酸树脂球体中硫酸溶液的含有量及其所对应的树脂体积逐渐变小，当硫酸浓度低于67%以后，磺酸基的水合作用增强，树脂体积因而迅速膨胀。这说明在硫酸浓度下降到67%以后，就应放慢稀释的速率，否则会因树脂急速膨胀而导致球体破裂。

[应用]主要用于硬水软化、脱盐水制备、纯水及高纯水的制备，又可用于湿法冶金来分离、提纯稀有元素，还用于催化、制糖、制药和有机工业上的精制及纯化、分析化学中的层析等。

文章来源：《水处理化学品手册》

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