含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂的合成工艺设计

含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂的合成工艺设计

姓名：薛乔乔

身份证：320623199002172379

摘  要

本文采用“两步法”，以苯乙烯、二乙烯苯和乙烯基咪唑为原料，通过预交联反应就可以得到相应的产物，然后通过交联反应就可以得到一定量的含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂。该树脂兼具HA330-II和BS330两种树脂的吸附性能，合成过程简单、高效、成本低廉，更重要的是，该方法无须使用氯甲醚，反应过程绿色环保。年产50 t含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂，一年按照360天计算。损失量计水的损失率为15%，产量为85%。一天生产一批，每天生产含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂138.89 kg，每天水的损失量24.51 kg。导热油需提供的热量为9052.8 kJ。

关键词：超高交联；后交联；含咪唑基；超高交联；聚苯乙烯树脂

1. 引言

1.1目前树脂合成过程中的问题

当通过实验获得了交联聚苯乙烯以后，我们就能借助这些物质来建立交联网络。一般的操作工艺都是先把ClCH2OCH3当作交联剂使用，随后可以获得一部分树脂，实验过程中，可以使用两种不同的方法来实现。如果通过两步法来操作，首先要完成的工艺就是制作获得氯球体，第二个步骤就是借助不活性介质来让氯球体膨胀，加入了反应介质以后，就可以对这部分物质进行加热，让各个物质之间产生的反应来形成交联网络。如果使用一步法来实现，那么就要先让聚苯乙烯发生膨胀反应，再添加ClCH2OCH3以及触媒，需要把这些合成物质放置在温度较低的环境当中，等待物质之间发生反应，然后再升高其温度，添加触媒，最后制备出超高架桥网络。一般情况下，这两种方法都能够制备出具有相对较高交联度和较高比表面积的树脂。在该方法当中，树脂并不需要经历第二次膨胀处理，树脂的膨胀度相对会更佳，这有利于后续的架桥反应。为了实现基化、交联这两个不同的反应过程，必须要对交联剂的添加数量进行合理控制，同时调节好合成温度，才能得出品质合格的树脂。

氯甲基化试剂能够在实验中合成氯甲醚，而且采购价格较低，在毒性测验和致癌测验当中，表现都比较良好，不会对人体造成过多的危害。有些学者在实验中成功获得了大量的聚苯乙烯，并且还有一些实验室已经开始尝试把VBC和DVB结合起来，并将此VCB-DVB共聚物用于后加成反应以制备出超高分子量聚苯乙烯，从而决定了通过交联反应结合生成的超高分子量聚苯乙烯的结构。我们可以通过实验得知，这种提取工艺能够获得大量的聚苯乙烯树脂。此方法能够避免使用毒性相对比较强的ClCH2OCH3，但是氯甲基苯乙烯的价格太高，很难大量生产氯甲基聚苯乙烯树脂。

1.2研究意义

当前，人们长期饮酒、过度运动导致长期疲劳、服用水杨酸、氯霉素、丙种球蛋白和其他药物都会导致重症肝炎。如何提高治愈率是首先需要解决的问题，目前人工肝一般用于治疗，主流人工肝治疗方法有血浆置换和血液灌流。重症肝炎是由体内毒素引起的疾病，这种疾病的治疗以有效的清除毒素为首要。当体内的胆红素和HSA大量合成以后，就会获得大量的高分子。使用合成树脂作为血液灌流材料可以有效吸附蛋白质结合毒素，将多种类型的吸附树脂用于不同的疾病类型，有较高的灵活度，安全性检测结果也十分理想，可以作为预防肝炎的药物使用。本论文主要探讨采用外交联编织法合成的超高架桥聚苯乙烯树脂。

2.合成工艺设计

2.1 设计理念

该物质在合成以后，表面会存在大量的气孔，可以有效吸附外部的杂质。但是在生产和临床实践中，在血液灌流中应用超高交联聚苯乙烯树脂存在一些问题。制作这种树脂的方法很多，目前最常见的就是先通过悬挂双键交联的方式合成，随后在借助其他物质的作用来进行交联。在氯甲基化工艺中，使用了高致癌性、高挥发性的氯甲醚，残留的氯甲基的水解生成氯化氢，导致血液灌流中保存液的pH值下降，从而导致凝血现象，这在临床治疗中危害很大。

外交联编织法是一种制备超高交联高分子的方法，具有不需要包含特定反应性官能团的单位体，所以单体来源范围广。对于生产条件的要求不高，而且原材料的采购价格较为低廉，能够实现量产。成品的表面有很多空洞，能够吸附较多的物质。如果在合成的过程中对构建单元进行调整，那么最终生成的成品在表现的孔洞方面也各有不同。基于外交联编织工艺的优点，采用该工艺设计了含有咪唑基的超高交联聚苯乙烯树脂。

2.2 含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂的合成工艺

2.2.1试剂和仪器设备

合成工艺需要用到的试剂有：苯乙烯、1－乙烯基咪唑、过氧化苯甲酰、二甲氧基甲烷、二乙烯苯和无水三氯化铁。从下表的内容可以得知，目前有大量的厂家可以从事该物质的合成操作。

想要合成该物质，就要准备一些专业设备，例如恒温箱、天平、振荡器等等。根据下表的信息可以得知，目前有很多厂家都可以生产该物质的合成仪器。

2.2.2 拟合成工艺

下图为该树脂的合成操作流程。首先要把苯乙烯和几个重要物质相结合，随后添加过氧化苯甲酰，借助一定的合成工艺来生成

P(St-DVB-VMZ)，此时树脂的颜色为白色简称白球。在反应釜中加入P(St-DVB-VMZ)、交联剂二甲氧基甲烷和催化剂无水三氯化铁，使P(St-DVB-VMZ)结构上的苯环之间发生傅克烷基化反应，形成刚性高度交联网络 HCP（St-DVB-VMZ）[9]。可避免超高交联聚苯乙烯树脂传统合成工艺中有毒致癌氯甲醚试剂的使用，为低成本、环保和高效制备新型血液灌流用功能化超高交联聚苯乙烯树脂提供了一种新思路[10]。

3. 结论

本文的所有阐述以及实验都是为了在最终制备出含咪唑基的超高交联聚苯乙烯树脂。整个过程中主要借助了三种材料，第一是苯乙烯，第二是二甲苯，第三是乙烯基咪唑。在明确了原料的基础上，以二甲基甲烷为交联剂，采用悬浮聚合法完成了整个制备过程。避免氯甲醚的使用，将含有比表面积高、气孔结构丰富的咪唑基的超高交联聚苯乙烯吸附树脂一步高效合成，大大提高了合成效率。为了弥补巨大多孔性树脂的特异性不足，通过引入咪唑类增加树脂的吸附特异性，树脂最大的作用就是可以将人体中与血清白蛋白结合的培养基等物质吸附出来。根据物料衡算，可知每天生产含咪唑基超高交联聚苯乙烯树脂138.89 kg；依据相关知识与公式，最终计算出导热油的过程中需要9052.8 kJ的热量才可以完成。

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参考文献

[1] 胡品津,谢灿茂. 内科疾病鉴别诊断学[J].中国医刊,2014,49(10):111-113.

[2] 金晓红,羊云霞,冷雪娟.血液灌流在反复发作型过敏性紫癜患儿中的应用及护理[J].实用临床医药杂志,2010,14(14):110-111.

[3] 姜宁. 血液滤过联合血液灌流治疗对横纹肌溶解综合征并急性肾损伤患者的疗效研究[D].长沙市：中南大学,2011.

[4] 胡盛,赵琳,詹国柱,等.环氧化聚丁二烯－聚苯乙烯嵌段共聚物对聚苯醚/环氧体系反应诱导相分离行为的影响[J].化学学报,2009,67(15):1815-1821.

[5] 谭良骁,谭必恩.超交联微孔聚合物研究进展[J].化学学报,2015,73(06):530-540.

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