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3.3 乙烯基磺酸盐——苯乙烯共聚物的表征及性能分析 17
3.3.1 表征分析 17
3.3.2 磺酸盐含量分析 21
3.3.3 含水量分析 22
3.3.4 机械强度分析 22
3.3.5 抗氧化化性分析 22
3.4 乙烯基磺酸盐——苯乙烯共聚物制备成本及工艺时间分析 23
3.4.1 不同方式的制备成本核算 23
3.4.2 不同方式的制备工时比较分析 24
4研究结论 25
4.1 结论 25
4.2 建议 25
致谢 26
参考文献 27
附录1：设备 29
1绪论
离子交换问题在化学上是一个重要的问题，科学家们早就在这个问题上做了许多研究，得到了很多的成果。
离子交换树脂是一种含酸性或碱性化学活性结构的固态难溶性物质，能以其活性离子与溶液中的离子进行交换。它以有机高分子为主，包括吸附树脂、离子交换膜、离子交换纤文、螯合树脂、氧化还原树脂等；由无机金属离子组成的一般称作无机离子交换剂。合成的离子交换树脂主要的优点为化学和机械性能稳定，其交换容量和交换速率高。
其中，阳离子交换树脂是有酸性的有机化合物制得，能与溶液中的其他阳离子进行交换，故由此得名。其制备一般先经过聚合反应生成具有三度空间立体网状结构的聚合物骨架（树脂母体），再于骨架上引入不同的化学活性基而成。阳离子交换树脂分为强酸型和弱酸性。强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂系因它的活性氢离子在水中很容易解离而得名，其骨架一般为聚苯乙烯系统，其主产品为磺酸型阳离子树脂。弱酸性阳离子交换树脂其骨架为丙烯酸系统，其主产品为羧酸型阳离子树脂。当然还有其他骨架的树脂，如聚氯乙烯系树脂、聚乙烯醇树脂等。
十九世纪末离子交换技术已经运用到了工业上，如作为软水剂及处理糖液。近年来，随着离子交换技术的发展，离子交换树脂在现代化学工业上已经得到了更加广泛的应用。我们应用离子交换树脂的独特性能，使其在水处理、电力工业、金属冶炼、糖类精制、食品加工、原子能科学技术、化学及生物药剂提纯制备、化工生产、医药卫生、分析化学、环境保护及科研领域起到不同的效果，得到更好的结果。
本论文重点讨论了强酸性阳离子交换树脂——乙烯基磺酸盐——苯乙烯树脂共聚物的新合成工艺。传统的合成方法为由单体苯乙烯与交联剂（多为二乙烯苯）进行悬浮共聚，制成交联共聚体，然后进行磺化，接入磺酸基。但是传统的方法有工艺复杂，使用原料多，反应时间长，磺化结束后的废液对环境有污染的缺点，所以本论文将采用新的合成工艺，将功能性单体直接引入苯乙烯骨架进行交联，来简化苯乙烯强酸型阳离子交换树脂的工艺流程。本文确定了先以苯乙烯——二乙烯苯为原料，进行悬浮聚合，制成高质量的白球，分析其原理，各种影响因素，之后采用悬浮-乳液聚合、乳液聚合，用带有磺酸基的单体与苯乙烯直接进行聚合，经过各步骤，最终得到所需的阳离子树脂。
本论文的技术难点和关键在于通过悬浮聚合的工艺方法研究，确定悬浮-乳液法、乳液聚合制备乙烯基磺酸盐——苯乙烯共聚物的工艺条件，对其进行性能测定，来确定方案的可行性。
1.1 离子交换树脂的概述
离子交换树脂是一类显示离子交换功能的功能高分子材料。第一批离子交换树脂诞生于1935年，英国的Chemical Research Laboratory（Teddington Middlesex）。由Adams和Holemes[1]合成了酚类-甲醛缩聚物和苯胺类-甲醛缩聚物，并应用于脱盐和提取分离等方面的研究。在第二次世界大战中，美国General Electric Co.的D Alelio成功合成了化学与物理性能较缩聚型离子交换树脂稳定而且经济的苯乙烯系及丙烯酸系加聚型离子交换树脂[2]。这个发明开创了当今离子交换树脂制造方法的基础。从1960年Rohm & Haas公司开始生产苯乙烯系Macroreticular型（MR型）离子交换树脂起，离子交换树脂的合成和工业应用进入了一个新的时期。