Яппарова А.Г., Файзуллина Н.Р.
Стерлитамакский филиал ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», Стерлитамак, Россия
Аннотация: в данной работе рассматривается получение ионообменных смол на основе стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты, сшитых различными сшивающими агентами. А также использование синтезированных ионообменных смол для водоочистки.
Ключевые слова: ионообменные смолы, стирол, малеиновый ангидрид, акриловая кислота, сшивающие агенты, жесткость воды.
Ионообменные смолы — синтетические органические иониты — высокомолекулярные синтетические соединения с трехмерной гелевой и макропористой структурой, которые содержат функциональные группы кислотной или основной природы, способные к реакциям ионного обмена.
Ионообменные смолы представляют собой твёрдые полимеры, нерастворимые, ограниченно набухающие в растворах электролитов и органических растворителях.
Сополимеризация – это полимеризация двух или более разных мономеров, а полученный высокомолекулярный продукт называется сополимером. В этом случае полимерная цепь содержит разные звенья, соответствующие числу исходных мономеров.
Работа состоит из трех основных этапов:
1) Проводили процесс сополимеризации стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты в среде растворителя с использованием инициатора. В качестве растворителя использовали ацетон, а в качестве инициатора – азо-бис-изобутиронитрил (порофор).
Предварительно растворили точную навеску малеинового ангидрида в ацетоне. Затем добавили к раствору стирол и акриловую кислоту, всю смесь перенесли в трехгорлую реакционную колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и водяной баней.
При непрерывном перемешивании добавляли в смесь инициатор. Проводили процесс при постоянной температуре 62°С. За расходом количества малеинового ангидрида в процессе сополимеризации следили, проводя анализ пробы титриметрическим методом.
Схема синтетического сополимера представлена реакцией:
(1)
2) Провели сшивание синтезированных сополимеров с глицерином и этиленгликолем.
Сополимеризация стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты под действием сшивающего агента – глицерина происходит при температуре 101 
. В процессе реакции сшитый сополимер, обладающий хорошими физико-механическими свойствами, приобрел желтоватую окраску.
Реакция получения сополимера стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты, сшитого глицерином:
(2)
Сополимеризация стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты под действием сшивающего агента – этиленгликоля происходит при температуре 95 . В процессе реакции сшитый сополимер, обладающий хорошими физико-механическими свойствами, пожелтел.
Реакция получения сополимера стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты, сшитого этиленгликолем:
(3)
3) Анализировали синтезированные сшитые сополимеры на снятие жесткости водопроводной воды.
В таблице представлены данные снятия жесткости водопроводной воды (мг-экв/л), синтезированными смолами, сшитыми различными сшивателями.
| Время, мин | Сополимер, сшитый этиленгликолем | Сополимер, сшитый глицерином |
| 4,5 | 4,5 | |
| 4,25 | ||
| 3,5 | ||
| 3,5 | ||
| 2,5 | 1,25 | |
| 1,5 | ||
Синтезированная смола, сшитая глицерином эффективнее и быстрее снижает жесткость водопроводной воды.
Таким образом, полученные ионообменные смолы на основе стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты могут применяться как для снятия жесткости воды бытового применения, так и промышленного. Они обладает рядом преимуществ, если сравнивать с общепринятыми смолами для умягчения воды. Также они являются наименее дорогостоящими, так как акриловая кислота входит в основу синтеза сополимеров.
Список литературы:
1. Рзаев З.М. Полимеры и сополимеры малеинового ангидрида. – Баку: Элм, 1984. – 160 с.
2. Tsuchida E., Tomono S. Discussion on the mechanism of alternating copolymerization of styrene and maleic anhydride // Makromol. Chem.– 1971.– V. 141.– Pp. 289.