樹(shù)脂類填料的分類
更新時(shí)間:2022-06-09 點(diǎn)擊次數(shù):1124
樹(shù)脂通常有兩部分組成:一部分為聚合單體和交聯(lián)劑通過(guò)聚合反應(yīng)生成的具有三維空間的網(wǎng)絡(luò)骨架,這部分也被稱為樹(shù)脂骨架;另一部分為連接在骨架上的特殊功能基團(tuán)。
其中三維骨架類型和結(jié)構(gòu)決定樹(shù)脂主要的物理性能,如穩(wěn)定性、孔結(jié)構(gòu)、密度、溶脹度等;而三維骨架上連接的特殊官能團(tuán)則在應(yīng)用時(shí)對(duì)吸附何種物質(zhì)起決定性作用。
根據(jù)骨架上連接的官能團(tuán)的類型和性質(zhì)樹(shù)脂可分為以下幾種:
這類樹(shù)脂中不含特殊的離子和官能團(tuán),與其他物質(zhì)作用時(shí)主要依靠分子間的范德華力,而不形成化學(xué)鍵,對(duì)不同物質(zhì)的吸附選擇性主要依靠被吸附分子的極性確定。非離子型樹(shù)脂對(duì)弱極性和非極性的有機(jī)化合物有很強(qiáng)的吸附作用,這類樹(shù)脂廣泛應(yīng)用于藥物分離、色素提取等領(lǐng)域。
金屬離子配位型樹(shù)脂的骨架上帶有特殊的配位基團(tuán)和配位離子,可以與金屬離子進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng),使兩者之間形成配位鍵,樹(shù)脂與被吸附物質(zhì)間通過(guò)配位鍵相互作用而吸附到樹(shù)脂上的,該吸附過(guò)程為化學(xué)吸附。這類樹(shù)脂也稱為螯合樹(shù)脂,多用于水溶液過(guò)渡金屬離子的選擇性分離與富集。螯合樹(shù)脂的官能團(tuán)是含有一個(gè)或多個(gè)配位原子的功能基團(tuán),可進(jìn)行配位的原子都具有提供電子對(duì)的性質(zhì),常見(jiàn)配位原子主要為 O、N、S、P 等元素的原子。這些原子和被吸附物質(zhì)作用時(shí)都可提供配位的孤電子對(duì),因此螯合樹(shù)脂也可根據(jù)配位原子的種類,分為氧配位型螯合樹(shù)脂、氮配位型螯合樹(shù)脂、硫配位型螯合樹(shù)脂等。含有氧原子的螯合官能團(tuán)有:—OH(醇、酚)、—COOH(羧酸)、—O—(醚、冠醚)、—CO—(醛、酮、醌)、—COOR(酯、鹽)、—NO2(硝基)、—NO(亞硝基)等;以氮為配位原子的螯合官能團(tuán)有:—NH(胺)、2>C=NH(亞胺)、>C=N—R(席夫堿)、>C=N—OH(肟)、—CONH2(酰胺)、—N=N—(偶氮)等。
離子型樹(shù)脂的骨架上所連的管能團(tuán)是一種或幾種具有化學(xué)活性的官能基團(tuán),其在水溶液中能離解出某些陽(yáng)離子(如H+或 Na+)或陰離子(如OH-或Cl-),解離之后骨架上所帶的離子基團(tuán)可以與不同反離子通過(guò)靜電引力發(fā)生作用,將帶有相反電荷的離子型物質(zhì)吸附到樹(shù)脂上。
在水溶液中與其他離子基團(tuán)作用時(shí),由于競(jìng)爭(zhēng)性吸附,原來(lái)配對(duì)的反離子被新的離子取代。樹(shù)脂中化學(xué)活性基團(tuán)的種類決定了樹(shù)脂的主要性質(zhì)和類別。根據(jù)交換的離子,離子交換樹(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂,陽(yáng)離子樹(shù)脂又分為強(qiáng)酸性和弱酸性兩類,陰離子樹(shù)脂又分為強(qiáng)堿性和弱堿性兩類。
離子型樹(shù)脂帶的強(qiáng)酸性官能團(tuán)有磺酸基(—SO3H),這種官能團(tuán)在堿性、中性,甚至在酸性介質(zhì)中都有交換功能;弱酸性的官能團(tuán)有羧基(—COOH)或磷酸基(—PO(OH)2),這些官能團(tuán)只有在pH=5~6,堿性或接近中性的介質(zhì)中才有離子交換能力;強(qiáng)堿性官能團(tuán)有季胺基團(tuán)(NR3),這種官能團(tuán)在酸性、堿性、中性介質(zhì)中都可進(jìn)行離子交換;弱堿性的官能團(tuán)有伯胺(—NH2)、仲胺(—NHR)和叔胺(—NR2),這幾種官能團(tuán)只有在中性或酸性介質(zhì)中進(jìn)行離子交換。
此外,樹(shù)脂也可按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為極性和非極性樹(shù)脂。非極性樹(shù)脂是指由非極性單體聚合而成,如二乙烯苯為單體聚合而成的樹(shù)脂。極性樹(shù)脂又可分為強(qiáng)極性、極性和中極性樹(shù)脂。強(qiáng)極性樹(shù)脂是含有吡啶基、氨基官能團(tuán)的樹(shù)脂;中極性樹(shù)脂一般有含酯基、羰基的單體聚合而成;極性樹(shù)脂通常是含有酰氨基、亞砜基、氰基的單體聚合而成。