強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂是通過磺化反應(yīng)，在交聯(lián)聚苯乙烯的苯環(huán)上引入磺酸基制成的。
芳環(huán)的磺化是典型的親電取代反應(yīng)。除濃硫酸、氯磺酸外，三氧化硫和發(fā)煙硫酸也可用作磺化試劑，所以除了我們最常用的濃硫酸外，也可以用氯磺酸、三氧化硫和發(fā)煙硫酸作磺化試劑制取強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。小分子芳環(huán)的磺化反應(yīng)很容易進(jìn)行，芳環(huán)引入磺酸基的位置與反應(yīng)溫度有關(guān)。溫度越高，對位磺化產(chǎn)物的比例越大，強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的交換量越高。但苯環(huán)的磺化是一個(gè)可逆反應(yīng)，不能得到理論產(chǎn)率。如以濃硫酸來磺化苯，在100℃和 200℃進(jìn)行反應(yīng)，苯磺酸的產(chǎn)率分別為 72%和78%。苯乙烯-二乙烯苯共聚球體的磺化，一般是用93%的工業(yè)確酸在70~80℃下進(jìn)行的。由于共聚體為緊密的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其磺化又是非均相反應(yīng)，即使在用溶劑(如二氯乙烷)的情況下，磺化速度也往往較慢。
影響共聚球體磺化反應(yīng)的因素主要是:
1.共聚物的結(jié)構(gòu)
常用的磺化試劑硫酸不能溶脹非極性的苯乙烯-二乙烯苯共聚物，無法進(jìn)入共聚體內(nèi)部進(jìn)行磺化反應(yīng)。因而一般預(yù)先以二氯乙烷將共聚體膨脹。即使這樣，共聚物結(jié)構(gòu)的緊密程度依然對磺化反應(yīng)有很大的影響?？梢韵胂?，交聯(lián)度愈高，磺化反應(yīng)的速率愈小?；罨茈S交聯(lián)度遞增，說明磺化反應(yīng)屬于擴(kuò)散控制過程?；腔磻?yīng)本身速度較快，2%DVB的共聚體，一小時(shí)之后即可達(dá)到反應(yīng)平衡。而 8% DVB的共聚球體，因硫酸向球內(nèi)擴(kuò)散的速度較慢，要達(dá)到相近的反應(yīng)程度需要四個(gè)小時(shí)。
大孔樹脂的結(jié)構(gòu)有利于硫酸的擴(kuò)散?；腔磻?yīng)的速度也較快。如以甲苯為致孔劑(Fx=0.5)，含DVB16%和32%的球體的磺化速度比8%DVB的凝膠共聚體還快。以非良溶劑為致孔劑的共聚物的磺化速度介于上述甲苯致孔共聚體與凝膠型共聚球體之間。
交聯(lián)度與致孔劑所引起的共聚物結(jié)構(gòu)上的差別對磺化速度的影響，在磺化溫度較低時(shí)更為顯著。
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