聚苯乙烯磺酸的合成

简介

聚苯乙烯磺酸作为催化剂在实现绿色生产中起着关键作用，相比于液体酸（如硫酸、氢氟酸、磷酸）催化剂，聚苯乙烯磺酸催化剂具有突出的优点，如反应后易与产物分 离、易再生、易实现连续化生产、易储存及对设备无腐蚀等[1]。

合成

图1 聚苯乙烯磺酸的合成路线

在无电极圆柱形玻璃反应器（体积为480 cm3，基本压力为3 x 10-3 mbar，泄漏率优于2 x 10-9 mol s-1）中进行等离子体沉积，该反应器由铜线圈（4 mm直径，10圈）包围，并封闭在法拉第笼中。使用连接在液氮冷阱上的30 L min-1旋转泵对腔室进行泵送。使用pirani压力计监测系统压力。通过L-C电路将13.56MHz射频电源的输出阻抗与部分电离气体负载相匹配。用洗涤剂擦洗反应器。在丙-2-醇中冲洗反应器，并在烘箱中干燥。在0.2毫巴压力和40 W功率下运行连续波空气等离子体30分钟，以去除室壁上任何残留的痕量污染物。使用基底涂覆硅（100）晶片聚丙烯片，每个聚丙烯片具有两个蒸发的金电极（5毫米长，1.5毫米间隔），用于质子传导率测试。使用硼硅酸盐载玻片进行自由基密度定量测量。

将马来酸酐团块（+99%，研磨成细粉末）和三氟甲基马来酸酐（+97%）装入单独的可密封玻璃管中。使用多个冷冻泵解冻循环对混合物进行脱气。在放电点火之前，允许前体蒸汽在0.2毫巴的压力下吹扫反应器5分钟。利用脉冲等离子体沉积，最佳工作周期为20μs开启周期和1200μs关闭周期，峰值功率为5W.42。等离子体熄灭时。使前体蒸汽继续通过系统3分钟。将腔室排空至基本压力。随后通过暴露于200毫巴压力下的丙胺蒸汽30分钟使等离子体沉积的含酸酐膜衍生。将系统排空至基本压力。将含有丙胺衍生酸酐的膜与18wt%的4-苯乙烯磺酸钠水溶液一起放入可密封的玻璃管中。对混合物进行多次冷冻泵解冻循环，直至完全脱气。将管放入50°C的油浴中，引发聚合接枝。在高纯水（pH 7.0）和乙酸水溶液（pH 3.7）中洗涤底物，以实现Na+和H+之间的离子交换。使样品在室温下在空气中干燥，得到聚苯乙烯磺酸。合成路线如图1所示[2]。

参考文献

[1] 高强,祁娟,徐永强等. 表面活性剂改性制备负载型聚苯乙烯磺酸催化剂 [J/OL]. 中国石油大学学报(自然科学版).

[2]Wood, T. J.; Badyal, J. P. S. Pulsed Plasmachemical Deposition of Highly Proton Conducting Composite Sulfonic Acid-Carboxylic Acid Films. ACS Applied Materials & Interfaces (2012), 4(3), 1675-1682 | Language: English, Database: CAplus and MEDLINE.