JPH05255426A - イオン交換樹脂の製造法 - Google Patents

イオン交換樹脂の製造法

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JPH05255426A
JPH05255426A JP4088141A JP8814192A JPH05255426A JP H05255426 A JPH05255426 A JP H05255426A JP 4088141 A JP4088141 A JP 4088141A JP 8814192 A JP8814192 A JP 8814192A JP H05255426 A JPH05255426 A JP H05255426A
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JP
Japan
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polymer
organic solvent
swelling
ion exchange
volume
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JP4088141A
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English (en)
Inventor
Michio Butsugan
道男 佛願
Osamu Hirai
修 平井
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 細孔径及び保持容量の調節が容易なイオン交
換樹脂の製造法を提供する。 【構成】 グリシジル基を有する多孔性架橋重合体を膨
潤させうる有機溶媒の存在で該重合体を二次反応させる
ことによりイオン交換樹脂を製造する。 【効果】 機械的強度が高く、細孔径及び保持容量の大
きいイオン交換樹脂を容易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換樹脂の製造
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、クロマトグラフィー用充填剤とし
ては、デキストランをエピクロルヒドリン等で架橋した
デキストランゲル、アガロース、アクリルアミドとメチ
レンビスアクリルアミド等の共重合体である架橋ポリア
クリルアミドゲル等が使用されている。これらの充填剤
は、架橋による網目構造により分子を取り込むので、架
橋度を変えることにより、取り込むことのできる最大の
分子量(排除限界分子量)及び保持容量が比較的容易に
調節することができる。しかし、特に大きな分子を取り
込む場合、架橋度を小さくしてゲルの網目構造を広くす
るので、粒子が柔らかく、機械的強度が小さい。したが
って、加圧下のクロマトグラフィー操作では充填剤粒子
が変形し、圧損が生じる等の欠点がある。
【0003】一方、この欠点を改良したものとして、不
飽和カルボン酸のグリシジルエステルをエチレングリコ
ールジメタクリレート等で架橋した多孔性架橋重合体が
あげられる。従来の多孔性架橋重合体は、重合時に細孔
調節剤(有機溶剤)を加え、ポリマーと細孔調節剤の相
分離によりミクロゲルを生じさせ、ミクロゲル間に隙間
を設け、細孔(マクロポア)を形成したものである。し
かしながら、これら従来の多孔性架橋重合体は、強度は
改善されているものの、細孔径及び保持容量の制御につ
いては、重合時の相分離速度等の制御が重要となり、特
に細孔径の調節は困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠点を解消し、細孔径及び保持容量の調節が容易な
イオン交換樹脂の製造法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、グリシジル基
を有する多孔性架橋重合体を膨潤させうる有機溶媒の存
在下で該重合体を二次反応させることを特徴とするイオ
ン交換樹脂の製造法に関する。
【0006】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に用いるグリシジル基を有する架橋重合体として
は、特に制限はなく、公知の重合体を用いることができ
るが、例えば、不飽和カルボン酸のグリシジルエステル
と架橋剤としてのポリビニル化合物とを特開昭53−1
087号公報記載の方法に準じて細孔調節剤及び重合開
始剤の存在で共重合させることにより製造することがで
きる。
【0007】不飽和カルボン酸のグリシジルエステルと
しては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジル
メタクリレート、グリシジルクロトネート、ジグリシジ
ルイタコネート、ジグリシジルフマレート、ジグリシジ
ルマレート等があげられる。
【0008】一方、架橋剤としてのポリビニル化合物と
しては、例えば、炭素数2〜3のアルキレングリコール
又はこれらのポリアルキレングリコールと、アクリル酸
又はメタクリル酸とのエステル、例えば、エチレングリ
コールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリ
レート、プロピレングリコールジメタクリレート、プロ
ピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコ
ールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアク
リレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレー
ト、ポリプロピレングリコールジアクリレート等が用い
られる。また、プロパントリオールアクリレート、プロ
パントリオールメタクリレート等のアクリル酸エステル
又はメタクリル酸エステル、ジビニルベンゼン、ジビニ
ルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルエチルベンゼ
ン、ジビニルナフタレン等の芳香族化合物も用いられ
る。
【0009】ポリビニル化合物は、目的とする架橋度に
左右されるが、一般に、全重合性モノマーの5重量%以
上、好ましくは10重量%以上になるように使用する。
【0010】上記の重合の際には、細孔調節剤が用いら
れる。細孔調節剤としては、重合性モノマーの溶媒で反
応に不活性なものを用いる。また、重合は、懸濁重合方
式で行われるので、細孔調節剤としては重合分散媒であ
る水に不溶又は難溶性(水への溶解度が25℃で3%以
下)であることが必要である。このような細孔調節剤と
しては、ジクロルメタン、ジクロルエタン、トリクロル
エタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素、酢酸エチル、酢
酸ブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等の脂
肪族又は芳香族エステル、アミルアルコール、ヘプチル
アルコール、オクチルアルコール等の難溶性のアルコー
ル類が挙げられる。細孔調節剤は、一般に、重合性モノ
マーに対して50重量%以上、好ましくは100〜30
0重量%となるように使用する。この使用量が50重量
%未満であると、細孔が形成されなくなる傾向があり、
300重量%を越えると、重合系が不安定となり、ま
た、得られる多孔性架橋重合体が耐圧性の乏しいものと
なる傾向がある。
【0011】重合開始剤としては、通常、過酸化ベンゾ
イル、過酸化ラウロイル、t−ブチルヒドロペルオキシ
ド、クメンヒドロペルオキシド、メチルエチルケトンペ
ルオキシド等の過酸化物、あるいはアゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾビスα,α−ジメチルバレロニトリル、
2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル、アゾビスイソブチルアミド等のアゾ系重合開始剤が
使用される。重合開始剤の使用量は、通常、全重合性モ
ノマーの0.1〜10重量%である。
【0012】重合に際しては、重合性モノマーが重合分
散媒である水に溶解するのを防止するため、水に塩化カ
ルシウム等の塩類を溶解させておくこともある。また、
分散媒を安定させるために、ゼラチン、ポリビニルアル
コール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシアパタイト等の分散安定剤を
使用することもできる。
【0013】水層の量は、有機層とほぼ同量以上から2
0倍程度まで使用される。重合反応は、通常50〜95
℃で3〜10時間程度行われる。重合終了後、グリシジ
ル基を有する共重合体を濾過し、洗浄し、必要ならば乾
燥、分級を行う。
【0014】本発明の方法は、上記のようにして得られ
たグリシジル基を有する架橋重合体を、これを膨潤させ
うる有機溶媒の存在下で二次反応させるものである。こ
こで用いられる有機溶媒としては、グリシジル基を有す
る多孔性架橋重合体を膨潤させる有機溶媒であればよい
が、水中での該重合体の体積を1.00とするとき、該重
合体の体積を1.05以上に膨潤させうるものが好まし
く、1.10以上に膨潤させうるものがより好ましい。こ
の膨潤が 1.05未満の有機溶媒を用いると、膨潤が充分
でなく、細孔径及び保持容量(細孔容積)の変化を大き
くすることができず、細孔径及び保持容量の調節を容易
に行いにくくなる傾向がある。一方、膨潤が大きいほ
ど、細孔径及び保持容量(細孔容積)の変化を大きくで
き、細孔径及び保持容量の調節を一層容易に行うことが
できる。
【0015】なお、膨潤の程度は、例えば、次のように
して測定できる。10ccのメスシリンダーに乾燥(15
mmHg、80℃、6時間)させた多孔性架橋重合体1.0g
を投入し、水5ccを投入し、バイブレーターで振とうさ
せて気泡を抜く。次いで、メスシリンダー目盛上10cc
となる量の水を追加投入する。1時間静置し、多孔性架
橋重合体の嵩高さをメスシリンダーの目盛で読む(この
読み値をAccとする)。水に代えて、有機溶媒を用い、
上記と同様にして嵩高さを読む(この読み値をBccとす
る)。B/Aをもって膨潤の程度とする。
【0016】グリシジル基を二次反応させる際に用いら
れるグリシジル基を有する架橋重合体を膨潤させうる有
機溶媒としては、グリシジル基に対して不活性であるも
のであり、具体的にはメタノール、エタノール等のアル
コール類、アセトン、アセトニルアセトン等のケトン
類、トルエン、キシレン等の芳香族類、エーテル類、ア
ミド類等が挙げられる。これらの溶媒を用いると、水に
用いたときに比べて膨潤度が変化し、架橋重合体の細孔
径が変わり、反応後は膨潤状態の細孔が維持される。
【0017】本発明における二次反応としては、陽イオ
ン交換基導入反応、陰イオン交換基導入反応等がある。
陽イオン交換基導入には亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素
ナトリウム等の亜硫酸類、しゅう酸、フタル酸類等のポ
リカルボン酸との反応等があり、陰イオン交換基導入の
ためにはアミン類との反応がある。アミン類との反応
は、上述の有機溶媒中にジエチルアミン、ジプロピルア
ミン、ジブチルアミン、1−エチル−2−エタノールア
ミン等を5〜50重量%溶解した溶液30〜500ml中
にグリシジル基を有する架橋重合体10gを入れ、30
〜60℃で行うことが好ましい。この温度が低すぎる
と、反応が進まないし、反応後、膨潤状態のままで細孔
が保持される効果が不十分となり、細孔径及び保持容量
の調節が十分できなくなる傾向がある。また、温度が高
すぎると、反応試薬が揮散することがある。有機溶媒の
使用量は、架橋重合体10gに対して20g以上、好ま
しくは25g以上あればよい。反応時間は0.5〜5時間
とすることが好ましい。反応時間は、少なすぎると反応
が進まないし、反応後、膨潤状態のままで細孔が保持さ
れる効果が不十分となり、細孔径及び保持容量の調節が
十分できなくなる傾向がある。しかし、多すぎても利点
はない。
【0018】グリシジル基を有する架橋重合体は、通
常、重合時の条件、例えば、使用した細孔調節剤の種
類、量、重合温度等によって細孔の大きさ(細孔径)及
び保持容積が決まっている。ところが、本発明により、
グリシジル基を有する架橋重合体が膨潤する有機溶媒の
存在下にグリシジル基を二次反応させると、細孔径を容
易に大きくすることができ、また、有機溶媒の種類によ
り保持容量を変えることができる。このように、本発明
で得られるイオン交換樹脂は、二次反応により細孔径及
び保持容量を容易に調節できる。
【0019】次に、実施例及び比較例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらにより制限され
るものではない。
【0020】実施例1 (a)グリシジルエステル基を有する架橋重合体粒子の
製造 グリシジルメタクリレート140g、テトラメチロール
メタントリメタクリレート60g、酢酸ブチル180
g、イソアミルアルコール120g及びアゾビスイソブ
チロニトリル0.7gの混合物をイオン交換水1000ml
に加え、撹拌しながら水酸化ナトリウム水溶液を用いて
pH7〜8に調整した。その後、カルボキシルメチルセル
ロースの1%水溶液70mlを3回に分けて添加した後、
70℃で6時間重合した。反応物を冷却した後、生成し
た共重合体粒子を濾取し、メタノール及び水で順次洗浄
した。次いで、一日風乾し、さらに80℃の真空乾燥機
で6時間乾燥した。乾燥粒子を篩分して粒径355〜4
25μmの架橋重合体粒子80gを得た。
【0021】(b)膨潤溶媒中でのアミノ化反応 (a)で得られた架橋重合体粒子(メタノール中での膨
潤度1.2)20gをメタノール400ml及びジエチル
アミン144mlの混合溶液中に入れ、良く撹拌した。こ
れを50℃で加熱し、3時間撹拌してアミノ化反応を行
った。反応後は水冷し、得られた陰イオン交換樹脂のメ
タノール洗浄及び水洗を行った。次いで、1Nの塩酸約
100mlで洗い、さらに中性になるまでイオン交換水で
洗浄を繰り返した。その後、100mlのビーカーに取
り、イオン交換水を用いて5回デカンテーションを行っ
て微粒子を取り除いた。
【0022】(c)樹脂の評価方法 上記(b)で得られた樹脂を1g取り、プレヒータで8
0℃で1時間乾燥し、その後、真空乾燥機で6時間乾燥
して、表面の細孔の粒子構造を走査電子顕微鏡(日立S
−800型)を用いて7000倍で観察した。このとき
の顕微鏡写真を図1に示す。図1には大きな細孔が確認
できる。
【0023】実施例2 実施例1(a)で得られたグリシジルエステル基を有す
る架橋重合体粒子20gをメタノール400ml及びジプ
ロピルアミン144mlの混合溶液中に入れ、良く撹拌し
た。これを50℃で加熱し、3時間撹拌してアミノ化反
応を行った。この後の後処理を実施例1(b)と同様に
してアミノ化粒子を得た。
【0024】実施例1(c)に記載したのと同様にして
走査電子顕微鏡による細孔の粒子構造の観察を行った。
その顕微鏡写真を図2に示す。実施例1と同様に大きな
細孔が確認できた。
【0025】比較例1 実施例1(a)で得られたグリシジルエステル基を有す
る架橋重合体粒子20gをイオン交換水400ml及びジ
エチルアミン144mlの混合溶液中に入れ、良く撹拌し
た。これを50℃で加熱し、3時間撹拌してアミノ化反
応を行った。この後の後処理を実施例1(b)と同様に
してアミノ化粒子を得た。
【0026】実施例1(c)に記載したのと同様にして
電子顕微鏡による細孔の粒子構造の観察を行った。その
顕微鏡写真を図3に示す。実施例1及び2で得られた粒
子の細孔に比べて、細孔が小さいことが確認された。
【0027】比較例2 実施例1(a)で得られたグリシジルエステル基を有す
る架橋重合体粒子20gを400mlのメタノールに入
れ、50℃で加熱し、3時間撹拌した。実施例1(c)
に記載したのと同様にして電子顕微鏡による細孔の粒子
構造の観察を行った。その顕微鏡写真を図4に示す。実
施例1及び2で得られた粒子の細孔に比べて、細孔が小
さいことが確認された。
【0028】
【発明の効果】本発明の方法によれば、機械的強度が高
く、細孔径及び保持容量が大きいイオン交換樹脂を容易
に製造することができ、その際、細孔径及び保持容量を
容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたイオン交換樹脂粒子の表面
の細孔状態の粒子構造を示した7000倍の走査電子顕
微鏡写真である。
【図2】実施例2で得られたイオン交換樹脂粒子の表面
の細孔状態の粒子構造を示した7000倍の走査電子顕
微鏡写真である。
【図3】比較例1で得られた重合体粒子の表面の細孔状
態の粒子構造を示した7000倍の走査電子顕微鏡写真
である。
【図4】比較例2で得られた重合体粒子の表面の細孔状
態の粒子構造を示した7000倍の走査電子顕微鏡写真
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリシジル基を有する多孔性架橋重合体
    を膨潤させうる有機溶媒の存在下で該重合体を二次反応
    させることを特徴とするイオン交換樹脂の製造法。
  2. 【請求項2】 有機溶媒が、水中での多孔性架橋重合体
    の体積を1.00とするとき、該重合体の体積を1.05以
    上に膨潤させるものである請求項1記載のイオン交換樹
    脂の製造法。
  3. 【請求項3】 二次反応が陽イオン交換基導入反応又は
    陰イオン交換基導入反応である請求項1又は2記載のイ
    オン交換樹脂の製造法。
JP4088141A 1992-03-12 1992-03-12 イオン交換樹脂の製造法 Pending JPH05255426A (ja)

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