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DE1168081B - Process for increasing the capacity of cation exchangers containing a maximum of one sulfonic acid group per aryl nucleus - Google Patents

Process for increasing the capacity of cation exchangers containing a maximum of one sulfonic acid group per aryl nucleus

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Publication number
DE1168081B
DE1168081B DEF30357A DEF0030357A DE1168081B DE 1168081 B DE1168081 B DE 1168081B DE F30357 A DEF30357 A DE F30357A DE F0030357 A DEF0030357 A DE F0030357A DE 1168081 B DE1168081 B DE 1168081B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sulfonic acid
capacity
meq
maximum
cation exchangers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEF30357A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Herbert Corte
Dr Otto Netz
Dr Hans Seifert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DEF30357A priority Critical patent/DE1168081B/en
Priority to GB1205/61A priority patent/GB974834A/en
Publication of DE1168081B publication Critical patent/DE1168081B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J39/00Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/08Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/16Organic material
    • B01J39/18Macromolecular compounds
    • B01J39/20Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/34Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
    • C08F8/36Sulfonation; Sulfation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F2800/20Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES JSflTWWl· PATENTAMT Internat. Kl.: G 08 f FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN JSflTWWl · PATENT OFFICE Internat. Class: G 08 f

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche Kl.: 39 c-25/01 German class: 39 c -25/01

Nummer: 1168 081 Number: 1168 081

Aktenzeichen: F 30357IV d / 39 c File number: F 30357IV d / 39 c

Anmeldetag: 21. Januar 1960Filing date: January 21, 1960

Auslegetag: 16. April 1964Opening day: April 16, 1964

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Kationenaustauschern durch Sulfonierung vernetzter Polymerisate vinylaromatischer Verbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol, bekannt. In der grundlegenden USA.-Patentschrift 2 366 007 wird hierbei angegeben, daß beispielsweise bei der Sulfonierung eines Styrolpolymerisates mit Chlorsulfonsäure ein Produkt erhalten wird, das je aromatischen Kern 1,77 Sulfonsäuregruppen enthält, wobei für diese Aussage lediglich die Gewichtszunahme des Ausgangsharzes herangezogen wird.There are various methods of making cation exchangers crosslinked by sulfonation Polymers of vinyl aromatic compounds, such as styrene, vinyl toluene and chlorostyrene, are known. In the basic USA.-Patent 2 366 007 is indicated here that, for example, in the sulfonation of a styrene polymer with chlorosulfonic acid, a product is obtained which is aromatic Core contains 1.77 sulfonic acid groups, with only the weight increase of the starting resin for this statement is used.

" Im Gegensatz dazu hat P e ρ ρ e r (J. Applied Chem. 1 [1951], S. 124 bis 132) festgestellt, daß bei Sulfonierung von Polymerisaten vinylaromatischer Verbindungen mit konzentrierter Schwefelsäure maximal eine Sulfonsäuregruppe je aromatischen Kern eingeführt werden kann. Zum gleichen Schluß kommt auch Kressman (C. C a 1 m ο η und T. R. E. K r e s s m a n, »Ion Exchangers in Organic and Biochemistry«, New York, 1957, S. 21) sowie Fr. H e 1 f f e r i c h (»Ionenaustauscher«, Weinheim, 1959, Bd. I, S. 32). Die Untersuchung der im Handel erhältlichen Kationenaustauscher, die als sulfonierte vernetzte Polystyrole deklariert werden, hat in Übereinstimmung mit letztgenannten Veröffentlichungen ergeben, daß diese Kationenaustauscher ebenfalls maximal eine Sulfonsäuregruppe je aromatischen Kern enthalten. Da schon die teilweise Einführung weiterer Sulfonsäuregruppen je aromatischen Kern von technischem Interesse im Sinne einer Kapazitätserhöhung sein könnte, wurde das in der USA.-Patentschrift 2 366 007 beschriebene Beispiel der Sulfonierung mit 10% Divinylbenzol vernetzten Polystyrols mit Chlorsulfonsäure in verschiedenen Ausführungsformen innerhalb des Rahmens der allgemein gehaltenen Beschreibung nachgearbeitet. Dabei konnten bei sorgfältig von Säure befreiten und vollständig hydrolysierten und getrockneten Proben weder die Gewichtsangaben bestätigt noch durch Schwefelanalyse mehr als eine Sulfonsäuregruppe je aromatischen Kern nachgewiesen werden."In contrast, P e ρ ρ e r (J. Applied Chem. 1 [1951], pp. 124 to 132) found that sulfonation of polymers of vinyl aromatic compounds with concentrated sulfuric acid, a maximum of one sulfonic acid group per aromatic nucleus is introduced can be. Kressman comes to the same conclusion (C. C a 1 m ο η and T. R. E. K r e s s m a n, "Ion Exchangers in Organic and Biochemistry", New York, 1957, p. 21) and Fr. H e 1 f e r i c h ("Ion Exchange", Weinheim, 1959, Vol. I, p. 32). The investigation of the commercially available cation exchangers, which are declared as sulfonated crosslinked polystyrenes has to be in accordance with the latter Publications show that these cation exchangers also have a maximum of one sulfonic acid group each contain aromatic nucleus. Since the partial introduction of further sulfonic acid groups each aromatic core may be of technical interest in terms of increasing capacity the example of sulfonation with 10% described in US Pat. No. 2,366,007 Divinylbenzene cross-linked polystyrene with chlorosulfonic acid in various embodiments within reworked within the framework of the general description. In doing so, the acid could be used carefully freed and completely hydrolyzed and dried samples neither confirmed the weight information more than one sulfonic acid group per aromatic nucleus was detected by sulfur analysis will.

Gemäß der deutschen Patentschrift 963 020 werden Kationenaustauscher erhalten, indem man sproßpolymerisierte Styrole sulfoniert. Als Sproßpolymere können hierbei auch, wie beispielsweise aus Beispiel 3 der Patentschrift zu entnehmen ist, Copolymerisate aus Srtyol, Butadien und geringen Mengen an Divinylbenzol verwendet werden. Die nach diesem Beispiel erhaltenen Sulfonierungsprodukte sollen pro Arylkern mehr als eine Sulfonsäuregruppe enthalten. Diese Angabe konnte jedoch auf Grund eigener Versuche nicht bestätigt werden. Überdies besitzenAccording to German patent specification 963 020, cation exchangers are obtained by polymerizing shoots Sulfonated styrenes. In this case, as for example from Example 3 the patent can be seen, copolymers of Srtyol, butadiene and small amounts of divinylbenzene be used. The sulfonation products obtained according to this example should per Aryl nucleus contain more than one sulfonic acid group. However, this information could be based on our own Attempts are not confirmed. Moreover, own

Verfahren zur Erhöhung der Kapazität von
maximal eine Sulfonsäuregruppe pro Arylkern
enthaltenden Kationenaustauschern
Procedure for increasing the capacity of
a maximum of one sulfonic acid group per aryl nucleus
containing cation exchangers

Anmelder:Applicant:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen
Paint factories Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Herbert Corte, Opladen,Dr. Herbert Corte, Opladen,

Dr. Otto Netz, Köln,Dr. Otto Netz, Cologne,

Dr. Hans Seifert, Bergisch-NeukirchenDr. Hans Seifert, Bergisch-Neukirchen

diese bekannten Produkte den Nachteil, daß sie ein sehr hohes Quellungsvermögen aufweisen. Aus der USA.-Patentschrift 2 645 621 ist die Sulfonierung von Copolymeren aus Styrol und konjugierten Diolefinen bekannt. Gemäß den Angaben im Beispiel 1 der Patentschrift sollen hierbei durchschnittlich etwa 1,5 Sulfonsäuregruppe pro Arylkern eingeführt werden.these known products have the disadvantage that they have a very high swelling capacity. From the U.S. Patent 2,645,621 is the sulfonation of copolymers of styrene and conjugated diolefins known. According to the information in Example 1 of the patent, this should average about 1.5 sulfonic acid groups are introduced per aryl nucleus.

Auch diese Angabe kann einer Nachprüfung nicht standhalten.This information cannot stand up to verification either.

Es wurde nun gefunden, daß man die Kapazität von maximal eine Sulfonsäuregruppe pro Arylkern enthaltenden Kationenaustauschern auf der Basis mit nichtkonjugierten aromatischen Polyvinylverbindungen vernetzter vinylaromatischer Polymerer erhöhen kann, wenn man diese Sulfonsäuregruppen tragenden Kationenaustauscher mit so viel Oleum und/oder SO3 bei Temperaturen zwischen 0 und 200° C behandelt, daß die Sulfiersäure nach beendeter Sulfierung noch freies SO3 enthält.It has now been found that the capacity of cation exchangers containing a maximum of one sulfonic acid group per aryl nucleus on the basis of vinylaromatic polymers crosslinked with nonconjugated aromatic polyvinyl compounds can be increased if these cation exchangers bearing sulfonic acid groups are used with as much oleum and / or SO 3 at temperatures between 0 and 200 ° C treated so that the sulfating acid still contains free SO 3 after the sulfation has ended.

Mi der Anwendung dieses Verfahrens gelingt es, in die aromatischen Kerne der genannten Polymeren eine zweite Sulfonsäuregruppe einzuführen. Das Verfahren ist ganz allgemein auf Monosulfierprodukte der genannten Polymerisate anwendbar.
Als aromatische Vinylverbindungen, die für die Herstellung der Polymerisate bzw. Mischpolymerisate geeignet sind, seien beispielhaft genannt: Styrol, Vinyltoluole, Vinylnaphthaline, Vinyläthylbenzole, Methylstyrole, Vinylchlorbenzole, Vinylxylole. Als nichtkonjugierte Polyvinylverbindungen eignen sich Polyvinylverbindungen, beispielsweise Divinylbenzole, Divinyltoluole. Die Polymerisate können in Gegenwart oder Abwesenheit von Lösungsmitteln oder
Using this process it is possible to introduce a second sulfonic acid group into the aromatic nuclei of the polymers mentioned. The process can be applied quite generally to monosulphurisation products of the polymers mentioned.
Examples of aromatic vinyl compounds which are suitable for the preparation of the polymers or copolymers are: styrene, vinyltoluenes, vinylnaphthalenes, vinylethylbenzenes, methylstyrenes, vinylchlorobenzenes, vinylxylenes. Polyvinyl compounds, for example divinylbenzenes and divinyltoluenes, are suitable as nonconjugated polyvinyl compounds. The polymers can be in the presence or absence of solvents or

409 559/595409 559/595

3 43 4

Dispersionsmitteln sowie unter Anwendung von ver- B e i s t> i e 1 2Dispersants as well as with the use of B e i s t> i e 1 2

schiedenen Polymerisationsinitiatoren, wie anorganischen oder organischen Peroxyden, Persulfaten herge- Unter genau den gleichen Bedingungen wie im stellt worden sein. Beispiel 1 wurde ein mit 8,5 % Divinylbenzol vernetzte« Die Monosulfierung dieser vinylaromatischen Poly- 5 Poly-p-vinyltoluol in Perlform zunächst mit konzenmerisate kann nach verschiedenen hierfür bekannten trierter Schwefelsäure sulfiert. Das so erhaltene Methoden erfolgt sein, beispielsweise durch Sulfierung Produkt besaß eine Maximalkapazität von 2,2 mval/ml der Polymerisate mit konzentrierter Schwefelsäure H-Form.different polymerization initiators, such as inorganic or organic peroxides, persulfates under exactly the same conditions as in have been presented. In Example 1, an 8.5% divinylbenzene crosslinked "monosulfation of this vinylaromatic poly-5 poly-p-vinyltoluene in bead form initially with concentrates can be sulfated according to various known for this purpose trated sulfuric acid. The thus obtained Methods be done, for example by sulphonation product had a maximum capacity of 2.2 meq / ml of the polymers with concentrated sulfuric acid H-form.

oder Chlorsulfonsäure oder auch gegebenenfalls Durch die anschließende weitere Behandlung mitor chlorosulfonic acid or, if appropriate, by the subsequent further treatment with

Mischpolymerisation von sulfonsäuregruppentragen- io 65%igen Oleum wurde ein Kationenaustauscher mit den mischpolymerisationsfähigen Aromaten. Sie ist einer Maximalkapazität von 3,3 mval/cm3 H-Form nicht Gegenstand der Erfindung. erhalten (6,4 mval/g H-Form).Copolymerization of sulfonic acid-carrying oleum 65% oleum became a cation exchanger with the copolymerizable aromatics. It is not the subject of the invention with a maximum capacity of 3.3 meq / cm 3 H-form. obtained (6.4 meq / g H-form).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Wird nun wenig SO3 bzw. Oleum verwendet, so daßAccording to the process according to the invention, a little SO 3 or oleum is used, so that

Sulfonsäuregruppen tragender Kationenaustauscher, das Reaktionsgemisch nur wenig bzw. überhaupt kein zweckmäßig ein durch Sulfierung mit konzentrierter 15 freies SO3 enthält, so erfolgt die Weitersulfierung nur Schwefelsäure nach bekannten Verfahren hergestelltes in geringem Ausmaß bzw. unterbleibt unter Um-Sulfierungsprodukt eingesetzt, welches hierbei aus dem ständen völlig.
Reaktionsgemisch nicht isoliert zu werden braucht. B e i s ρ i e 1 3
Cation exchangers bearing sulfonic acid groups, the reaction mixture contains little or no expediently a sulfonation free SO 3 with concentrated 15, then the further sulfonation only takes place sulfuric acid produced according to known processes to a small extent or is omitted with re-sulfonation product, which is used here from the stand completely.
Reaction mixture does not need to be isolated. B is ρ ie 1 3

Vorzugsweise arbeitet man mit einer solchen Schwefel-It is preferable to work with such a sulfur

trioxydkonzentration, daß die Sulfierungssäure nach so Werden im Beispiel 1 an Stelle der 1300 cm8 beendeter Sulfierung noch zwischen 10 und 50% 65%igen Oleums nur 1000 cm3 unter sonst gleichen freies SO3 enthält. Die bei dem erfindungsgemäßen Bedingungen verwendet, so besitzt der Kationen-Verfahren einzuhaltenden Temperaturen können in austauscher eine Maximalkapazität von 2,8 mval/cm* weiten Bereichen schwanken, d. h. Temperaturen von H-Form (6,1 mval/g H-Form). Bei Anwendung von 0 bis 2000C sind anwendbar, obwohl der praktisch as nur 500 cms 65%igen Oleums wird nur eine Maximalmehr interessierende Temperaturbereich im allgemei- kapazität von 2,45 mval/cm3 H-Form erreicht nen oei 50 bis 1200C liegt. Die Reaktionsdauer richtet (5,4 mval/g H-Form).trioxide concentration so that the sulphonation acid after the sulphonation in Example 1 still contains between 10 and 50% 65% strength oleum only 1000 cm 3 with otherwise the same free SO 3 instead of the 1300 cm 8 sulphonation completed. The temperatures to be maintained in the conditions according to the invention, the cation process has a maximum capacity of 2.8 meq / cm * wide ranges in the exchanger, ie temperatures of H-form (6.1 meq / g H-form). When using from 0 to 200 0 C can be used, although the practically only 500 cm s 65% oleum will only reach a maximum temperature range of interest of 2.45 meq / cm 3 H-form only 50 to 120 0 C. The reaction time is oriented (5.4 meq / g H-form).

sich einmal nach der Natur des eingesetzten Harzes, Darüber hinaus hat der Vernetzungsgrad einen Ein-once depending on the nature of the resin used, In addition, the degree of crosslinking has an

der Konzentration des verwendeten Oleums sowie fluß auf den Umfang der Disulfierung in dem Sinne, nach der jeweiligen Reaktionstemperatur und liegt im 30 daß geringer vernetzte Kationenaustauscher bei der allgemeinen zwischen 1 und 50 Stunden. Sie wird Nachsulfierung eine prozentual stärkere Zunahme der zweckmäßig in üblicher Weise durch Probenahme Maximalkapazität ergeben,
bestimmt. Nach dieser Behandlung wird allgemein „ . · \ a
the concentration of the oleum used and the flow on the extent of the disulfation in the sense of the respective reaction temperature and is in the 30 that less crosslinked cation exchanger in the general between 1 and 50 hours. It will result in a higher percentage increase in the maximum capacity expediently in the usual way by sampling,
certainly. After this treatment, “. · \ A

vorsichtig mit Wasser bzw. Schwefelsäure abnehmen- ^remove carefully with water or sulfuric acid- ^

der Konzentration verdünnt und das Reaktionsprodukt 35 Wird ein mit nur 6% Divinylbenzol vernetztes in an sich bekannter Weise isoliert. Nach dem erfin- Perlpolymerisat gemäß Beispiel 1 sulfiert, so besitzt dungsgemäßen Verfahren werden Kationenaustauscher- das Monosulfierungsprodukt eine Maximalkapazität harze erhalten, bei denen pro aromatischen Kern von 1,9 mval/cm3 H-Form. Der nach Behandlung mit mindestens 1,3, im allgemeinen jedoch 1,5 bis 1,8 SuI- 65%igem Oleum erhaltene Kationenaustauscher besaß fonsäuregruppen anwesend sind. Demzufolge weisen 40 eine Maximalkapazität von 2,5 mval/cm3 H-Form die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen (6,3 mval/g H-Form).
sulfonsäuregruppenhaltigen Austauscherharze eine ^ ■ ■ 1 ^
the concentration is diluted and the reaction product 35 is isolated in a manner known per se which is crosslinked with only 6% divinylbenzene. According to the process according to the invention, the monosulfation product has a maximum capacity of resins in which the H-form is 1.9 meq / cm 3 per aromatic nucleus. The cation exchanger obtained after treatment with at least 1.3, but generally 1.5 to 1.8 SuI-65% strength oleum possessed fonsäuregruppen are present. Accordingly, 40 have a maximum capacity of 2.5 meq / cm 3 H-form obtained by the present process (6.3 meq / g H-form).
Exchange resins containing sulfonic acid groups a ^ ■ ■ 1 ^

wesentlich erhöhte Kapazität gegenüber vorbekannten Psignificantly increased capacity compared to previously known P

Austauschern mit Sulfonsäuregruppen auf. Ein mit 16°/0 Divinylbenzol vernetztes Polystyrol inExchangers with sulfonic acid groups. A cross-linked with 16 ° / 0 divinylbenzene in

45 Perlform lieferte bei Monosulfierung gemäß Beispeil 145 Perlform provided monosulphurisation according to example 1

Beispiel 1 einen Kationenaustauscher mit einer MaximalkapaziExample 1 a cation exchanger with a maximum capacity

tät von 2,9 mval/cm3 H-Form. Der nach Behandlungity of 2.9 meq / cm 3 H-shape. The one after treatment

In einem Sulfierkolben mit Rührer, Thermometer mit Oleum erhaltene Kationenaustauscher besaß eine und absteigendem Kühlen ließ man 500 g eines mit Maximalkapazität von 3,55 mval/cm3 H-Form 8,5 % Divinylbenzol vernetzten Polystyrols in Perlform 50 (5,8 mval/g H-Form).
mit 200 cm3 Äthylenchlorid 8 Stunden unter Rühren R ■ · 1 ή
In a sulphonation flask with stirrer, thermometer with oleum had a cation exchanger and descending cooling was allowed to 500 g of a polystyrene crosslinked with a maximum capacity of 3.55 meq / cm 3 H-form 8.5% divinylbenzene in bead form 50 (5.8 meq / g H-shape).
with 200 cm 3 of ethylene chloride for 8 hours under stirring ■ R · 1 ή

quellen. Dann wurden 1300cm3 konzentrierte Schwefel- ^sources. Then 1300 cm 3 of concentrated sulfur ^

säure zugegeben und unter Rühren im Verlauf von Ein mit 6°/0 Divinylbenzol vernetztes Poly-p-vinyl-acid was added and under stirring over a 6 ° / 0 divinylbenzene crosslinked poly-p-vinyl-

3 Stunden auf 1200C geheizt. Bei etwa 85°C beginnt toluol in Perlform lieferte bei Behandlung mit konzendas Äthylenchlorid zu destillieren. Nach 4stündigem 55 trierter Schwefelsäure gemäß Beispiel 1 einen Kationen-Erhitzen auf 1200C ist die Monosulfierung beendet. austauscher mit einer Maximalkapazität von l,8mval/ Eine Probe des Reaktionsproduktes besitzt nach dem cm3 H-Form. Weitere Behandlung miz 65%igem Verdünnen mit Wasser eine Gesamtkapazität von Oleum ergab ein Produkt mit einer Maximalkapazität 2,3 mval/cm3 der H-Form (6,4 mval/g H-Form). von 2,8 mval/cm3 H-Form (6,6 mval/g H-Form).Heated to 120 ° C. for 3 hours. At about 85 ° C, toluene begins to distill in bead form, which is supplied on treatment with concentrated ethylene chloride. After 4 hours 55 trated sulfuric acid according to Example 1 a cation heating at 120 0 C the Monosulfierung is completed. Exchanger with a maximum capacity of 1.8 meq / A sample of the reaction product has an H-shape according to cm 3. Further treatment with 65% dilution with water, a total capacity of oleum gave a product with a maximum capacity of 2.3 meq / cm 3 of the H-form (6.4 meq / g H-form). of 2.8 meq / cm 3 H-shape (6.6 meq / g H-shape).

Nach Beendigung der Monosulfierung ließ man auf 60 Der in üblicher Weise monosulfierte Kationenaus-8O0C abkühlen und bei dieser Temperatur allmählich tauscher kann auch zunächst als solcher isoliert 1300 cm3 65%iges Oleum zutropfen, wobei Tempera- werden und dann nach Trocknung der Behandlung tursteigerung auf etwa 100° C eintrat. Anschließend mit Oleum unterworfen werden,
wurde noch weitere 4 Stunden auf 1000C erhitzt, dann . .
After completion of the Monosulfierung was left at 60 in a conventional manner The monosulfierte cation--cool 8O 0 C and gradually exchanger at this temperature can also be first isolated as such in 1300 cm 3 of 65% oleum are added dropwise, and are temperature and then, after drying of the treatment temperature increase to about 100 ° C occurred. Subsequently subjected to oleum,
was heated to 100 0 C for a further 4 hours, then. .

abgekühlt und das Reaktionsgemisch sehr langsam mit 65 Beispiel/cooled and the reaction mixture very slowly with 65 example /

Wasser verdünnt. Ein durch Sulfierung mit Chlorsulfonsäure aus mitWater diluted. A by sulfation with chlorosulfonic acid from with

Der erhaltene Kationenaustauscher besaß eine 10% Divinylbenzol vernetztem Polystyrol und an-Maximalkapazität von 3,0 mval/cm3 H-Form. schließende Hydrolyse des Sulfochlorids erhaltenerThe cation exchanger obtained had a 10% divinylbenzene crosslinked polystyrene and a maximum capacity of 3.0 meq / cm 3 H-form. final hydrolysis of sulfochloride obtained

handelsüblicher Kationenaustauscher in Perlform, der in der Na-Form vorlag, wurde durch Behandlung mit 10%iger Salzsäure in die H-Form übergeführt und diese bei 1000C im Vakuum getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde in 41 30%iges Oleum eingetragen und unter Rühren 4 Stunden auf 1000C erhitzt. Nach Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch · sehr langsam mit Wasser verdünnt und der Kationenaustauscher säurefrei gewaschen. Commercially available cation exchanger in bead form, which was in the Na form, was converted into the H form by treatment with 10% strength hydrochloric acid and this was dried at 100 ° C. in a vacuum. The dried product was introduced into 41% strength oleum and heated to 100 ° C. for 4 hours with stirring. After cooling, the reaction mixture was diluted very slowly with water and the cation exchanger was washed free of acid.

Die Maximalkapazität des so erhaltenen Kationenaustauchsers beträgt 2,9 mval/cm3 der H-Form (5,8 mval/g H-Form), während der eingesetzte Kationenaustauscher eine Maximalkapazität von 2,2mval/ cm3 der H-Form besaß.The maximum capacity of the cation exchanger thus obtained is 2.9 meq / cm 3 of the H-form (5.8 meq / g H-form), while the cation exchanger used had a maximum capacity of 2.2 meq / cm 3 of the H-form.

Sehr vorteilhaft wirkt sich das Verfahren auch bei Anwendung auf Kationenaustauscher mit Schwammstruktur, wie sie nach der deutschen Patentanmeldung F 22878 IVb/39c (Auslegeschrift 1 113 570) erhältlich sind, aus, da durch die Nachbehandlung mit Oleum die normalerweise durch die Schwammstruktur bedingte geringere Volumkapazität im Vergleich zu den entsprechenden Austauschern mit Gelstruktur, soweit angehoben werden kann, daß sie der der normalen Kationenaustauscher gleichkommt.The process is also very beneficial when applied to cation exchangers with a sponge structure, as available from German patent application F 22878 IVb / 39c (Auslegeschrift 1 113 570) are off, as the post-treatment with oleum is normally caused by the sponge structure lower volume capacity compared to the corresponding exchangers with gel structure, if can be increased so that it is equal to that of normal cation exchangers.

Beispiel 8Example 8

500 g eines durch Copolymerisation von Divinylbenzol und Styrol unter Zusatz von 60 Gewichtsprozent Testbenzin (bezogen auf das Gewicht der Monomeren) erhaltenes Perlpolymerisat mit sogenannter Schwammstruktur und einem Divinylbenzolgehalt von 8 % wurde in 300 cm3 Äthylenchlorid 1 Stunde eingequollen und dann in einem Sulfierkolben mit Rührer, Thermometer und absteigendem Kühler mit 1500 cm3 konzentrierter Schwefelsäure innerhalb 3 Stunden auf 1200C erhitzt. Bei etwa 83 0C beginnt die Destillation des Äthylenchlorids. Das nach 4stündigem Erhitzen auf 12O0C erhaltene Produkt besitzt eine Maximalkapazität von 1,6 mval/cm3 H-Form.500 g of a bead polymer with a so-called sponge structure and a divinylbenzene content of 8% obtained by copolymerization of divinylbenzene and styrene with the addition of 60 percent by weight white spirit (based on the weight of the monomers) was swollen in 300 cm 3 of ethylene chloride for 1 hour and then in a sulphonation flask with stirrer , Thermometer and descending cooler with 1500 cm 3 of concentrated sulfuric acid heated to 120 0 C within 3 hours. At about 83 0 C, the distillation of Äthylenchlorids begins. The product obtained in 12O 0 C for 4 hours, after heating has a maximum capacity of 1.6 meq / cm 3 H form.

Nach dem Erhitzen auf 12O0C ließ man auf etwa 8O0C abkühlen und dann allmählich 1500 cm3 65%iges Oleum zutropfen, wobei die Temperatur auf etwa 1000C stieg. Nach weiterem 4stündigem Erhitzen auf 1000C wurde die Reaktionsmasse abgekühlt und dann vorsichtig mit Wasser verdünnt. Der erhaltene Kationenaustauscher mit Schwammstruktur besaß eine Maximalkapazität von 2,25 mval/cm3 H-Form (5,8 mval/g H-Form).After heating at 12O 0 C was allowed to cool to about 8O 0 C and then gradually 1500 cm 3 of 65% oleum are added dropwise, the temperature rose to about 100 0 C. After additional 4 hours of heating at 100 0 C, the reaction mass was cooled and then carefully diluted with water. The cation exchanger obtained with a sponge structure had a maximum capacity of 2.25 meq / cm 3 H-form (5.8 meq / g H-form).

Beispiel 9Example 9

Die Sulfierung eines analog dem Beispiel 8, jedoch unter Zusatz von 100 Gewichtsprozent Testbenzin (bezogen auf das Einsatzgewicht an Monomeren) als Ausgangsstoff erhältlichen, mit 8 % Divinylbenzol vernetzten Perlpolymerisates mit konzentrierter Schwefelsäure ergab einen Kationenaustauscher mit einer Maximalkapazität von 1,4 mval/cm3 H-Form. Nach Behandlung mit 65%igem Oleum, wie im Beispiel 8, wurde ein Kationenaustauscher mit einer Maximalkapazität von 2,0 mval/cm3 H-Form erhalten (5,8 mval/g H-Form).The sulphonation of an 8% divinylbenzene-crosslinked bead polymer with concentrated sulfuric acid, but with the addition of 100 percent by weight white spirit (based on the weight of monomers used) as starting material, produced a cation exchanger with a maximum capacity of 1.4 meq / cm 3 H shape. After treatment with 65% oleum, as in Example 8, a cation exchanger with a maximum capacity of 2.0 meq / cm 3 H-form was obtained (5.8 meq / g H-form).

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Erhöhung der Kapazität von maximal eine Sulfonsäuregruppe pro Arylkern enthaltenden Kationenaustauschern auf der Basis mit nichtkonjugierten aromatischen Polyvinylverbindungen vernetzter vinylaromatischer Polymerer, dadurch gekennzeichnet, . daß diese Sulfonsäuregruppen tragenden Kationenaustauscher mit so viel Oleum und/oder SO3 bei Temperaturen zwischen 0 und 2000C behandelt werden, daß die Sulfiersäure nach beendeter Sulfierung noch freies SO3 enthält.1. A method for increasing the capacity of cation exchangers containing a maximum of one sulfonic acid group per aryl nucleus on the basis of vinylaromatic polymers crosslinked with nonconjugated aromatic polyvinyl compounds, characterized in that. that these sulfo-containing cation exchanger or SO with as much oleum and / treated at temperatures between 0 and 200 0 C 3 that the Sulfiersäure after completion of the sulfonation reaction or free SO 3. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Oleum und/oder SO3 direkt anschließend an die Herstellung der Kationenaustauscher ohne deren Reinigung bzw. Isolierung vorgenommen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment with oleum and / or SO 3 is carried out directly after the preparation of the cation exchangers without their purification or isolation. .In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 915 267, 963 020;
USA.-Patentschriften Nr. 2 366 007, 2 645 621, 2 678 306, 2 868 737.
.Considered publications:
German Patent Nos. 915 267, 963 020;
U.S. Patent Nos. 2,366,007, 2,645,621, 2,678,306, 2,868,737.
Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind drei Seiten Versuchsbericht ausgelegt worden.When the registration was announced, three pages of the test report were laid out. 409 559/595 4.64 © Bundesdruckerei Berlin409 559/595 4.64 © Bundesdruckerei Berlin
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