合成树脂与塑料概论.docx
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合成树脂与塑料概论
第八章合成树脂与塑料概论
本章主要内容：
8.1合成树脂分类与用途
8.2塑料
8.3合成纤维
8.4粘合剂
8.5涂料
8.6离子交换树脂
难点：
无
8.0前言
树脂定义
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。
广义地讲，可以
作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。
树脂分类
树脂分为天然树脂和合成树脂：
天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。
合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。
树脂的主要用途：
当前在聚合物生产中以合成树脂产量最大，用途最为广泛。
以合成树脂为原料生产的塑料、合成纤维、涂料、粘合剂以及离子交换树脂等已广泛应用
于工农业各领域和人民生活中。
8.1合成树脂分类与用途
8.1.1根据合成反应进行分类
（1）加成聚合合成树脂
包括经自由基聚合、离子聚合、配位聚合等反应合成的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
（2）逐步聚合合成树脂
包括经缩合聚合反应和逐步加成聚合反应合成的聚合物，酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯等。
8.1.2根据受热后的变化行为进行分类
（1）热塑性合成树脂
例如聚乙烯、聚酯、聚酰胺等。
（2）热固性合成树脂
例如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等。
8.1.3按聚合物主链结构和聚合物化学结构进行分类
1．碳链合成树脂
①聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯等。
②聚乙烯基化合物、聚醋酸乙烯及其衍生物：
聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛等。
③聚丙烯酸及其衍生物
a．酸类聚合物：
聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等。
b．酯类聚合物：
聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲
酯、丁酯等。
c．腈及酰胺衍生物：
聚丙烯腈、聚丙烯酰胺等。
④聚卤代烃
a．聚氯代烃：
聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯
b．聚氟代烃：
聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯等
⑤聚烯丙基化合物：
聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚氰脲酸三烯丙酯等。
2．碳-氧链合成材脂
①聚缩醛、聚甲醛。
②聚醚：
聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧树脂、氯代聚醚、聚苯醚等。
③酚醛树脂：
苯酚-甲醛树脂。
④聚酯：
聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、不饱和聚酯、芳香族聚酯、醇酸树脂等。
3.碳-硫链合成树脂
①聚琉化合物：
聚苯硫醚。
②聚砜、聚芳砜。
4.碳-氮链合成树脂
①聚亚胺
②氨基树脂
③聚酰胺：
聚酰胺6，聚酰胺66，聚酰胺1010，聚芳酰胺等。
④聚酰亚胺
8.2塑料
概述
塑料：
以合成树脂为主要原料，添加稳定剂、着色剂、润滑剂以及增塑剂等组分得到的合成材料。
性能评价：
机械性能——强度、坚韧性、刚性、抗蠕变性和抗疲劳性能、耐磨性、硬度、摩擦系数等。
热性能——主要是长时间连续使用条件下的最低和最高温度限，热膨胀系数、导热系数等。
电性能——主要是介电性或绝缘性能。
其他——耐化学腐蚀与老化行为以及对透明性、透气性、燃烧性等。
8.2.1塑料的性能
□塑料的基本性能
密度
塑料的实体相对密度约在0.83-2.2范围，多数介于1-1.5之间。
塑料的密度与其中填料的种类和数量有关。
相对密度小于1者为聚烯烃类塑料（无填料）。
密度最轻者为聚4-甲基1-丁烯（相对密度0.83），最高者为聚四氟乙烯。
吸水性
塑料是有机材料，所以其吸水性高于金属、陶瓷、玻璃、无机材料等。
但低于木材，其测试方法一般是将一定大小的试样置于水中浸24h后，测定其重量增加的百分数。
塑料的吸尔性一般为0.01％-3％，亲水性较大的品种，例如醋酸纤维素则高达7％左有。
吸水性高低与高聚物的化学结构和填料种类有关。
□机械性能
塑料品种不同，其机械性能差别可能甚大，例如有些品种是刚性材料，如聚苯乙烯、酚醛塑料等，有些品种则是柔性材料，如低密度聚乙烯，软聚氯乙烯等。
□热性能
塑料的热性能主要从它的耐热性、导热系数、热膨胀系数、比热、耐寒性等方面进行评价。
塑料的耐热性，用在一定负荷下受热，形状变化达规定范围时的温度来表示。
国际上通用的有马丁耐热温度，维卡耐热温度、以及热扭变温度等三种测定塑料形状稳定温度的方法。
□电性能
一般的塑料是不良导体，因此其重要用途之一是用作绝缘材料。
塑料与其他绝缘材料如玻璃、陶瓷相比较，除具有某些优良的工艺性能，例如质轻、柔软、脆性低、易加工，可以制成电缆包被层和薄膜，为玻璃、陶瓷所不及外。
在电性能方面，由于塑料的介质常数较低、介质损耗较小，因此作为绝缘材料时减少了电能损耗。
有些品种如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等在高频条件下，介质损耗仍甚低，因此适合用作高频或超高频绝缘材料。
对于近代高频技术，雷达和电视技术的发展发挥了重大作用。
8.2.2塑料分类、缩写代号与命名
□塑料的分类
根据分类角度的不同而有多种分类方法:
①根据受热后行为分为热塑性塑料和热固性塑料。
②根据化学组成分类，例如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、酚醛塑料、不饱和聚酪塑料等。
③根据塑料制品形成分为模塑塑料、增强塑料、泡沫塑料、薄膜、人造革等。
□树脂与塑料缩写代号
由于合成树脂与塑料名称较复杂，我国参照国际标准（ISO））编制了塑料及树脂缩写代号标准（GBl844-80），举例如下：
ABS——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrenecopo[ymer）;
EP——环氧树脂（epoxideresin）；
EPC—乙烯-丙烯共聚物（ethylene-propylenecopolymer）；
HDPE——高密度聚乙烯（highdensitypolyethylene）；
HIPS——高冲击强度聚苯乙烯（highimpactpolystyrene）；
PVC——聚氯乙烯（polyvinylchloride）
8.3合成纤维
纤维是人们衣着材料和工业用材料之一，分为天然纤维，如棉花、羊毛、蚕丝、麻等和化学纤维两大类。
化学纤维又分为两类，一类非纤维状天然高分子化合物经化学加工得到的人造纤维；另一类是由单体合成的合成纤维。
人造纤维由于性能方面不及合成纤维优良所以从世界范围以及我国生产情况看来产量增长缓慢，甚至世界范围内有所下降。
生产合成纤维的高聚物条件
能够用来生产合成纤维的高聚物在宏观结构上应当是具有适当结晶度，经拉伸取向后成为不可逆状态的聚合物，并且需要具备以下条件：
①聚合物主链是线型结构，具有高分子量。
②聚合物分子结构具有线型对称性，这样可以使分子与分子间结合紧密。
③聚合物大分子与大分子之间存在相当强的作用力，如离子键、色散力、范德华力等。
合成纤维的特点
合成纤维与天然纤维和人造纤维相比较，具有强度高、密度低、弹性高、吸水性低、保暖性好、耐磨性好、耐酸碱、不会虫蛀等特点。
8.3.1合成纤维的性能
1.细度
细度是表示纤维粗细程度的指标，一般用支数和纤度来表示。
（1）支数表示纤维和纱线粗细程度的一种参数。
以单位重量的纤维或纱线在公定回潮率时的长度表示。
公制支数:
以1g重的纤维或纱线所具有的长度（米）表示。
例如：
1g纤维长50m，则为50支。
纤维或纱线越细支数越高。
（2）纤度纤维粗细程度的一种量度。
以一定长度的纤维所具有的重量来表示。
常用的纤度单位有“特”（tex），全称“特克斯”，是中国选定的纤维和纱线纤度的法定单位。
1tex表示在公定回潮率时1000m长的纤维或纱线重1g。
2．长度
经纺丝得到的合成纤维是连续状长丝。
可直接用来针织或纺织，但多数情况需切断，根据长度与用途分为：
棉型短纤维-以粘胶纤维为主，纤度为10.8-13.5tex，长度为33-38mm，同棉纤维相仿。
毛型短纤维-纤度为27-45tex，长度为64-14mm，同羊毛相仿。
中长纤维-纤度为18-27tex，长度为51-76mm，主要用于混纺。
3．卷曲度
合成纤维表面较光滑，因此合成纤维之间的抱和力很弱，因此在纤维成形时加以卷曲，以便进一步进行纺织加工。
1cm长度纤维上所具有的卷曲数叫做卷曲度，卷曲度在12-14之间较为适宜。
4.吸湿性
棉纤维的吸湿性约在7％左右，合成纤维中聚乙烯醇缩甲醛纤维俗称维尼纶或“维纶”纤维的吸湿性与棉纤维相近，其他合成纤维的吸湿都较差，所以作为衣着用时不吸汗，有闷热感。
干燥条件下，磨擦易积累静电荷。
5．断裂强度
纤维的断裂强度用CN/公特（1/10tex）。
合成纤维的断裂强度多高于天然纤维和人造纤维。
8.3.2中国工业生产的民用合成纤维品种
按产量由大到小为序分别为：
聚酯纤维（聚对苯二甲酸乙二酯PET）、腈纶纤维（聚丙烯腈PAN）、维纶纤维（聚乙烯醇缩甲醛）、聚酰胺-66纤维、聚丙纶纤维（PP）、锦纶纤维（聚酰胺-6）。
近来还发展了氨纶纤维（聚氨酯纤维）。
8.4粘合剂
通过表而粘结力和内聚力把各种材料粘合在一起。
并且在结合处有足够强度的物质叫粘合剂，又称胶粘剂，它是一种非金属材料。
粘合剂由基本原料和辅助物料所组成。
粘合剂决定粘结力和内聚力大小，通常是高分子合成树脂或具有反应活性的低分子量合成材脂；无机聚合物如水玻璃仅用于有限的范围。
用粘合剂联接各种材料的优点：
①使用方便、迅速而且经济；
②粘合剂联结的材料受力时应力均匀分布，不像铆接或螺钉联结那样会产生应力集中现象；
③可粘结很薄、很轻的材料；
④不同的材料例如塑料与金属可通过粘合剂进行联结；
⑤粘合剂可以粘接各种凹凸形状的材料；
⑥粘合剂还有阻尼作用；
⑦粘合剂具有绝缘作用，粘接不同电位的金属材料时可以阻止电位腐蚀作用；
⑧粘接操作可在室温下进行，即使需加热时温度较低不会影响材料原有性能；
⑨某些新型材料如蜂窝夹层材料只可用粘接方法制造，为宇航、航空、汽车制造等行业提供了新材料。
8.4.1粘合剂分类
粘合剂种类繁多，分类角度不同而有多种分类方法。
①按粘合剂中主要组分结合剂的种类分为无机粘合剂和有机粘合剂；
②按粘接强度特性分为：
结构型粘合剂，用于结构部件的粘结如飞机、金属材料等要求高强度；非结构型粘合剂，用于粘接强度要求不太高的非结构部件；次结构粘合剂，用于粘接强度介于结构型粘合剂与非结构型之间。
③按外观形态分为溶液型、乳液型、膏糊型、粉末型、薄膜型（胶带型）等。
④按用途分为通用胶与特种胶、如高温胶、厌氧胶、热熔胶、光敏胶、导电胶等。
⑤按固化机理分类则可较系统的了解粘合剂的固化过程，粘合剂的固化过程不仅指发生化学变化的聚合过程，固化交联过程，而且包括由溶液、分散液、乳液经过溶剂和分散介质挥发以及熔融物冷凝转变为固体的物理变化过程。
8.4.2粘合剂主要品种与用途
□不发生化学变化而固化的粘合剂
1.无可挥发溶剂的粘合剂
这一类粘合剂在粘结过程中或粘结前需进行加热方可产生粘接作用。
主要的有2种。
热溶胶如乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯等粘合剂。
增塑糊粘合剂由糊用PVC树脂粉分散于增塑剂中，同时加有低分子量具有热活性反应化合物作为粘结促进剂，以环氧化合物、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或酚醛树脂等以及PVC树脂的热稳定剂等组成。
此粘合剂的固化温度为120-250℃。
2.溶剂须在粘结前脱除的溶液型粘合剂
这一类粘合剂包括热封胶、高频热封胶、接触胶以及压敏胶等。
热封胶高聚物溶液或乳液涂布于被粘结材料表面，溶剂或水脱除后形成可热封胶层，无粘性，但受热后发挥粘接作用。
许多聚合物都可以制成热封胶、重要的有氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、醋酸乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物，聚酯、聚酰胺等。
3．粘结时使溶剂挥发除去的溶液型粘合剂
它区分为高聚物和树脂在有机溶剂中形成的溶液型粘合剂和以水为溶剂的溶液型粘合剂两体系。
有机溶剂的溶液型粘合剂是应用较广泛的粘合剂。
使用此种粘合剂时，溶剂事先不脱除，而在两材料粘结后溶剂逐渐扩散入被粘结的材料内而逐渐消失。
这种粘合剂主要用于塑料的粘结。
以水为溶剂或胶化剂的粘合剂所用的高分子化合物主要是天然高分子或其产物如淀粉、糊精、骨胶、牛皮胶、羧甲基纤维素等。
所用合成高聚物主要是聚乙烯醇。
它们主要用纸张、木材、硅酸盐等材料的粘结。
4．聚合物水乳液型粘合剂
聚合物水乳液型粘合剂、合成材脂乳液、橡胶胶乳液、合成橡胶胶乳（1atex）粘合剂是目前产量最大的粘合剂品种。
其含固量一般为40％-60％，通过水分挥发，聚合物微粒和乳化剂形成薄膜而产生粘结作用。
乳液中加入增塑剂、溶剂和树脂可以改进乳液型粘合剂的粘结力还可降低成膜温度增加乳液的粘性，加入聚乙烯醇、纤维素醚和其他水溶胶可以延长粘合剂使用时有效周期。
橡胶胶乳中时常加入合成树脂乳液以改进其性能，或加入某些树脂或溶剂。
□借化学反应而固化的粘合剂
此类粘合剂也可叫反应型粘合剂，主要成分是具有聚合活性的低分子量单体或低聚物固化时转变为线型高聚物而多数是转变为体型高聚物而产生粘结作用。
8.4.3粘结机理
有关粘合剂的作用机理提出了多种理论，包括简单的机械结合机理、静电作用机理、吸附机理、扩散机理以及其他机理。
1.机械结合机理
任何材料的表面看来十分光滑平整，但经放大观察后表面仍然是粗糙的。
有些材料如纸张、木材、泡沫材料等则是多孔性材料。
各种材料在粘结时，由于粘合剂湿润衬料表面而渗透入孔隙或凹凸槽中，固化后粘合剂的高分子材料锚着于孔隙和沟槽中，因而起了粘结作用。
2．静电作用机理
此理论认为粘台剂涂布于被粘结材料表面后产生了电荷转移，因而在粘合剂与被粘物界面上产生了双电子层，由于静电作用两者之间产生吸引力。
实际上，确有电荷转移现象发生，但吸引力到底有多大是值得讨沦的。
3.吸附机理
吸附理论认为粘结力是由于界面上分子间次价力，即范德华力和氢键力作用的结果。
范德华力包括偶极力、诱导力和色散力。
当粘合剂分子与被粘物分子之间的距离达到分子水平时，才能表现出范德华力。
因此要求粘合剂湿润被粘物体的表面。
4.扩散机理
粘合剂的扩散机理主要适用于高聚物材料的粘结。
此机理认为粘接作用是由于被粘结的基材与粘合剂相互渗透扩散的结果。
此机理建立于高聚物的基本性能：
聚合物链段具有布朗运动，粘合剂和被粘结物质之间具有相溶性。
当所用粘合剂为溶液型粘合剂，而被粘结的塑料可溶于所用溶剂时，则被粘结的分子可能扩散入粘合剂层。
8.5涂料
涂料
（以前叫做油漆）涂料是指具有流动状态或粉末状态的有机物质，把它涂布在物体表面上经干燥、固化或熔融固化形成一层薄膜、均匀地覆盖并良好地附着于物质表面上，不论其中是否含有颜料、通称为涂料。
涂料固化与粘合剂的固化相似，包括化学反应固化与物理的溶剂挥发、熔融体凝固的固化过程。
涂料行业中统称为“干燥”。
8.5.1涂料的组成及其作用
□涂料的组成
涂料虽有很多的种类，但其基本组成由以下四种物质构成：
成膜物质、颜料、溶剂和助剂。
成膜物质是形成涂膜的物质，它是具有聚合活性的天然油脂加工物；具有反应活性的合成树脂或线型高聚物。
要求在涂料贮存期间相当稳定，不发生明显物理的或化学的变化。
成膜以后，于规定条件下，要求迅速形成干燥的漆膜层。
颜料可使漆膜呈现颜色并具有遮盖力，增强机械性能，漆膜的耐久性以及某些持殊性能．例如防腐蚀、防污染等。
溶剂使成膜物质均匀溶解，干燥后形成具有光泽的漆膜。
正确选择溶剂可提高漆膜的物理件质，如光泽和致密性等。
助剂包括增塑剂、催干剂、乳化剂、分散剂、固化剂等，用量甚少，但对涂料的储存稳定性，干燥固化速度以及对形成漆膜的物理性质如柔韧性等产生影响。
□涂料各组分的作用
1．成膜物质
根据来源可分为来自植物的漆料、油料及天然树脂和化学合成的合成树脂两大类。
（1）漆料、油料和天然树脂
漆料特别是产自漆树的生漆，是我国持产。
生漆的主要成分是漆酚，含量40％-70％为邻苯二酚的几种带有不饱和支链的衍生物的混合物。
涂刷于物体表面，在空气中能自己干燥结成黑色硬膜。
油料主要是植物油，仍是我国涂料工业的主要原料之一。
植物油来自植物种子，其组成是脂肪酸三甘油酯。
（2）人造树脂与合成树脂
人造树脂，由天然高分子化合物经化学改性得到的产品称人造树脂。
涂料工业中应用最广的人造树脂是硝酸纤维素，又叫做硝基纤维素；纤维素酯如醋酸纤维素，醋酸丁酸纤维素；纤维素醚如卞基纤维素，乙基纤维素等。
8.5.2涂料的分类
由于分类角度不同，涂料有多种分类方法。
1.根据组成的形态分类
①按成膜物质的分散形态，分为无溶剂型涂料、溶液型涂料、分散性涂料、粉末涂料等。
②按是否含有颜料分为厚漆（含颜料、无溶剂）、磁漆（含颜料、溶液型涂料）、清漆（不含颜料、溶液型涂料）。
2.根据成膜物质的类别分类
如火漆、天然树脂清漆，沥青涂料、环氧树脂涂料
3．根据干燥成膜机理分类
如挥发干燥型涂料、固化干燥型涂料。
4．根据涂料作用分类
如底漆、中间涂料、面漆、防腐蚀漆、防火漆、头度漆、二度漆等。
5．按干燥后漆膜的外观分类
如大红漆、有光漆、无光漆、皱纹漆、锤纹漆此外还有按应用领域分类：
如建筑用漆、船舶用漆、汽车用漆等。
8.5.3涂料性能与涂料成膜后漆膜的性能
涂料的作用:
在于涂装施工以后，以干燥成膜形成漆膜，保护或装饰被涂装的材料表面。
要求漆膜经久，耐用、耐气候老化以及某些特殊性能。
因此对漆膜性能的评价对于正确使用与选择涂料具有重要意义。
涂料性能
（1）颜色及外观清漆用比色计测定其颜色深度。
色漆要求同一批的涂料，要求颜色上下一致，不允许有深浅。
（2）粘度一般用涂4-粘度计（杯形有出料孔）测定在20℃以下，100毫升涂料液，从直径4mm孔径中流出的秒数。
测定清漆则用气泡粘度计。
（3）细度测定涂料中颜料颗粒的分散程度，通常在专用的刮板细度计上测定。
（4）密度通常在规定容量的金属密度杯中测定。
8.6离子交换树脂
离子交换树脂是含有离子官能团，其部分离子可与溶液中的同性电荷的离子进行交换，具有交联结构的合成树脂。
通常是圆球状颗粒。
这种树脂制成的膜片称为离子交换膜。
①含有酸性基团的离子交换树脂可与水溶液中的阳离子进行交换，所以称为阳离子交换树脂；
②含有季铵基团或氨基的离子交换树脂称为阴离子交换树脂。
③有可与多价金属离子反应的鳌合基团的离子交换树脂称为鳌合性离子交换树脂。
④同一种既含有酸性又含有碱性基团的离子交换树脂称为两性离子交换树脂。
⑤具有氧化-还原功能的称为氧化还原树脂。
8.6.1离子交换树脂的分类
按交换离子的特性分
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
按功能团酸或碱的强弱分
为强酸、中酸、弱酸；强碱性、弱碱性树脂。
按带有官能团的数目分
带有一种官能团的离子交换树脂属单官能基离子交换树脂。
如果带有数种不同酸度或不同碱度官能团的则属于多官能基离子交换树脂。
根据离子交换树脂颗粒宏观结构分凝胶型与大孔型两大类。
8.6.2离子交换树脂的合成
各种离子交换树脂都由两部分组成即高分子骨架和官能团。
合成路线：
a、多数情况首先合成高分子骨架或称为高分子基体，然后再通过某些化学反应引入可进行离子交换的离子基团。
b、少数情况下是利用带有可进行离子交换基团的单体直接合成。
高分子基本骨架或基体的合成
离子交换树脂骨架虽有苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等七种，但以前三种为主，尤以苯乙烯与丙烯酸系最为重要，其产量最大。
1.苯乙烯系骨架的合成
单体苯乙烯与适量二乙烯苯（通常用量低于12）在自由基引发剂作用下进行悬浮聚合。
悬浮剂为水解度88％的聚乙烯醇、用量为0.1％-0.5％或照相级明胶0.5％-1.0％；
分散剂可应用无机固体粉状物碳酸镁、磷酸镁等。
水相与单体相的比例为2-4:
1。
引发剂为过氧化二苯甲酰（BPO）或偶氮二异丁腈（AIBN），用量约为0.5％-1％。
产品为圆球状苯乙烯-二乙烯苯共聚物，为交联结构，其颗粒直径约在0.3-1.2mm范围，工业上称之为白球，为凝胶型离子交换树脂的原料。
2.丙烯酸系骨架的合成
单体丙烯酸酯如丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈与交联剂二乙烯苯或二甲基丙烯酸乙二酯等，与上述相似进行悬浮聚合则得到圆球状白球，其成分为交联丙烯酸酯，为凝胶型离子交换树脂原料。
不饱和酸单体如甲基丙烯酸与交联剂二乙烯苯等进行自由基悬浮聚合，则直接合成弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。
也可用丙烯酸为原料则得到不同牌号的阳离子交换树脂。
3．酚醛系骨架的合成
苯酚具有三个反应活性点所以与甲醛反应深入进行以后即得到交联结构的酚醛树脂骨架。
过去采用本体聚合方法得到块式聚合物后，经粉碎、研磨、过筛、选出大小合适的不规则形状颗粒作为酚醛系骨架。
离子交换树脂骨架上引入官能团的化学反应
1．苯乙烯骨架上引入官能团
（1）阳离子交换树脂的合成反应
由交联苯乙烯白球合成阳离子交换树脂反应如下，合成了强酸性、中酸性、弱酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
强酸性：
-SO3H、-PO3H2
中酸性：
-OP2H2
弱酸性：
-COOH
（2）阴离子交换树脂的合成反应
首先将交联聚苯乙烯白球，与氯甲醚反应合成氯甲基衍生物，然后再合成各种阴离子交换树脂，反应如下，合成了强碱性以及弱碱性仲胺、叔胺苯乙烯系阴离子交换树脂。
2.丙烯酸系骨架上引入官能团的化学反应
（1）弱酸性阳离子交换树脂的合成反应
交联聚丙烯酸，可直接用作弱酸性阳离子交换树脂。
工业上多用交联聚丙烯酸甲酯白球或聚丙烯腈白球经水解反应合成弱酸性阳离子交换树脂。
（2）阴离子交换材脂的合成反应
工业上用聚丙烯酸甲酯白球为原料与多元胺进行胺解反应，所用的多元胺至少含有一个伯胺、一个仲胺或叔胺基团或者多个仲胺、叔胺基团。
伯胺基团与酯基反应生成酰胺基，从而合成弱碱性阴离子交换树脂。
如将叔胺基团进行甲基化反应，则合成了强碱性阴离子交换树脂。
（3）大孔型离子交换树脂
它是在大孔白球上引入官能团，其反应与上述相同。
8.6.3离子交换树脂性能
离子交换树脂是以交联结构高分子为骨架，具有可以解离出离子的基团，解离出来的离子能与其他离子进行交换的高分子化学药剂。
重要的基本性能如下。
（1）交联度
以生产白球时所用二乙烯苯重量百分数衡量。
交联度提高则产品坚硬而少弹性，但抗氧化性能提高。
交联度超过10％一12％时则树脂过于坚硬和紧密。
引入官能团困难并且不易渗透入内部，而且渗透应力不易被吸收,因而使用过程中易于破碎。
磺化树脂最大工作交换量的二乙烯苯用量为8％。
（2）孔隙率又称孔度
凝胶型与大孔型离子交换树脂具有不同程度的孔隙。
凝胶型的孔隙直径约为1nm，孔隙率约0％-6％；而大孔型树脂的孔隙直径则高达约100nm，孔隙率约5％-50％，大孔树脂的孔隙通道中充满了水分子，大的分子可以在树脂中自由运动到珠体中心。
8.6.4离子交换树脂的应用
离子交换树脂在电解质溶液中可以完成以下四种功能中的一种或数种：
离子转换、脱除浓缩和分级。
实现离子交换工艺必须应用相应的设备（交换柱）.
离子交换树脂操作周期分为四个阶段。
即交换-反洗-再生-正洗
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