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Vernetztes Polystyrol und Ionenaustauscher

Einführung funktioneller Gruppen in PS-X

Damit ein Material als Ionenaustauscher fungieren kann, muss es zur elektrolytischen Dissoziation fähige Gruppen besitzen. Es ist einfacher, diese funktionellen Gruppen nachträglich in vernetztes Polystyrol (PS-X) einzuführen als Styrolabkömmlinge, die diese Gruppen besitzen, erst zu synthetisieren und dann zu polymerisieren. Solche Reaktionen, bei denen ein Polymer in ein anderes umgewandelt, die Kettenlänge aber nicht wesentlich verändert wird, werden als polymeranaloge Reaktionen bezeichnet.

Vernetzte Polystyrolsulfonsäure ist am leichtesten durch Behandlung von PS-X mit SO3 zugänglich.

Abb.1
Darstellung eines stark sauren Kationenaustauschers aus PS-X

Die in der Mitte des Benzolkerns endende Bindung deutet an, dass die Stellung der Gruppe im Ring unerheblich ist (ortho, meta oder para sein kann).

Eine quartäre Ammoniumverbindung wird aus PS-X in zwei Schritten erhalten. Zunächst wird durch elektrophile Substitution am Benzolring eine Chlormethylgruppe eingeführt. Dies geschieht durch Zusatz von Chlormethylmethylether und unter der elektronenanziehenden Wirkung von AlCl3 oder SnCl4. Im zweiten Schritt wird das Cl-Atom durch ein tertiäres Amin substituiert (Quaternisierung).

Abb.2
Darstellung eines stark basischen Anionenaustauschers aus PS-X

Ein primäres Amin wird durch elektrophile Substitution mit N-Chlormethylphthalimid und anschließender Verseifung erhalten.

Abb.3
Darstellung eines schwach basischen Anionenaustauschers aus PS-X
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