阳离子交换树脂接枝ATRP引发基团的研究(3)
60年代后期，离子交换树脂在合成原料的利用和树脂接枝性能等方面得到了多样的发展，最为显著的是功能树脂材料在工业生产和科学研究的应用中得到迅速的发展。除了传统的海水的脱盐淡化、富集工业生产微量元素外，在物品的分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。
功能高分子材料正以崭新的姿态在21世纪发挥重要的作用。大孔型离子交换树脂的开发成为了离子交换树脂发展史上的一个重大的突破。大孔型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有机污染的优点，与凝胶型离子交换树脂相比得到了广泛的应用。
现代有机合成工业技术随着社会的进步迅速发展，合成树脂的功能多样化的不断开发，许多性能优良的离子交换树脂也不断的被研究制备出来。
1.2 离子交换树脂的原理
离子交换树脂的基本组成结构是高分子骨架以及高分子骨架上面以离子键存在的反向离子组成，反相离子可在溶液中分离并参与化学反应，离子交换树脂带有可在溶液中离子化的功能基团，在水或者其他溶剂等溶液中进行可逆交换。离子交换过程可理解为：化学反应过程在水溶液或者其它化学试剂作为溶剂的情况下进行，化合物和离子交换树脂中的可移动电子发生解离，化合物中解离产生的游离离子在溶剂中逐渐扩散到离子交换树脂表面，经过一段时间穿过树脂表面进入树脂内部，与树脂解离出的反离子发生离子交换，则化合物中的解离离子被吸附在树脂上，被交换下来的反离子按与上述过程相反的方向扩散到溶液中，完成离子交换。离子交换的过程在一定条件下是可逆的，树脂会在特定的反应条件下恢复到原来的离子形式，因此离子交换树脂是可以再生且重复使用的[11]。
离子交换树脂是极性非常强的物质，在非水溶液中进行离子交换的速度总比在水溶液中慢，因为在有机溶剂中进行化学反应时，由于树脂体积要收缩，使树脂的化学结构变得更加紧密，导致交换容量小，但是大孔型树脂的交换速度基本不受这一影响。
离子交换过程最典型的三种理论：晶格交换理论；Donnan理论；双电层理论。
1.2.1 晶格交换理论
一个离子固体物的本质就是组成晶体点阵的离子而不是分子。也就是说，一个离子固体物完全处于解离状态。一个氯化钠晶体并不含有氯化钠分子，而仅含有钠离子和氯离子。晶体中离子由于配位数的先决条件，每一个离子都被一定数目的具有相反电荷的离子包围，并且由于离子受到库伦吸力作用的影响，在晶体表面下面的离子要比在晶体表面上面的粒子所受到的吸力要小。如果将晶体放在一个极性很大的介质中，例如水中，连接离子到晶体上面的引力减弱到这个离子可能被溶液中的其他离子所取代或与之反应的程度[13]。所以在表面上的离子被其他离子取代的容易程度取决于：
① 接离子到晶体上的引力的性质；
② 进行交换的离子的浓度；
③ 进行交换的离子的电荷；
④ 这两种离子的大小；
⑤ 晶格可以接近的程度；
⑥ 溶解度效应。
这些晶格上离子的交换作用类似于二种可溶性电解质的混合作用，例如氯化钠和硝酸钾的混合。我们由电解质的理论，在氯化钠溶液中的每个氯离子均被钠离子环绕围绕，每个钠离子的身边也被氯离子环绕围绕着，这一现象类似于氯化钠晶体的晶格。硝酸钾加入到氯化钠溶液中的离子交换反应中，金属离子互换，酸根和氯离子互换，这类离子交换的形势类似于晶格离子与电解质溶液中离子间的交换[13]。