高吸水性樹脂最新版PPT

1、logo 高吸水性樹脂材料高吸水性樹脂材料 組員組員： 徐敏珊 30320082200068 薛 娜 30320082200071 許國云 30320082200070 姜 玲 30320082200023 鐘鳳容 30320082200094 莊靜雯 30320082200097 高分子化學(xué)小組報告高分子化學(xué)小組報告 目錄目錄 報告摘要報告摘要 1 應(yīng)用前景應(yīng)用前景 2 吸水原理吸水原理 3 制備方法制備方法 4 高親水性樹脂高親水性樹脂 一、一、報告摘要報告摘要 v 高吸水性樹脂是一種新型的功能高分子材料, 由于它能吸 收自身質(zhì)量幾百至上千倍的水, 且吸水膨脹后生成的凝膠 具有優(yōu)良的保水性

2、。因而在生理衛(wèi)生用品、土木建筑、食 品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 v 淀粉系高吸水性材料，主要是指以淀粉為骨架，通過與其 他單體接枝共聚形成的一類高分子材料。目前纖維素系高 吸水性材料發(fā)展迅速，產(chǎn)品種類和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，已 成為高吸水性材料的主要產(chǎn)品之一。 v 本報告介紹了高吸水性樹脂的應(yīng)用前景、吸水機理以及制 備方法, 并對高吸水性樹脂的存在的一些不足及可發(fā)展方 向進行概述。 高親水性樹脂高親水性樹脂 二、應(yīng)用前景二、應(yīng)用前景 12 環(huán)境保護方面：環(huán)境保護方面： 尤其是在氣溶膠沉尤其是在氣溶膠沉 降方面降方面, 將高分子將高分子 吸水材料應(yīng)用在礦吸水材料應(yīng)用在礦 山企業(yè)路面抑制

3、較山企業(yè)路面抑制較 大顆粒塵埃以及空大顆粒塵埃以及空 氣凈化。氣凈化。 3 勞保防護用品：勞保防護用品： 高吸水性材料在添高吸水性材料在添 加顏料后加顏料后, 可用于可用于 制作軍服、消防服、制作軍服、消防服、 防化服、手套等用防化服、手套等用 品，可獲得很好的品，可獲得很好的 收汗效果。收汗效果。 家居裝修、裝飾家居裝修、裝飾： 通過合理使用高吸通過合理使用高吸 水性材料水性材料, 達到有效達到有效 調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境, 降低降低 能耗的目的。能耗的目的。 sap的用途廣泛: 女性衛(wèi)生用品女性衛(wèi)生用品醫(yī)用吸水膠布醫(yī)用吸水膠布 用途用途超強吸水高分子材料超強吸水高分子材料 用途用途 植物

4、養(yǎng)護泥植物養(yǎng)護泥 各式吸潮劑各式吸潮劑 超強吸水高分子材料超強吸水高分子材料 高親水性樹脂高親水性樹脂 三、吸水原理三、吸水原理 . 階段階段1 階段階段2階段階段3 較慢。通過較慢。通過毛細毛細 管吸附管吸附和和分散作分散作 用用吸水。吸水。 隨著吸水量的增大隨著吸水量的增大, 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓 差趨向于零差趨向于零;而網(wǎng)絡(luò)而網(wǎng)絡(luò) 擴張的同時擴張的同時,其彈性其彈性 收縮力也在增加收縮力也在增加,逐逐 漸抵消陰離子的靜漸抵消陰離子的靜 電排斥電排斥,最終達到最終達到吸吸 水平衡水平衡。 水分子通過水分子通過氫鍵氫鍵與與 樹脂的親水基團作樹脂的親水基團作 用用, 親水基團離解親

5、水基團離解, 離離 子之間的靜電排斥子之間的靜電排斥 力使力使 樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴張。樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴張。 company logo 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓，水分進一步滲入 高親水性樹脂高親水性樹脂 三、吸水原理三、吸水原理 h2o （外）（外） 交聯(lián)點交聯(lián)點 （內(nèi)）（內(nèi)） 吸水劑微球吸水過程吸水劑微球吸水過程 的體積變化示意圖的體積變化示意圖 sap 合成高分子系合成高分子系 淀粉系淀粉系纖維素系纖維素系 高吸水性樹脂 四、制備 分類分類 高親水性樹脂高親水性樹脂 淀粉系超高吸水高分子材料 直鏈淀粉 支鏈淀粉 淀粉結(jié)構(gòu) o h o h h o h o h h o h o o h h o o h h h h

6、 o h o o h h o o h o h h o h 超強吸水劑的研究起源于淀粉系 通過化學(xué)或高能射線輻照方法活化淀粉大分 子，使所希望的低聚物成為一個“支鏈狀”接 到淀粉大分子上。接枝變性淀粉的結(jié)構(gòu)與原淀 粉有較大差異，不僅具有淀粉的主鏈結(jié)構(gòu)，還 具有一定聚合度接枝支鏈結(jié)構(gòu)，此為第三代變 性淀粉. 淀粉的接枝共聚是通過自由基反應(yīng)來實現(xiàn)的。 常用引發(fā)劑：硫酸亞鐵胺、過硫酸銨、雙氧 水、硝酸鈰鹽等 高親水性樹脂高親水性樹脂 合成系合成系-淀粉淀粉接枝聚合接枝聚合反應(yīng)常為反應(yīng)常為3個階段個階段 v 第一階段第一階段 鏈的引發(fā)鏈的引發(fā) 第一步先在淀粉鏈上形成自由基第一步先在淀粉鏈上形成自由基 第

7、二步由自由基引發(fā)單體第二步由自由基引發(fā)單體 以硝酸鈰銨引發(fā)劑為例：以硝酸鈰銨引發(fā)劑為例： 高親水性樹脂高親水性樹脂 高親水性樹脂高親水性樹脂 v 若用若用m表示人工高分子單體，在與具有自由基的淀粉相遇表示人工高分子單體，在與具有自由基的淀粉相遇 時，產(chǎn)生接枝反應(yīng)：時，產(chǎn)生接枝反應(yīng)： 例如：例如：m 為丙烯酸或丙烯腈為丙烯酸或丙烯腈 高親水性樹脂高親水性樹脂 v第二階段為第二階段為鏈增長階段鏈增長階段 由于自由基的轉(zhuǎn)移使支鏈端部一直保留自由基，由于自由基的轉(zhuǎn)移使支鏈端部一直保留自由基， 因因此鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得以繼續(xù)下去此鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得以繼續(xù)下去。 這樣就形成了這樣就形成了n 個單體聚合成的側(cè)鏈。個單體聚合

8、成的側(cè)鏈。 高親水性樹脂高親水性樹脂 v第三階段為第三階段為鏈的終止鏈的終止 隨著反應(yīng)不斷進行，支鏈數(shù)目及其長度不斷增加隨著反應(yīng)不斷進行，支鏈數(shù)目及其長度不斷增加。 單體濃度不斷降低，自由基相互碰頭的機會也越來單體濃度不斷降低，自由基相互碰頭的機會也越來 越多，增長的活性鏈頭端有單獨電子，當(dāng)兩個自由越多，增長的活性鏈頭端有單獨電子，當(dāng)兩個自由 基相遇時，單獨電子消失而使鏈終止基相遇時，單獨電子消失而使鏈終止。 淀粉聚丙烯酸鈉接枝聚合物模型圖 微觀結(jié)構(gòu) 多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 原料 糊化 通氮凈化 硝酸鈰胺 硝 酸 丙烯腈 氫氧化鈉溶液 離心中和 產(chǎn)品 粉碎 調(diào)ph 干燥 o o o o o o o 纖維

9、素結(jié)構(gòu)纖維素結(jié)構(gòu) 纖維素系超高吸水高分子纖維素系超高吸水高分子 高吸水性樹脂 纖維素改性高吸水性樹脂的兩種形式 一種是纖維素與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用交聯(lián)劑交 聯(lián)而成的產(chǎn)物； 另一種是由纖維素與親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。 纖維素改性高吸水性樹脂的吸水倍率較低，同時亦存在 易受細菌的分解失去吸水、保水能力的缺點。 o o oh o ch2oh n-2 o ch2oh o oh o oh n-2 活化 17.5%naoh mch2chcn k +鹽引發(fā)劑 ch2 ch cn m oh 高吸水性樹脂 高吸水性樹脂高吸水性樹脂 水解 o o oh o ch2oh oh n-2 ch2 ch 2hnoc

10、 y ch2ch coona x 中和 濕料 沉析烘干粉碎纖維素吸水樹 脂干料 naoh 高吸水性樹脂高吸水性樹脂 類別類別 合成系高親水性合成系高親水性 樹脂制備樹脂制備 聚丙烯酸鹽類聚丙烯酸鹽類 聚丙烯腈聚丙烯腈 水解物水解物 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯 共聚物共聚物 改性聚改性聚 乙烯醇類乙烯醇類 （1）聚丙烯酸鹽類 目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹脂， 由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體共聚而成。 制備方法有溶液聚合后干燥粉碎和懸浮聚合兩種。 吸水倍率較高，一般均在千倍以上。 合成系高吸水性樹脂合成系高吸水性樹脂 （2）聚丙烯腈水解物 將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián)劑交聯(lián)， 即得高吸

11、水性樹脂。如將廢晴綸絲水解后用氫氧化 鈉交聯(lián)的產(chǎn)物即為此類。 由于氰基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團含量較 低，故吸水倍率不太高，一般在5001000倍左右。 合成系高吸水性樹脂合成系高吸水性樹脂 （3）醋酸乙烯酯共聚物 將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進行共聚，然后將產(chǎn) 物用堿水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的共聚物，不 加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的高吸水性樹酯。 在吸水后有較高的機械強度，適用范圍較廣。 合成系高吸水性樹脂合成系高吸水性樹脂 合成系高親水性樹脂合成系高親水性樹脂 （4）改性聚乙烯醇類 由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐反應(yīng)而成，不需外加交聯(lián)劑 即可成為不溶于水的產(chǎn)物。由日本可樂麗公司首先 開發(fā)成功， 吸

12、水倍率為150400倍，雖吸水能力較低，但初 期吸水速度較快，耐熱性和保水性都較好，故是一 類適用面較廣的高吸水性樹脂。 區(qū) 別 與 聯(lián) 系 淀 粉 系纖維素系合成系 價格低廉、生物降解性能好抗霉解性優(yōu) 工藝簡單，吸水、 保水能力強 吸水 速度較快耐水解， 吸水后凝膠強度大 ，保水性強.抗菌 性好.但可降解性 差.適用于工業(yè)生 產(chǎn) 缺 點 合成工藝復(fù)雜，易腐敗，耐熱性不佳 ，吸水后凝膠強度低，長期保水性差，耐 水解性較差。 優(yōu) 點 儲量豐富，可不斷再生，成本低;無毒 且能微生物分解，可減少對環(huán)境的污染。 共 同 點 均是葡萄糖的多聚體，可以采用相類 似的單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑進行吸水樹脂 的制備 company logo 存在問題與發(fā)展方向 目前, 國內(nèi)吸水性材料仍