高吸水性樹脂 副本課件

SuperAbsorbentPolymer超強吸水高分子材料11/18/20221SuperAbsorbentPolymer超強吸水高分子超強吸水高分子材料綜述一、吸水原理二、分類三、基本結(jié)構(gòu)四、SAP結(jié)構(gòu)五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語六、接枝共聚反應(yīng)實例七、高吸水性樹脂的基本特性及影響因素11/18/20222超強吸水高分子材料綜述一、吸水原理二、分類三、基本結(jié)構(gòu)超強吸水高分子材料(SuperAbsorbentPolymer簡稱SAP)也稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、高吸水性聚合物，是一種具有優(yōu)異吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。超強吸水高分子材料綜述11/18/2022超強吸水高分子材料(SuperAbsorbentPoly既然安上super這個頭銜,那我們就要看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別何在了^_^V.S普通吸水材料SAP超強吸水高分子材料綜述11/18/2022既然安上super這個頭銜,V.S普通吸水材料SAP超強吸水吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，一旦受到外力作用，則很容易脫水，保水性很差。超強吸水高分子材料綜述普通吸水材料11/18/2022吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，超強紙、棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等。60年代末期，美國首先開發(fā)成功高吸水性樹脂。這是一種含有強親水性基團并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料;它不溶于水和有機溶劑，吸水能力可達自身重量的500～2000倍，最高可達5000倍;吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出;吸收了水的樹脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。超強吸水高分子材料綜述普通吸水材料11/18/2022紙、棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等。超強吸水高分子材料綜述普吸水能力高:可達自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點吸水前吸水后超強吸水高分子材料綜述11/18/2022吸水能力高:可達自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點吸水前吸SAP優(yōu)點保水能力高:即使受壓也不易失水觀看保水能力演示超強吸水高分子材料綜述11/18/2022SAP優(yōu)點保水能力高:即使受壓也不易失水觀看保水能力演示超既然有如此多的優(yōu)點，？超強吸水高分子材料綜述11/18/2022既然有如此多的優(yōu)點，？超強吸水高分子材料綜述11/12/20日常生活：吸水性抹布、、插花材料、嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、婦女衛(wèi)生用品、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉等農(nóng)用保水劑、土壤改良劑用作醫(yī)療衛(wèi)生材料：外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料工業(yè)吸水劑：堵水劑、脫水劑食品工業(yè)包裝材料、保鮮材料、脫水劑、食品增量劑等用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022日常生活：吸水性抹布、、插花材料、嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾SAP的用途廣泛:女性衛(wèi)生用品醫(yī)用吸水膠布用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022SAP的用途廣泛:女性衛(wèi)生用品醫(yī)用吸水膠布用途超強吸水高分子用途植物養(yǎng)護泥各式吸潮劑超強吸水高分子材料綜述11/18/2022用途植物養(yǎng)護泥各式吸潮劑超強吸水高分子材料綜述11/12/2高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會顯著影響樹脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的應(yīng)用。提高高吸水性樹脂對含鹽液體（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，將是今后高吸水性樹脂研究工作中的一個重要課題。對高吸水性樹脂吸水機理的理論研究工作也將進一步開展，以指導(dǎo)這一類功能高分子材料向更高水平發(fā)展。用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會顯著影響SAP是怎樣吸水的？？11/18/202214SAP是怎樣吸水的？？11/12/202214從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹脂是分子中含有親水性基團和疏水性基團的交聯(lián)型高分子。從直觀上理解，當(dāng)親水性基團與水分子接觸時，會相互作用形成各種水合狀態(tài)。11/18/202215從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹脂是分子中含有親水性基團和一、吸水原理1.吸水實質(zhì)化學(xué)吸附物理吸附棉花、紙張、海綿等。毛細管的吸附原理。有壓力時水會流出。通過化學(xué)鍵的方式把水和親水性物質(zhì)結(jié)合在一起成為一個整體。加壓也不能把水放出。11/18/202216一、吸水原理1.吸水實質(zhì)化學(xué)吸附物理吸附棉花、紙水分子與親水性基團中的金屬離子形成配位水合，與電負性很強的氧原子形成氫鍵等。高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的疏水基團因疏水作用而易于斥向網(wǎng)格內(nèi)側(cè)，形成局部不溶性的微粒狀結(jié)構(gòu)，使進入網(wǎng)格的水分子由于極性作用而局部凍結(jié)，失去活動性，形成“偽冰”（Falseice）結(jié)構(gòu)。親水性基團和疏水性基團的這些作用，顯然都為高吸水性樹脂的吸水性能作了貢獻。11/18/202217水分子與親水性基團中的金屬離子形成配位水合，與電負性很強的氧實驗證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸水性樹脂中親水基團周圍的水分子層厚度約為5×10－10～6×10－10m，相當(dāng)于2～3個水分子的厚度。第一層水分子是由親水性基團與水分子形成了配位鍵或氫鍵的水合水第二、三層則是水分子與水合水形成的氫鍵結(jié)合層。再往外，親水性基團對水分子的作用力已很微弱，水分子不再受到束縛。

11/18/202218實驗證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸水性按這種結(jié)構(gòu)計算，每克高吸水性樹脂所吸收的水合水的重量約為6～8g，加上疏水性基團所凍結(jié)的水分子，也不過15g左右。這個數(shù)字，與高吸水性樹脂的吸水量相比，相差1～2個數(shù)量級，而與棉花、海綿等的吸水量相當(dāng)。顯然，還有更重要的結(jié)構(gòu)因素在影響著樹脂的吸水能力。11/18/202219按這種結(jié)構(gòu)計算，每克高吸水性樹脂所吸收的水合水的重量約為6～

研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對吸水性有很大的影響：未經(jīng)交聯(lián)的樹脂基本上沒有吸水功能。而少量交聯(lián)后，吸水率則會成百上千倍地增加。但隨著交聯(lián)密度的增加，吸水率反而下降。圖1為交聯(lián)劑聚乙二醇雙丙烯酸鹽（PAGDA）對聚丙烯酸鈉系高吸水性樹脂吸水能力的影響。

11/18/202220研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對11/1圖1交聯(lián)劑用量對吸水能力的影響11/18/202221圖1交聯(lián)劑用量對吸水能力的影響11/12/20222

由圖中可見：當(dāng)交聯(lián)劑用量從0.02g增至0.4g時，聚合物的吸水能力下降60％以上。從淀粉與丙烯腈接枝共聚所得共聚物的吸水能力變化來看，隨聚丙烯腈用量和平均分子量的增大，吸水量也隨之增加（見圖2）。這些例子都證明，適當(dāng)增大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于吸水能力的提高。11/18/202222由圖中可見：11/12/202222圖2AN含量對吸水能力的影響11/18/202223圖2AN含量對吸水能力的影響11/12/202223由此可見，被高吸水性樹脂吸收的水主要是被束縛在高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。據(jù)測定，當(dāng)網(wǎng)格的有效鏈長為10－9～10－8m時，樹脂具有最大的吸水性。網(wǎng)格太小，水分子不易滲入，網(wǎng)格太大，則不具備保水性。樹脂中親水性基團的存在也是必不可少的條件，親水性基團吸附水分子，并促使水分子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透。11/18/202224由此可見，被高吸水性樹脂吸收的水主要是被束縛在高分子的網(wǎng)狀結(jié)在普通水中，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運動受到一定限制。在親水性基團作用下，水分子易于擺脫氫鍵的作用而成為自由水分子，這就為網(wǎng)格的擴張和向網(wǎng)格內(nèi)部的滲透創(chuàng)造了條件。11/18/202225在普通水中，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運動受到一定水分子進入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運動受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，因此，具有良好的保水性。差熱分析結(jié)果表明，吸水后的樹脂在受熱至100℃時，失水僅10％左右；受熱至150℃時，失水不超過50％，可見其保水性之優(yōu)良（見表1）。11/18/202226水分子進入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運動受表1丙烯腈接枝淀粉的熱失水率牌號100℃時失水率（％）150℃時失水率（％）SAN529.944.6SAN5311.139.3SAN615.4—SAN6210.547.3SAN6311.649.211/18/202227表1丙烯腈接枝淀粉的熱失水率牌號100℃時失水率（％高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴展，使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進一步滲入。當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時，溶脹達到了平衡，吸水量達到最大。11/18/202228高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。11/12/202H2O階段2吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡(luò)2.SAP的吸水原理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,水份進一步滲入.階段1

較慢。通過毛細管吸附和分散作用吸水。水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團作用,親水基團離解,

離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴張。

交聯(lián)點（內(nèi)）（外）11/18/202229H2O階段2吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡(luò)2.SAP的吸水原理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外

隨著吸水量的增大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而網(wǎng)絡(luò)擴張的同時,其彈性收縮力也在增加,逐漸抵消陰離子的靜電排斥,最終達到吸水平衡。階段3吸水劑微球吸水過程的體積變化示意圖

11/18/202230隨著吸水量的增大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而SAP有哪些種類？？11/18/202231SAP有哪些種類？？11/12/202231SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類11/18/202232SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類11/12/表2高吸水性樹脂分類分類方法類別按原料來源分類淀粉類；纖維素類；合成聚合物類：聚丙烯酸鹽系；聚乙烯醇系；聚氧乙烯系等。按親水基團引入方式分類親水單體直接聚合；疏水性單體羧甲基化；疏水性聚合物用親水單體接枝；腈基、酯基水解。11/18/202233表2高吸水性樹脂分類分類方法類別按原料來源按交聯(lián)方法分類用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；自身交聯(lián)網(wǎng)狀化反應(yīng)；輻射交聯(lián)；在水溶性聚合物中引入疏水基團或結(jié)晶結(jié)構(gòu)。按產(chǎn)品形狀分類粉末狀；顆粒狀；薄片狀；纖維狀。11/18/202234按交聯(lián)方法分類用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；按產(chǎn)品形狀分類粉末狀；11高吸水性樹脂是高分子電介質(zhì)，對含有離子的液體吸收能力顯著下降，因此，產(chǎn)品的凈化程度對吸水率影響很大。通常采用滲析、醇沉淀、漂洗凈化，再用堿中和處理。產(chǎn)品的最終形式隨凈化和干燥的方式而異。醇沉淀及鼓風(fēng)干燥的一般為粒狀產(chǎn)品；滲析和酸沉淀及轉(zhuǎn)鼓干燥的一般制成膜，也可加工為粒狀；若用冷凍干燥，則可制得海綿狀產(chǎn)品。這些形式都有各自的獨特用途。11/18/202235高吸水性樹脂是高分子電介質(zhì)，對含有離11/1聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物丙烯酸—乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物乙烯醇—其它親水性單體接枝共聚物其它純合成高分子11/18/202236聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物純合成淀粉類淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物淀粉—丙烯酸共聚物淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物其它纖維素類纖維素接枝共聚物纖維素衍生物交聯(lián)物其它其它多糖類(瓊脂糖、殼多糖)、蛋白質(zhì)類等天然高分子加工產(chǎn)物11/18/202237淀粉類淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物纖維素類纖維素接枝共聚物其它制造SAP的原料是怎樣的？？11/18/202238制造SAP的原料是怎樣的？？11/12/202238合成系超高吸水高分子材料三、基本結(jié)構(gòu)聚丙烯酸（鹽）聚乙烯醇聚丙烯腈水解物醋酸乙烯酯共聚物11/18/202239合成系超高吸水高分子材料三、基本結(jié)構(gòu)聚丙烯酸（鹽）11/1（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。11/18/202240（1）聚丙烯酸鹽類11/12/202240（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500～1000倍左右。11/18/202241（2）聚丙烯腈水解物11/12/202241（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。11/18/202242（3）醋酸乙烯酯共聚物11/12/202242（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，吸水倍率為150～400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。11/18/202243（4）改性聚乙烯醇類11/12/202243目前主要分為聚丙烯酸（鹽），聚乙烯醇兩大類。其中，聚丙烯酸（鹽）類的研究最多，產(chǎn)量最大。類別聚丙烯酸（鹽）類聚乙烯醇類比較吸水性強，工藝成熟，合成方法多樣。吸水倍率不及聚丙烯酸類,但它的特點是吸水速度快,2～3分鐘內(nèi)即可達到飽和吸水量的一半。合成系超高吸水高分子材料11/18/202244目前主要分為聚丙烯酸（鹽），聚乙烯醇兩大線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖

合成系超高吸水高分子材料11/18/202245線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖合成系超高吸水高分子材料11/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)超強吸水劑的研究起源于淀粉系11/18/202246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)超強吸水劑的淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式:一種是淀粉與丙烯腈進行接枝反應(yīng)后，用堿性化合物水解引入親水性基團的產(chǎn)物，由美國農(nóng)業(yè)部北方研究中心于1966年開發(fā)成功,并投入生產(chǎn)；另一類是淀粉與親水性單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，是由日本三洋化成公司首開先河的。80年代我國開始了對淀粉系高吸水性樹脂的研究。11/18/202247淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式:11/12/202247

淀粉改性的高吸水性樹脂的優(yōu)點：原料來源豐富，產(chǎn)品吸水倍率較高，通常都在千倍以上。缺點是吸水后凝膠強度低，長期保水性差，在使用中易受細菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。11/18/202248淀粉改性的高吸水性樹脂的優(yōu)點：11/12/202248纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)11/18/202249纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)11/12/202249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。11/18/202250纖維素改性高吸水性樹脂的兩種形式11/12/202250與淀粉類高吸水性樹脂相比，纖維素類的吸水能力比較低，一般為自身重量的幾百倍，但是作為纖維素形態(tài)的吸水性樹脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉類往往無法取代。例如，與合成纖維混紡制作高吸水性織物，以改善合成纖維的吸水性能。這方面的應(yīng)用顯然非纖維素類莫屬。11/18/202251與淀粉類高吸水性樹脂相比，纖維素類的11/1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11/18/202252淀粉系纖維素系合成系價格低廉、生SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？？11/18/202253SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？？11/12/202253四、SAP結(jié)構(gòu)高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征：a.分子中具有強親水性基團，如羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵；b.樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)；c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；d.聚合物具有較高的分子量11/18/202254四、SAP結(jié)構(gòu)高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征：a.分子中具有強親水性主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團，如-ＳＯ3Ｈ、-ＣＯＯＨ、-ＣＯＮＨ2、-ＯＨ等

吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ低交聯(lián)度的三維網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的骨架可以是淀粉、纖維素等天然高分子，也可以是合成樹脂(如聚丙烯酸類）。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：從物理結(jié)構(gòu)看：11/18/202255主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團，如從微觀結(jié)構(gòu)看：因其合成體系不同而呈現(xiàn)多樣性：淀粉接枝丙烯酸呈海島型結(jié)構(gòu)纖維素接枝丙烯酰胺呈峰窩型結(jié)構(gòu).部分水解的聚丙烯酞胺樹脂則呈粒狀結(jié)構(gòu)11/18/202256從微觀結(jié)構(gòu)看：因其合成體系不同而呈現(xiàn)多樣性：淀粉接枝丙烯酸呈淀粉－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)11/18/202257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)11/1什么是是引發(fā)劑、交聯(lián)劑？？11/18/202258什么是是引發(fā)劑、交聯(lián)劑？？11/12/202258術(shù)語解釋影響引發(fā)劑引發(fā)自由基鏈反應(yīng)用量：一般為單體的0.01~0.8%用量過多：網(wǎng)絡(luò)變小吸水率用量過少：可溶部分增多吸水率交聯(lián)劑令聚合物鏈相互交聯(lián)決定了樹脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小用量：一般為0.2～0.8%用量過多：網(wǎng)絡(luò)收縮吸水率用量太少：樹脂溶解度吸水率四、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語11/18/202259術(shù)語解釋影接枝共聚反應(yīng)的詳細過程是怎樣的？？11/18/202260接枝共聚反應(yīng)的詳細過程是怎樣的？？11/12/202260纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/18/202261纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/12/202261纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/18/202262纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/12/202262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)品粉碎淀粉與丙稀腈制造實例調(diào)PH干燥11/18/202263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)品粉制造SAP的新方法——微波法高效節(jié)能，無環(huán)境污染加熱速度快、均勻、有選擇性、無滯后效應(yīng)紙漿纖維2.5～3.5min單體丙烯酸11/18/202264制造SAP的新方法——微波法高效節(jié)能，無環(huán)境污染紙漿纖維2.SAP的特性怎樣？？11/18/202265SAP的特性怎樣？？11/12/202265高吸水性樹脂的基本特性

高吸水性

加壓保水性吸氨性增稠性11/18/202266高吸水性樹脂的基本特性11/12/2022661高吸水性

作為高吸水性樹脂，高的吸水能力是其最重要的特征之一。從目前已經(jīng)研制成功的高吸水性樹脂來看，吸水率均在自身重量的500～12000倍左右，最高可達4000倍以上，是紙和棉花等材料吸水能力的100倍左右。11/18/2022671高吸水性11/12/202267

考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標通常有兩個：吸水率吸水速度11/18/202268考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標通常有兩個1.1吸水率吸水率是表征樹脂吸水性的最常用指標。物理意義為每克樹脂吸收的水的重量。單位為g水/g樹脂。影響樹脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本身的化學(xué)組成之外，還與產(chǎn)品的交聯(lián)度、水解度和被吸液體的性質(zhì)等有關(guān)。11/18/2022691.1吸水率吸水率是表征樹脂吸水性的最常用指標。物理意義為高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不具備吸水性或吸水性很低，因此通常需要進行交聯(lián)。實驗表明，交聯(lián)密度過高對吸水性并無好處。交聯(lián)密度過高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。（1）交聯(lián)度對吸水性的影響11/18/202270高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不具高吸水性樹脂的吸水率一般隨水解度的增加而增加。當(dāng)水解度高于一定數(shù)值后，吸水率反而下降。這是因為隨著水解度的增加，親水性基團的數(shù)目固然增加，但交聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹脂的網(wǎng)格受到破壞，從而影響吸水性。（2）水解度對吸水率的影響11/18/202271高吸水性樹脂的吸水率一般隨水解度的增加而增加。（2）水解度對高吸水性樹脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類物質(zhì)的存在和pH值的變化都會顯著影響樹脂的吸水能力酸、堿、鹽的存在，一方面影響親水的羧酸鹽基團的解離，另—方面由于鹽效應(yīng)而使原來在水中應(yīng)擴張的網(wǎng)格收縮，與水分子的親和力降低，因此吸水率降低。（3）被吸液的pH值與鹽分對吸水率的影響11/18/202272（3）被吸液的pH值與鹽分對吸水率的影響11/12/2022

在樹脂的化學(xué)組成、交聯(lián)度等因素都確定之后。高吸水性樹脂的吸水速度主要受其形所影響。一般來說，樹脂的表面積越大，吸水速度也越快。所以，薄膜狀樹脂的吸水速度通常較快，而與水接觸后易聚集成團的粉末狀樹脂的吸水速度相對較慢。4.1.2吸水速率11/18/2022734.1.2吸水速率11/12/202273

與紙張、棉花、海綿等吸水材料相比，高吸水性樹脂的吸水速率較慢，一般在1分種至數(shù)分鐘內(nèi)吸水量達到最大。樹脂形狀對吸水速率的影響11/18/202274與紙張、棉花、海綿等吸水材料相比，高樹脂形狀紙張、棉花和海綿等材料：物理吸水作用高吸水性樹脂的吸水能力是由化學(xué)作用和物理作用共同貢獻的。即利用分子中大量的羧基、羥基和酰氧基團與水分子之間的強烈范得華力吸收水分子，并由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的橡膠彈性作用將水分子牢固地束縛在網(wǎng)格中。一旦吸足水后，即形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強，即使在加壓下也不易擠出來。2加壓保水性11/18/202275紙張、棉花和海綿等材料：物理吸水作用2加壓保水性11/12例如，將300g砂子與0.3g（0.1％）高吸水性樹脂混合，加入100g水，置于20℃、相對濕度60％的環(huán)境下，大約30天后，水才蒸發(fā)干，而如果不加高吸水性樹脂，則在同樣條件下，只需7天，水分就完全蒸發(fā)。11/18/202276例如，將300g砂子與0.3g（0.1％高吸水性樹脂與棉花保水性比較吸水材料吸收液吸液率（g/g）未加壓加壓7kg/cm2棉花去離子水尿液40322.11.8HSPAN去離子水尿液850548104011/18/202277高吸水性樹脂與棉花保水性比較吸水材料吸收液吸液率（g/g）未高吸水性樹脂一般為含羧酸基的陰離子高分子，為提高吸水能力，必須進行皂化，使大部分羧酸基團轉(zhuǎn)變?yōu)轸人猁}基團。但通常樹脂的水解度僅70％左右，另有30％左右的羧酸基團保留下來，使樹脂呈現(xiàn)一定的弱酸性。這種弱酸性使得它們對氨那樣的堿性物質(zhì)有強烈的吸收作用。4.3吸氨性11/18/202278高吸水性樹脂一般為含羧酸基的陰離子高4.3高吸水性樹脂的這種吸氨性，特別有利于尿布、衛(wèi)生用品和公共廁所等場合的除臭尿液含有尿素酶。在尿素酶的作用下，尿液中的尿素逐漸分解成氨。高吸水性樹脂不僅能吸收氨，使尿液呈中性，同時還有抑制尿素酶的分解作用的功能，從而防止了異味的產(chǎn)生。11/18/202279高吸水性樹脂的這種吸氨性，特別有利于尿布、衛(wèi)生用品和公共廁所吸水性材料吸氨能力的比較11/18/202280吸水性材料吸氨能力的比較11/12/202280聚氧乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等均可作為水性體系的增稠劑使用。高吸水性樹脂吸水后體積可迅速膨脹至原來的幾百倍到幾千倍，因此增稠效果遠遠高于上述增稠劑。0.4％（wt）的高吸水性樹脂，能使水的粘度增大約1萬倍，普通的增稠劑，加入0.4％，水的粘度幾乎不變。需要加入2％以上才達到這么高的粘度。4.4增稠性11/18/202281聚氧乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等均可作為水性體系的增稠劑高吸水性樹脂的增稠作用在體系的pH值為5～10時表現(xiàn)得尤為突出。例如，含淀粉類高吸水性樹脂HSPAN0.1％的水，粘度為1900mPa·s，而在其中加入8％氯化鉀，粘度上升至5000mPa·s。經(jīng)高吸水性樹脂增稠的體系，通常表現(xiàn)出明顯的觸變性。即體系的粘度在受到剪切力后隨時間迅速下降，而剪切停止后，粘度又可恢復(fù)。11/18/202282高吸水性樹脂的增稠作用在體系的pH值為5～1HPMA增稠體系的觸變性11/18/202283HPMA增稠體系的觸變性11/12/202283SuperAbsorbentPolymer超強吸水高分子材料11/18/202284SuperAbsorbentPolymer超強吸水高分子超強吸水高分子材料綜述一、吸水原理二、分類三、基本結(jié)構(gòu)四、SAP結(jié)構(gòu)五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語六、接枝共聚反應(yīng)實例七、高吸水性樹脂的基本特性及影響因素11/18/202285超強吸水高分子材料綜述一、吸水原理二、分類三、基本結(jié)構(gòu)超強吸水高分子材料(SuperAbsorbentPolymer簡稱SAP)也稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、高吸水性聚合物，是一種具有優(yōu)異吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。超強吸水高分子材料綜述11/18/2022超強吸水高分子材料(SuperAbsorbentPoly既然安上super這個頭銜,那我們就要看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別何在了^_^V.S普通吸水材料SAP超強吸水高分子材料綜述11/18/2022既然安上super這個頭銜,V.S普通吸水材料SAP超強吸水吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，一旦受到外力作用，則很容易脫水，保水性很差。超強吸水高分子材料綜述普通吸水材料11/18/2022吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，超強紙、棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等。60年代末期，美國首先開發(fā)成功高吸水性樹脂。這是一種含有強親水性基團并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料;它不溶于水和有機溶劑，吸水能力可達自身重量的500～2000倍，最高可達5000倍;吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出;吸收了水的樹脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。超強吸水高分子材料綜述普通吸水材料11/18/2022紙、棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等。超強吸水高分子材料綜述普吸水能力高:可達自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點吸水前吸水后超強吸水高分子材料綜述11/18/2022吸水能力高:可達自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點吸水前吸SAP優(yōu)點保水能力高:即使受壓也不易失水觀看保水能力演示超強吸水高分子材料綜述11/18/2022SAP優(yōu)點保水能力高:即使受壓也不易失水觀看保水能力演示超既然有如此多的優(yōu)點，？超強吸水高分子材料綜述11/18/2022既然有如此多的優(yōu)點，？超強吸水高分子材料綜述11/12/20日常生活：吸水性抹布、、插花材料、嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、婦女衛(wèi)生用品、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉等農(nóng)用保水劑、土壤改良劑用作醫(yī)療衛(wèi)生材料：外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料工業(yè)吸水劑：堵水劑、脫水劑食品工業(yè)包裝材料、保鮮材料、脫水劑、食品增量劑等用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022日常生活：吸水性抹布、、插花材料、嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾SAP的用途廣泛:女性衛(wèi)生用品醫(yī)用吸水膠布用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022SAP的用途廣泛:女性衛(wèi)生用品醫(yī)用吸水膠布用途超強吸水高分子用途植物養(yǎng)護泥各式吸潮劑超強吸水高分子材料綜述11/18/2022用途植物養(yǎng)護泥各式吸潮劑超強吸水高分子材料綜述11/12/2高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會顯著影響樹脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的應(yīng)用。提高高吸水性樹脂對含鹽液體（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，將是今后高吸水性樹脂研究工作中的一個重要課題。對高吸水性樹脂吸水機理的理論研究工作也將進一步開展，以指導(dǎo)這一類功能高分子材料向更高水平發(fā)展。用途超強吸水高分子材料綜述11/18/2022高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會顯著影響SAP是怎樣吸水的？？11/18/202297SAP是怎樣吸水的？？11/12/202214從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹脂是分子中含有親水性基團和疏水性基團的交聯(lián)型高分子。從直觀上理解，當(dāng)親水性基團與水分子接觸時，會相互作用形成各種水合狀態(tài)。11/18/202298從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹脂是分子中含有親水性基團和一、吸水原理1.吸水實質(zhì)化學(xué)吸附物理吸附棉花、紙張、海綿等。毛細管的吸附原理。有壓力時水會流出。通過化學(xué)鍵的方式把水和親水性物質(zhì)結(jié)合在一起成為一個整體。加壓也不能把水放出。11/18/202299一、吸水原理1.吸水實質(zhì)化學(xué)吸附物理吸附棉花、紙水分子與親水性基團中的金屬離子形成配位水合，與電負性很強的氧原子形成氫鍵等。高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的疏水基團因疏水作用而易于斥向網(wǎng)格內(nèi)側(cè)，形成局部不溶性的微粒狀結(jié)構(gòu)，使進入網(wǎng)格的水分子由于極性作用而局部凍結(jié)，失去活動性，形成“偽冰”（Falseice）結(jié)構(gòu)。親水性基團和疏水性基團的這些作用，顯然都為高吸水性樹脂的吸水性能作了貢獻。11/18/2022100水分子與親水性基團中的金屬離子形成配位水合，與電負性很強的氧實驗證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸水性樹脂中親水基團周圍的水分子層厚度約為5×10－10～6×10－10m，相當(dāng)于2～3個水分子的厚度。第一層水分子是由親水性基團與水分子形成了配位鍵或氫鍵的水合水第二、三層則是水分子與水合水形成的氫鍵結(jié)合層。再往外，親水性基團對水分子的作用力已很微弱，水分子不再受到束縛。

11/18/2022101實驗證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸水性按這種結(jié)構(gòu)計算，每克高吸水性樹脂所吸收的水合水的重量約為6～8g，加上疏水性基團所凍結(jié)的水分子，也不過15g左右。這個數(shù)字，與高吸水性樹脂的吸水量相比，相差1～2個數(shù)量級，而與棉花、海綿等的吸水量相當(dāng)。顯然，還有更重要的結(jié)構(gòu)因素在影響著樹脂的吸水能力。11/18/2022102按這種結(jié)構(gòu)計算，每克高吸水性樹脂所吸收的水合水的重量約為6～

研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對吸水性有很大的影響：未經(jīng)交聯(lián)的樹脂基本上沒有吸水功能。而少量交聯(lián)后，吸水率則會成百上千倍地增加。但隨著交聯(lián)密度的增加，吸水率反而下降。圖1為交聯(lián)劑聚乙二醇雙丙烯酸鹽（PAGDA）對聚丙烯酸鈉系高吸水性樹脂吸水能力的影響。

11/18/2022103研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對11/1圖1交聯(lián)劑用量對吸水能力的影響11/18/2022104圖1交聯(lián)劑用量對吸水能力的影響11/12/20222

由圖中可見：當(dāng)交聯(lián)劑用量從0.02g增至0.4g時，聚合物的吸水能力下降60％以上。從淀粉與丙烯腈接枝共聚所得共聚物的吸水能力變化來看，隨聚丙烯腈用量和平均分子量的增大，吸水量也隨之增加（見圖2）。這些例子都證明，適當(dāng)增大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于吸水能力的提高。11/18/2022105由圖中可見：11/12/202222圖2AN含量對吸水能力的影響11/18/2022106圖2AN含量對吸水能力的影響11/12/202223由此可見，被高吸水性樹脂吸收的水主要是被束縛在高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。據(jù)測定，當(dāng)網(wǎng)格的有效鏈長為10－9～10－8m時，樹脂具有最大的吸水性。網(wǎng)格太小，水分子不易滲入，網(wǎng)格太大，則不具備保水性。樹脂中親水性基團的存在也是必不可少的條件，親水性基團吸附水分子，并促使水分子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透。11/18/2022107由此可見，被高吸水性樹脂吸收的水主要是被束縛在高分子的網(wǎng)狀結(jié)在普通水中，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運動受到一定限制。在親水性基團作用下，水分子易于擺脫氫鍵的作用而成為自由水分子，這就為網(wǎng)格的擴張和向網(wǎng)格內(nèi)部的滲透創(chuàng)造了條件。11/18/2022108在普通水中，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運動受到一定水分子進入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運動受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，因此，具有良好的保水性。差熱分析結(jié)果表明，吸水后的樹脂在受熱至100℃時，失水僅10％左右；受熱至150℃時，失水不超過50％，可見其保水性之優(yōu)良（見表1）。11/18/2022109水分子進入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運動受表1丙烯腈接枝淀粉的熱失水率牌號100℃時失水率（％）150℃時失水率（％）SAN529.944.6SAN5311.139.3SAN615.4—SAN6210.547.3SAN6311.649.211/18/2022110表1丙烯腈接枝淀粉的熱失水率牌號100℃時失水率（％高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴展，使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進一步滲入。當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時，溶脹達到了平衡，吸水量達到最大。11/18/2022111高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。11/12/202H2O階段2吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡(luò)2.SAP的吸水原理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,水份進一步滲入.階段1

較慢。通過毛細管吸附和分散作用吸水。水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團作用,親水基團離解,

離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴張。

交聯(lián)點（內(nèi)）（外）11/18/2022112H2O階段2吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡(luò)2.SAP的吸水原理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外

隨著吸水量的增大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而網(wǎng)絡(luò)擴張的同時,其彈性收縮力也在增加,逐漸抵消陰離子的靜電排斥,最終達到吸水平衡。階段3吸水劑微球吸水過程的體積變化示意圖

11/18/2022113隨著吸水量的增大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而SAP有哪些種類？？11/18/2022114SAP有哪些種類？？11/12/202231SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類11/18/2022115SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類11/12/表2高吸水性樹脂分類分類方法類別按原料來源分類淀粉類；纖維素類；合成聚合物類：聚丙烯酸鹽系；聚乙烯醇系；聚氧乙烯系等。按親水基團引入方式分類親水單體直接聚合；疏水性單體羧甲基化；疏水性聚合物用親水單體接枝；腈基、酯基水解。11/18/2022116表2高吸水性樹脂分類分類方法類別按原料來源按交聯(lián)方法分類用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；自身交聯(lián)網(wǎng)狀化反應(yīng)；輻射交聯(lián)；在水溶性聚合物中引入疏水基團或結(jié)晶結(jié)構(gòu)。按產(chǎn)品形狀分類粉末狀；顆粒狀；薄片狀；纖維狀。11/18/2022117按交聯(lián)方法分類用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；按產(chǎn)品形狀分類粉末狀；11高吸水性樹脂是高分子電介質(zhì)，對含有離子的液體吸收能力顯著下降，因此，產(chǎn)品的凈化程度對吸水率影響很大。通常采用滲析、醇沉淀、漂洗凈化，再用堿中和處理。產(chǎn)品的最終形式隨凈化和干燥的方式而異。醇沉淀及鼓風(fēng)干燥的一般為粒狀產(chǎn)品；滲析和酸沉淀及轉(zhuǎn)鼓干燥的一般制成膜，也可加工為粒狀；若用冷凍干燥，則可制得海綿狀產(chǎn)品。這些形式都有各自的獨特用途。11/18/2022118高吸水性樹脂是高分子電介質(zhì)，對含有離11/1聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物丙烯酸—乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物乙烯醇—其它親水性單體接枝共聚物其它純合成高分子11/18/2022119聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物純合成淀粉類淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物淀粉—丙烯酸共聚物淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物其它纖維素類纖維素接枝共聚物纖維素衍生物交聯(lián)物其它其它多糖類(瓊脂糖、殼多糖)、蛋白質(zhì)類等天然高分子加工產(chǎn)物11/18/2022120淀粉類淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物纖維素類纖維素接枝共聚物其它制造SAP的原料是怎樣的？？11/18/2022121制造SAP的原料是怎樣的？？11/12/202238合成系超高吸水高分子材料三、基本結(jié)構(gòu)聚丙烯酸（鹽）聚乙烯醇聚丙烯腈水解物醋酸乙烯酯共聚物11/18/2022122合成系超高吸水高分子材料三、基本結(jié)構(gòu)聚丙烯酸（鹽）11/1（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。11/18/2022123（1）聚丙烯酸鹽類11/12/202240（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500～1000倍左右。11/18/2022124（2）聚丙烯腈水解物11/12/202241（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。11/18/2022125（3）醋酸乙烯酯共聚物11/12/202242（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，吸水倍率為150～400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。11/18/2022126（4）改性聚乙烯醇類11/12/202243目前主要分為聚丙烯酸（鹽），聚乙烯醇兩大類。其中，聚丙烯酸（鹽）類的研究最多，產(chǎn)量最大。類別聚丙烯酸（鹽）類聚乙烯醇類比較吸水性強，工藝成熟，合成方法多樣。吸水倍率不及聚丙烯酸類,但它的特點是吸水速度快,2～3分鐘內(nèi)即可達到飽和吸水量的一半。合成系超高吸水高分子材料11/18/2022127目前主要分為聚丙烯酸（鹽），聚乙烯醇兩大線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖

合成系超高吸水高分子材料11/18/2022128線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖合成系超高吸水高分子材料11/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)超強吸水劑的研究起源于淀粉系11/18/2022129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)超強吸水劑的淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式:一種是淀粉與丙烯腈進行接枝反應(yīng)后，用堿性化合物水解引入親水性基團的產(chǎn)物，由美國農(nóng)業(yè)部北方研究中心于1966年開發(fā)成功,并投入生產(chǎn)；另一類是淀粉與親水性單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，是由日本三洋化成公司首開先河的。80年代我國開始了對淀粉系高吸水性樹脂的研究。11/18/2022130淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式:11/12/202247

淀粉改性的高吸水性樹脂的優(yōu)點：原料來源豐富，產(chǎn)品吸水倍率較高，通常都在千倍以上。缺點是吸水后凝膠強度低，長期保水性差，在使用中易受細菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。11/18/2022131淀粉改性的高吸水性樹脂的優(yōu)點：11/12/202248纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)11/18/2022132纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)11/12/202249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。11/18/2022133纖維素改性高吸水性樹脂的兩種形式11/12/202250與淀粉類高吸水性樹脂相比，纖維素類的吸水能力比較低，一般為自身重量的幾百倍，但是作為纖維素形態(tài)的吸水性樹脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉類往往無法取代。例如，與合成纖維混紡制作高吸水性織物，以改善合成纖維的吸水性能。這方面的應(yīng)用顯然非纖維素類莫屬。11/18/2022134與淀粉類高吸水性樹脂相比，纖維素類的11/1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11/18/2022135淀粉系纖維素系合成系價格低廉、生SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？？11/18/2022136SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？？11/12/202253四、SAP結(jié)構(gòu)高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征：a.分子中具有強親水性基團，如羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵；b.樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)；c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；d.聚合物具有較高的分子量11/18/2022137四、SAP結(jié)構(gòu)高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征：a.分子中具有強親水性主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團，如-ＳＯ3Ｈ、-ＣＯＯＨ、-ＣＯＮＨ2、-ＯＨ等

吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ低交聯(lián)度的三維網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的骨架可以是淀粉、纖維素等天然高分子，也可以是合成樹脂(如聚丙烯酸類）。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：從物理結(jié)構(gòu)看：11/18/2022138主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團，如從微觀結(jié)構(gòu)看：因其合成體系不同而呈現(xiàn)多樣性：淀粉接枝丙烯酸呈海島型結(jié)構(gòu)纖維素接枝丙烯酰胺呈峰窩型結(jié)構(gòu).部分水解的聚丙烯酞胺樹脂則呈粒狀結(jié)構(gòu)11/18/2022139從微觀結(jié)構(gòu)看：因其合成體系不同而呈現(xiàn)多樣性：淀粉接枝丙烯酸呈淀粉－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)11/18/2022140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)11/1什么是是引發(fā)劑、交聯(lián)劑？？11/18/2022141什么是是引發(fā)劑、交聯(lián)劑？？11/12/202258術(shù)語解釋影響引發(fā)劑引發(fā)自由基鏈反應(yīng)用量：一般為單體的0.01~0.8%用量過多：網(wǎng)絡(luò)變小吸水率用量過少：可溶部分增多吸水率交聯(lián)劑令聚合物鏈相互交聯(lián)決定了樹脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小用量：一般為0.2～0.8%用量過多：網(wǎng)絡(luò)收縮吸水率用量太少：樹脂溶解度吸水率四、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語11/18/2022142術(shù)語解釋影接枝共聚反應(yīng)的詳細過程是怎樣的？？11/18/2022143接枝共聚反應(yīng)的詳細過程是怎樣的？？11/12/202260纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/18/2022144纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/12/202261纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/18/2022145纖維素接枝共聚反應(yīng)過程11/12/202262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)品粉碎淀粉與丙稀腈制造實例調(diào)PH干燥11/18/2022146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)品粉制造SAP的新方法——微波法高效節(jié)能，無環(huán)境污染加熱速度快、均勻、有選擇性、無滯后效應(yīng)紙漿纖維2.5～3.5min單體丙烯酸11/18/2022147制造SAP的新方法——微波法高效節(jié)能，無環(huán)境污染紙漿纖維2.SAP的特性怎樣？？11/18/2022148SAP的特性怎樣？？11/12/202265高吸水性樹脂的基本特性

高吸水性

加壓保水性吸氨性增稠性11/18/2022149高吸水性樹脂的基本特性11/12/2022661高吸水性

作為高吸水性樹脂，高的吸水能力是其最重要的特征之一。從目前已經(jīng)研制成功的高吸水性樹脂來看，吸水率均在自身重量的500～12000倍左右，最高可達4000倍以上，是紙和棉花等材料吸水能力的100倍左右。11/18/20221501高吸水性11/12/202267

考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標通常有兩個：吸水率吸水速度11/18/2022151考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標通常有兩個1.1吸水率吸水率是表征樹脂吸水性的最常用指標。物理意義為每克樹脂吸收的水的重量。單位為g水/g樹脂。影響樹脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本身的化學(xué)組成之外，還與