第八章吸附性高分子材料

第八章吸附性高分子材料第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四主要內(nèi)容分類制備性能應(yīng)用第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四高分子吸附劑的定義是一種具有物質(zhì)傳遞功能的高分子材料利用高分子材料與被吸附物質(zhì)之間的物理或者化學(xué)作用，使兩者發(fā)生暫時(shí)或者永久性結(jié)合，進(jìn)而發(fā)生各種功效物理或者化學(xué)作用包括物理吸附，范德華力，靜電力，配位鍵及離子鍵的形成第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四ClassificationAccordingtothesource天然NaturalAbsorbentpolymericmaterialsalwaysbiodegradable改性淀粉，纖維素，殼聚糖（Modifiedstarch，cellulose,chitosan）合成SyntheticAbsorbentpolymericmaterials離子交換樹脂（聚苯乙烯骨架）ionexchangeresin高分子螯合劑（骨架含O，N，P，S，可與金屬形成配位鍵）polymericchelator高吸水樹脂（骨架上含親水基團(tuán)，如-OH，-COOH，COOM，-NH2等）Superwater-absorbentresin第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四Moleculararchitecturedesign引入不同官能團(tuán)調(diào)節(jié)極性Polarity調(diào)整交聯(lián)度(Cross-linkingdegree)改善溶脹性(swellingcapacity)調(diào)節(jié)制備工藝以制備多規(guī)格多孔材料(Poresizeanddensity)第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SuperAbsorbentPolymer超強(qiáng)吸水高分子材料第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四超強(qiáng)吸水高分子材料優(yōu)點(diǎn)用途一、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(yǔ)六、接枝共聚反應(yīng)實(shí)例第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四高吸水性樹脂(SuperAbsorbentPolymer簡(jiǎn)稱SAP)也稱為高吸水性樹脂、超強(qiáng)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。高吸水性樹脂第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四既然安上super這個(gè)頭銜,那我們就要看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別V.S普通吸水材料SAP超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四吸水能力高:可達(dá)自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點(diǎn)吸水前吸水后超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SAP優(yōu)點(diǎn)保水能力高:即使受壓也不易失水超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四用途超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四用途植物養(yǎng)護(hù)泥各式吸潮劑超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SAP是怎樣吸水的？第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、吸水原理1.吸水實(shí)質(zhì)化學(xué)吸附物理吸附棉花、紙張、海綿等。毛細(xì)管的吸附原理。有壓力時(shí)水會(huì)流出。通過(guò)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(gè)整體。加壓也不能把水放出。第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四H2O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(jìn)一步滲入.階段1

較慢。通過(guò)毛細(xì)管吸附和分散作用吸水。水分子通過(guò)氫鍵與樹脂的親水基團(tuán)作用,親水基團(tuán)離解,

離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張。

交聯(lián)點(diǎn)（內(nèi)）（外）第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

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(kuò)張的同時(shí),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(dá)到吸水平衡。階段3吸水劑微球吸水過(guò)程的體積變化示意圖

第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SAP有哪些種類？第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類甲殼質(zhì)衍生物第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四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第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四淀粉類淀粉—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)物第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四制造SAP的原料是怎樣的？第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四合成超高吸水高分子材料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(qiáng)，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(diǎn)是吸水速度快,2～3分鐘內(nèi)即可達(dá)到飽和吸水量的一半。三、基本結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖

合成超高吸水高分子材料第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四80年代我國(guó)開始了對(duì)淀粉系高吸水性樹脂的研究。超強(qiáng)吸水劑的研究起源于淀粉系，美國(guó)北方農(nóng)業(yè)省研究所從淀粉接枝丙烯腈開始，接著于1966年完成該項(xiàng)研究，并投入生產(chǎn)。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)第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四區(qū)別與聯(lián)系淀粉系纖維素系合成系價(jià)格低廉、生物降解性能好抗霉解性優(yōu)工藝簡(jiǎn)單，吸水、保水能力強(qiáng)吸水速度較快耐水解，吸水后凝膠強(qiáng)度大，保水性強(qiáng).抗菌性好.但可降解性差.適用于工業(yè)生產(chǎn)缺點(diǎn)

合成工藝復(fù)雜，易腐敗，耐熱性不佳，吸水后凝膠強(qiáng)度低，長(zhǎng)期保水性差，耐水解性較差。優(yōu)點(diǎn)

儲(chǔ)量豐富，可不斷再生，成本低;無(wú)毒且能微生物分解，可減少對(duì)環(huán)境的污染。共同點(diǎn)

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(jìn)行吸水樹脂的制備第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四甲殼質(zhì)衍生物第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、SAP結(jié)構(gòu)主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團(tuán)，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：第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四淀粉－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)第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四術(shù)語(yǔ)解釋影響引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)用量：一般為單體的0.01~0.8%用量過(guò)多：網(wǎng)絡(luò)變小吸水率用量過(guò)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(guò)多：網(wǎng)絡(luò)收縮吸水率用量太少：樹脂溶解度吸水率五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語(yǔ)第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四如何制備高吸水性樹脂第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四天然產(chǎn)物的接枝改性第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四纖維素接枝共聚反應(yīng)過(guò)程第四十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四纖維素接枝共聚反應(yīng)過(guò)程第四十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四原