高吸水树脂.

高吸水性高分子材料•吕岩•1411093004高吸水性高分子材料•概述•制备•应用一.高吸水性高分子材料的概述高吸水性高分子材料(SuperAbsorbentPolymer简称SAP)主要指高吸水性树脂，也称为超强吸水剂、高吸水性聚合物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。保水能力高:即使受压也不易失水。而普通吸水材料一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。普通吸水材料吸水能力通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，SAP的优点与普通吸水材料比较20世纪60年代，高吸水保水高分子材料萌芽,吸水能力为自重的10～30倍。20世纪50年代，保罗·弗洛里通过大量的实验研究，建立了高分子凝胶吸水理论，也称Flory吸水理论，为高分子吸水保水材料的发展奠定了坚实的基础。1.高吸水高分子材料的发展•20世纪60年代中期高吸水保水高分子材料开始了它的新纪元吸水能力300－1000g/g•20世纪60年代末－70年代初美国、日本、德国、法国开展了大量研究•20世纪80年开始采用天然产物的衍生物制备高吸水材料•我国高吸水高分子材料研究进展•20世纪80年代起步起步晚！•主要参与单位：化学所、长春应化所、广化所、武汉大学、华东理工、四川大学、北京化工大学、吉林大学、华南理工、天津大学、西安交大、湘潭大学等40多个科研单位•差距：论文多，专利技术少2.高吸水性树脂的结构特点•a.分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键；•b.树脂具有交联结构；不被溶解成溶液；•c.聚合物内部具有较高的离子浓度；•d.聚合物具有较高的分子量，机械强度增加。淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图微观结构多孔网状结构3.高吸水性树脂的分类SAP合成高分子系淀粉系甲壳质衍生物纤维素系超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，接着于1966年完成该项研究，并投入生产。淀粉系超高吸水高分子材料直链淀粉支链淀粉淀粉结构OHOHHOHOHHOHOOHHOOHHHHOHOOHHOOHOHHOH甲壳质衍生物纤维素系超高吸水高分子材料OOOOOOO纤维素结构淀粉类淀粉—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纤维素类纤维素接枝共聚物纤维素衍生物交联物其它其它多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等天然高分子加工产物合成超高吸水高分子材料目前主要分为聚丙烯酸（盐），聚乙烯醇两大类。其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。类别聚丙烯酸（盐）类聚乙烯醇类比较吸水性强，工艺成熟，合成方法多样。吸水倍率不及聚丙烯酸类,但它的特点是吸水速度快,2～3分钟内即可达到饱和吸水量的一半。线型聚丙烯酸结构示意图CH2CHCOOHCH2CHCOOHCH2CHCOOHCH2CHCOOHCH2CHCOOHCH2CHCOOH合成超高吸水高分子材料聚丙烯酸类聚丙烯酸钠交联物丙烯酸—乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇类聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇—其它亲水性单体接枝共聚物其它纯合成高分子区别与联系淀粉系纤维素系合成系价格低廉、生物降解性能好抗霉解性优工艺简单，吸水、保水能力强吸水速度较快耐水解，吸水后凝胶强度大，机械强度较高，热稳定性好，保水性强.抗菌性好.可进行大工业生产，但生产成本较高，吸水率偏低。缺点合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。优点储量丰富，可不断再生，成本低;无毒且能微生物分解，可减少对环境的污染。共同点均是葡萄糖的多聚体，可以采用相类似的单体、引发剂、交联剂进行吸水树脂的制备4.高吸水性树脂的作用机制吸水实质化学吸附物理吸附棉花、纸张、海绵等。毛细管的吸附原理。有压力时水会流出。通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。加压也不能把水放出。1.H2O吸水树脂的离子型网络2.SAP的吸水原理网络内外产生渗透压,水份进一步渗入.较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。（内）（外）随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图5.影响高吸水性树脂性能的因素•1.树脂化学构成的影响亲水性基团大量可离子化基团•2.聚合物的链段结构的影响适度交联结构•3.外部影响因素水溶液的组成，温度，压力原料糊化通氮净化离心中和产品粉碎调PH干燥淀粉与丙烯腈制造实例二.高吸水性树脂的制备方法OOOHOCH2OHn-2OCH2OHOOHOOHn-2活化17.5%NaOHmCH2CHCNK+盐引发剂CH2CHCNmOH水解OOOHOCH2OHOHn-2CH2CH2HNOCyCH2CHCOONax中和湿料沉析烘干粉碎纤维素吸水树脂干料NaOH制造SAP的新方法——微波法高效节能，无环境污染加热速度快、均匀、有选择性、无滞后效应纸浆纤维单体丙烯酸三.高吸水树脂的应用•1.在农业方面的应用作为土壤的改良剂和保水剂,可以改善土壤的团粒结构,增加土壤的透气性和透水性，现已被许多国家用来治理沙漠.SAR可作种子保水剂，提高发芽率；涂于植物根部，可防止根部干燥，减少移植休克，提高成活率。植物养护泥2.在建筑和环保方面的应用•止水防水材料•固化剂•速凝剂•结露防止剂•高强度混凝土制品3.在医疗与卫生方面应用•卫生用品是最早使用SAR且应用研究比较成规模的一个领域。由于SAR具有吸水率高、保水性强、安全无毒、重量轻、吸液量大等优点，一问世就受到卫生用品厂家的重视，被制成一次性婴儿尿布、妇女卫生巾、宇航员尿袋、餐巾、手帕等，医疗上制备能吸收浸出液、防止化脓、杀菌消臭的治伤绷带，含水量大、使用舒适的外用软膏，手术衬垫等4.其他方面应用谢谢！