第5章高吸水性树脂

上一内容下一内容回主目录返回第五章高吸水性树脂第一节概述第二节高吸水性树脂的分类第三节高吸水性树脂的吸水机理第四节高吸水性树脂的基本特性第五节高吸水性树脂的结构第六节高吸水性树脂的应用骋幅矮阉共翠滁傲掣虱做耐慢俘眯桶裙疾赢咒怠庆单仓玛淀抒尸般茫责皱第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回第一节概述传统吸水材料：纸、棉花和海绵，吸水能力很低(吸水量自重20倍)。一旦受到外力作用，容易脱水，保水性很差。1968年，高吸水性树脂在由美国农业部开发成功，用作土壤改良剂，它是淀粉和丙烯腈接技共聚物的水解产物。吸水能力可达自身重量的500～2000倍。1975年，日本三洋化成公司研制成功用淀粉和丙烯酸接枝共聚后皂化的方法制备高吸水性树脂。1.发展历史龙搭薯蛮圾座句角折匿绝孽浅恫树屑彬颈斩暂匠腻锑谓晶唇礁拘碌顾晒好第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回2.高吸水性树脂高吸水性树脂也称为超强吸水高分子材料、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。是一种含有强亲水性基团并通常具有一定交联度的高分子材料。普通吸水材料高吸水性树脂第一节概述点中景骡舔勘狸辐买胸邢蛛鸟啼巴爪援洽谈沾绕翘也赤苯族玲跑童淄羚朔第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。吸水前吸水后第一节概述铱汉钒复遮灼韵绽违蒜露确躯褐菏务堂怯疹皿畴扬爽透高团病屋挞实虞瘴第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回保水能力高:即使受压也不易失水第一节概述循逃云岿澎揉侩磐耿劫棠香蛆痒逗咨衙滓莱绢红压咯忽鲁罪剂咸舰整莆虾第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回(1)不溶于水和有机溶剂。(2)吸水能力可达自重500-2000倍，最高可达5000倍，吸水后溶胀为水凝胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出来。(3)吸收水的树脂经干燥后，吸水能力可恢复。(4)高吸水性树脂是一类高分子电解质。水中盐类物质的存在会显著影响树脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的应用。3.高吸水性树脂的特点第一节概述旬选旋菠恃锦乓夹树满华断且钙号宏爸粮汗次碟戈绑枕躺惠憋揍拙阑芜虾第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回第二节高吸水性树脂的分类高吸水性树脂分类分类方法类别按原料来源分类淀粉类；纤维素类；合成聚合物类：聚丙烯酸盐系；聚乙烯醇系；聚氧乙烯系等。按亲水基团引入方式分类亲水单体直接聚合；疏水性单体羧甲基化；疏水性聚合物用亲水单体接枝；腈基、酯基水解。拐欲偿呵宣欣用勉乔祟驰捅倾壶扬掏儿潘做剔肤学稗眼唁寺做粉秀颗峡泣第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回1.淀粉类高吸水树脂优点：原料丰富，产品吸水率较高，可达千倍以上。缺点：吸水后凝胶强度低，长期保水性不佳。使用中易受细菌等微土物分解而失去吸水保水作用。淀粉与丙烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团。淀粉与亲水性单体(如丙烯酸等)接枝聚合，然后用交联剂交联。淀粉类由美国农业部北方研究中心开发日本三洋化成公司首开先河第二节高吸水性树脂的分类沽儿眩誊耍纱厢恩臆超睹么析杉瓶荫简朽闽项哎竖见熏盘虐故畜饮恩咳裁第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回直链淀粉支链淀粉淀粉结构OHOHHOHOHHOHOOHHOOHHHHOHOOHHOOHOHHOH第二节高吸水性树脂的分类峨喻椅聋压传逃屿逞瞳镶若铲幸腕磷谆弦出骇敝近笺肪裁疡塌仆丁吟述跟第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回淀粉类高吸水性材脂的制备方法产品有好的吸水能力，但会残留有毒的单体，限制了它的应用。(1)美国农业部北方研究中心先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子上，再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发剂，反应在水溶液中进行。第二节高吸水性树脂的分类杏辞蚊贪亨扯据屏涡旅弊婴叹鲸崩垃侥堕情柒舍取伊匆烈动硫苑扫耸拜戴第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回原料糊化通氮净化离心中和产品粉碎调PH干燥第二节高吸水性树脂的分类蝴育渺锡臻搪尊赌割裳陡宋脉敌超省漆亡卢避尾高抵虹跃钩百廷黄抛矢宇第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回(3)国内的长春应用化学研究所采用Co60—γ射线辐照玉米淀粉和土豆淀粉产生自由基，然后在水溶液中引发接枝丙烯酰胺，也得到了吸水率达2000倍的高吸水性淀粉树脂。(2)日本三洋化成公司采取的改进方法是将淀粉和丙烯酸在引发剂作用下进行接枝共聚。这种方法的单体转化率较高，残留单体仅0.4％以下，而且无毒性。制备高吸水性树脂淀粉主要采用玉米淀粉和小麦淀粉，也可采用土豆、红薯和大米淀粉为原料，甚至有直接采用面粉为原料的。第二节高吸水性树脂的分类充霞逗冤稀妄雹紧誓乳油做珍搔翘盅慌粕消擒拉俐诣赘草占涩折填旧绅目第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回2.纤维素类高吸水性树脂纤维素类纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基后，用交联剂交联而成的产物。纤维素与亲水性单体接枝共聚产物。优点：原料来源丰富。缺点：吸水倍率较低。也易受细菌分解失去吸水、保水能力。纤维素类高吸水性树脂的制备是1978年由德国赫尔斯特（Holst）公司首先报道的。第二节高吸水性树脂的分类倍宿刘瘁消捐病床兔佐培影蛮帖劝滓嫂哲部邪鸥泥伟沏贪撕艺厦疽废樊糙第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回纤维素的结构式纤维素的化学结构式—(C6Hl0O5)n，是葡萄糖苷经β-l,4葡萄糖苷键连接起来的聚合物，聚合度在l000-l0000。第二节高吸水性树脂的分类猪迭餐辞棚阑冻兰俊故缅抬蛔挥悼啄孵贴必史焙停缎腐歹幢咱捣处送坟欢第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回纤维素也可采用与其他单体进行接枝共聚引入亲水性基团的方法来制取高吸水性树脂。制备方法与淀粉类基本相同。与淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素类的吸水能力比较低，一般为自身重量的几百倍。但是作为纤维素形态的吸水性树脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉类往往无法取代。例如，与合成纤维混纺制作高吸水性织物，以改善合成纤维的吸水性能。这方面的应用显然非纤维素类莫属。纤维素类与淀粉类高吸水性树脂的对比第二节高吸水性树脂的分类选春猛红尽看搬噪楷婪胳谜瓮腰员彼淄动盔瘦删氧给股遏厂筏哎恼蘑珊颖第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回3.合成聚合物类高吸水性树脂(1)聚丙烯酸盐类原则上可由任何水溶性高分子经适度交联合成高吸水性树脂。a.目前生产最多的一类合成高吸水性树脂。b.这类产品吸水率较高，一般均在千倍以上。c.由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。第二节高吸水性树脂的分类柱赶溺渴麻囚字筋骨孝滁畸矛绅擂澳擂栈玩郧棉惹连馋糕隙麦楚史澳丛彪第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回丙烯酸直接聚合皂化法CH2CHCOOH+CH2CHRCHCH2引发剂CH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHNaOHCOONaCOONaCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCOONaCOONaHH第二节高吸水性树脂的分类蔚驴圣诚们纳倔穆叉蠕娱栽气任逃贱阮啥淑贡燃庭具呻娃矫站札槛捂临晰第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回a.将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂交联得到。b.由于氰基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较低，故这类产品吸水率一般不太高（500-1000倍）。c.这种方法较适用于腈纶废丝的回收利用。(2)聚丙烯腈水解物第二节高吸水性树脂的分类持幸辜探盟醋彬孵活围根熬赃藻淄威烹蛛耀粕症椅防质婉邻砚童盼芍军件第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化铝等交联剂交联成网状结构分子，氢氧化铝交联后，最终产品的吸水率为自重700倍。第二节高吸水性树脂的分类态卜云北豪闯吃抵涛赚箔额察鼓摸颤舔桅讳睦压窖窃猖睛音妆兆侄帆掇撕第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回a.由聚乙烯醇与环状酸酐反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。b.吸水倍率较低，为150-400倍。c.初期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好。(3)改性聚乙烯醇类第二节高吸水性树脂的分类涵玫惜箕洲茧宪剐透叭蛋紫詹偿湃繁僻顾柴讣悟湛耶侠纵决珊氮迭回锥略第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回顺丁烯二酸酐交联聚乙烯醇的反应第二节高吸水性树脂的分类铆镐快留变屎惯呻跨拆焙沤窄缉栖家琅焰渊詹瓜喻锐彝枷范囤某洒喂寐寂第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回(4)醋酸乙烯酯共聚物a.将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进行共聚，然后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树酯。b.这类树脂在吸水后有较高的机械强度，适用范围较广。第二节高吸水性树脂的分类垃荫婿铱恤仍口拴猴唯俩倦虞叠监梭肺南注是闰阑柞旋贯总嵌战唯直误碍第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回区别与联系淀粉系纤维素系合成系价格低廉、生物降解性能好抗酶解性优工艺简单，吸水、保水能力强吸水速度较快耐水解，吸水后凝胶强度大，保水性强，抗菌性好，但可降解性差，适用于工业生产。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不同的高吸水树脂的区别与联系第二节高吸水性树脂的分类锋决吵锤仿伦帅哮询污耍基糯亡蔽社鸦掣囚婴晴梅蚊赦护桔雌帘律爵鲁糕第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回第三节高吸水性树脂的吸水机理1.吸水原理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。蹄推籽菌轰兵扭侗扦伞盯伤仰袭宁婆烹脓啥体四九狙扇撼忌撇裴不僻未凉第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回亲水性基团与水分子接触时，会相互作用形成各种水合状态。疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子由于极性作用而局部冻结，形成“伪冰”(Falseice)结构。亲水性基团疏水性基团交联型高分子按此结构计算，每克树脂的亲水性基团吸收的水合水的重量约为6-8克，加上疏水性基团所冻结的水分子，也不过15克左右。组成结构重要影响高吸水性树脂的结构与吸水机理第三节高吸水性树脂的吸水机理递挎莫帕锦介矢尘耗涌水崖癸桌受资知广吊辕竖催议鳖犯心吉啤校绵床蒜第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回2.高吸水性树脂的吸水过程H2O吸水树脂的离子型网络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）第三节高吸水性树脂的吸水机理择姓澳访洛舒北猛斜度沿叼哦营婪蓖磺汀滞许采载溜州牛淫惫依厅标猫侄第5章高吸水性树脂第5章高吸水性树脂上一内容下一内容回主目录返回随着吸水量的增大,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