第四章超強(qiáng)吸水高分子材料

第四章超強(qiáng)吸水高分子材料第一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一超強(qiáng)吸水高分子材料吸水原理分類基本結(jié)構(gòu)SAP結(jié)構(gòu)合成高吸水分子中一些重要術(shù)語(yǔ)接枝共聚反應(yīng)實(shí)例第二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一超強(qiáng)吸水高分子材料(SuperAbsorbentPolymer簡(jiǎn)稱SAP)也稱為高吸水性樹(shù)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。

超強(qiáng)吸水高分子材料定義第三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一傳統(tǒng)吸水材料：紙、棉花和海綿以及后來(lái)的泡沫塑料等材料。60年代末期，美國(guó)首先開(kāi)發(fā)成功高吸水性樹(shù)脂，含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的高分子材料。問(wèn)世30多年來(lái)，發(fā)展極其迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。如在石油、化工、等部門(mén)中被用作堵水劑、脫水劑等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門(mén)中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料等；在農(nóng)業(yè)部門(mén)中用作土壤改良劑等。在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等超強(qiáng)吸水高分子材料發(fā)展第四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一既然安上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五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一吸水能力高: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六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一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七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一用途超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一用途植物養(yǎng)護(hù)泥各式吸潮劑超強(qiáng)吸水高分子材料綜述第九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一第十頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一SAP是怎樣吸水的？第十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一一、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。第十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一H2O階段2吸水樹(shù)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(shù)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(shù)脂的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張。

交聯(lián)點(diǎn)（內(nèi)）（外）第十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一

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

第十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一SAP有哪些種類？第十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類甲殼質(zhì)衍生物第十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一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十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一淀粉類淀粉—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)物第十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一制造SAP的原料是怎樣的？第十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一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)第二十頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一線型聚丙烯酸結(jié)構(gòu)示意圖

合成超高吸水高分子材料第二十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一80年代我國(guó)開(kāi)始了對(duì)淀粉系高吸水性樹(shù)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(kāi)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)第二十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一區(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(shù)脂的制備比較第二十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一甲殼質(zhì)衍生物第二十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？第二十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一四、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(shù)脂(如聚丙烯酸類）。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：從物理結(jié)構(gòu)看：第二十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一淀粉－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)第二十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期一術(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(shù)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(shù)脂溶解度吸