第八章_吸附性高分子材料.ppt

1、第八章 吸附性高分子材料,Absorbent polymeric materials,08材料化學(xué)一班 焦世龍 2011.10.24,主要內(nèi)容,分類 制備 性能 應(yīng)用,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,Classification,According to the source 天然Natural Absorbent polymeric materials always biodegradable 改性淀粉

2、，纖維素，殼聚糖（Modified starch，cellulose, chitosan） 合成Synthetic Absorbent polymeric materials 離子交換樹脂（聚苯乙烯骨架）ion exchange resin 高分子螯合劑（骨架含O，N，P，S，可與金屬形成配位鍵）polymeric chelator 高吸水樹脂（骨架上含親水基團(tuán)，如-OH，-COOH，COOM，-NH2等）Super water-absorbent resin,Molecular architecture design,引入不同官能團(tuán)調(diào)節(jié)極性Polarity 調(diào)整交聯(lián)度(Cross-linki

3、ng degree)改善溶脹性(swelling capacity) 調(diào)節(jié)制備工藝以制備多規(guī)格多孔材料(Pore size and density),Super Absorbent Polymer,超強(qiáng)吸水高分子材料,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,六、接枝共聚反應(yīng)實(shí)例,高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer簡稱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,既然安上super這個(gè)頭銜, 那我們就要

4、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,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,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,用途,超強(qiáng)吸水高分子材料綜述,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,SAP是怎樣吸水的？,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。,階段2,吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡(luò),2.SAP的吸水

5、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。通過毛細(xì)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(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）,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,吸水劑微球吸水過程的體積變化示意圖,SAP有哪些種類？,SAP,合成高分子系,淀粉系,纖維素系,二、分 類,甲殼質(zhì)衍生物,純合成高分子,天然高分子加工產(chǎn)物,制造SAP的原料是怎樣的？,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

6、大類。 其中，聚丙烯酸（鹽）類的研究最多，產(chǎn)量最大。,三、基本結(jié)構(gòu),線型聚丙 烯 酸 結(jié)構(gòu)示意圖,合成超高吸水高分子材料,80年代我國開始了對(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),纖維素系超高吸水高分子材料,纖維素結(jié)構(gòu),甲殼質(zhì)衍生物,SAP的結(jié)構(gòu)怎樣？,四、SAP結(jié)構(gòu),主鏈或側(cè)鏈上含有親水性基團(tuán)，如 -3、 -、 -2、 -等 吸水能力：-3-2-,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：,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),五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語,如何制備高吸水性樹脂,天然產(chǎn)物的接枝改性,纖維素接枝共聚反應(yīng)過程,