這是吸水性樹脂ppt，包括了概述，高吸水性樹脂定義，高吸水性樹脂的形成條件，基本結(jié)構(gòu)，吸水原理，復(fù)合的無機(jī)成分和方法等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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高吸水性樹脂 概述 自古以來，吸水材料的任務(wù)一直是由紙，棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等材料所承擔(dān)的。但這些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，則很容易脫水，保水性很差。 60年代末期，美國首先開發(fā)成功高吸水性樹脂。這是一種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料。它不溶于水和有機(jī)溶劑，吸水能力可達(dá)自身重量的500～2000倍，最高可達(dá)5000倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出。吸收了水的樹脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。 高吸水性樹脂定義 高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer，簡(jiǎn)稱SAP) 是一種新型的功能高分子材料，是一種含有羥基、羧基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新型功能高分子材料，它具有超強(qiáng)的吸水保水能力，廣泛應(yīng)用林、園藝、工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域 。它無毒無害，反復(fù)釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。 高吸水性樹脂的形成條件 a.分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán)，如羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵； b.樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)； c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度； d.聚合物具有較高的分子量 。 基本結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu)： 基本特性及影響因素 1.吸水能力高 吸水可達(dá)自身重量的幾百倍至幾千倍。 考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標(biāo)通 常有兩個(gè)，一是吸水率，二是吸水速度。 1.吸水率 吸水率是表征樹脂吸水性的最常用指標(biāo)。物理意義為每克樹脂吸收的水的重量。單位為g（水）/g（樹脂）。 影響樹脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本 身的化學(xué)組成之外，還與產(chǎn)品的交聯(lián)度、水解 度和被吸液體的性質(zhì)等有關(guān)。 （1）交聯(lián)度對(duì)吸水率的影響 高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶 性的，不具備吸水性或吸水性很低，因此通常 需要進(jìn)行交聯(lián)。 但實(shí)驗(yàn)表明，交聯(lián)密度過高對(duì)吸水性并無 好處。交聯(lián)密度過高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。 （2）水解度對(duì)吸水率的影響 高吸水性樹脂的吸水率一般隨水解度的增 加而增加。但事實(shí)上，往往當(dāng)水解度高于一定 數(shù)值后，吸水率反而下降。這是因?yàn)殡S著水解 度的增加，親水性基團(tuán)的數(shù)目固然增加，但交 聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹脂的網(wǎng)格 受到破壞，從而影響吸水性。 （3）被吸液的pH值與鹽分對(duì)吸水率的影響 高吸水性樹脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類 物質(zhì)的存在和pH值的變化都會(huì)顯著影響樹脂的 吸水能力。這是因?yàn)樗帷�堿、鹽的存在，一方 面影響親水的羧酸鹽基團(tuán)的解離，另—方面由 于鹽效應(yīng)而使原來在水中應(yīng)擴(kuò)張的網(wǎng)格收縮， 與水分子的親和力降低，因此吸水率降低。 2. 吸水速率 在樹脂的化學(xué)組成、交聯(lián)度等因素都確定 之后。高吸水性樹脂的吸水速度主要受其形狀 所影響。一般來說，樹脂的表面積越大，吸水 速度也越快。所以，薄膜狀樹脂的吸水速度通 常較快，而與水接觸后易聚集成團(tuán)的粉末狀樹 脂的吸水速度相對(duì)較慢。 2.加壓保水性 與紙張、棉花和海綿等材料的物理吸水作 用不同，高吸水性樹脂的吸水能力是由化學(xué)作 用和物理作用共同貢獻(xiàn)的。即利用分子中大量 的羧基、羥基和酰氧基團(tuán)與水分子之間的強(qiáng)烈 范德華力吸收水分子，并由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的橡膠彈 性作用將水分子牢固地束縛在網(wǎng)格中。一旦吸 足水后，即形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的 保水能力很強(qiáng)，即使在加壓下也不易擠出來。 3.吸氨性 高吸水性樹脂一般為含羧酸基的陰離子高分子，為提高吸水能力，必須進(jìn)行皂化，使大部分羧酸基團(tuán)變?yōu)轸人猁}基團(tuán)。但通常樹脂的水解度僅為70％左右，另有30％的羧酸基團(tuán)保留下來，使樹脂呈現(xiàn)一定的弱酸性。這中弱酸性使得它們對(duì)氨那樣的堿性物質(zhì)具有強(qiáng)烈的吸收作用。 4.增稠性 聚氧乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等均可作 為水性體系的增稠劑使用。高吸水性樹脂吸水后體積 可迅速膨脹至原來的幾百倍到幾千倍，因此增稠效果 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述增稠劑。 二. 吸水原理 吸水原理： 階段1：吸水較慢。通過毛細(xì)管吸附和分散作用吸水。 階段2：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。 階段3：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。 淀粉類 纖維素類 纖維素改性高吸水性樹脂也有兩種形式。 一種是纖維素與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用 交聯(lián)劑交聯(lián)而成的產(chǎn)物；另一種是由纖維素與 親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。 纖維素改性高吸水性樹脂的吸水倍率較 低，同時(shí)亦存在易受細(xì)菌的分解失去吸水、保 水能力的缺點(diǎn)。 合成樹脂系高吸水性樹脂目前的種類很多。主要有丙烯酸(鹽) 類、丙烯腈類、聚乙烯醇類等。其中以聚丙烯酸(鹽) 類最重要。 以甘油為交聯(lián)劑，聚丙烯酸鈉鹽進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)為例，其產(chǎn)物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)如下： 合成高吸水性樹脂 合成高吸水性樹脂目前主要有四種類型： （1）聚丙烯酸鹽類 這是目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹 脂，由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體 共聚而成。制備方法有溶液聚合后干燥粉碎和 懸浮聚合兩種。這類產(chǎn)品吸水倍率較高，一般 均在千倍以上。 （2）聚丙烯腈水解物 將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián) 劑交聯(lián)，即得高吸水性樹脂。如將廢晴綸絲水 解后用氫氧化鈉交聯(lián)的產(chǎn)物即為此類。由于氰 基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團(tuán)含量較 低，故這類產(chǎn)品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。 （3）醋酸乙烯酯共聚物 將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進(jìn)行共聚，然 后將產(chǎn)物用堿水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的 共聚物，不加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的高吸 水性樹酯。這類樹脂在吸水后有較高的機(jī)械強(qiáng) 度，適用范圍較廣。 （4）改性聚乙烯醇類 這類高吸水性樹脂由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐 反應(yīng)而成，不需外加交聯(lián)劑即可成為不溶于水 的產(chǎn)物。這類樹脂由日本可樂麗公司首先開發(fā) 成功，吸水倍率為150～400倍，雖吸水能力較 低，但初期吸水速度較快，耐熱性和保水性都 較好，故是一類適用面較廣的高吸水性樹脂。 SAP的優(yōu)點(diǎn)： 高吸水性樹脂的應(yīng)用 （1）日常生活 :嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉等。 （2）農(nóng)林園藝：SAP 保水劑廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領(lǐng)域，可起到保水、節(jié)水、抗旱的作用。 （3）醫(yī)藥領(lǐng)域 ：用于含水量大、使用舒適的外用軟膏，生產(chǎn)醫(yī)用繃帶及棉球， 制造抗感染皮膚。 （4）建材工業(yè)：SAP 可用作混凝土添加劑，改善混凝土的性能，還可用于瀝青改性、防洪工程等 。 （5）食品工業(yè):包裝材料、保鮮材料、脫水劑、食品增量劑等。 （6）光電纜業(yè)：包括膨脹橡膠、電線和電纜用阻水帶、阻水紗、阻水油膏等。 展望 目前，國內(nèi)外研制的各種高吸水樹脂大部分對(duì)去離子水或蒸餾水有較高的吸水率，在鹽水中的吸水率卻降到1/50~1/10，這就造成其在實(shí)際應(yīng)用中大打折扣。因此要解決以上難題可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究： （1）開發(fā)抗鹽性好的高吸水樹脂，擴(kuò)大使用范圍。 （2）目前國內(nèi)對(duì)高吸水樹脂研究中，大約90%以上是產(chǎn)品開發(fā)方面的，涉及高吸水樹脂基礎(chǔ)理論的研究很少。 （3）研發(fā)新型的復(fù)合型高吸水樹脂利用無機(jī)或有機(jī)材料與高吸水樹脂物理混合或參與聚合反應(yīng)而制得的復(fù)合型高吸水樹脂。 （4）采用新的引發(fā)方法，特別是微波輻射方法、紫外輻射方法實(shí)現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)。 （5）改進(jìn)工藝路線，符合世界研制綠色工藝產(chǎn)品，追求環(huán)境友好的發(fā)展趨勢(shì)。 復(fù)合高吸水性樹脂概況 高吸水性樹脂與其它材料復(fù)合開始于20世紀(jì)80年代，復(fù)合后可以有效地改善耐鹽性、吸水速率、凝膠強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、保水性等性能，達(dá)到了均聚物難以達(dá)到的效果，因此得到了迅速的發(fā)展。引入無機(jī)組分制備的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合高吸水性樹脂，綜合了有機(jī)物和無機(jī)物的優(yōu)良性能，實(shí)現(xiàn)了材料的互補(bǔ)和優(yōu)化，可以有效地降低成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。 復(fù)合的無機(jī)成分和方法 有機(jī)-無機(jī)復(fù)合高吸水性樹脂所用的無機(jī)成分主要是黏土類物質(zhì)，包括凹凸棒黏土、膨潤(rùn)土、高嶺土、云母和蛭石等。 復(fù)合方法主要包括： （1）親水性單體插層到黏土的層間，進(jìn)行原位聚合； （2）親水性單體與黏土顆粒表面的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，形成高分子網(wǎng)絡(luò)； （3）黏土顆粒表面的羥基產(chǎn)生自由基，引發(fā)親水性單體接枝聚合； （4）親水性單體與黏土表面通過氫鍵相互作用； （5）黏土顆粒物理填充在高吸水性樹脂的網(wǎng)絡(luò)中。 復(fù)合高吸水性樹脂優(yōu)點(diǎn) 復(fù)合類SAP具有工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，吸水性能好 。同時(shí)它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。 復(fù)合類SAP所得產(chǎn)品不易腐敗，還能改善制成薄膜狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 復(fù)合成分的引入不僅大大降低了高吸水性樹脂的成本，而且也改善了高吸水性樹脂的吸水保水、耐鹽堿和重復(fù)使用等性能，同時(shí)也為非金屬礦的高值化應(yīng)用開辟了新的途徑。 微波輻射法制備高吸水樹脂 微波輻射法制備高吸水樹脂優(yōu)點(diǎn) 微波輻射促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是一種新興的高分子合成技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，微波輻射有很強(qiáng)的穿透力，能對(duì)被照物質(zhì)產(chǎn)生深層加熱作用，其反應(yīng)速度較傳統(tǒng)的加熱方法快數(shù)十倍甚至上千倍，這是由于微波頻率與化學(xué)基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率接近，因此可以使分子構(gòu)象發(fā)生改變，活化某些基團(tuán)，而對(duì)大分子鏈無損傷，大大加快反應(yīng)速度。微波的高頻對(duì)極性介質(zhì)進(jìn)行作用，可促進(jìn)單體或反應(yīng)液快速升溫，且加熱均勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式加熱度慢、受熱不均勻等缺點(diǎn)，并且且具有操作方便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化。 紫外法制備高吸水樹脂 紫外概述 紫外線是電磁波譜中波長(zhǎng)從10nm到400nm輻射的總稱，不能引起人們的視覺。 紫外線根據(jù)波長(zhǎng)分為：近紫外線UVA，遠(yuǎn)紫外線UVB和超短紫外線UVC。紫外線對(duì)人體皮膚的滲透程度是不同的。紫外線的波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，對(duì)人類皮膚危害越大。短波紫外線可穿過真皮，中波則可進(jìn)入真皮。 紫外線的應(yīng)用 化學(xué)：合成高吸水樹脂，涂料固化，顏料固化，光刻。如不飽和聚酯紫外線固化涂料 紫外分光光度計(jì) 紫外法制備高吸水樹脂的優(yōu)點(diǎn) 紫外（UV）聚合法合成高吸水性樹脂環(huán)保、節(jié)能。對(duì)比于反相乳液聚合法，反相懸浮聚合法，水溶液化學(xué)聚合法和接枝聚合法具有工藝過程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，合成時(shí)間短，可在常溫下進(jìn)行，無溶劑污染，無三廢污染，設(shè)備簡(jiǎn)單，易工業(yè)化，成本較低等特點(diǎn)。 高吸水性樹脂有待解決的問題 目前，致命弱點(diǎn)是抗鹽能力差，吸蒸餾水可達(dá)1～2千倍，而吸收生理鹽水只有幾十倍，如對(duì)0.9%NaCl的鹽水只吸收自身重60～70倍，至今還未解決。 解釋產(chǎn)生這一弱點(diǎn)的根本原因，必須從吸水機(jī)理開始研究。Hun紅軟基地

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