超强吸水材料SAP应用和研究进展
高吸水树脂sap详尽介绍
2021/4/5
15
2. 吸水速率
在树脂的化学组成、交联度等因素都确定 之后。高吸水性树脂的吸水速度主要受其形状 所影响。一般来说，树脂的表面积越大，吸水 速度也越快。所以，薄膜状树脂的吸水速度通 常较快，而与水接触后易聚集成团的粉末状树 脂的吸水速度相对较慢。
2021/4/5
16
2.加压保水性
吸水率是表征树脂吸水性的最常用指标。物理意义为每 克树脂吸收的水的重量。单位为g（水）/g（树脂）。
2021/4/5
11
影响树脂吸水率有很多因素，除了产品本 身的化学组成之外，还与产品的交联度、水解 度和被吸液体的性质等有关。 （1）交联度对吸水率的影响
高吸水性树脂在未经交联前，一般是水溶 性的，不具备吸水性或吸水性很低，因此通常 需要进行交联。
2021/4/5
H2O
内外
交
联
吸水树脂的离子2型1 网络
点
阶段3：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
2021/4/5
22
高吸水性树脂的分类
分类方法 按原料来源分类
类别
（3）研发新型的复合型高吸水树脂利用无机或有机材料与 高吸水树脂物理混合或参与聚合反应而制得的复合型高吸 水树脂。
4
高吸水性树脂的形成条件
• 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； • 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 。
5
高吸水性树脂的结构与性能
结构：
超强吸水材料SAP
问题与解决：
方案经济性： SAP可以是淀粉改性的高吸水性树脂；
优点：原料来源丰富，产品吸水倍率较高，通 常都在千倍以上。 缺点：吸水后凝胶强度低，长期保水性差，在 使用中易受细菌等微生物分解而失去吸水、保 水作用。但是污水处理后的水是要利用的，所 以保水性不予考虑，微生物在前面已除去。
所以，如可实行，则这种方法经济实惠。
基本结构
❖微观结构：
SAP的多孔网状结构
淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
吸水原理：
❖ 阶段1：吸水较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。 阶段2：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。
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
H2O
内外
交
联
吸水树脂的离子型网络
方案一： 在SAP外面通过化学键作用添加许多层特定 的分子筛，且分子筛成分中有可使金属离子 沉淀的离子。 作用：设定许多浓度梯度，降低可溶盐的浓 度，阻止沉淀盐进入。
问题与解决：
方案二：引入长链疏水性单体。可获得 耐温性，耐盐性更好的增稠剂。即由于 疏水缔合作用形成了一定强度的空间网 格结构。如将甲基丙烯酸十八酯引入常 规丙烯酸类增稠剂中，有效地提高了电 解质性能。
点
阶段3：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
SAP的分类：
淀
接枝聚合物
粉
系
分类
接枝共聚物
纤维素系交联物
聚丙烯酸类 聚乙烯醇类
合成高分子系
等
SAP的优点：
遇水会反应的高分子
遇水会反应的高分子高分子材料是一类具有特殊结构和性质的大分子化合物，广泛应用于各个领域。
其中，有一类高分子材料在遇到水分时会发生反应，这种特性为许多应用提供了便利。
本文将介绍几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
一、聚丙烯酸钠（SAP）聚丙烯酸钠是一种超吸水性高分子材料，其分子链上含有大量的羧酸基团，使其具有极强的吸水能力。
当SAP与水接触时，水分子与SAP的羧酸基团发生氢键作用，吸附在SAP分子上，从而形成大量的水凝胶。
这种水凝胶具有出色的吸水性能，可用于制备尿不湿、卫生巾等产品。
二、聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇是一种可溶于水的高分子材料，具有优异的附着性和膜化性。
当PVA与水接触时，分子链上的羟基与水分子发生氢键作用，使PVA溶解于水中。
这种特性使得PVA广泛应用于粘合剂、涂料、纸张加工等领域。
三、聚醚酮（PEEK）聚醚酮是一种具有高温稳定性和耐化学腐蚀性的高分子材料。
当PEEK与水接触时，水分子会渗透到PEEK的分子链中，与PEEK分子内的羧基发生反应，导致PEEK的分子链发生断裂。
这种特性使得PEEK可以用于制备水解可降解的材料，例如医疗领域中的可吸收缝线。
四、聚乳酸（PLA）聚乳酸是一种可降解的高分子材料，其分子链中含有大量的酯键。
当PLA与水接触时，水分子会进入PLA的分子链中，与酯键发生水解反应，使PLA分子链断裂。
这种特性使得PLA成为一种环境友好的材料，可用于制备一次性餐具、生物医用材料等。
以上介绍了几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
这些材料的特性使得它们在各个领域中发挥重要作用。
在未来的发展中，我们可以进一步探索这些材料的性能和应用，为人们的生活带来更多便利和创新。
高吸水树脂SAP的应用及发展趋势
单位:仟吨/年
中東 南美洲 東南亞 中國 北美洲 西歐 東北亞
2014
2014 803 552 550 827 309 60 80 3,181
2015
2015 843 552 550 907 429 60 80 3,421
年度 产能 需求 需求/产能
2013 522 267 51%
2014 827 315 38%
2015 907 385 42%
2016 907 465 51%
2017 907 545 60%
年增率 13.8% 19.5% -
得利于单独二胎政策，推测2014年起SAP需求将大幅成长
数据源:中国生活用纸协会、化学工业日报 16
Hydrophilic polymer chain Cross-linkage between polymer chain COO- ions formed after absorption => expansion Na+ ions formed after absorption => Osmolality
反应法 生产商 产能 (仟吨/年) 比率(%)
逆相悬浮聚合 住友 279 8.77 三大雅 20 0.63
水溶液聚合 台塑、NSCL、BASF 等厂商(含三大雅) 2,882 90.60
合计 -3,181 100%
10
高吸水树脂(SAP)用途
For water retainer: 4% 电缆阻水剂 電纜阻水劑
中国地区主要SAP厂商产能
单位：仟吨/年 制造商 三大雅(江苏南通） 丹森(江苏宜兴) 日本触媒(张家港) 台塑(宁波) BASF(南京) 邦丽达(福建泉州) 上海华谊 嘉兴卫星 山东诺尔 济南昊月(山东济南) 烟台万华 其它 合计 2013 140 100 30 45 0 40 40 30 50 40 0 7 522 2014 140 180 30 90 60 40 40 30 50 40 120 7 827 2015 220 180 30 90 60 40 40 30 50 40 120 7 907 2016 220 180 30 90 60 40 40 30 50 40 120 7 907 2017 220 180 30 90 60 40 40 30 50 40 120 7 907
高吸水树脂sap详尽介绍
本次项目成果回顾
成功合成高吸水树脂SAP，并验证其吸水性能 拓展了SAP在农业、卫生用品等领域的应用研究
探究了不同合成条件对SAP性能的影响，优化了合成工 艺
建立了完善的SAP性能评价体系，为后续研究提供了有 力支持
存在问题和挑战识别
01
SAP吸水速率和吸水量 仍有提升空间，需进一 步优化配方和工艺
成品检测
对SAP的吸水性能、保水性能、粒度分布等指标进行检测， 确保产品质量符合要求。
工艺流程图解析
工艺流程图
原料→预处理→聚合反应→后处理→成品检测→包装→入库。
流程图解析
详细解析每个工艺步骤的操作要点和注意事项，帮助读者更好地理解SAP的制 备过程。
03 SAP的物理化学性质分析
外观形态与颜色特征
02
SAP在长期使用过程中 的稳定性有待提高，需 加强耐久性研究
03
SAP生产成本较高，限 制了其在某些领域的应 用推广
04
环保法规对SAP生产和使 用的要求日益严格，需关 注环保型SAP的研发
下一步工作计划安排
深入研究SAP吸水机理，探索 提高吸水速率和吸水量的新方
法
开展SAP耐久性试验，评估其 在不同环境下的性能变化
VS
国外生产商
国际知名SAP生产商如BASF、Dow等在 中国市场占据一定份额，但面临国内企业 的激烈竞争。
政策法规影响分析
环保政策
随着环保意识的提高，政府对SAP生产过程中的环保要求越来越严格，推动企业加大环 保投入。
产业政策
国家出台了一系列鼓励新材料产业发展的政策，为SAP产业的发展提供了良好的政策环 境。
其他领域拓展思路分享
医疗卫生
在医疗卫生领域，SAP可以应用于手术缝合线、止血材料等医疗用 品中，提高产品的吸水性和止血性能。
高吸水树脂应用与发展
高吸水树脂的发展与应用摘要：高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料，由于它具有很强的吸水性和优良的保水性，近年来，高吸水性树脂的开发在我国发展较快。
在工业、农林、园艺及日常生活等方面具有广阔的应用前景。
介绍了高吸水树脂的研究状况、应用现状、发展现状及其在各方面的应用，并讨论了改进高吸水树脂性能的方法以及目前的主要研究趋势，并对对今后的研究发展进行了展望并提出建议。
关键词：高吸水树脂；现状；应用；发展一、高吸水树脂1、高吸水性树脂的定义高吸水树脂 (super —absorbent Polymer，简称SAP)，是一种出现与2O世纪60年代的一种经适度交联的具有三维网络结构的新型功能高分子材料。
由于该材料分子中含有大量的羧基、羟基等强亲水性基团而具有高分子电解质的分子扩张性能。
同时，由于微交联三维网络结构阻碍了分子的进一步扩张，使得分子在水中只溶胀不溶解，具有奇特的吸水和保水能力，它能吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，并有很强的保水能力，已经被广泛应用于农林、园艺、工业、医疗、环保等各个领域。
2、高吸水树脂的特点（1）吸水量高常用的吸水材料海绵等吸水能力为自身重量20倍左右，而淀粉类树脂可吸收自身重量的数百千倍的水。
（2）保水性好普通吸水材料吸水后，受到压力，易放出水，但高吸水性树脂受压，水不容易从树脂中放出来，也就是说它在外加压力下仍具有良好的保水性。
（3）热稳定性好不同吸水树脂，有不同的热稳定性。
淀粉类在150度加热1h，开始变黑，吸水能力下降，如把高吸水树脂储存在密封容器中，可储存3-4h，其吸水能力不变。
（4）增稠性高吸水性树脂吸水后呈水凝状，比普通水溶性的更高的黏度，明显的增稠效果。
3、高吸水树脂的分类（1）淀粉类淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。
与淀粉进行接枝共聚应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。
目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。
高吸水性树脂
高吸水性树脂
高吸水性树脂（SAP）是一种高分子材料，有着奇特的吸水性能和保水能力，吸水可达自身重量的数百倍甚至上千倍，并可在数秒内生成凝胶，且保水性强，在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能，同时又具备高分子材料的优点。
高吸水性树脂是我公司与著名高校研究机构经过几年的研究共同开发出来的一种新型的产品，拥有自主的知识产权的吸水材料。
配方工艺独特，产品目前已能过省级鉴定，鉴定结果为“国内领先水平”。
用途：
可广泛用于干燥剂、脱氧保鲜剂、制热制冷设备、吸水膨胀橡胶、膨胀玩具、电缆阻水带、卫生巾、纸尿裤、凉垫、药品保湿、冰垫、冰帽、冰带、混凝土外加剂、农林园世抗旱保水、防沙治水等很多方面。
包装：
大包装：三层防潮塑编牛皮纸袋，25kg/袋。
简述sap吸水原理的应用
简述sap吸水原理的应用1. 什么是SAP吸水原理？SAP（Super Absorbent Polymer）即超级吸水聚合物，是一种高分子化合物，具有极高的吸水性能。
它可以在自身体积的数百倍水容纳量的水分。
SAP是由交联的水溶性聚合物构成，通过吸水形成凝胶状态，并能够在一定程度上保持水分。
在干燥状态下，SAP呈粉末状，但一旦接触到水，它会快速吸收水分并膨胀成凝胶。
2. SAP吸水原理的应用领域SAP吸水原理得到了广泛的应用，特别是在以下领域：2.1 医疗领域SAP可以用于医疗敷料或尿布等产品中，以吸收和保持体液，防止外泄。
这带来了许多优势，例如提供干爽的感觉，减少感染的风险，并提高舒适度。
此外，SAP还可以用于手术器械的吸乳功能，从而帮助医生更好地控制手术环境。
2.2 农业领域SAP可以用于农业领域，特别是在植物栽培和土壤保湿方面。
SAP能够吸收和保持大量的水分，然后缓慢释放给植物根系。
这有助于提高土壤的保湿性能，减少浪费的水资源，并提高植物的生长和产量。
2.3 卫生产品领域SAP广泛应用于卫生产品中，例如卫生巾和尿片。
通过使用SAP，在这些产品中可以有效地吸收和锁定体液，保持干燥。
这使得产品更加舒适，并提供更长时间的使用寿命。
2.4 包装领域在包装领域，SAP可以用作吸湿剂，用于吸收和保持包装中的湿气或流体。
这有助于保持产品的品质和寿命，并防止湿气对产品的影响。
2.5 环境保护领域在环境保护领域，SAP可以用于处理与污水处理有关的问题。
它可以用作固体污泥的稳定剂，以减少体积和减少对环境的影响。
此外，SAP还可以用于控制土壤和水体中污染物的释放，提高环境质量。
3. SAP吸水原理的优势和局限性3.1 优势•高吸水性能：SAP可以吸收自身重量几百倍的水分，远远超过其他吸水材料。
•高保水性能：SAP能够保持吸收的水分，并缓慢释放给周围环境。
•高稳定性：SAP在吸水过程中保持稳定的结构和形状，不易溶解或流失。
吸水高分子材料
吸水高分子材料1.吸水高分子材料的研究进度目前,对吸水性树脂的研究多是从吸水速度、吸水率、凝胶强度三个方面做工作。
通过改进树脂粒子的形状,增大比表面积,可以提高其吸水率。
离子型的高吸水性树脂,如聚丙烯酸盐,由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差,通过于非离子型单体共聚,可以提高其耐盐性。
复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。
林建明等人合成了膨润土的部分水解交联的聚丙烯酰胺树脂,通过SEM 电镜观察,发现膨润土全部吸附于树脂交联网络,使凝胶的刚性增强。
日本三菱公司将淀粉接枝丙烯酸与PVC 塑料共混,不仅提高了吸水树脂的凝胶强度,也增强了PVC 的吸水能力。
为了提高吸水性树脂的吸水性能,广大科研工作者已经做了大量工作,不断优化和改进已有的合成体系,同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系.2.吸水高分子材料的吸水机理高吸水性树脂的吸水分几个阶段。
最初阶段其吸水速率很慢,因为此时的吸水是通过毛细管吸附和分散作用来实现的,接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解,阴离子固定在高分子链上,阳离子则可以自由移动。
随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张;同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散,导致阳离子在树脂网络内浓度增大,于是网络内外产生渗透压,水份进一步渗入。
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。
3.材料吸水能力的差异与原因人们追求的目标是使吸水性材料具有更高的吸水能力和吸水速度。
由材料的结构和吸水原理可知，影响树脂吸水能力的因素有很多，主要有交联密度.结构组成.溶液性质.表面形态.制备方法.流体力学体积等。
如未经交联的树脂基本上没有吸水功能，而交联后，吸水率会成千倍的上升，但随着交联密度的增加，吸水率反而下降。
在聚丙烯酸树脂中引入亲水性非离子型单体共聚，可提高吸水速度，但影响了吸水能力。
高分子吸水树脂SAP
高分子吸水树脂SAP剖析高吸水性树脂（英文名为Super Absorbent Resin，简写为SAR），或者称为高吸水性聚合物（英文名为Super Absorbent Polymer，简写为SAP），是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。
与传统吸水材料如海绵、纤维素、硅胶相比，它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却又有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。
高吸水性树脂的吸水量高，可达到自重的千倍以上，而且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。
高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。
是一种典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。
它能够吸收并保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分或都数十倍的盐水，并且能够保水贮水，即使加压也很难把水分离出来。
这是由于其分子结构上带有大量具有很强亲水性的化学基团，而这些化学基团又可形成各种相应的复杂结构，从而赋予该材料良好的高吸水和高保水特性。
高吸水性树脂与水有很强的亲和力使它在个人卫生用品方面得到广泛应用，并在农业、土木建筑、保鲜材料、改造环境等方面的应用也显示出广阔的前景。
如婴儿纸尿片、老年失禁纸尿片布、妇女用卫生巾等，广大发展中国家在这方面的需求不断增长，各国纷纷扩大生产，增加研究和开发力度。
高吸水性树脂作为通讯电缆的防水剂、湿度调节剂、凝胶转动装置、活体酶载体、人造雪等方面也得到了大量的研究和应用。
高吸水性树脂在农艺园林方面的应用也已表现出令人鼓舞的前景，它有利于节水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物发芽率等。
高吸水树脂在沙漠治理方面的应用更是具有无可估量的社会效益。
由此可见进一步开发高吸水性树脂仍然有很重大的意义。
1.国外状况高吸水树脂的研究开发始于20世纪60年代后期。
1966年美国农业部北方研究所Fan-ta等进行了淀粉接枝丙烯腈的研究，从此开始了高吸水树脂的发展。
高吸水树脂(SAP)详尽介绍
按交联方法分类
a.用交联剂网状化反应； b.自身交联网状化反应； c.辐射交联； d.在水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶 结构。
按产品形状分类
a.粉末状； b.颗粒状； c.薄片状； d.纤维状。
淀粉类
淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一种是淀粉与丙 烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团 的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功；另一类是 淀粉与亲水性单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合， 然后用交联剂交联的产物，是由日本三洋化成公司首开先 河的。 淀粉改性的高吸水性树脂的优点是原料来源丰富，产 品吸水倍率较高，通常都在千倍以上。缺点是吸水后凝胶 强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解 而失去吸水、保水作用。
3.吸氨性
高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高分子，为提 高吸水能力，必须进行皂化，使大部分羧酸基团变为羧酸 盐基团。但通常树脂的水解度仅为70％左右，另有30％的 羧酸基团保留下来，使树脂呈现一定的弱酸性。这中弱酸 性使得它们对氨那样的碱性物质具有强烈的吸收作用。
4.增稠性
聚氧乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等均可作
为水性体系的增稠剂使用。高吸水性树脂吸水后体积 可迅速膨胀至原来的几百倍到几千倍，因此增稠效果 进进高亍上述增稠剂。
二. 吸水原理
吸水实质
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。
化学吸附
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。
（4）改性聚乙烯醇类 这类高吸水性树脂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。这类树脂由日本可乐丽公司首先开发 成功，吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较 低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都 较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。
sap吸水倍率
sap吸水倍率摘要：1.SAP 吸水倍率的定义和作用2.SAP 吸水倍率的计算方法3.SAP 吸水倍率的影响因素4.SAP 吸水倍率的实际应用5.SAP 吸水倍率的优缺点分析6.SAP 吸水倍率的发展趋势和前景正文：SAP 吸水倍率，即Super Absorbent Polymer（超强吸水性聚合物）的吸水倍率，是指SAP 材料在吸收水分时的吸水能力。
作为一种高分子材料，SAP 具有极高的吸水性和保水性，广泛应用于卫生护理、农业、环保等领域。
SAP 吸水倍率的计算方法为：吸水倍率= （湿重- 干重）/ 干重。
通常情况下，SAP 的吸水倍率越高，其吸水性能越强。
然而，吸水倍率并非唯一衡量SAP 性能的指标，还需综合考虑其他性能参数，如保水性能、机械强度等。
影响SAP 吸水倍率的因素主要包括：聚合物的类型、结构和形态；吸水过程中的温度、压力和时间；以及材料的改性程度等。
在实际应用过程中，需要根据具体需求选择合适的SAP 材料和制备工艺，以实现最佳的吸水倍率。
在卫生护理领域，SAP 吸水倍率的提高可以有效提高卫生用品的吸水性能，为使用者带来更加舒适和便捷的体验。
在农业方面，高吸水倍率的SAP材料可用于保水剂，提高土壤的持水能力，促进植物生长。
此外，SAP 在环保领域的应用也日益受到关注，如用于垃圾填埋场、污水处理等。
尽管SAP 吸水倍率具有诸多优点，但同时也存在一定的缺点，如耐酸碱性较差、易受有机溶剂侵蚀等。
因此，针对不同应用领域，需要对SAP 材料进行相应的改性处理，以满足性能要求。
随着科技的发展，SAP 吸水倍率有望进一步提高，同时开发出更多具有高性能、环保和多功能的新型SAP 材料。
超强吸水高分子材料
Super 普通吸水材料
SAP
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
SAP优点
吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
Super 吸水前
吸水后
Ab s o rb e nt po水能力高:即使受压也不易失水
SAP优点
Super 观看保水能力演示 Ab s o rb e nt po lym e r
纤维素系
合成高分子系
纯合成高分子
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
天然高分子加工产物
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
n-2
OH
CH CN m
水解
NaOH
CH2OH
O
OH O
O
OH
CH2 CH
n-2
2HNOC
沉析
烘干
CH2 y
粉碎
CH x
COONa
中和 湿料
纤维素吸水树 脂干料
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥 离心中和
超强吸水高分子材料综述 优点
一、吸 水 原 理
用途
二、分类
三、基本结构
四、SAP结构 五、合成高吸水分子中一些重要术语 六、接枝共聚反应实例
合成系
工艺简单，吸水、 保水能力强 吸 水速度较快耐水
与优 点
联
系
共 同 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。
SAP材料性能研究
SAP材料性能研究摘要：采用丙烯酸钠，丙烯酸钾进行试验，对两种SAP的吸水率，吸水速率，膨胀率，保水性等性能进行了测试。
结果表明，SAP的吸水能力很强；吸水后体积膨胀大；保水性较好。
SAP；丙烯酸；吸水Abstract：Using sodium acrylate， potassium acrylate for testing， the water absorption， water absorption rate， swelling rate， water retention and other properties of the two kinds of SAP were tested. The results show that the water absorption capacity of SAP is very strong，volume expansion after water absorption，the water retention is better.Key words：SAP；acrylic acid；Instability；Water absorption1 研究背景高吸水树脂（Super Absorbent Polymer，SAP）是一种具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的新型功能高分子材料。
它含有许多强亲水性基团，并具有一定的交联度，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等，它本身不溶于水，也不溶于任何有机溶剂。
由于此类物质具有独特的三维空间网状结构，通过水合作用可以吸收自身重量几百倍甚至千倍的水而呈凝胶状，在一定的压力下水也不会析出，吸水后的树脂凝胶物干燥后可以重新恢复其吸水性能，因此在许多领域有重要的应用前景。
本文针对丙烯酸系的高吸水树脂，从其基本吸水性能进行试验研究，为下一步应用到隧道注浆工程打下基础。
改善混凝土性能的新型外加剂——超吸水性树脂（SAP）
改善混凝土性能的新型外加剂——超吸水性树脂（SAP）在混凝土技术高速发展的今天，各种改善混凝土性能的新型外加剂得到积极开发和研究，其中应用最为广泛的外加剂是高效减水剂。
使用高效减水剂和矿物超细粉是获得高强高性能混凝土的主要方式。
高强高性能的混凝土水灰比较低、水泥用量大、结构较致密，水泥在水化过程中往往因为自收缩过大而发生开裂，严重影响了其耐久性和使用年限，因此解决开裂问题对高性能混凝土的发展应用有着非常重要的意义。
什么是超吸水性树脂？超吸水性树脂（Superabsorbent polymers，简称SAP）是一种交联高分子化合物，能够吸收自重几十倍到几千倍的水，在接触水或水溶液后开始肿胀形成水凝胶，具有良好的保水性。
近些年部分学者将SAP应用于混凝土中将其当作“内部蓄水库”，在某些条件下如温度、孔隙溶液中的化学组成变化、时间推移等可以释放出水分，为混凝土提供内部养护。
已有研究显示，将SAP掺加到水泥混凝土中，不仅可以减少甚至可以完全避免自干燥以及由此产生的自收缩，还可以提高其抗冻、抗渗等耐久性能，因此SAP是一种非常有前景的新型混凝土外加剂。
下面介绍国内外学者研究SAP应用在混凝土中的研究成果，并提出未来进一步研究的方向。
· 混凝土中所掺SAP的种类和大小·SAP的类型较多，可从原料来源、官能团、亲水性和交联方法等进行分类，其中按原料来源可分为淀粉类、纤维素类以及合成聚合物类，应用在混凝土中的SAP大多数为丙烯酸胺-丙烯酸共聚型。
Jensen和Hansen认为SAP粒径大小会影响混凝土的性能，大的SAP粒子在搅拌过程中没有足够的时间去吸水导致效率降低，小的SAP粒子则相对其表面活性区域减少，吸水能力降低，认为SAP粒子在肿胀状态达到100μm左右最佳。
Lura研究了50μm~250μm内不同粒径的SAP对自收缩的影响，掺量较小时，粒径较大的SAP减少自收缩的效果优于粒径较小的。
SAP一般材料简介
SAP一般材料简介1. 引言SAP（Super Absorbent Polymer）一般材料，也称为超高吸水树脂或超吸水聚合物，是一种具有极高吸水性能的材料。
它可以吸收比自身重几十到几百倍的水或其他液体，并且在吸水后仍能保持形态稳定，不易流失。
SAP材料在许多领域都有广泛的应用，如卫生产品、农业、建筑材料等。
本文将对SAP材料的特性、应用以及未来发展趋势进行介绍。
2. 特性SAP材料具有以下几个特性：•高吸水性：SAP材料可以快速吸收大量的水或其他液体，其吸水速度是普通材料的几十甚至上百倍。
这种特性使得SAP材料在卫生用品如尿布、卫生巾等的制造中有广泛的应用。
•良好的保水性：一旦吸收了液体，SAP材料可以有效地将其锁定在内部，不易流失。
这种特性使得它在农业领域中的水土保持、减少灌溉频率等方面有着重要的应用。
•安全性：SAP材料通常由化学合成而成，它的主要成分是聚丙烯酸钠。
经过处理后的SAP材料无毒害、无刺激性，对人体和环境安全无害。
•抗压性：SAP材料具备良好的抗压性能，即使在吸满水后，依然能够保持形态稳定，不易变形或溢出。
3. 应用领域由于SAP材料具有独特的特性，它在许多领域都得到了广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 卫生产品卫生产品是SAP材料的主要应用领域之一。
尿布、卫生巾等产品使用了SAP材料作为吸水层，其高吸水性能可以迅速吸收液体并锁定在内部，保持表面干燥，提高使用者的舒适度。
3.2 农业SAP材料在农业领域有着重要的应用。
它可以被添加到土壤中，起到保水、保肥的作用，减少灌溉频率，提高作物的生长效率。
此外，SAP材料还可以用于包装农产品，在运输过程中保持产品的新鲜度。
3.3 建筑材料SAP材料还可以被应用于建筑材料中。
在建筑施工中，SAP材料可以添加到混凝土中，增强混凝土的吸水性，减少龟裂和渗漏的风险。
此外，SAP材料还可以用于制造防水涂料和防水材料，提高建筑物的防水性能。
用于纸尿裤的高分子吸水树脂的性能研究
用于纸尿裤的高分子吸水树脂的性能研究用于纸尿裤芯体的高分子吸水树脂（SAP）主要由悬浮法和粉碎法两种方法制备。
本文通过实验比较两类制备方法所得的SAP单独状态和混合状态下吸收速度、吸收倍率、加压吸收量和保水量。
得出较优的纸尿裤芯体SAP使用配比方案。
标签：纸尿裤；高分子吸水树脂；吸收倍率；加压吸收量；保水量高分子吸水树脂（SAP）是一种高分子新型材料，具有吸水快，保水量大的特点，广泛应用于纸尿裤，园艺等领域中。
纸尿裤内使用的SAP要求对0.9%生理盐水（NaCl溶液）具有很好的吸收倍率、保水量、加压吸收量和适当的吸收速度。
因此，选取合适的SAP作为纸尿裤的芯体需要进行多项评估。
目前广泛应用于纸尿裤芯体内的SAP主要有两种制备方法：悬浮法和粉碎法，特点如下：由表1可知，两种制备方法的SAP具有各自的优缺点，单独使用某一方法制备的SAP用于制备纸尿裤芯体存在性能短板，因此寻找平衡点能提高纸尿裤用SAP的综合性能。
本文选用住友SA60S和触媒CAW101作为实验样本。
住友经测试，具有最优秀的吸收倍率，因此本文按以下配比进行相关性实验：A：住友：触媒=1：1；B：住友：触媒=2：1；C：住友：触媒=3：1；D：住友：触媒=4：1。
A、B、C、D、住友SA60S和触媒CAW101均分别进行以下测试，并每组合进行3次试验，取3次试验的平均值为测定结果，精确到0.1。
1 吸收速度的比对1.1 仪器材料感量为0.01g电子天平，100mL量筒和烧杯，磁力搅拌器，秒表，0.9%生理盐水。
1.2 测试步骤在带有转子的烧杯中，装入生理盐水50mL，将烧杯放在磁力搅拌器上，以600转/分的速度进行搅拌，准确称取2.00g的SAP，投入烧杯中，用秒表开始计时，当漩涡消失，液面变成水平状态时作为终点，记录时间（s）。
1.3 测试结果由图1可知，混合组合比单一使用某种制备方法的SAP具有更优的吸收速度。
2 保水量的比较测试使用的仪器材料、测试步骤参考GB/T 22905《纸尿裤高吸收性树脂》附录F。
高吸水性树脂
高吸水性树脂高吸水性树脂(Super Absothent Polymer，简称SAP)，是由低分子物质经聚合反应合成或由高分子化合物经化学反应制成，是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料，分子链上含有很多强亲水基团，能吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，这是以往材料所不可比拟的。
高吸水性树脂不但吸水能力强，且保水能力非常高,吸水后无论加多大压力也不脱水【5】。
因此被广泛地应用到农业、林业、园艺等的土壤改良剂、卫生用品材料、工业用脱水剂、保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料等。
1高吸水树脂的结构高吸水树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。
高吸水树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。
要具有这种特性，其分子中必须含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有移动的交联度。
实验表明：吸水基团极性极性越强，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。
而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其在外界有压力时水很容易脱。
高吸水性树脂的微观结构因合成体系的不同而呈现出多样性[1]。
1.1离子型高吸水树脂结构大多数高吸水性树脂是由分子链上含有强亲水性基团(如梭基、磺酸基、酞图1 高吸水树脂的离子网络结构胺基、轻基等)的三维网状结构所组成，如图1所示。
吸水时，首先是离子型亲水团在水分子的作用下开始离解，阴离子固定在高分子链上，阳离子作为可移动离子在树脂内部维持电中性由于网络具有弹性，因而可容纳大量水分子，当交联密度较大时，树脂分子链的伸展受到制约，导致吸水率下降。
随着离解过程的进行，高分子链上的阴离子数增多，离子之间的静电斥力使树脂溶胀，同时，树脂内部的阳离子浓度增大，在聚合物网络内外溶液之间形成离子浓度差，渗透压随之增大，使水进一步进入聚合物内部。
当离子浓度差提供的驱动力不能克服聚合物交联构造及分子链间相互作用(如氢键)所产生的阻力时，达到饱和量。
1.2淀粉接枝型高吸水性树脂结构日本三洋化成工业公司温品谦二等根据V on E. Cgruber等的方法探讨了淀粉接枝丙烯酸的聚合物结构，见图2如示【2】。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超强吸水材料SAP应用和研究进展
胡登平学号08080323
摘要：超强吸水树脂作为一种新型的功能高分子材料，其具有两个显著特点:高吸水性和高保水性。
考虑其重要应用价值和经济价值[1-4]，人们对它的研究越来越立体化，多角度，本文先是简单介绍了超强吸水材料SAP的组成，结构，吸水原理和分类。
后面重点介绍了现在国内关于SAP的研究，着重讲解了SAP对农作物的生长，环境保护以及石油开采中的应用。
关键字：超强吸水材料应用现状研究进展
一．SAP的组成和结构：
SAP的中文全称是高吸水树脂，英文全称是Super absorbent polymer,它是一种功能高分子材料，具有很高的分子量，主要是有碳氢原子和杂原子组成。
其结构特征有三点：一是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；二是树脂具有交联结构；三是聚合物内部具有较高的离子浓度。
再从三个角度解剖一
下SAP的结构：从化学结构看，主链或侧链上含有亲水性基团，如-SO
3H，-COOH，-CONH
2，
-OH
等；从物理结构看，低交联度的三维网络，网络的骨架可以是淀粉，纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类）。
从微观结构看，因其合成体系不同而呈现多样性：淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构，纤维素接枝丙烯酰胺呈峰窝型结构，部分水解的聚丙烯酞胺树脂则呈粒状结构。
二．SAP的吸水原理和分类：
一般吸水的原理分为物理吸附和化学吸附，而SAP正是通过化学键结合把水和亲水性基团结合在一起，从而达到吸水的目的，具体的吸水过程可以分为三步，首先是通过毛细管吸附和分散作用吸水，这一步的速度很慢的；而到了第二步速度明显增快，是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。
最后随着吸水量的增大,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。
SAP的分类方法很多，可以根据原料来源分为淀粉系，纤维素系以及合成高分子系[5-6]。
也可以按亲水基团引入方式分类，分为亲水单体直接聚合；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。
按交联方法分类，分为用交联剂网状化反应；自身交联网状化反应；辐射交联；在水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶结构。
三．SAP的应用和研究进展：
SAP是上世纪60年代末发展起来的。
在人们日常生活中，工业上，农业中已经得到广泛的应用，在日常生活中的产品中用到SAP的有：吸水性抹布、、插花材料、婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、妇女卫生用品、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉等；在农业上有农用保水剂、土壤改良剂；此外SAP还用作医疗卫生材料，如外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料；
在工业上有工业吸水剂：如堵水剂、脱水剂；以及在食品工业用作包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等。
可以看出SAP可谓深入各个角落，无处不在。
由于今年来西部干旱缺水的情况越发严重，SAP作为保水剂的研究也在紧锣密鼓的进行，同时各种吸水树脂也层出不穷。
下面介绍几种SAP的合成及应用。
首先是三种以淀粉为原料的SAP的制备；第一种是高直链超强吸水树脂，主要研究它的制备和吸湿和保湿功能的比较，具体制备是以：以高直链淀粉为原料，丙烯酰胺为接枝单体，
过硫酸钾作为引发剂，N，N一亚甲基双丙烯酸胺作为交联剂，制备强吸水材料。
并用红外图谱表征结构，而吸水和保水性能测试则是则是通过与变色硅胶进行比较得到初步的结果。
最终结果表明该吸水材料具有较大的吸湿容量和良好的吸湿稳定性，红外图谱显示所制备的材料具有大量的亲水基团，在90％相对湿度下的平衡吸湿量达到了150g／g，保湿性能好，优于传统使用的变色硅胶，在吸湿保湿方面具有一定应用潜力[7]。
而第二种则是改性淀粉的SAP制备，制备采用了反相乳液法，最终得到的结论是以淀粉为主要原料,采用反相乳液聚合方法通过淀粉与丙烯酸的接枝共聚反应能得到改性淀粉超强吸水树脂;淀粉乳浓度、反应温度、引发剂和交联剂用量、单体淀粉比配比、中和度等是影响产物吸水性能的主要因素;在吸水和保水方面则是由于直链淀粉的SAP，改性淀粉吸水性树脂吸去离子水达1400余倍,吸自来水达320倍[8]。
第三种则是将淀粉和纤维素结合制备SAP,采用的制备方法也是截然不同，它采用自由基聚合法，以过硫酸钾为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,羧甲基纤维素,玉米淀粉与丙烯酸钠进行自由基接枝共聚合成吸水剂，实验结果表明它也是一种很好的超强吸水材料[9]。
以上是以淀粉为原料的制备方法，下面扼要的介绍一下SAP的应用。
首先是新型抑尘剂的应用研究，以西安为例，分析西安扬尘污染情况，获得扬尘污染的规律，然后以天然淀粉，丙烯酸，和丙三醇制备无毒，无污染，价格实惠，、易自然降解的吸水材料，并评价它的保湿性能[10]。
其次再来看看SAP对小麦的出叶的影响，学者研究了SAP与营养渡和水的配台使用对小麦的出叶情况和群体动态变化的影响，得到的结论是作为实施节水农业的新材料．SAP可在于旱地区和干旱季节广泛试验与应用[11]。
除了小麦，SAP的保水性能对水稻也有着重要的作用。
以膨润土复合丙烯酰胺SAP和淀粉接枝丙烯酸SAP的防渗剂能增强水稻的抗旱能力，为水稻创造良好的土壤条件，提高水稻对水分和养分的利用率，促进根系生长，促进了水稻生长和发育[12]。
众所周知，在石油开采中，漏油是经常可见事，超强吸水树脂是一种较为理想的堵漏材料,它能很好地解决钻井过程中的恶性漏失。
西南石油大学测试了不同条件下超强吸水树脂的承压能力,包括不同渗透率、不同温度下吸水树脂的承压变化。
得出的结论是在吸水树脂堵漏过程中,漏失量并非一直降低,而是一个先增加后降低最后再增加的过程[13]。
以此同时也有了超强吸水树脂深部调剖技术[14]，这种技术可以明显提高油量，减少损失。
四．结语与展望
随着人们对SAP的深入研究，不断有各有功能化的超强吸水材料诞生了，但是就面前国内来看，仍然存在SAP种类少，成本高的问题，结合该材料的特点和现在国内的发展现状，SAP应向着以下几个方面发展[15]。
（1）拓宽合成渠道，简化工艺，降低成本。
（2）深入理论研究，探索作用机理。
（3）加大环保力度，研发可降解的SAP.
（4）实现多学科交叉，研发复合型材料。
参考文献：
1.邹新禧，超强吸水剂[M]，北京:化学工业出版社,1991
2.杜仕国，高吸水树脂的研究进展[J]，精细石油化工,1995,1(1)，57
3.张宇东，高吸水性聚合物的合成及其研究[J]，石油化工,1991,22:672～675
4.刘明华,詹怀宇,刘柏林等.羧甲基淀粉吸附剂的研制[J]，精细石油化工,2000,5，35～38
5.邹新禧，超强吸水剂(第2版),北京:化学工业出版社,2002，261
，高吸水丙烯酸系树脂的制备方法和新进展，中原工学院学报,2009,(2)，45-47
6.张
7.马涛，吕富强，邓小闻，高直链淀粉超强吸水材料制备及其吸湿保湿性能[J]，食品研究与开发，2010，31（8）,40-43
8.赖雅平，尚小琴，陈展云，蒋林斌，杨素改，姚驿明，改性淀粉超强吸水树脂反相乳液法合成与性能研究[J]，技术·淀粉工程,2008,6,100-102
9.赵晓坤,温国华,张良,鲁晓东,温国永,羧甲基纤维素、淀粉双母体超强吸水树脂的合成及性能研究[J],内蒙古石油化工,2003,30,5-7
10.白向兵，新型抑尘剂的合成与应用研究--以西安为例，4
11.李青峰，刘德林，邵赛，王金元，超强吸水材料SAP在小麦上的应用研究[J],作物研究，2000,1,27-29
12.王勇，亲水性高分子化合物防渗机理及在水田土壤应用效果研究[J]，1-3
13.狄丽丽，张智，段明，施太和，安英军，林元华，超强吸水树脂堵漏性能研究[J]，石油钻探技术，2007，35（3）,33-36
14.毛颖,蔺建武,王晓莉,张涛,谢勇军，超强吸水树脂深部调剖技术在中渗极复杂油藏的应用[J]，内蒙古石油化工，2007，8，92-93
15.杨本宏，超强高分子吸水材料的研究进展与应用[J],合肥联合大学学报，2002，3（12），97-101。