高吸水树脂sap详尽介绍

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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。
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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）。
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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。
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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
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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。
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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 。
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高吸水性树脂的结构与性能
结构：
结构
高分子骨架：适度交联的网状结构
吸水官能团:-COONa -SO3Na -CONH2 -CH2-NH2 -CH2-OH -C≡N
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。提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、 肥料水等）的吸收能力，将是今后高吸水性树脂研究工作 中的一个重要课题。此外，对高吸水性树脂吸水机理的理 论研究工作也将进一步开展，以指导这一类功能高分子材 料向更高水平发展。
这是目前生产最多的一类合成高吸水性树 脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体 共聚而成。制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和 悬浮聚合两种。这类产品吸水倍率较高，一般 均在千倍以上。
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉 、心、肺、肾等多脏器严重损害 的，全身性疾病，而且不少患者 同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表 现如下：
a. 淀粉类； b. 纤维素类； c. 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
a. 亲水单体直接聚合； b. 疏水性单体羧甲基化； c. 疏水性聚合物用亲水单体接枝； d. 腈基、酯基水解。
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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
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合成树脂系高吸水性树脂
合成树脂系高吸水性树脂目前的种类很多。主要 有丙烯酸(盐) 类、丙烯腈类、聚乙烯醇类等。其 中以聚丙烯酸(盐) 类最重要。
以甘油为交联剂，聚丙烯酸钠盐进行交联反应为 例，其产物的交联结构如下：
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合成高吸水性树脂
合成高吸水性树脂目前主要有四种类型： （1）聚丙烯酸盐类
（3）医药领域 ：用于含水量大、使用舒适的外用软膏，生 产医用绷带及棉球， 制造抗感染皮肤。
（4）建材工业：SAP 可用作混凝土添加剂,改善混凝土的性 能，还可用于沥青改性、防洪工程等 。
（5）食品工业:包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂 等。
（6）光电缆业：包括膨胀橡胶、电线和电缆用阻水带、阻 水纱、阻水油膏等。
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展望
目前，国内外研制的各种高吸水树脂大部分对去离子水
或蒸馏水有较高的吸水率，在盐水中的吸水率却降到 1/50~1/10，这就造成其在实际应用中大打折扣。因此要 解决以上难题可从以下几个方面进行研究：
（1）开发抗盐性好的高吸水树脂，扩大使用范围。
（2）目前国内对高吸水树脂研究中，大约90%以上是产品开 发方面的，涉及高吸水树脂基础理论的研究很少。
（四价铈为引发剂，三氯化铝为交联剂）
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纤维素类
纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。 一种是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；另一种是由纤维素与 亲水性单体接枝共聚产物。
纤维素改性高吸水性树脂的吸水倍率较 低，同时亦存在易受细菌的分解失去吸水、保 水能力的缺点。
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
（2）聚丙烯腈水解物 将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联
剂交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水 解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰 基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较 低，故这类产品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。
--CH2—O—CH2--树脂骨架的立体结构对吸水性能有影响
吸好水，—功O能H团，的-C种≡N类较对差吸。水性能有很大的影响，如SO3Na 和COONa 最 树脂骨架：均匀的立体笼状，高分子链柔性，笼网适当大些，有利于
高吸水性。
吸水基种类：强电解质，如SO3Na(k)、COONa(k) 吸水基的数量和分布：数量越多越好，分布越均匀越好
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SAP的优点：
SAP的优点
吸水能力高:
可达自身重量的 几百倍至几千倍。
普通吸水材料 吸水能力通常很 低，所吸水量最 多仅为自身重量 的20倍左右，
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保水能力高:即
使受压也不易失 水 。而普通吸 水材料一旦受到 外力作用，则很 容易脱水，保水 性很差。
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高吸水性树脂的制备方法
• SAP的制备主要包括亲水基团的引入（羧化）以及不溶化 处理（交联）。
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由于上述的奇特性能，高吸水性树脂引起了人们较大的兴 趣。问世 30多年来，发展极其迅速，应用领域已经渗透到 各行各业。如在石油、化工、等部门中被用作堵水剂、脱 水剂、等；在医疗卫生部门中用作外用药膏的基材、缓释 性药剂、抗血栓材料等；在农业部门中用作土壤改良剂等。 在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。
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。
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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.
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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
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基本特性及影响因素
1.吸水能力高 吸水可达自身重量的几百倍至几千倍。
吸水前 2021/4/5
吸水后 10
考察和表征高吸水性树脂吸水性的指标通 常有两个，一是吸水率，二是吸水速度。 1.吸水率
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。
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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。
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淀粉类树脂的制备方法
淀粉糊化 → 冷却 → 接枝共聚 → 加 压水解 → 冷却 → 酸化 → 离心分 离 → 中和 → 干燥 → 成品包装。
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ห้องสมุดไป่ตู้17
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。
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• 制备方法有本体聚合法、溶液聚合法、悬浮及反相悬浮聚 合法、乳液及反相乳液合成法、辐射聚合法等。
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高吸水性树脂的应用
（1）日常生活 :婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、餐巾、手帕、 绷带、脱脂棉等。
（2）农林园艺：SAP 保水剂广泛用于农业、林业、园艺等领 域,可起到保水、节水、抗旱的作用。
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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 远远高于上述增稠剂。
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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。
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（3）被吸液的pH值与盐分对吸水率的影响
高吸水性树脂是高分子电解质，水中盐类 物质的存在和pH值的变化都会显著影响树脂的 吸水能力。这是因为酸、碱、盐的存在，一方 面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另—方面由 于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩， 与水分子的亲和力降低，因此吸水率降低。
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（3）醋酸乙烯酯共聚物 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。这类树脂在吸水后有较高的机械强 度，适用范围较广。
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（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。
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但实验表明，交联密度过高对吸水性并无 好处。交联密度过高，一方面，网格太小而影响水分子的 渗透，另一方面，橡胶弹性的作用增大，也不利于水分子 向网格内的渗透，因此造成吸水能力的降低。
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（2）水解度对吸水率的影响
高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增 加而增加。但事实上，往往当水解度高于一定 数值后，吸水率反而下降。这是因为随着水解 度的增加，亲水性基团的数目固然增加，但交 联剂部分也将发生水解而断裂，使树脂的网格 受到破坏，从而影响吸水性。
与纸张、棉花和海绵等材料的物理吸水作 用不同，高吸水性树脂的吸水能力是由化学作 用和物理作用共同贡献的。即利用分子中大量 的羧基、羟基和酰氧基团与水分子之间的强烈 范德华力吸收水分子，并由网状结构的橡胶弹 性作用将水分子牢固地束缚在网格中。一旦吸 足水后，即形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的 保水能力很强，即使在加压下也不易挤出来。
高吸水性树脂
BY:化科院08(3)胡登平
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概述
自古以来，吸水材料的任务一直是由纸,棉花和海绵以及 后来的泡沫塑料等材料所承担的。但这些材料的吸水能力 通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，而且 一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。 60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂。这是一 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。 它不溶于水和有机溶剂，吸水能力可达自身重量的500～ 2000倍，最高可达5000倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，有 优良的保水性，即使受压也不易挤出。吸收了水的树脂干 燥后，吸水能力仍可恢复。
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高吸水性树脂定义
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer，简称 SAP) 是一种新型的功能高分子材料,是一种含有羟 基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的具有 三维网络结构新型功能高分子材料，它具有超强的 吸水保水能力，广泛应用林、园艺、工业、医疗、 环保等各个领域 。它无毒无害，反复释水、吸水， 因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。