四种用途高吸水性高分子材料的分析

素质目标
初步建立良好的学习方法；
资料收集的方法； 处理问题的方法；
团队合作的意识；
用户至上的意识；
安全环保意识；
表述与合理辩解能力。
参考资料
潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社

2005； 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005； 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004； 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002； 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002； 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001
(3)食品方面 可用于水果和蔬菜的保鲜剂，
延长其储藏期。用于保冷剂和蓄冷剂，延长 冷冻时间。 (4)建筑方面 掺入涂料，可制成防潮防结霜 的墙面涂料，用于澡堂、食堂等潮湿的场合。 用作钻井灌浆的稠浆剂、防止钻井时，地下 泥浆外溢。用作污泥固化剂，与污泥混合后， 加速污泥凝胶化，利于泥浆的清除。加入水 泥中，可吸收碱性析出水防止水泥地面产生 裂缝、麻点和白化等。在隧道中使用高吸水 性材料，可防止地下水流入隧道。
教学目的
通过对项目29 所涉及到四种用途高吸水性高分子材
料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进 一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，初 步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产 品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合 理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料 从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接 相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中 对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。
一、高吸水性塑料的特点
传统的吸水性材料为棉、纸及海绵等，其吸
水能力一般只用自重的 20 倍以下，且保水性 不好，稍微加压即可挤出。高吸水性塑料为 分子中含有轻基等强吸水基团并具有一定交 联度的功能性高分子材料。从其定义中可以 看出，高吸水性塑料必须具备两个条件:一是 分子内含有大量的强吸水性基团，二是大分 子链之间必须有适当的交联度。
5、其他高吸水性塑料
(1)聚环氧乙烯吸水塑料 将聚环氧乙烯进行交
联处理后，即可得到几十倍吸水率的高吸水 性塑料。 (2)异丁烯顺酐吸水性塑料 将异丁烯与顺酐进 行共聚，然后再交联处理。即可得到吸水性 塑料，其耐热和耐候性好。 (3)乙酸乙烯/顺丁烯二酸酯共聚物吸水性塑料 乙酸乙烯与顺丁烯二酸醋共聚物经皂化处理 可制成吸水性塑料。
3、聚丙烯腈系列高吸水性塑料
在纯聚丙烯腈中加入磺酸基单体进行交联处
理，可得到高效率水性塑料。用丙烯腈与乙 酸乙烯共聚，将共聚物纺丝后用碱加水分解 也能得到纤维状高吸水性材料。 4、聚乙烯醇系列高吸水性塑料 用聚乙烯醇与粉状酸酐如马来酸酐或苯酐等 反应，可制成聚乙烯醇系高吸水性材料。
项目29的总结部分
图片：
聚磷酸胺
羟丙基纤维素醚
吸水丙烯酸盐
项目29的总结部分
SAP 聚丙烯酰胺
PVA
项目29的总结部分
项目29的总结部分
PVC PE 尿布
尿不湿
水溶性聚酯 吸水纤维 吸水纸
项目29引深部分内容
“沙塻治理”
项目30布置
第一组：请为磁记录制品的生产选择合适的高分子材料；
第二组：请为磁卡的生产选择合适的高分子材料； 第三组：请为光盘的生产选择合适的高分子材料。
2、聚丙烯酸系列高吸水性塑料
聚丙烯酸盐和聚丙烯酸酯都可制成高吸水性塑料，
这类吸水性材料的吸水能力强、无毒、无刺激性气 味，可用于①婴儿尿布。 例如，聚丙烯酸盐的最大吸水率可达到1200 倍。 再如，甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙烯的共聚物在加压 下水解，转变成羧基和羟基，可制备成高吸水性塑 料，其吸水性和保水性都很高。 又如，以非离子型酰胺基为亲水基，用丙烯酰胺与 丙烯酸钡共聚并交联，可制成高吸水性塑料。
三、高吸水性塑料的应用
目前，高吸水性塑料的应用已越来越广泛，主要应
用在如下几个方面。 (1)卫生及医用方面 在卫生方面，已广泛应用在妇女 卫生巾、婴儿尿布材料；在医用方面，可用于医疗 包扎带，高吸水树脂凝胶，还可作为抗血栓材料， 消炎止痛膏的凝化剂。 (2)农林、园艺方面 用作土壤保水剂，可在土壤多水 时吸收大量的水分;当土壤干旱时，它释放出水。在 土壤中添加 0.3%，即能提高土壤的保墒能力，尤 其适用于沙漠地区。用作苗木移植的保水材料，可 提高成活率。用作液体播种材料，包覆种子，可提 高发芽率。
能力（技能）目标
能根据高吸水性高分子的不同用途要求，合
理的选择高分子材料；并能合理的分析所选 择材料的结构、性能；如果不能直接选择到 合适材料时，能 提出合理的改进意见与方案。
知识目标
被选用的高分子材料的主要结构特征、主要
性能及应用范围。 其中第29个项目重点学习增加高分子吸水性 能的知识。
二、常用的高吸水性塑料
常用的吸水性塑料包括：天然高分子改性材料、聚

丙烯酸系列材料、聚丙烯腈系列材料、聚乙烯醇系 列材料及其他吸水材料等，具体介绍如下。 1、天然高分子改性吸水塑料 天然高分子材料有淀粉、纤维素等。 (1)天然高分子接枝改性吸水材料 淀粉接枝改性吸水材料 这是最早开发的高吸水性塑 料材料。常用的品种为淀粉接枝丙烯腈共聚物，其 缺点为耐热性不好，长期保水性也不高。纤维素接 枝吸水材料 纤维素可与丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸 及氯乙酸等接枝制成高吸水性材料。例如，纤维素 与氯乙酸的接枝共聚物进行交联后即为纤维素吸水 材料 CM。
(1)吸水率高 高吸水性塑料最高可吸收自重千
倍以上的水分，通常其吸水率为 100～1000 范围内，如此高的吸水率是其他任何材料达 不到的。 (2)保水性好 高吸水性塑料具有优异的保水性 能，即其吸人的水加压也不易挤出。这主要 是因为高吸水性塑料的吸水机理与传统吸水 材料不同，水分子同大分子链之间不是简单 的物理吸附，而是与大分子中的羟基形成氢 键，并变成高分子凝胶。高吸水性塑料的保 水性与纸浆比较如表 29-1所示。
四种用途高吸水性高分子 材料的分析、选择、改性
项目29的六组任务
第一组：请为婴儿尿布的生产选择合适的高分子材料；
第二组：请为土壤保湿材料的生产选择合适的高分子材料； 第三组：请为水果保鲜材料的生产选择合适的高分子材料；
第四组：请为防止建筑物潮湿、结霜材料的生产选择合适的
高分子材料。
(2)天然高分子羧甲基化吸水材料 纤维素、淀
粉等多糖类高分子材料中的羟基经过羧甲基 化改性后，即可制成高吸水性塑料，其中以 纤维素类最为常用。 例如，用羧甲基置换度为 0.6 左右的纤维素， 加热交联或用环氧氯丙烯、乙二醇二缩水甘 油醚等交联剂交联可制成高吸水性塑料。 再如，将淀粉在环氧氯丙烷中预先交联，再 将交联物羟甲基化，便得到高吸水性塑料。
表 29-1不同吸水材料的保水性 吸水材料
塑料 纸浆 0 500 18
吸水率/% 4.5MPa 430 2
16MPa 380 1
(3)与人体相容性好 高吸水性塑料吸水后在适度交联
的三维空间中含有大量水，这 与人体的生物组织十 分接近，具有优良的溶质透过性、组织适应性及抗 血栓性，本身又柔软适度。因此，在与人体接触时， 具有极好的生理相容性，适用于制作与人体接触的 吸水材料。 (4)吸氨性好 高吸水性塑料是含有羟基的阴离子聚合 物，适当调节其 pH 值，使部分羟基呈酸性即可吸 氨，从而使其具有除臭的特点，非常适用于制作卫 生巾和尿布。 高吸水性塑料最早于 1975 年由美国谷物加工公司 开发，其品种为淀粉接枝丙烯腈共聚物。由此引起 人们对高吸水性塑料的广泛关注，并相继开发出许 多品种，性能得到不断改进。 目前，高吸水性塑料已成功地应用于婴儿尿布、妇 女卫生巾、农业、园艺及建筑中。