大学材料科学与工程经典课件第八章——超强吸水高分子材料
合集下载
第八章超强吸水高分子材料
NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和RN(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂
第八章超强吸水高分子材料
阴离子交换树脂
在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到 阴离子交换树脂：
P
HCZHnOC2， l HCPl
交联苯乙烯
CH2Cl N(C3)H3 P
NaOH P
CH2N+(C3H)3OH-
非离子型吸附树脂
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
应用举例
（1）有机物的分离 由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树
脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含 酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。
第八章超强吸水高分子材料
• 大孔型
树脂内部有永久微孔；不需溶胀的状态也
可使用
第八章超强吸水高分子材料
弱酸型阳离子大孔树脂 凝胶树脂
第八章超强吸水高分子材料
制备
• 一般采用常规的悬浮聚合方法
第八章超强吸水高分子材料
大孔型树脂母体的制备 大孔型树脂母体主要是通过在共聚单体中添加致
孔剂的方法制备的。一般合成过程如下
致孔剂通常是一类不参与聚合，能与单体混溶，使 交联共聚物溶胀或沉淀的有机溶剂。 聚合过程中， 致孔剂分布在单体及已聚合的共聚物中。随着聚合 转化率提高，油珠逐渐固化。聚合反应完成后，用 水蒸气蒸馏或溶剂提取方法除去致孔剂，结果留下 孔穴，形成具大孔第结八章构超强的吸水球高分状子材树料 脂母体。
强碱性阴离子交换树脂 水处理剂?
CH2N+(C3H)3Cl-
阴离子交换树脂——能交换阴离子的离子交换 树脂。
第八章超强吸水高分子材料
阴离子交换树脂
在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到 阴离子交换树脂：
P
HCZHnOC2， l HCPl
交联苯乙烯
CH2Cl N(C3)H3 P
NaOH P
CH2N+(C3H)3OH-
非离子型吸附树脂
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
应用举例
（1）有机物的分离 由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树
脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含 酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。
第八章超强吸水高分子材料
• 大孔型
树脂内部有永久微孔；不需溶胀的状态也
可使用
第八章超强吸水高分子材料
弱酸型阳离子大孔树脂 凝胶树脂
第八章超强吸水高分子材料
制备
• 一般采用常规的悬浮聚合方法
第八章超强吸水高分子材料
大孔型树脂母体的制备 大孔型树脂母体主要是通过在共聚单体中添加致
孔剂的方法制备的。一般合成过程如下
致孔剂通常是一类不参与聚合，能与单体混溶，使 交联共聚物溶胀或沉淀的有机溶剂。 聚合过程中， 致孔剂分布在单体及已聚合的共聚物中。随着聚合 转化率提高，油珠逐渐固化。聚合反应完成后，用 水蒸气蒸馏或溶剂提取方法除去致孔剂，结果留下 孔穴，形成具大孔第结八章构超强的吸水球高分状子材树料 脂母体。
强碱性阴离子交换树脂 水处理剂?
CH2N+(C3H)3Cl-
阴离子交换树脂——能交换阴离子的离子交换 树脂。
高吸水性高分子材料
高吸水性高分子材料高材091 姚丽琴高吸水性高分子材料主要指高吸水性树脂，又称超级吸水剂。
它与日常生活中的一些其他的吸水剂，如：聚氨酯海绵、棉花、手纸等高分子材料不同，日常生活中的吸水剂能吸收水分最高可达自身重量的20倍，而我们这里所要介绍的超级吸水剂，是指其吸水能力至少超过自身重量说数百倍的特殊性树脂，能够表现出超强的吸水能力。
高吸水性树脂从其原料角度出发主要分为两类，即天然高分子改性高吸水性树脂和全合成高吸水性树脂。
前者是指对淀粉、纤维素、甲壳质等天然高分子进行结构改造得到的高吸水性材料。
其特点是生产成本低、材料来源广泛、吸水能力强，而且产品具有生物降解性，不造成二次环境污染，适合作为一次性使用产品。
但是产品的机械强度低，热稳定性差，特别是吸水后性能较差，不能应用到诸如吸水性纤维、织物、薄膜等场合。
淀粉和纤维是具有多糖结构的高聚物，最显著的特点是分子中具有大量羟基作为亲水基团，经过结构改造后还可以引入大量离子化基团，增加吸水性能。
后者主要指对聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物进行交联改造，使其具有高吸水树脂的性质。
特点是结构清晰、质量稳定、可以进行大工业化生产，特别是吸水后机械强度较高，热稳定性好。
但是生产成本较高，而吸水率偏低。
在材料的外形结构上来说，目前已经有粉末型、颗粒型、薄膜型、纤维型等高吸水性产品，其中纤维型和薄膜型材料具有使用方便，便于在特殊场合使用的特点。
高吸水性树脂由于采用原料不同，制备方法各异，产品牌号繁多，单从产品名称上不易判断其结构归属。
高吸水性高分子材料之所以能够吸收高于自身重量数百倍，甚至上千倍的水分，其特殊结构特征起到了决定性的作用。
作为高吸水性树脂从化学结构上来说主要具有以下的特点：1）树脂分子中具有强亲水基团，如羟基、羧基等。
这类聚合物分子都能够与水分子形成氢键，因此对水有很高的亲和性，与水接触后可以迅速吸收并被水所溶胀。
2）树脂具有交联结构，这样才能在与水相互作用时不被溶解成溶液。
高分子材料ppt
高分子材料ppt高分子材料是由高分子化合物构成的材料，具有许多独特的性质和应用领域。
以下是针对高分子材料的PPT内容，总计700字。
第一页：标题：高分子材料介绍内容：- 高分子材料是由聚合物构成的材料- 高分子材料具有多种性质，如：大分子量、高强度、可塑性等- 高分子材料在各个领域都有广泛的应用第二页：标题：高分子材料分类内容：- 高分子材料可以根据不同的聚合物分类，如：塑料、橡胶、纤维等- 塑料：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等- 橡胶：天然橡胶、合成橡胶等- 纤维：涤纶、尼龙、腈纶等第三页：标题：高分子材料特性内容：- 高分子材料具有很高的分子量，能够形成长链结构- 高分子材料具有较高的强度和韧性，适用于各种工程应用- 高分子材料具有较好的耐腐蚀性，能够在恶劣环境下使用- 高分子材料具有较高的可塑性，可通过热处理或机械加工改变形状第四页：标题：高分子材料应用领域内容：- 塑料：广泛用于包装材料、建筑材料、日用品等领域- 橡胶：用于轮胎、密封件、橡胶鞋等领域- 纤维：用于纺织品、绳索、合成革等领域- 高分子材料还可以应用于电子、医疗、汽车、航空航天等行业第五页：标题：高分子材料的发展趋势内容：- 绿色环保：研发可降解和可重复使用的高分子材料- 功能化改性：通过添加功能化组分，使高分子材料具备特殊性质- 智能化：研发具有自修复、自感知等智能功能的高分子材料- 多组分复合：利用多种高分子材料复合，获得更好的性能和应用效果总结：高分子材料是一类由聚合物构成的材料，具有多种特性和应用领域。
随着科技的不断进步，高分子材料也在不断发展和创新，为各个行业提供更好的解决方案。
高分子材料(专业)ppt课件
22.07.2021
完整编辑ppt
5
材料科学与工程学院
（2）陶瓷材料：传统陶瓷指：陶器、瓷器、玻璃、水 泥，性能硬、脆； 现代陶瓷指：所有无机非金属材料的总称。
近三十年来，以氧化物（例Al3O2)、氮化物（例Si3N4) 和碳化物（例SiC）等高纯化合物为原料，经过传统陶 瓷生产工艺制成的无机多晶产品，已成为：
高温材料：例：火箭喷气口、高温电炉发热体；
功能材料：光导纤维；
的主力军。
22.07.2021
完整编辑ppt
6
材料科学与工程学院
（3）复合材料：高的比强度、高的刚度、低的密度 等，是单一材料和合金难以比拟的。
（4）非金属材料不是金属材料的代用品，而是具有 优越性能的不可缺少的材料。例如;
美国“哥伦比亚”号航天飞机，机身覆盖一万多 块隔热绝热陶瓷，以保护飞机。
震、消音、耐高温等。
密度：钢7.8、铝 2.7、高分子 0.8-2.0； 耐腐蚀：金属难以与陶瓷相比； 耐高温：金属耐热钢＜800℃、镍基合金＜1000℃、
钼基合金＜1300℃、陶瓷工作温度1700-2000℃；
22.07.2021
完整编辑ppt
4
材料科学与工程学院
2.非金属材料的发展史：
（1）高分子材料：1920年，确立了“大分子链结构 学说”，合成高分子材料诞生。 发展很快，就体积来说。 1983年：与钢铁材料相当； 1985年：占工程材料54％，金属占38％； 2000年：3.5万吨，体积是金属材料的4倍；
|x
g
C N
22.07.2021
完整编辑ppt
20
材料科学与工程学院 共 聚
ⅰ、共聚反应表达式：n(xAyB) (Ax-By)n
神奇的高分子材料PPT课件
23
按性能功用分类
1. 耐高温纤维，阻燃纤维，如聚苯咪唑纤维 2. 耐高温腐蚀纤维，如聚四氟乙烯 3. 高强度纤维如芳纶纤维，超高分子量聚乙烯 4. 耐辐射纤维，如聚酰亚胺纤维
24
耐高温阻燃芳纶纤维
使用耐高温阻燃芳纶纤维制作汽车的外饰和内饰
25
阻燃纤维布料
26
耐辐射纤维-聚酰亚胺纤维
27
吸音聚酯纤维板-建筑装修材料
上下水管 ➢交通运输：道路交通设施、轮胎，汽车内饰，汽车各种
部件 ➢高科技领域：航空航天，国防，电子，信息，能源
9
橡胶
橡胶：在外力作用
下会产生较大的可
逆形变，弹性较大，
玻璃化转化温度在
室温以下。如聚：
顺式异戊二烯，丁
苯橡胶，丁腈橡胶
等
10
橡胶的分类
天然橡胶：橡胶树的 “眼泪” 聚异戊二烯 通用橡胶：室温，一般条件下应用
51
功能高分子材料
功能高分子材料的涵义： 在高分子结构上引入某种功能基团，使其 显示出光、电、磁、声、热、生物、医学 等特殊功能的高分子材料
塑料晶体管
Si
• 与硅晶体管相比，塑料晶体管的好处在于成本低廉，生产便捷，不需 要专门化的昂贵制造设备和高度洁净的真空环境。
53
聚合物薄膜太阳能电池 Polymeric solar cell
?年产量在四大工业材料塑料钢铁水泥木材中居于首位?我国塑料生产消费和出口居世界第二2011年中国塑料树脂消费量将突破4000万吨?其力学性能和行为在橡胶和纤维之间分类特点品种通用塑料综合性能优良生产量大价格低廉聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙稀酚醛树脂通用工程塑综合性能优良使用温度在150以下消费量在万吨以上聚酰胺聚甲醛热塑性聚酯聚碳酸酯聚使用温度在150以上消费量在万吨以下具有某种特殊功能有机硅塑料氟塑料不溶性聚酰亚胺衣架椅子盆类书架玩具文具办公用品家具建筑材料高密度聚乙烯管材聚偏氟乙烯聚甲醛塑料棒材聚砜塑料棒材是一种新型耐高温热固性工程塑料由于其在270400的大范围温度内能保持较高的物理机械性能具有优异的电绝缘性耐磨性抗高温辐射性能和物理机械性能在航空航天电器机械化工微电子仪表石油化工计量等高技术领域广泛使用并已在全球火箭宇航等尖端科技领域得到广泛应用
高分子材料资料讲解
高分子材料高吸水性树脂摘要介绍高吸水性树脂的种类，回顾了国内外高吸水性树脂的发展历程，论述了高吸水性树脂的结构及吸水机理，阐述了高吸水性树脂的制备方法及应用领域，展望了高吸水性树脂的发展方向。
关键字高吸水树脂发展分类制备应用正文高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(SuperabsorbentPolymers ),简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性,一旦吸水膨胀成水凝胶 ,即使加压也难以将水分离出来。
同时 ,高吸水性树脂可循环使用。
因此 ,越来越受到人们的关注。
目前 ,超强吸水树脂已在工业、农业、林业、卫生用品等领域中得到广泛应用 ,并显示出更为广阔的发展前景。
高吸水性树脂发展迅速，品种繁多，可按以下几个方面进行分类。
按原料来源主要分为：淀粉系，包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等；纤维素系，包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等；合成树脂系，包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等。
按亲水基团的种类主要分为：阴离子系，包括羧酸类、磺酸类、磷酸类等；阳离子系，包括叔胺类、季胺类等；两性离子系，包括羧酸-季胺类磺酸-叔胺类等；非离子系，包括羟基类、酰胺基类等；多种亲水基团系，包括羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。
高吸水性树脂的制备方法，首先将树叶洗净、烘干、粉碎后用ＮａＯＨ溶液浸泡后水洗至中性并烘干；将烘干后的树叶在通有Ｎ［２］的条件下，加入ＮａＯＨ溶液对烘干后的树叶进行活化处理，再加入引发剂；用ＮａＯＨ溶液中和丙烯酸后与丙烯酰胺溶液混合得到混合溶液；将活化的树叶与混合溶液混合后再加入Ｋ［２］Ｓ［２］Ｏ［８］、交联剂和开孔剂反应；出料放在真空干燥箱中烘干，粉碎即可。
高分子材料与工程PPT课件
实施方法
缩聚反应的实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚等。熔融缩聚是将单体加热至熔融状态进行 缩聚；溶液缩聚是将单体溶解在溶剂中进行缩聚；界面缩聚则是在两种不相溶的溶剂界面上进行缩聚 。
逐步聚合反应原理及实施方法
逐步聚合反应原理
逐步聚合反应是一种特殊的缩聚反应， 通过单体分子间逐步缩合，形成高分子 化合物。逐步聚合反应具有反应条件温 和、产物分子量分布窄等优点。
实施方法
加聚反应的实施方法包括自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合等。其中自由基聚合是最常用的方法，通过引发 剂分解产生自由基，引发单体聚合。阳离子聚合和阴离子聚合则分别在阳离子和阴离子的引发下进行。
缩聚反应原理及实施方法
缩聚反应原理
缩聚反应是高分子合成的另一种重要方法，通过单体分子间缩合反应，脱去小分子化合物，形成高分 子化合物。缩聚反应通常是可逆的，需要在一定条件下进行。
浴中，溶剂与凝固剂交换后固化成纤维。此方法适用于某些需要特殊截
面形状或性能的纤维。
05
高分子材料改性技术
共混改性原理及方法
共混改性的原理
通过物理或化学方法将两种或两种以上的高 分子材料混合，以获得具有优异性能的新材 料。共混改性可以改善高分子材料的加工性 能、力学性能、热性能、电性能等。
共混改性的方法
橡胶成型加工方法
压延成型
将橡胶与配合剂混炼后，通过压延机压成一定厚度和宽度的胶片 或胶布。此方法适用于制造轮胎胎面、胶管、胶带等。
模压成型
将橡胶原料放入模具中，在平板硫化机上加热加压，使橡胶充满模 腔并硫化成型。此方法适用于制造密封件、减震件等。
注射成型
将橡胶加热熔融后注入模具中，在注射机和模具中完成硫化过程。 此方法适用于形状复杂、精度要求高的橡胶制品。
缩聚反应的实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚等。熔融缩聚是将单体加热至熔融状态进行 缩聚；溶液缩聚是将单体溶解在溶剂中进行缩聚；界面缩聚则是在两种不相溶的溶剂界面上进行缩聚 。
逐步聚合反应原理及实施方法
逐步聚合反应原理
逐步聚合反应是一种特殊的缩聚反应， 通过单体分子间逐步缩合，形成高分子 化合物。逐步聚合反应具有反应条件温 和、产物分子量分布窄等优点。
实施方法
加聚反应的实施方法包括自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合等。其中自由基聚合是最常用的方法，通过引发 剂分解产生自由基，引发单体聚合。阳离子聚合和阴离子聚合则分别在阳离子和阴离子的引发下进行。
缩聚反应原理及实施方法
缩聚反应原理
缩聚反应是高分子合成的另一种重要方法，通过单体分子间缩合反应，脱去小分子化合物，形成高分 子化合物。缩聚反应通常是可逆的，需要在一定条件下进行。
浴中，溶剂与凝固剂交换后固化成纤维。此方法适用于某些需要特殊截
面形状或性能的纤维。
05
高分子材料改性技术
共混改性原理及方法
共混改性的原理
通过物理或化学方法将两种或两种以上的高 分子材料混合，以获得具有优异性能的新材 料。共混改性可以改善高分子材料的加工性 能、力学性能、热性能、电性能等。
共混改性的方法
橡胶成型加工方法
压延成型
将橡胶与配合剂混炼后，通过压延机压成一定厚度和宽度的胶片 或胶布。此方法适用于制造轮胎胎面、胶管、胶带等。
模压成型
将橡胶原料放入模具中，在平板硫化机上加热加压，使橡胶充满模 腔并硫化成型。此方法适用于制造密封件、减震件等。
注射成型
将橡胶加热熔融后注入模具中，在注射机和模具中完成硫化过程。 此方法适用于形状复杂、精度要求高的橡胶制品。
吸水高分子
高吸水性树脂的分类
高吸水性树脂的种类很多,总的来说,可以分成 天然高分子与合成高分子两大类 。高吸水性树脂 的品种很多,但目前国内外研究与应用最多的集中 在: (1) 聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类; (2) 聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水 解物类; (3) 纤维素类; (4) 聚乙烯醇类。
结构特征： 结构特征：
2、溶液pH 值的影响 、溶液
W. Y. Lee等人研究发现pH 值为3～11 的溶液中，树脂的吸水能力较大,且基本保 持不变,这是因为在树脂内存在缓冲效应,在 pH 值大于11 或小于3 时,由于缓冲效应消 失,吸水率陡降。
3、溶液离子强度的影响 、
外部溶液的离子强度越大,树脂网络内外 的渗透压差越小,树脂的吸水能力越低。因 此,树脂吸收纯水的能力要远大于吸收盐溶 液的能力。另外,高吸水性树脂在有机溶剂 中的吸水率也会降低,这是因为在有机溶剂 中,凝胶发生了相转变,引起凝胶皱缩 。
吸水性树脂的研究方向
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。
《高吸水保水高分子》课件
《高吸水保水高分子》PPT课 件
欢迎来到《高吸水保水高分子》PPT课件！本课程将向您介绍高吸水保水高分 子的定义、制备方法、特性、应用领域以及发展前景。
高吸水保水高分子简介
高吸水保水高分子是一类能够吸收和保持大量水分的高分子材料。它们用途 广泛，可应用在多个领域。
高吸水性高分子的类型
离子型高分子
高吸水性高分子的特性
• 吸水性能 • 保水性能 • 可溶性 • 热稳定性
高吸水性高分子的应用领域
1
卫生用品
高吸水保水高分子广泛应用于卫生用品如
农业用品
2
尿不湿、卫生巾和纸尿裤等。
农业用品如保水涵、水凝土剂和土壤调节
剂等也采用了高吸水保水高分子。
3
化妆品
高吸水保水高分子在化妆品中的应用包括 化妆水、乳液和面膜等。
高吸水性高分子的发展前景
1 国内外市场规模
高吸水保水高分子市场正在不断扩大，国内外市场潜力巨大。
2 技术研究与进展
科学家正在不断研究高吸水保水高分子的技术和应用，取得了很多进展。
3 产业化应用前景
高吸水保水高分子的产业化应用前景非常乐观，有着广阔的市场空间。
结语
高吸水保水高分子具有巨大的潜力和机遇，未来发展必将受到政策和市场双 重促进。
离子型高分子可分为酸性和基性两种类型。
非离子型高分子
非离子型高分子是一种不带电荷的高分子材料。
高吸水性高分子的制备方法
溶液聚合法
通过在溶液中进行聚合反应来制 备高吸水性高分子。
悬浮聚合
均相聚合法
利用均相催化剂在溶液中进行聚 合反应，得到高吸水性高分子。
欢迎来到《高吸水保水高分子》PPT课件！本课程将向您介绍高吸水保水高分 子的定义、制备方法、特性、应用领域以及发展前景。
高吸水保水高分子简介
高吸水保水高分子是一类能够吸收和保持大量水分的高分子材料。它们用途 广泛，可应用在多个领域。
高吸水性高分子的类型
离子型高分子
高吸水性高分子的特性
• 吸水性能 • 保水性能 • 可溶性 • 热稳定性
高吸水性高分子的应用领域
1
卫生用品
高吸水保水高分子广泛应用于卫生用品如
农业用品
2
尿不湿、卫生巾和纸尿裤等。
农业用品如保水涵、水凝土剂和土壤调节
剂等也采用了高吸水保水高分子。
3
化妆品
高吸水保水高分子在化妆品中的应用包括 化妆水、乳液和面膜等。
高吸水性高分子的发展前景
1 国内外市场规模
高吸水保水高分子市场正在不断扩大，国内外市场潜力巨大。
2 技术研究与进展
科学家正在不断研究高吸水保水高分子的技术和应用，取得了很多进展。
3 产业化应用前景
高吸水保水高分子的产业化应用前景非常乐观，有着广阔的市场空间。
结语
高吸水保水高分子具有巨大的潜力和机遇，未来发展必将受到政策和市场双 重促进。
离子型高分子可分为酸性和基性两种类型。
非离子型高分子
非离子型高分子是一种不带电荷的高分子材料。
高吸水性高分子的制备方法
溶液聚合法
通过在溶液中进行聚合反应来制 备高吸水性高分子。
悬浮聚合
均相聚合法
利用均相催化剂在溶液中进行聚 合反应，得到高吸水性高分子。
超强吸水高分子材料ppt课件
超强吸水高分子资料
自古以来，吸水资料的义务不断是由纸、 棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等资料所承 当的。但这些资料的吸水才干通常很低，所 吸水量最多仅为本身分量的20倍左右资料综述
60年代末期，美国首先开发胜利超强吸水高 分子资料
用途广泛
淀粉系超高吸水高分子资料
超强吸水剂的研讨来源于淀粉系，美国北方农业 省研讨所从淀粉接枝丙烯氰开场， 接着于1966年完 成该项研讨，并投入消费。
80年代我国开场了对淀粉系高吸水性树脂的研讨。
• 超强吸水高分子资料(Super Absorbent Polymer简称SAP) 也称为高吸水性树脂、 超强吸水剂、高吸水性聚合物， 是一种具 有优良吸水才干和保水才干的新型功能高 分子资料。
• 和传统吸水资料的区别
SAP的优点
1. 吸水才干高： 2. 可达本身分量的几百倍至几千倍。
2. 保水才干高:即使受压也不易失水
自古以来，吸水资料的义务不断是由纸、 棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等资料所承 当的。但这些资料的吸水才干通常很低，所 吸水量最多仅为本身分量的20倍左右资料综述
60年代末期，美国首先开发胜利超强吸水高 分子资料
用途广泛
淀粉系超高吸水高分子资料
超强吸水剂的研讨来源于淀粉系，美国北方农业 省研讨所从淀粉接枝丙烯氰开场， 接着于1966年完 成该项研讨，并投入消费。
80年代我国开场了对淀粉系高吸水性树脂的研讨。
• 超强吸水高分子资料(Super Absorbent Polymer简称SAP) 也称为高吸水性树脂、 超强吸水剂、高吸水性聚合物， 是一种具 有优良吸水才干和保水才干的新型功能高 分子资料。
• 和传统吸水资料的区别
SAP的优点
1. 吸水才干高： 2. 可达本身分量的几百倍至几千倍。
2. 保水才干高:即使受压也不易失水
高吸水性高分子材料课件
详细描述
由于高吸水性高分子材料具有优异的吸水、 保水性能，在农业、卫生、建筑等领域有广 泛应用。随着这些领域的快速发展，市场对 高吸水性高分子材料的需求呈现出不断增长 的趋势。
技术挑战与对策
总结词
高吸水性高分子材料在制备、性能和应用方面仍面临一些技术挑战。
详细描述
目前，高吸水性高分子材料的制备成本较高，性能稳定性有待提高。此外，在应用过程 中，如何提高吸水速度、降低吸水后的重量和体积也是需要解决的问题。针对这些问题
特性
具有高吸水、保水能力，无毒、无味 、无污染，良好的生物相容性和生物 活性，以及优良的物理、化学稳定性 和耐候性等。
吸水原理
物理吸附
通过高分子链上的极性基团与水 分子结合，形成氢键，从而实现 吸水。
化学吸附
通过高分子链上的特定化学基团 与水分子发生化学反应，形成较 为稳定的化学键，实现吸水。
应用领域
1 2
农业领域
用于制造高效节水灌溉器材，提高农作物的产量 和品质。
医疗领域
用于制造可吸收性手术缝合线、止血材料等医疗 器械。
3
环保领域
用于污水处理、土壤修复等环保工程，改善环境 质量。
05
CATALOGUE
高吸水性高分子材料的市场前景与挑战
市场现状与需求
总结词
随着人口增长和城市化进程的加速，高吸水 性高分子材料的市场需求不断增长。
复合改性
将两种或多种材料进行复 合，形成具有优异性能的 复合材料。
改性效果
提高吸水能力
通过改性可以显著提高高分子材 料的吸水能力，满足不同应用需
求。
改善力学性能
改性后的高分子材料具有更好的耐 压、耐磨、耐冲击等力学性能。
高吸水保水高分子优秀PPT
❖ 我国高吸水高分子材料研究进展
❖ 20世纪80年代起步
起步晚！
❖ 主要参与单位：化学所、长春应化所、广化所、 武汉大学、华东理工、四川大学、北京化工大
学、吉林大学、华南理工、天津大学、西安交
大、湘潭大学等40多个科研单位
❖ 差距：论文多，专利技术少
三、高吸水高分子材料的分类
❖ 根据交联反应类型分 ①用交联剂交联在材料体内形成网络结构，如多反应
水性能优于单一基团
三、高吸水高分子材料的分类
❖ 按亲水基团引入的方法，高吸水保水材料可以分为： ①亲水性单体聚合； ②疏水性单体羧羟甲基化反应； ③亲水性单体与疏水性单体接枝反应； ④氰基、酯基的水解反应等类型
❖ 产品形状可分为：粉末状、球状、纤维状、薄膜状、 乳液状、块状等多种形态
四、高吸水高分子材料的结构特征
高吸水保水高分 子Biblioteka 一、 什么是吸水和保水材料？
➢ 吸水保水材料 ➢ 高吸水保水材料
吸水
二 、高吸水高分子材料的发展
20世纪50年代，美国Goodrich公司开发了交 联聚丙烯酸；保罗·弗洛里通过大量的实验研究， 建立了高分子凝胶吸水理论，也称Flory吸水理 论，为高分子吸水保水材料的发展奠定了坚实 的基础。
❖ 高吸水性树脂是在水溶性聚合物的基础上 通过交联水解技术制得,它具有低交联度、高 溶胀率、不溶于水的结构和性能特征。
❖ 从化学结构看,高吸水性树脂主链或侧链上 含有亲水性基因如羟基、酰胺基、羧基、磺 酸基等;从物理结构看,这是一个低交联度的三 维网络。
高吸水高分子的吸水机理
②疏水性单体羧羟甲基化反应； 5由3我5①交四④性高保我四从网五按2四73②25②从网五保③ 产三00在于国用联、水的吸湿国、化络、亲、阴化络、湿阳品、在在在在在世世通食基 高 交 剂 高 溶 高 水 、 高 高 学 。 高 水 高 离 学 。 高 、 离形 高石日石日石纪纪过品团吸联交吸性吸高润吸吸结吸基吸子结吸润子 状吸油用油用油55反00工间水剂联水聚水分滑水水构水团水系构水滑系 可水化化化化化年年应业的高交的高合性子性高高看高引高:看高性分高工学工学工代代物如:如方协分联水分物聚的；分分分入分分；为分,,方方方方方，，的高羧高叔面同子在溶子导合吸子子子的子子：子面面面面面美美自吸酸吸胺的效材材性材入物水材材材方材材粉材的的的的的国国交水类水类应应料料聚料疏等机料料料法料料末料应应应应应GG联性、性、用，研体合的水。理研的的，的的状的oo用用用用用形树磺树季oo一究内物结基究结应高结应、分dd成脂酸脂铵rr般进形等构或进构用吸构用球类iicc网主类主类hh多展成；特形展特水特状络公公链、链等基网征成征保征、结司司或磷或团络结水纤构开开侧酸侧类结晶材维，发发链类链的构度料状如了了上等上吸，较可、聚交交含含水如高以薄丙联联有有性多的分膜烯聚 聚亲亲能反聚为状酸丙丙水水优应合：、盐烯烯性性于官物乳、酸酸基基单能使液聚；；因因一团之状丙如如基交不、烯羟羟团联溶块酰基基剂于状胺、、交水等等酰酰联，多的胺胺的如种自基基水聚形交、、溶丙态联羧羧性烯；基基聚酸、、合与磺磺物含酸酸，长基基多链等等价（;;从从金C物 物1属2理理～离结结C子构构2交0看看）联,,的这这的醇是是水进一一溶行个个性酯低低聚化交交合反联联物应度度、得的的高到三三分不维维子溶 ④氰基、酯基的水解反应等类型
- 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)。
chelator 高吸水树脂（骨架上含亲水基团，如-OH，-COOH，COOM，-NH2等）Super
water-absorbent resin
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Molecular architecture design
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
SAP是怎样吸水的？
一、吸 水 原 理
物理吸附 棉花、纸张、海绵等。
1.
吸
毛细管的吸附原理。
水
有压力时水会流出。
实
质 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。
2.SAP的吸水原理
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
引入不同官能团调节极性Polarity
调整交联度(Cross-linking degree)改善溶胀性 (swelling capacity)
调节制备工艺以制备多规格多孔材料(Pore size and density)
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
纤维素类 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它
其它
多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
制造SAP的原料是怎样的？
三、基本结构
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
类别 比
较
聚 丙烯酸（盐）类 吸水性强，工艺成
熟，合成方法多样。
大学材料科学与工程经典课件第八章——超强 2021/3/6 吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章——超强 2021/3/6 吸水高分子材料
超强吸水高分子材料
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
高吸水性树脂
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
SAP有哪些种类？
二、分
类 甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
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
较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。
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,
（外）
H2O
水份进一步渗入.
（内） 交
联
点 吸水树脂的离子型网络
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优点
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
用途
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
用途
Super 植物养护泥
各式吸潮剂
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称高吸水性聚合物，
Super 是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
既然安上super这个头衔, 那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别
聚乙烯醇类
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度 快,2～3分钟内即可达到饱和 吸水量的一半。
合成超高吸水高分子材料
C H 2 C H C H 2C H C H 2C H C H 2 C H C H 2C H C H 2 C H C O O HC O O H C O O H C O O HC O O H C O O H
大学材料科学与工程经典课件第八章— —超强吸水高分子材料
第八章 吸附性高分子材料
主要内容
分类 制备 性能 应用
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
高分子吸附剂的定义
是一种具有物质传递功能的高分子材料
利用高分子材料与被吸附物质之间的物理 或者化学作用，使两者发生暂时或者永久 性结合，进而发生各种功效
物理或者化学作用包括物理吸附，范德华 力，静电力，配位键及离子键的形成
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Classification
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Super 普通吸水材料
SAP
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
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
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
保水能力高:即使受压也不易失水
According to the source 天然Natural Absorbent polymeric materials always biodegradable 改性淀粉，纤维素，壳聚糖（Modified starch，cellulose, chitosan）
合成Synthetic Absorbent polymeric materials 离子交换树脂（聚苯乙烯骨架）ion exchange resin 高分子螯合剂（骨架含O，N，P，S，可与金属形成配位键）polymeric
water-absorbent resin
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Molecular architecture design
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
SAP是怎样吸水的？
一、吸 水 原 理
物理吸附 棉花、纸张、海绵等。
1.
吸
毛细管的吸附原理。
水
有压力时水会流出。
实
质 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。
2.SAP的吸水原理
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
引入不同官能团调节极性Polarity
调整交联度(Cross-linking degree)改善溶胀性 (swelling capacity)
调节制备工艺以制备多规格多孔材料(Pore size and density)
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
纤维素类 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它
其它
多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
制造SAP的原料是怎样的？
三、基本结构
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
类别 比
较
聚 丙烯酸（盐）类 吸水性强，工艺成
熟，合成方法多样。
大学材料科学与工程经典课件第八章——超强 2021/3/6 吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章——超强 2021/3/6 吸水高分子材料
超强吸水高分子材料
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
高吸水性树脂
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
SAP有哪些种类？
二、分
类 甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
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
较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。
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,
（外）
H2O
水份进一步渗入.
（内） 交
联
点 吸水树脂的离子型网络
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优点
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
用途
Super
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
用途
Super 植物养护泥
各式吸潮剂
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称高吸水性聚合物，
Super 是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
既然安上super这个头衔, 那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别
聚乙烯醇类
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度 快,2～3分钟内即可达到饱和 吸水量的一半。
合成超高吸水高分子材料
C H 2 C H C H 2C H C H 2C H C H 2 C H C H 2C H C H 2 C H C O O HC O O H C O O H C O O HC O O H C O O H
大学材料科学与工程经典课件第八章— —超强吸水高分子材料
第八章 吸附性高分子材料
主要内容
分类 制备 性能 应用
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
高分子吸附剂的定义
是一种具有物质传递功能的高分子材料
利用高分子材料与被吸附物质之间的物理 或者化学作用，使两者发生暂时或者永久 性结合，进而发生各种功效
物理或者化学作用包括物理吸附，范德华 力，静电力，配位键及离子键的形成
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Classification
大学材料科学与工程经典课件第八章— 2021/3/6 —超强吸水高分子材料
Super 普通吸水材料
SAP
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
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
2021/3/6
大学材料科学与工程经典课件第八 章——超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料综述
保水能力高:即使受压也不易失水
According to the source 天然Natural Absorbent polymeric materials always biodegradable 改性淀粉，纤维素，壳聚糖（Modified starch，cellulose, chitosan）
合成Synthetic Absorbent polymeric materials 离子交换树脂（聚苯乙烯骨架）ion exchange resin 高分子螯合剂（骨架含O，N，P，S，可与金属形成配位键）polymeric