高吸水树脂sap详尽介绍PPT
高吸水性树脂最新版PPT
高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为 个阶段 合成系 淀粉接枝聚合反应常为3个阶段 淀粉接枝聚合反应常为
第一阶段
链的引发
第一步先在淀粉链上形成自由基 第二步由自由基引发单体 以硝酸铈铵引发剂为例： 以硝酸铈铵引发剂为例：
高亲水性树脂
若用M表示人工高分子单体， 若用 表示人工高分子单体，在与具有自由基的淀粉相遇 表示人工高分子单体 时，产生接枝反应： 产生接枝反应：
高亲水性树脂
阶段1 阶段 阶段2 阶段
三、吸水原理
阶段3 阶段
较慢。通过毛细 较慢。通过毛细 管吸附和 管吸附和分散作 吸水。 用吸水。
水分子通过氢键与 水分子通过氢键与 氢键 树脂的亲水基团作 用, . 亲水基团离解, 离 亲水基团离解 子之间的静电排斥 力使 树脂的网络扩张。 树脂的网络扩张。
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高吸水性树脂材料
组员：
徐敏珊 30320082200068 薛 娜 30320082200071
许国云 30320082200070 姜 玲 30320082200023
钟凤容 30320082200094 庄静雯 30320082200097
高分子化学小组报告
目录
1
报告摘要 2 3 应用前景 吸水原理
区 别 与 联 系
纤维素系
抗霉解性优
合成系
工艺简单吸水、 保水能力强 吸水 速度较快耐水解， 吸水后凝胶强度大 ，保水性强.抗菌 性好.但可降解性
缺 点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳 ，吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐 水解性较差。
优 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。
例如： 例如：M 为丙烯酸或丙烯腈
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。
高分子吸水树脂SAP剖析
高分子吸水树脂SAP剖析高分子吸水树脂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。
高吸水性树脂最新版PPT(血脂)
医学知识
4
高亲水性树脂 应用
1
家居装修、装饰：
通过合理使用高吸 水性材料, 达到有效 调节室内环境, 降低 能耗的目的。
2
环境保护方面： 尤其是在气溶胶沉 降方面, 将高分子 吸水材料应用在矿 山企业路面抑制较 大颗粒尘埃以及空 气净化。
3
劳保防护用品： 高吸水性材料在添 加颜料后, 可用于 制作军服、消防服、 防化服、手套等用 品，可获得很好的 收汗效果。
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。
医学知识
21
高吸水性树脂
CH2OH
O O
OH
O
OH
活化 mCH2 CHCN
17.5%NaOH n-2
K+盐引发剂
CH2OH
O
OH O CH2
O
n-2
医学知识
3
高吸水性树脂
• 由于它能吸收自身质量几百至上千倍的水, 且吸水膨胀后 生成的凝胶具有优良的保水性。因而在生理卫生用品、土 木建筑、食品、农业、医药等方面具有广阔的应用前景。
• 淀粉系高吸水性材料，主要是指以淀粉为骨架，通过与其 他单体接枝共聚形成的一类高分子材料。目前纤维素系高 吸水性材料发展迅速，产品种类和应用领域不断扩大，已 成为高吸水性材料的主要产品之一。
第七节 几种重要的凝胶
这里介绍几种重要凝胶的基本情况， 它们不仅在胶体化学中具有许多典型性质、 在工业或科研中也具有实际意义。
医学知识
1
一、高吸水性树脂材料
医学知识
2
高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料, 不仅应含有 相当多的亲水基因，而且本身还要不溶于水。近20多年来， 人们研究了亲水性天然多羟基骨架高分子和亲水性合成高 分子的接枝共聚体(例如淀粉—丙烯脂接枝共聚水解物、 淀粉—丙烯酸接枝共聚物)，发现它们具有很高的吸水能 力，这些聚合物的吸水量可达到自身质量的500—1000倍， 最高的达5300倍。因此它们可以认为是一种新型超高吸 水性材料，可作为液体吸收剂、土壤保水剂、化妆品增稠 剂等。这里介绍H—SPAN水凝胶的合成原理、制备实例 和特性。
高吸水树脂
高吸水树脂预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种新型功能高分子材料。
它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。
因此，它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。
高吸水树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta 等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。
按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。
其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。
目前世界高吸水树脂生产中，聚丙烯酸系占到80%。
（天然性）高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。
吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。
与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。
由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。
由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。
水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。
同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。
当水中含有少量盐类时，反渗透压降低，同时由于反离子的屏蔽作用，使高分子链收缩，导致树脂的吸水能力大大下降。
通常，高吸水树脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。
吸水和保水是一个问题的两个方面，林润雄等对此进行了热力学探讨。
在一定温度和压力下，高吸水树脂能自发地吸水，水进入树脂中，使整个体系的自由焓降低，直到平衡。
高吸水性树脂ppt课件.ppt
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
• 吸水率随交联度的增大而降低。从提高吸水倍数的角度考虑，应在保 证树脂不溶解的前提下，尽可能地降低交联度。
• 外部溶剂的离子强度（包括离子的浓度和价数）越大，树脂网络内外 的渗透压越低；同时，固定在树脂上的电荷会受到外界离子的屏蔽作用， 降低静电斥力。这两种因素都导致吸水倍数的下降。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，率的因素 • SAP 吸水时，一方面水向吸水性树脂内部扩散，另一方面组成吸水剂的高 分子链在水的作用下彼此分离、扩展。吸水速率取决于水向SAP 内部的扩 散速率以及高分子链在水的作用下扩展的速率。 • 吸水速率的因素主要有：吸水剂的种类、表面积大小以及表面结构。 • 离子型高吸水树脂的吸水速度较慢，达到最大吸水量需数小时甚至几十小 时。非离子型高吸水树脂的吸水速度非常快，达到饱和吸水量只需20min ~1h。
• 离子型SAP 在生理盐水中的吸水倍数为去离子水中的1/10 左右，耐盐 性差；而非离子型树脂由于受离子屏蔽效应的影响小，耐盐性优于离子 型树脂。
• 不同盐对吸水倍数的影响不同，其影响次序为:NaCl < Na2SO4 <MgCl2 < CaCl2 。
• SAP 在盐水中的吸水倍数是评价其性能的一个重要指标。如何提高离 子型SAP 的耐盐性是亟待解决的问题。
• 制备的方法一般是通过醚化、酯化、接枝共聚等方法中的一种或几种， 以制备纤维素基吸水性材料。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
超强吸水材料SAP
改性SAP
问题与解决：
由于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。
问题：
怎么样减少污水中的无机盐进入SAP的网状结 构中？
问题与解决：
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。
所以，如可实行，则这种方法经济实惠。
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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。
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。
超强吸水高分子材料综述
1 2
基本结构
吸水原理 分类和优点 在生活污水处理中的设想
3
4
基本结构
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 。
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。
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。
PPT高吸水性树脂ppt课件
SAP
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
普通吸水材料
纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等。 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，
Super
水性很差。
2018/11/20
一旦受到外力作用，则很容易脱水，保
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
普通吸水材料
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。
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。 粉末状； 颗粒状； 薄片状； 纤维状。
高吸水性树脂是高分子电介质，对含有离 子的液体吸收能力显著下降，因此，产品的净 化程度对吸水率影响很大。通常采用渗析、醇 沉淀、漂洗净化，再用碱中和处理。产品的最 终形式随净化和干燥的方式而异。醇沉淀及鼓 风干燥的一般为粒状产品；渗析和酸沉淀及转 鼓干燥的一般制成膜，也可加工为粒状；若用 冷冻干燥，则可制得海绵状产品。这些形式都 有各自的独特用途。
Super
2018/11/20
Ab s o rb e nt po lym e r
从化学组成和分子结构看，高吸水性树
脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团 的交联型高分子。 从直观上理解，当亲水性基团与水分子 接触时，会相互作用形成各种水合状态。
功能高分子化学-2高吸收树脂ppt课件
提高土壤的透水性和通气性
混合Aqua Keep的土壤的透水系数
土壤
Aqua Keep4S的含量〔质量〕
透水系数〔20℃〕/cm.S-1
砂土 水田土壤
对土壤% 0
0.3 0
初次 1.3×10-3 1.1×10-3 1.0×10-4
第二次 6.2×10-4 5.7×10-3 7.8×10-5
0.3
7.0×10-5
2.12 高吸油性树脂的分类
聚丙烯酸酯类 聚氨酯泡沫类
按原料
聚降冰片烯类 聚丙烯酸酯复合材料 其它烯类
2.13 高吸油性树脂的吸油实际
构造
具有网状交联构造， 大分子链上有大量的亲油基团
吸油过程：起初分子为分子分散控制，当少量油分 子进入后缺乏以使高分子链段展开，仍处于卷曲缠 绕。当进入足够量的油，分子链段伸展，网络中只 需共价键结合的交联点存在，当高分子链伸展到一 定程度，与弹性回缩力达成平衡。
2.5.2 纤维素为原料
2.5.3 聚丙烯酸体系
H-C=C-R1
H COOR2
交联剂交联法
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
C=O COONa COOH C=O COOH COONa
O
O
CH2 CHOH CH2 O
C=O
CH2 CHOH CH2 O
被脱水物高吸水性树脂高浓度蔗糖溶液基板薄膜接触脱水薄板结构示意图29在工业方面的应用可作为增稠剂和润滑剂防止水分渗透的堵水剂水泥管道连接的密封材料工业脱水材料及亲水性有机物的分离210在人工智能材料方面的应用一电刺激收缩功能凝胶将已吸水膨胀的高分子电解质凝胶插入正负电极加直流电压出现凝胶迅速而且可逆收缩的现象
高吸水性树脂
• 合成树脂系列：合成系高吸水保水材料是 20 世纪 70年代后讯速发
展起来的，是目前高吸水保水材料中发展最迅速、品种最多、产量最 大的一类高分子聚合物。主要由单体(主要有丙烯酸、丙烯腈、丙烯 酰胺、乙烯醇等)在交联剂作用下进行聚合/交联而成。与淀粉系、纤 维素系相比，合成系 SAP制备工艺简单、吸水、保水能力强，但其单 体的残留大、不易被降解，属于非环境友好材料。 • 其它天然物及其衍生物系列：其制备原理是将天然高分子进行化学改 性，在其分子上引入亲水基团，然后在交联剂的作用下形成网状结构。 研究较多的是纤维素衍生物的交联产物。以果胶类、海藻酸、肝素类、 壳聚糖类及有关衍生物等天然高分子为原料也可合成可降解的 SAP。 这些吸水性树脂虽然生物降解性好，原料来源广，但由于工艺复杂、 价格昂贵，无法工业化生产，目前难以推广。除了羧甲基纤维素交联 物外，其它品种均处于实验室阶段。
高吸水性树脂的应用
卫生用品：SAP最具规模的应用领域就是卫生行业，由于 SAP具有吸收率高，吸液量大，保液性好，且安全无毒和 重量轻等优点，因而卫生用品生产厂家把之添加在婴儿纸 尿裤、妇女卫生用品、成人失禁垫、宇航员尿袋和医用衬 垫内。其中高吸水性树脂用于婴儿纸尿裤等个人卫生用品 约占95％。 农业生产：研究表明，高吸水性树脂可以有效地抑制水分 的蒸发, 防止土壤中的水分流失, 并减小土壤的容重, 加 入旱田中可将农作物的产量提高20% 左右。用沥青铺底, 上面撒上一些高吸水性树脂, 再铺上一层十几厘米厚的土 层, 种植上几年农作物以后就可以将沙漠绿化. 这是治理 沙漠的一个重要途径, 在撒哈拉沙漠已经取得了成功. 这 对沙漠化越来越严重的我国来说有着极其重要的意义。
高吸水性树脂的分类
• 淀粉系列:淀粉是一种可再生、来源广泛的天然高分子化合物。
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】。
《高吸水性树脂》PPT课件
CH2 CH
+ CH2 CH R CH CH2
COOH
引发剂
丙烯酸直接 聚合皂化法
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
COOH
R
COOH
R
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
C O O NHa
C O O NHa
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
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第二节 高吸水性树脂的分类
2. 纤维素类高吸水性树脂
纤维素类高吸水性树脂的制备是1978年由德国赫尔斯特（Holst） 公司首先报道的。
纤维素类
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。
纤维素与亲水性单体接枝共聚产物。
优点：原料来源丰富。 缺点：吸水倍率较低。也易受细菌分解失去吸水、保水能力。
优点：原料丰富，产品吸水率较高，可达千倍以上。
缺点： 而失去吸水保水作用。
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第二节 高吸水性树脂的分类
支链淀粉
淀粉结构
直链淀粉
H OH
O HO
上一内容
HO
OH
H H
OH
O HO
HO
H H
H
OH
O HO
OH
HO
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第二节 高吸水性树脂的分类
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥 离心中和
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第二节 高吸水性树脂的分类
(2)日本三洋化成公司采取的改进方法是将淀粉和丙烯酸在引发剂 作用下进行接枝共聚。这种方法的单体转化率较高，残留单体仅 0.4％以下，而且无毒性。
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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。
吸水官能团:-COONa
-SO3Na
-CH2-NH2 -
树脂骨架的立体结构对吸水性能有影响
--CH2—O—CH2---
吸水功能团的种类对吸水性能有很大的影响，如SO3Na 和COONa 最好，—OH， -C≡N较差。
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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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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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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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
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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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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"。
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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 2020/3/28
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。
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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。
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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。
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。
1.吸水率
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。
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
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。
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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
-CONH2 CH2-OH
-C≡N