第二节高吸水性高分子材料
高吸水性功能高分子要点
急速增长到平 稳增长的过程， 向精细化、 功 能化、 智能化 方向发展
1960
1970
1980
1990
2000
美国和日本相继成功开发， 品种、制造方法、性能及 应用领域
西欧各国：各种类型的高 吸水性树脂。 同时市场需求也影响着厂 商的技术转让。
2 高吸水性高分子简介
阴离子系 阳离子系 羧酸类、磺酸类、磷酸类 胺类、季胺类 羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类 羟基类、酰胺基类 羟基-羧酸类、 羟基-羧酸基-酰胺基类、 磺酸基-羧酸基类 淀粉接枝、羧甲基化淀粉、 磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐 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 聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、 聚氧化烷烃类、无机聚合物类
3 高吸水性高分子性能
吸液速率： 吸液速率是指单位质量的高吸水性树脂在单位时间内吸收的液体质量。 吸液速率与其本身的化学组成及物理状态有关, 如微粒的表面积、 毛细管现象、 吸液时是否形成“ 粉团”等。 一般表面积越大即微粒越小,吸液速率越快, 但微粒过小则会形成 “ 粉团”反会阻碍吸液。高吸水性树脂的吸液速率很高, 一般在几分 钟至半小时内吸收的液体已达饱和吸液量。
3 高吸水性高分子性能
热稳定性： 吸水树脂的热稳定性指两个方面, 一方面是吸水剂被加热一定时间后 再测其吸水性能是否发生改变；另一方面是指它吸水时加热, 测定不同 温度下的吸水能力。 一般高吸水性树脂随加热温度的升高, 加热时间的增加吸水能力都有 一定程度的下降, 但在130℃以下变化不是很大。所以其热稳定性较好, 而使用时一般温度都不高, 所以适应性较广。
2 高吸水性高分子简介
吸水能力：受溶液离子浓度影响
原因：属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液
超强吸水高分子材料
水分子与亲水性基团中的金属离子形成配位
水合，与电负性很强的氧原子形成氢键等。
高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而
易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒 状结构，使进入网格的水分子由于极性作用 而局部冻结，失去活动性，形成“伪冰” （False ice）结构。
亲水性基团和疏水性基团的这些作用，显然
当这两种相反的作用相互抵消时，溶胀达到
了平衡，吸水量达到最大。
2.SAP的吸水原理
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
淀粉 系
纤维素系
价格低廉、生物降解性能好 抗霉解性优
区缺
点
别
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。
合成系
工艺简单，吸水、 保水能力强 吸 水速度较快耐水
提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、
Super 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。
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。
2019/7/22
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
在亲水性基团作用下，水分子易于摆脱氢键
的作用而成为自由水分子，这就为网格的扩 张和向网格内部的渗透创造了条件。
水分子进入高分子网格后，由于网格的弹性
束缚，水分子的热运动受到限制，不易重新 从网格中逸出，因此，具有良好的保水性。
第五章第2节高分子材料第2课时 课件 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修3
B.CH2==CH—COOH
C.CH3—CH(OH)—COOH D.H2N—CH2—COOH
随堂巩固
3.X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为
，
已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种 单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有
很难溶解，但往往有一定程 度的胀大
性能
具有热塑性，无固定熔点
具有热固性，受热不熔化
强度大、绝缘性好、有可塑 特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好
性
常见 物质
聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶
酚醛树脂、硫化橡胶
小结
随堂巩固
1.手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。
根据有关化合物的性质及生物学知识可知，下列高分子不宜用作手术缝合线或人造
②合成新的带有强亲水基团的高分子。
如CH2==CH—COONa —一交—定联—条—剂件→
聚丙烯酸钠(网状结构)
学习任务三：高吸水性树脂
3.性能： 不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的 时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍 的水，同时保水能力要强，还能耐一定的挤压作用。
《时代周刊》评出20世纪最伟 大的100项发明，其中“尿不 湿”榜上有名
器官材料的是 A.聚乳酸
B.聚氨酯
C
C.氯纶
D.聚乙烯醇
随堂巩固
2.用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具
有相当的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料
骨钉的原料能与强碱溶液反应，也能在浓硫酸条件下形成环酯。则合成这种塑料骨
第5章高吸水性树脂
纤维素也可采用与其他单体进行接枝共聚引入亲水性基团的方法 来制取高吸水性树脂。制备方法与淀粉类基本相同。
与淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素类的吸水能力比较低，一般 为自身重量的几百倍。
但是作为纤维素形态的吸水性树脂在一些特殊形式的用途方面， 淀粉类往往无法取代。
例如，与合成纤维混纺制作高吸水性织物，以改善合成纤维的吸 水性能。这方面的应用显然非纤维素类莫属。
优点：原料丰富，产品吸水率较高，可达千倍以上。
缺点：吸水后凝胶强度低，长期保水性不佳。使用中易受细菌等微土物分解 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 H
O OH
O HO H H OH O HO
H
O H OH H O HO H H OH O
的制备
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第三节 高吸水性树脂的吸水机理
1. 吸水原理
物理吸附 吸 水 实 质 化学吸附 棉花、纸张、海绵等。 毛细管的吸附原理。
有压力时水会流出。
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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第二节 高吸水性树脂的分类
3. 合成聚合物类高吸水性树脂
原则上可由任何水溶性高分子经适度交联合成高吸水性树脂。
(1)聚丙烯酸盐类
a. 目前生产最多的一类合成高吸水性树脂。
b. 这类产品吸水率较高，一般均在千倍以上。 c. 由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。
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。
高中化学选择性必修三 第五章 第二节 高分子材料
-23-
第二节
知识铺垫
课前篇素养初探
高分子材料
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
3.高分子分离膜
-24-
第二节
知识铺垫
课前篇素养初探
高分子材料
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
(1)按照分子链的连接形式可将高分子分为热塑性高分子和热固性
高分子两类。 (
)
提示×。按照性质可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子。
操作
管中反应物接近沸腾时,从水浴 稍加振荡后,加入0.5 mL浓氨
中取出试管,并用玻璃棒搅拌
水,在水浴中加热
实验
产生白色固体物质
产生白色固体物质
现象
实验
甲醛和苯酚在酸或碱性作用下均可发生缩聚反应生成树脂
结论
-11-
第二节
课前篇素养初探
高分子材料
知识铺垫
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
②酚醛树脂的形成和结构
形成网状结构,故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是
,分子中含有两个碳碳双键,能使溴水褪色。
-33-
第二节
任务一
课前篇素养初探
高分子材料
任务二
素养脉络
课堂篇素养提升
课堂篇素养提升
随堂检测
变式训练1下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构
的是(
)
①
②
④ CH2—CHCl
③
A.①②
B.③④
试推测高分子分离膜的重要应用。
-26-
第二节
任务一
课前篇素养初探
高分子材料
任务二
素养脉络
课堂篇素养提升
《高吸水保水高分子》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。
超强吸水高分子材料ppt课件
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
高分子吸水材料
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种能够吸收大量水分的材料，它可以在短时间内吸收大量的水，然后通过离子交换或物理吸附将水分保留在其内部。
高分子吸水材料常用于保持水分的土壤改良剂、尿布、卫生巾等产品中。
本文将讨论高分子吸水材料的结构、性质和应用。
高分子吸水材料通常是由线性或交联聚合物制成的。
线性聚合物具有大量的极性官能团，可以与水分子发生相互作用，并吸收大量的水。
交联聚合物由于交联点的存在，可以形成许多孔隙结构，增加了材料的吸水能力。
典型的高分子吸水材料包括聚丙烯酸钠（PAA-Na）、聚乙烯醇（PVA）等。
高分子吸水材料具有许多独特的性质。
首先，它具有极高的吸水性能。
一般来说，高分子吸水材料的吸水速度非常快，可以在几秒钟内吸收50-100倍于自身重量的水分。
其次，高分子吸水材料具有优良的保水性能。
它可以将吸收的水分保留在材料内部，不会释放出来，从而有效地提供水分供给。
此外，高分子吸水材料还具有良好的稳定性和可重复利用性。
高分子吸水材料在许多方面有着广泛的应用。
首先，它在农业领域中被广泛使用。
通过将高分子吸水材料与土壤混合，可以改善土壤的质地和保持土壤湿润，提高植物的生长效率。
其次，高分子吸水材料也广泛应用于卫生用品制造中。
它可以作为尿布、卫生巾等产品的核心材料，提供优良的吸湿性能，保持表面的干燥和舒适。
此外，高分子吸水材料还可以用于水凝胶制备、药物输送等领域。
然而，高分子吸水材料也存在一些问题。
首先，一些高分子吸水材料可能对环境产生负面影响。
当高分子吸水材料被丢弃时，它们可能会堵塞水道或对生态环境造成污染。
其次，高分子吸水材料的成本较高，限制了其广泛应用。
因此，如何开发更环保、经济实用的高分子吸水材料是一个重要的研究方向。
综上所述，高分子吸水材料是一种具有优良吸水性能的材料。
它在农业、卫生用品制造等领域有着广泛的应用。
然而，高分子吸水材料也面临一些挑战，需要通过研究和技术创新来解决。
相信随着科学技术的不断发展，高分子吸水材料将会在更多领域发挥重要作用。
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
高吸水性高分子
高吸水性高分子的应用研究淮海工学院材料102 周淑楠 051002237摘要：高吸水性高分子基本上是具有与水亲和性高之离子基的高分子，高分子的分子间具架构结合的构造。
其中具羧酸钠基的丙烯酸钠聚合体的架桥物，因产业生产轻易、成本低，故为最适用的吸水性高分子。
关键字：高吸水性、架桥、网状化、亲水性、混合高分子。
高吸水性高分子（Superabsorbent polymers，简称SAP，也叫高吸水性树脂，超强吸水机，高吸水性聚合物），是一种能够吸收并保留相对于其本身质量要大得很多的液体的新型功能高分子材料。
吸水高分子，属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液。
因此，高吸水性高分子吸水能力受溶液离子浓度影响。
在去离子水和蒸馏水中，高吸水性高分子可以吸收500倍于本身重量（30-60倍于本身体积），但是如果放入0.9%盐水中，吸收能力下降到50倍于本身重量。
溶液中的价态阳离子的出现会妨碍高分子与水分子形成价键的能力。
总吸收性和膨胀能力由和高分子的交联类型和交联度所控制。
低密度交联高吸水性高分子通常具有较高吸水能力，并膨胀到比较大的程度。
高交联密度的高分子显示出来低吸收能力和膨胀能力。
胶的强度较强，能在适当的压力下保持颗粒的形状。
高吸水性高分子最大的用途是一次性个人卫生用品，比如小孩儿尿布，成人安全内裤和卫生巾。
上个世纪80年代，由于担心和中毒性休克症有关，卫生棉条中不再使用高吸水性高分子。
高吸水性高分子也被也可用于阻止水或地下电力通信电缆，园艺保水剂，以及废物的泄漏控制水的渗透液，以及电影或者舞台剧中人工造雪。
高吸水性高分子是指其吸水能力超过自身质量数百倍甚至几千倍的吸附树脂，它属于功能高分子范畴。
在吸水前，高分子的长链相互交缠，且分子链间以架桥结合形成三次元网目构造，故成一整体。
但因高分子链上的羧酸钠基为亲水性，且易解离（于水中分解为离子与(离子），故吸水后即如溶解般扩大。
高分子链网目内被水侵入后，羧酸钠基(－coo(na)中的离子即解离、离开，剩下羧酸基留在高分子链上，这些同带负电荷的羧酸基会互相排斥，于是使高分子链的网目进一步扩大，因此可吸收并保持更多的水。
高吸水性树脂简介介绍
汇报人： 日期:
目录
• 高吸水性树脂概述 • 高吸水性树脂的工作原理 • 高吸水性树脂的制备方法 • 高吸水性树脂的发展前景
01
高吸水性树脂概述
定义及特性
01
02
03
定义
高吸水性树脂是一种具有 特殊吸水性能的高分子材 料。
吸水性能
高吸水性树脂具 倍的水分。
保水性能
该树脂吸水后能够保持水 分不易流出，具有良好的 保水性能。
类型及分类
交联型高吸水性树脂
通过交联剂使树脂形成三维网络结构，从而 提高吸水性能。
合成高吸水性树脂
通过化学合成方法制得的高分子材料，具有 优异的吸水性能和稳定性。
非交联型高吸水性树脂
通过物理或化学方法使树脂具有吸水性能， 不需要交联剂。
天然高吸水性树脂
由天然高分子材料制成，具有良好的生物相 容性和可降解性。
应用领域
医疗卫生领域
农业领域
高吸水性树脂可用于制造婴儿尿布、成人 失禁用品、医用敷料等，提供优异的吸水 保水性能，增加产品舒适度和使用时长。
高吸水性树脂可作为土壤改良剂，提高土 壤保水能力，减少水分蒸发，提高农作物 产量。
工业领域
物理吸水机制
高吸水性树脂具有三维网络结构，能够吸收并储存大量水分。当水分子进入树 脂网络时，由于毛细管作用和渗透压作用，水分子被迅速吸收并扩散到整个树 脂结构中。
吸水过程
快速吸水阶段
高吸水性树脂与水接触后，迅速 吸收表面水分，形成一层水膜。
缓慢吸水阶段
随着水分的不断渗入，树脂内部 的亲水基团开始发挥作用，通过 氢键等作用力将水分子牢固吸附 在树脂网络上，实现高吸水性能
。
吸水饱和阶段
高分子吸水材料
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种具有优异吸水性能的材料，广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
它具有吸水速度快、吸水量大、保水性能优异等特点，因此备受关注。
本文将就高分子吸水材料的特性、应用领域以及发展前景进行探讨。
高分子吸水材料的主要特性包括，首先，它具有优异的吸水速度，能够在短时间内迅速吸收大量水分。
其次，高分子吸水材料具有出色的吸水量，能够吸收自身几百倍甚至上千倍的水。
此外，它还具有良好的保水性能，能够长时间保持吸水状态，不易释放已吸收的水分。
这些特性使得高分子吸水材料在卫生巾、尿不湿、农业保水、建筑材料等领域有着广泛的应用。
在卫生用品领域，高分子吸水材料被广泛应用于卫生巾、尿不湿等产品中。
其优异的吸水速度和吸水量，使得产品能够快速吸收排泄物，保持干爽舒适的使用体验。
同时，高分子吸水材料的保水性能也能够有效减少产品的更换次数，降低使用成本，受到了消费者的青睐。
在农业领域，高分子吸水材料被用作土壤改良剂和保水剂，能够有效提高土壤的保水保肥能力。
它能够吸收大量的水分，并将其释放到植物根系周围，提供植物生长所需的水分和养分，从而提高作物的产量和品质。
在建筑材料领域，高分子吸水材料被广泛用于混凝土、水泥和涂料等产品中，能够提高材料的抗渗性和耐久性，延长产品的使用寿命，降低维护成本。
未来，随着人们对生活品质和环境保护意识的提高，高分子吸水材料的应用前景将更加广阔。
它将会在农业、环境保护、新能源等领域发挥更大的作用，为人们的生活和生产带来更多便利和效益。
综上所述，高分子吸水材料具有优异的吸水性能和广泛的应用前景，其在卫生用品、农业、建筑材料等领域发挥着重要作用。
相信随着科技的不断进步和人们对生活质量的追求，高分子吸水材料将会有更加广泛的应用，为社会和人们的生活带来更多的便利和效益。
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
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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。
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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。
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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。
高吸水性高分子材料
• 高吸水性树脂是近年开发的一种含有强的 亲水性基团并具有一定交联度的功能高分 子材料。
• 过去的吸水性材料，如纸、棉、麻等吸水 能力只有自知重量的15倍-40倍（去离子 水），而且保水能力很弱。70年代中期， 美国农业部首先开发出一种高吸水树脂， 从此以后，各种类型的高吸水性树脂不断 涌现。
• 吸水时高分子网链扩展，又引起该网链弹 性收缩，这两种因素平衡的结果决定了高 吸水性树脂的吸水能力。 • Flory总结实验规律，得出以下树脂吸水定 量倍率的计算公式：
1 2 x i 2 5 V1 2vust 3 Q Ve / V0
• Q ：吸水率（吸水后的重量/吸水前的重量） • i / vu ：在网络中固定的电荷浓度； • S：浓液中电解质的离子浓度； Ve / V0 ：交联度。 1 /2 x /V •( i) 1 ：聚合物的亲水性； • 方程式右端第一项表示渗透压、第二项表 示与水的亲合力，分母表示交联度。 • 尽管这个公式计算树脂的吸水能力会有所 误差，但是用它来分析影响吸水能力的因 素所得的结构则是正确的
• 由于高吸水性树脂是高分子电解质，其吸 水能力受被吸液的影响很大，例。水质pH 值为3时，吸水能力为95ml/g，pH值为7.5 时，则上升到339mml/g。对非电解质，尤 其是纯水、吸收率最大，对电解质、吸收 率明显下降。
• 2．保水性：高吸水性树脂与普通的纸棉吸 水不同，纸棉吸水后加压可以把水重新挤 出来，而高吸水性树脂则失水不多，这是 因为吸水树脂一旦吸水就会溶胀成为凝胶 状，高分子链被扩展而具有一定弹性，因 此在加压下也不易挤出水来。
• ④医用材料：把高吸水性树脂加到纸或纤 维中，可制成吸收液体性能良好的卫生纸， 垫褥、绷带、外科手术袋。 • 用高吸水性树脂部分与水作用后形成水凝 胶，用其医治动物皮肤创伤、处理褥疮、 溃疡病特别有效，感染少，焦痂少，用高 吸水树脂作的肾过滤材料，可以调节血液 中水分含量。如将高吸水性树脂添加于药 物中，可改善药物在人体中释放速度，从 而大大提高药效。
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（三）合成树脂类
①聚丙烯酸系树脂
这类树脂的代表性产品是丙烯酸甲酯与醋酸乙烯共聚 后的皂化产物。
特点：一是在高吸水状态下仍具有很高的强度；二是 对光和热有较好的稳定性；三是具有优良的保水性。
制备合成：我国以丙烯酸为主要原料，经NaOH中和， γ射线辐射聚合交联制得吸水400倍以上的高吸水性树脂， 与淀粉-丙烯腈接枝共聚型高吸水性树脂相比，具有更高的 耐热性、耐腐蚀性和保水性。
论的发表（田中豊一） • 90年代 高分子学会开始成立高分子凝胶研究会
现有的生产厂家：三大雅精细化学品有
限公司、日本触媒、住友精化、巴斯夫、 台塑这几大公司占了全球产量的99％，其 中三大雅占55％。
高吸水性树脂吸水能力强，保水能力高，应用于农 林业方面，可在植物根部形成“微型水库”。
高吸水性树脂还能吸收肥料、农药，并缓慢地释 放出来以增加肥效和药效。
高吸水性树脂以其优越的性能，广泛用于农林业
生产、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，发挥巨 大的作用。此外，还可应用于医疗卫生、石油开采、 建筑材料、交通运输等许多领域。
一、高吸水性树脂的分类
1.高吸水性树脂的定义
高吸水性树脂是近年来开发的一种含 有强亲水性基团并具有一定交联度的功能 性高分子材料。
第二节 高吸水性高分子材料
• 1950年 轻度固化聚丙烯酸的工业化（Goodrich 公司；
USA） • 1960年 亲水性高分子上市，固化聚氧化乙烯（土壤保水
剂），固化聚乙烯醇（人工晶体） • 1974年 美国农业部发表了吸水性树脂的研究成果 • 1978年 商业化生产开始 (三洋化成) • 1982年 用于纸尿裤的需求增大。高分子凝胶的相转移理
二、高吸水性树脂的分子结构和吸水机 制
分子结构：多数高吸水性树脂实际上是具有一定交联 度的高分子电解质。
2.高吸水性树脂与传统吸水材料的比较
以往使用的吸水材料，如纸、棉、麻等 吸水能力只有自身重量的15~40倍(指去离子 水，以下同)，保水能力也相当差。
高吸水性树脂不溶于水，也不溶于有机 溶剂，能吸收数百倍至数千倍于自身重量 的水，而且保水性强，即使加压水也不会 被挤出，因而引起了世界各国的关注。
吸水前，固态网络
由于反应体系粘度过大，反应较难进行。 方法二：用丙烯酸和交联剂对淀粉进行接枝共聚并碱 中和制备高吸水性树脂。所得产品吸水率略低，且多数形 状不稳定，长期保水性差，但生产工艺简单，实施方便。
②淀粉羧甲基化产物
制备合成： 将淀粉在环氧氯丙烷中预先交联，将交联 产物羧甲基化，便得到高吸水性树脂。
（二）纤维素类
特点： 这种树脂的吸水率较高，可达自身重量的千 倍以上，但其长期保水性和耐热性较差。
制备合成：用淀粉和丙烯晴在引发剂存在下进行接枝 共聚，聚合产物在强碱加压下水解，接枝的丙烯晴变成丙 烯酸胺或丙烯酸盐，干燥后获得产品。
反应机理： 按自由基反应机理进行的，最广泛采用的 引发剂是四价铈盐。
方法一： 硝酸铈胺溶于稀硝酸中，它与淀粉先形成络 合物，后者分解时，四价铈离子还原成三价，而淀粉中葡 萄糖单元上羟基中的氢被氧化成H-，以致淀粉形成自由基， 同时伴随有C2与C3间键的断裂，淀粉自由基在单体存在下 随即引发单体接枝共聚形成接枝链。其反应过程如下：
②聚丙烯腈系树脂
特点：吸水能力可达自身重量的700倍，而且成本低 廉。
制备合成：这类树脂是由丙烯腈纤维用碱皂化其表面 层，再用甲醛交联而得到的。腈纶废丝水解后用Al(OH)3交 联的产物也属此类。
③ 聚乙烯醇系树脂
制备合成： 日本Kuraray公司开了用聚乙烯醇与粉状 酸酐（如顺酐等）反应制备改性聚乙烯酸高吸水性树脂的 方法。
顺酐溶解在有机溶剂中，然后加入粉末状的聚乙烯醇， 加热搅拌进行非均相反应，使聚乙烯醇上的部份羟基酯化 并引入羧基，然后用碱处理得到高吸水性的改性的聚乙烯 醇树脂。
改变反应条件可控制树脂的交联密度，从而改变树脂 的特性，制备不同吸水能力的树脂。
④聚环氧乙烷系树脂
特点：聚环氧乙烷交联得到的高吸水性树脂吸水能力 不高，一般为自身重量的几十倍，但它是非电解质，耐盐 性强，对盐水几乎不降低其吸水能力，前面说的吸水多少 倍都是指去离子水或蒸馏水，如果是盐水，其吸水能力大 打折扣，下降幅度甚至十倍以上。
淀粉接枝共聚物
淀粉类
按 原
淀粉羧甲基化产物
料 组
纤维素类
聚丙烯酸系树脂
成 分
聚丙烯腈系树脂
类 合成树脂类 聚乙烯醇系树脂
聚环氧乙烷系树脂
其它非离子型合成树脂
4.高吸水性树脂的制备 （一）淀粉类
①淀粉接枝共聚物
以淀粉为骨架高分子与亲水性合成高分子的接枝共 聚体即为这类高吸水性树脂。
例如淀粉-丙烯晴接枝共聚水解产物。这是世界上最 早开发的一种高吸水性树脂。
⑤其它非离子型合成树脂
近年来开发出了以羟基、醚基、酰胺基为亲水官能团 的非离子型高吸水性树脂。
制备合成：将聚乙烯醇水溶液辐射交联，得到含羟基 的吸水性树脂；将丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺的水溶液辐 射交联或用引发剂引发聚合，获得了酰胺基非离子型吸水 性树脂。
特点：这类树脂吸水能力较小，一般只能达到50倍左 右，通常不做高吸水材料，而是作为水凝胶用于人造水晶 体和酶的固定化方面。
遇 水
产生渗透压
水分子向网络内部迁移
产生吸水现象பைடு நூலகம்
水分子进入高分子网格后，由于网格的弹
性束缚，水分子的热运动受到限制，不易 重新从网格中逸出，因此具有良好的保水 性。
3.高吸水性树脂的分类
高吸水性树脂种类很多，可以从不同角度进行划分。
如按亲水性分类，按交联方法分类，按制品类型分类等。 从合成反应类型的角度可以分为接枝共聚、羟甲基化及水 溶性高分子交联三种，但一般最常见的是按原料组成分类。
纤维素与淀粉相似，也可以作为接枝共聚的骨架高分 子。接枝单体除丙烯腈外，还可使用丙烯酰胺，丙烯酸等 ，所得产品成片状。
纤维素经羧甲基化制备高吸水性树脂由日本Hercules 公司开发成功。
制备合成：将纤维素与单氯醋酸反应得到羧甲基纤维 素，再经加热进行不溶化处理，或用表氯醇等进行交联后 制得。
特点：纤维素类高吸水性树脂吸水能力比淀粉类树脂 差，但有特殊用途。如制造高吸水性织物;用纤维素类树脂 与合成纤维混纺以改善其吸水性。