聚丙烯酸钠吸水树脂
聚丙烯酸盐高吸水树脂合成工艺研究进展
前言合成的高吸水树脂已成为发展最快的功能高分子材料之一。
高吸水树脂不仅在医疗卫生、农林园艺、日用化工等领域里广泛应用，还由于它的膨胀性，增稠性、粘附性等特殊性能，成为一种多用途的功能材料，正向建筑、电子、食品等众多领域渗透。
采用高吸水树脂与其他材料符合的密封胶开始用于建筑嵌缝、钢板桩、管接头嵌缝密封以替代密封和黏结材料。
合成的高吸水树脂自问世以来，至今约有四十年历史，经过众多化学工作者不懈的努力，近二十年，由于应用领域的拓展，生产工艺技术得到驯熟发展，已有大量的文献和专著，对其合成和加工应用作了报道和介绍。
其中，教练的丙烯酸盐聚合物是合成系吸水材料的重要方面，而且被认为是最有希望的吸水性素质。
与其类型高吸水剂比较，除了具备高吸水率等基本性能外，其原料来自工业丙烯酸，生产成本较便宜，工艺较简便，且产品质量稳定，长时间的储存也不引起腐败。
聚丙烯酸盐吸水树脂通常指单体丙烯酸（或甲基丙烯酸）经碱部分中和后的碱金属盐聚合得到的轻度交联的高聚物，它能吸收自重数百倍的水，但并不溶于水。
其中，用得最多的是聚丙烯酸钠，因为聚丙烯酸钠是受准的食品添加剂，更具安全性。
本文仅就最近十多年来的合成工艺技术方面的研究情况作一简略介绍。
1.合成工艺路线文献报道中采用的聚合工业以水溶液法和反相悬浮法占据绝大多数。
1.1水溶液法丙烯酸在配制釜中先用氢氧化钠溶液中和，其中和度为60～90mol%，使单体浓度为30～60mol%，加入交联剂，通氮气，加入引发剂，搅拌均匀后，进入反应器静置聚合（保持氮氛），加热浴使反应温度保持30～80度，聚合反应2～5小时，得到的凝胶聚合体切割成小片或用螺旋挤出条状，在热风机或烘箱中130～230度下干燥，得到交联产品，经粉碎过筛，得到粉末状吸水剂。
其特点是过程简单，既可间歇，也可连续生产，可以制成膜状、片状、粉粒粉末状，也可以与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。
1.2反相悬浮法反相悬浮聚合工艺是以水相为分散粒子，油相为分散介质，制成油包水（W/O型）的悬挂悬浮液，采用水溶性引发剂引发聚合的方法。
1997聚丙烯酸钠类吸水树脂表面性能的改进
聚丙烯酸钠类吸水树脂表面性能的改进杨海燕(广州市轻工研究所食品室,邮编510075)摘要 采用含铝盐5%、多元醇25%以及M BAA01015%的水溶液对聚丙烯酸钠类吸水树脂粉末进行表层交联处理,所得的产物在吸水吸尿后易分散而不结团,其吸尿速率可快达15s。
并且,上述产物无粉尘,不易吸潮,便于在卫生用品生产中使用。
关键词 吸水树脂,表层交联 聚丙烯酸钠类吸水树脂是一种新型的功能性高分子材料。
由于其卓越的吸水性与保水性,多年来已被成功地添加到各种纸及纤维中用以制造性能优异的卫生用品,如婴儿纸尿片、妇女卫生巾等。
生产吸水树脂的方法很多,其中以水溶液聚合法较为方便快捷。
不过,这样制成的吸水树脂经机械粉碎后会产生许多飞粉、造成颗粒大小不均,而这些表面积巨大的飞粉易于吸潮而使树脂结块;当用这种树脂制备吸水制品时,大颗粒树脂周围会覆上一层由小颗粒树脂吸水后连成的薄膜,造成水分很难向里进一步渗透,以致产生“面疙瘩”现象,吸水倍率、吸水速率大大降低,影响了吸水树脂的实际吸水性能[1]。
可是国内的厂家及研究单位通常较强调其产品的吸水倍率指标,但对吸尿速率、吸尿倍率、吸尿后的胶强度等甚少提及。
通常,国产的此类树脂都有一些较为严重的缺点,如使用时粉尘大、易吸潮结块、流动性差,而在添加过程中容易堵塞加料漏斗、胶强度低、吸水时易结团进而影响吸收效率并使吸水速度缓慢,等等。
所有这一切均妨碍了吸水树脂的进一步推广使用。
我们在中试生产中,为了减少吸水树脂飞粉的不良影响,对粉碎后的吸水树脂成品增加了表面层交联并造粒的后处理工序,将残留有羧基基团的树脂粉末的表层与交联剂进行第二次交联。
在所用的后处理液中,含有多元醇、非离子型交联剂、铝盐、水等。
其中,水用来溶解铝盐兼分散多元醇以节约醇的用量,并促使有效成分更容易渗透到树脂颗粒内部表层附近。
多元醇具有双重作用,它既是无臭无毒的良好亲水溶剂,使树脂在处理过程中不致过度膨胀,促进处理液在树脂表面均匀分散,又具有交联作用。
高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备1
高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备1高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备一、实验目的1、了解高吸水性树脂的基本功能及其用途。
2、了解合成聚合物类高吸水性树脂制备的基本方法。
3、探讨反应时间对吸水倍数的影响。
二、实验原理高吸水性树脂的吸水原理：高吸水性树脂通常是一种含有亲水基团和交联结构的聚合物电解质。
吸水前，聚合物链彼此靠近并包裹在一起，相互交联形成网络结构，从而实现整体紧固。
当与水接触时，由于吸水树脂含有多个亲水基团，因此首先用水润湿，然后水分子通过毛细和扩散渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。
由于链上相同离子之间的静电斥力，聚合物链膨胀。
由于电中性的要求，反离子不能迁移到树脂外，树脂内外溶液的离子浓度差形成反渗透压力。
水在反渗透作用下进一步进入树脂，形成水凝胶。
同时，树脂的交联网络结构和氢键限制了凝胶的无限膨胀。
高吸水树脂的吸水性受多种因素制约，归纳起来主要有结构因素、形态因素和外界因素三个方面。
结构因素包括亲水基的性质、数量、交联剂种类和交联密度，树脂分子主链的性质等，树脂的结构与生产原料、制备方法有关。
交联剂的影响：交联剂用量越大，树脂交联密度越大，树脂不能充分地吸水膨胀；交联剂用量太低时，树脂交联不完全，部分树脂溶解于水中而使吸水率下降。
吸水力与水解度的关系：当水解度在60~85%时，吸收量较大；水解度大于时，吸收量下降，其原因是随着水解度的增加，尽管亲水的羧酸基增多，但交联剂也发生了部分水解，使交联网络被破坏。
形态因素主要指高吸水性树脂的主品形态。
增大树脂主品的表面，有利于在较短时间内吸收更多水分以达到高吸水率。
因此，将树脂制成多孔或鳞片可以确保其吸水性。
外界因素主要指吸收时间和吸收液的性质。
随着吸收时间的延长，水分由表面向树脂产品内部扩散，直至达到饱和。
高吸水树脂多为高分子电解质。
其吸水性受吸收液性质，特别是离子种类和浓度的制约。
在纯水中吸收能力最高；盐类物质的存在，会产生同离子效应，从而显著影响树脂的吸收能力；遇到酸性或碱性物质，吸水能力也会降低。
溶液法制备聚丙烯酸钠高吸水树脂及其影响因素分析
溶液法制备聚丙烯酸(钠)高吸水树脂及其影响因素分析陈立贵(陕西理工学院材料科学与工程学院,陕西汉中723003)摘要 [目的]探索制备高吸水树脂的最佳工艺条件。
[方法]以过硫酸钾为引发剂,N,N --亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶液法利用部分中和的丙烯酸聚合成高吸水树脂。
研究引发剂用量、交联剂用量和丙烯酸中和度对合成树脂吸水倍率的影响,确定制备高吸水树脂的最佳工艺条件,并分析了合成高吸水树脂的保水性能。
[结果]丙烯酸中和度对合成树脂吸水倍率的影响较大。
随着丙烯酸中和度和交联剂用量的增加,合成树脂的吸水倍率均呈先增后减的趋势。
制备聚丙烯酸(钠)高吸水树脂的最佳工艺条件为:丙烯酸中和度80%,引发剂用量0.16%,交联剂用量0.06%。
[结论]合成的聚丙烯酸钠高吸水树脂具有较好的保水性能,在蒸馏水中的吸水倍率可达592g/g 。
关键词 丙烯酸;高吸水树脂;溶液法;吸水倍率;保水性能中图分类号 TQ 322.4+4 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)12-04813-02Preparatio n o f P olyacrylic Acid (Sodium )High Wa ter -absorbing R esin by So lution Method a nd Its Influencing Fa ctors A na lysis C HEN L -i gui (C ollege of Materi al Science and En gineerin g,Sh aan xi University of Tech nology ,Hanzh on g,S haan xi 723003)Abstract [Objective]The research aimed to expl ore the optim um tech nological conditions of p reparin g high water -abs orbing resi n.[Method]With potassi um persulfate as initiator and m eth ylene -bis -acrylamide as cros slin king agent,some neu tralized acrylic aci d (AA)were used to aggregate i nto hi gh water -absorbi ng resin by sol uti on meth od.The effects of initiator d osage,crosslin ki ng agent dosage and the neu tralization degree of AA onwater abs orbency of the s yn thesized resin were studied to confirm the optimu m tech nological conditions of prepari ng high water -absorbin g resin.And the water holding p erfor -mance of high water -abs orbing resin s yn th esized was an alyzed.[Result]AA neutralizati on degree h ad a greater effect on water absorb en cy of the synthe -sized resin.With the increasing of AA neutralization degree an d crosslin ki ng agent dosage,water absorbency of the synthesized resin both showed the trend of first i ncreasin g and then decreasi ng.The op ti mu m technological conditions of prep aring pol yacrylic acid (sodium)hi gh water -abs orbing resin were as follo ws:AA neutralization degree of 80%,initiator d os age of 0.16%and crossli nkin g agent of 0.06%.[Conclusion]The synthesized polyacrylic acid sodiu m high water -absorbing resin had better water holdi ng performance wi th i ts water ab sorbency i n distilled water could reach 592g/g.Key w ords Acrylic acid;High water -absorbing resin;S olution m ethod;Water absorbency;Water h oldin g performance作者简介 陈立贵(1978-),男,湖北利川人,硕士,讲师,从事可降解高分子材料制备与性能测试、天然高分子改性的研究。
聚丙烯酸钠高吸水性树脂的研究_孙伯平
高吸水性树脂是一类新型功能高分子材料 ,具有 高吸水性和高保水性 ,干燥后还可重复使用 ,同时又 具有良好的加工性能和使用性能 ,可广泛应用于工 业 、农业 、建筑 、园艺 、卫生等领域 。1980 年美国首先 实现了高吸水性树脂的工业化生产 ,随后日本 、法国 、 英国 、意大利等国都有不同规模的工业化生产 。但世 界年产量很小 ,远不能满足市场需要 。
时间/ h
40 ℃
保水率/ % 60 ℃
80 ℃
1
96
92
90
2
93
91
88
3
89
88
86
4
88
85
83
由表 8 可知 ,聚丙烯酸钠的保水性较好 ,即使在 80 ℃干燥 4 h 保水率仍达 83 %。经相同时间干燥 , 40 ℃、60 ℃、80 ℃下的保水率呈递减趋势 。 2. 3 树脂的回收再利用
有方向性 ,氢键结合的水分子在空间上有一定的取 向 ,相邻的氢键彼此干扰排斥 ,此外 ,相邻的 —COO 基团亦相互排斥 ,限制分子链的自由运动 ,使树脂的 微孔不能充分发挥其贮水能力 ,故树脂的吸水率较 低。
(7) 反应时间 在上述最佳水油比 、分散剂种类 、交联剂用量 、引
发剂用量 、反应温度及中和度条件下考察反应时间对
引发剂的用量不仅影响反应速率 、转化率 、分子
量的大小 ,而且会影响到反应是否会发生爆聚 。表 4
示出引发剂用量对树脂吸水率的影响 。
表 4 引发剂用量对树脂吸水率的影响
引发剂用量/ g
吸水率/ %
0. 02
296
0. 03
380
0. 04
聚丙烯酸钠吸水原理
聚丙烯酸钠吸水原理
聚丙烯酸钠是一种常用的高分子材料，具有良好的吸水性能。
它的吸水原理主要是通过离子交换和水分子的溶解作用。
聚丙烯酸钠具有丰富的负电荷，这是由于它的分子结构中带有大量的负离子。
这些负离子可以与水中的阳离子进行离子交换反应，形成离子吸附层。
这种离子吸附层可以引起水分子的聚集和排列，从而增加了水的表面张力，使水更容易被吸收。
聚丙烯酸钠分子本身具有较强的亲水性。
水分子的极性使其能够与聚丙烯酸钠分子之间形成氢键和静电作用力，从而使聚丙烯酸钠分子与水分子形成稳定的结合状态。
这种结合状态使聚丙烯酸钠具有较大的吸水量和吸水速度。
聚丙烯酸钠分子结构中的共轭键和极性基团也对其吸水性能起到了重要的影响。
共轭键可以增加分子的稳定性和亲水性，而极性基团则可以增加分子与水分子之间的相互作用力，进一步增强了聚丙烯酸钠的吸水性能。
聚丙烯酸钠的吸水性能还与环境条件有关。
在低温下，由于水分子的活动性较低，聚丙烯酸钠的吸水性能会减弱。
而在高温下，水分子的活动性增加，聚丙烯酸钠的吸水性能会增强。
此外，pH值的变化也会对聚丙烯酸钠的吸水性能产生影响。
在酸性环境中，聚丙烯酸钠分子中的负离子会与酸性物质发生反应，导致聚丙烯酸钠分子
的电荷减少，从而降低了其吸水性能。
聚丙烯酸钠的吸水原理主要涉及离子交换和水分子的溶解作用。
通过离子交换和水分子的溶解作用，聚丙烯酸钠可以吸收大量的水分子，形成水凝胶状物质。
这种吸水性能使得聚丙烯酸钠在许多领域都有广泛的应用，如卫生用品、农业、建材等。
吸水树脂成分
吸水树脂是一种具有高吸水性能的聚合物材料，常用于制备吸水性强的产品和材料。
它的成分可以根据具体的吸水树脂类型而有所不同，以下是几种常见的吸水树脂成分：
聚丙烯酸钠（Sodium Polyacrylate）：聚丙烯酸钠是一种超吸水树脂，广泛应用于一次性尿布、卫生巾、成人纸尿裤等产品中。
它具有高吸水性和保持性能，可以迅速吸收并锁定大量的液体。
聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol）：聚乙烯醇是一种可溶性吸水树脂，常用于制备湿巾、湿疹贴等产品。
它具有良好的吸水性和湿润性能，能够在接触水或其他液体时迅速吸收水分。
聚丙烯酸（Polyacrylic Acid）：聚丙烯酸是一种亲水性树脂，常用于制备吸水性强的地垫、花土等产品。
它具有高度吸水性和保持性能，可以快速吸收并保持大量的液体。
聚氨酯（Polyurethane）：聚氨酯是一种多功能树脂，可以调整其化学结构以实现不同的吸水性能。
它被广泛应用于制备吸水性弹性海绵、床垫等产品。
需要注意的是，吸水树脂的成分和配方可能因不同的应用和制备要求而有所变化。
此外，吸水树脂在应用中通常还会加入其他辅助剂和填料，以改善其性能和稳定性。
在使用吸水树脂产品时，应仔细阅读产品说明和使用说明，并按照正确的方法和建议使用。
聚丙烯酸钠_高岭土复合高吸水性树脂的制备及性能研究
度增加、相对分子质量降低 , 故吸水率也趋于减少。 214 分散剂用量对吸液率的影响
由图 4 可看出 , 在实验考察范围内 , 吸水率随 分散剂用量的增加而增加 。主要是由于分散剂能使 液滴周围形成一层致密吸附膜 , 阻止分散相液滴进 行黏结与聚并 , 使分散体系在整个聚合过程中处于 稳定状态 , 所得树脂粒径细小而均匀 。但当分散剂 量太多时 , 产物平均粒径太小 , 吸收反应系统中的 水后呈黏稠状 , 难以过滤分离 , 给后处理工作带来
收稿日期 2003 - 01 - 07 。 第一作者简介 张小红 (1963 —) , 男 , 博士研究生 , 副教授 。联系 人 崔笔江 。电话 020 - 37628244 。
第 6 期 张小红等 : 聚丙烯酸钠/ 高岭土复合高吸水性树脂的制备及性能研究 · 6 03 ·
吸水率 称取 015 g 干燥的树脂放入烧杯中 , 加入 500 mL 蒸馏水 , 在室温下静置吸水 , 达饱和 后滤除多余的蒸馏水 , 并称其质量 , 则
吸水率 = (吸水后树脂的质量 - 干树脂的质量) / 干树脂的质量
吸盐水率 称取 015 g 干燥的树脂放入烧杯 中 , 加入 500 mL 质量分数为 019 %的 NaCl 水溶 液 , 在室温下静置吸水 , 达饱和后滤除多余的盐 水 , 并称其质量 , 则
图 4 分散剂用量对吸液率的影响
215 反应温度对吸液率的影响 由图 5 可知 , 反相悬浮聚合对温度非常敏感 ,
当温度在 70 ℃时 , 聚合所得吸水性树脂的吸水率 较理想 。温度太高或太低对产物的性能会带来极大 的影响 。若聚合温度太高 , 则反应速度过快 , 甚至 有可能形成暴聚 , 且自交联度有所增加 , 主链上亲 水基团相应减少 , 导致吸水率下降 ; 若聚合温度太 低 , 则聚合反应速度较慢 , 进而导致交联度明显降 低 , 聚合物中只有很少一部分成粒状 , 而大多数呈 黏稠状 , 即不能使聚合物形成有效的体型网状结 构 , 产物水溶性大 , 吸水率下降 。 216 中和度对吸液率的影响
聚丙烯酸钠吸水树脂的合成研究
摘要本文介绍了一种以丙烯酸为单体，氢氧化钠为中和剂，过硫酸钾为引发剂和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂用水溶液法制备聚丙烯酸钠吸水树脂的方法，通过单因素法探讨了引发剂含量、交联剂含量、中和剂用量(丙烯酸中和度)以及反应温度对聚丙烯酸钠吸水树脂吸水能力的影响，从而得到制备聚丙烯酸钠吸水树脂的最佳反应条件，即，丙烯酸单体的中和度为75%，引发剂用量为丙烯酸单体质量的2.1%，交联剂为0.8%，反应温度为75℃，反应时间为2h。
另外，对最佳反应条件下制备的聚丙烯酸钠吸水树脂进行了红外分析，并测得它吸蒸馏水的能力为155g/g,吸自来水的能力为92g/g。
关键词：聚丙烯酸钠吸水树脂吸水率Title Synthesis of Absorbent Resin based on Sodium PolyacrylateAbstractIn this article, the absorbent resin based on sodium polyacrylate is synthesized by aqueous solution polymerization using acrylic acid as the monomer, sodium hydroxide as the neutralizer, potassium persulfate as the initiator and N,N’-methylenebisacrylamide as the cross-linker. Factors, such as initiator content, cross-linker content, neutralizer content (neutralization degree of acrylic acid) and polymerization temperature that affect the water absorbency of the absorbent resin based on sodium polyacrylate are investigated through single-factor-program. So we can get the optimal synthesizing technology of producing the absorbent resin based on sodium polyacrylate. When the reaction conditions are 70℃, 2 hour reaction time, 75% neutralization degree of acrylic acid, 2.1% initiator and 0.8% cross-linker on the basis of the mass of acrylic acid used, the absorbent resin based on sodium polyacrylate has a high water absorbency. The infra-red spectrum of absorbent resin based on sodium polyacrylate which is produced in the optimal reaction condition is investigated, and the excellent product is obtained with the absorbencies of 155g/g in distilled water and 92g/g in running water.Keywords Sodium polyacrylate Water-absorbing resin Water absorbency目次1 引言 (1)1.1高吸水树脂概况 (1)1.2开发聚丙烯酸钠吸水树脂的意义 (1)1.3 聚丙烯酸钠吸水树脂的研究热点、存在问题和前景 (2)2 聚丙烯酸钠吸水树脂 (2)2.1 聚丙烯酸钠吸水树脂的吸水理论 (2)2.2 聚丙烯酸钠吸水树脂的合成 (4)2.3 聚丙烯酸钠吸水树脂吸水性能的影响因素 (6)2.4 聚丙烯酸钠吸水树脂的制备工艺 (7)3实验 (7)3.1实验原理 (7)3.2实验原料 (8)3.3实验仪器设备 (8)3.4 聚丙烯酸钠吸水树脂的制备 (8)3.5 吸水能力的测定与表征 (9)3.6 聚丙烯酸钠吸水树脂的合成实验的因素水平的设计 (10)4 结果与讨论 (11)4.1 交联剂用量对吸水性能的影响 (11)4.2 引发剂用量对吸水性能的影响 (12)4.3 丙烯酸中和度对吸水性能的影响 (13)4.4 反应温度对吸水性能的影响 (14)4.5 聚丙烯酸钠吸水树脂的红外分析 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)1 引言1．1高吸水树脂概况吸水性物质自古就存在，如海绵、纸浆以及琼脂、明胶等天然原料，这些材料来源广泛，价廉易得。
浅谈保水剂聚丙烯酸钠树脂的性能
浅谈保水剂聚丙烯酸钠树脂的性能曲东芳 聊城市环境监测中心摘 要：高吸水性树脂，又叫保水剂，自20世纪70年代在美国问世后，到目前虽然仅有二十年的发展历史，但由于它具有独特的高吸水性和保水性，在工农业、日常生活、医疗卫生等各个领域都有广泛的用途，因此在国内外也得到了广泛研究发展。
关键词：高吸水性树脂聚丙烯酸钠合成一、前言高吸水性树脂是一种高分子量的、交联的、柔性的分子链高聚物，它的制作是以丙烯酸为主要原料，丙烯酸在配制釜中先用氢氧化钠溶液中和。
配制好的溶液加入聚合模，再加入交联剂及其他助剂，通氨气，加入引发剂，搅拌均匀后，静置聚合。
聚合得到凝聚聚合体切割、烘干、粉碎过筛，得到粉末状高吸水性树脂，通过外加交联剂使含强亲水性基团的单体经过适度交联反应，得到不溶不熔的低交联度且具有高吸水性能的聚丙烯酸钠(PNaAA)树脂[1]。
二、常见的合成高吸水树脂方法高吸水性树脂的合成主要是通过自由基聚合，其合成方法可分为本体聚合、乳液聚合、溶液聚合和反相悬浮聚合等四种。
（一）本体聚合本体聚合指在引发剂、光、热或高能射线辐照的作用下，只有单体存在的聚合反应。
大多数采用液相本体聚合。
本体聚合的优点是产物纯度高，可直接加工成型或挤出造粒，无需产物与介质分离及介质回收等后处理工艺操作，所用设备相对简单。
但是，本体聚合速度快，反应过程中释放出大量聚合反应热，约为55～95kJ/mol，必须及时排除。
否则，会使聚合反应失去控制，轻则影响产物的性能及使用，重则会引起冲料及暴聚，造成牛产事故。
因此，本体聚合在工业规模上的使用较少。
（二）溶液聚合溶液聚合指将单体及引发剂等物料溶解在适当溶剂中进行的聚合反应。
与本体聚合相比，由于溶剂的稀释作用，所以聚合体系粘度较低，物料混合与传热较易，不易出现凝胶反应，反应温度易于控制。
但由于单体浓度低，聚合物分子量较低，溶剂占用容器空间，使设备的利用率及生产能力较低。
这一方法在丙烯酸类聚合物助剂的生产中应用较多。
吸附树脂和吸水树脂
吸附树脂和吸水树脂都是一种高分子聚合物，但它们的性质和应用略有不同。
吸附树脂是一种具有特定孔结构和高比表面积的高分子材料，能够通过物理或化学吸附作用，吸附和分离不同的物质。
吸附树脂广泛应用于水处理、气体分离、有机物分离等领域。
根据吸附机理，吸附树脂可分为物理吸附树脂和化学吸附树脂两类。
物理吸附树脂主要依靠范德华力或静电力进行吸附，而化学吸附树脂则通过化学键或配位键与被吸附物质结合。
吸水树脂则是一种能够吸收和保持水分的高分子材料。
吸水树脂的主要成分通常是聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾等水溶性高分子物质。
吸水树脂能够在其孔隙中吸收并存储大量的水分，因此广泛应用于农业、建筑、包装等领域。
例如，在农业中，吸水树脂可以作为保水剂，帮助植物保持水分；在建筑领域中，吸水树脂可以作为混凝土添加剂，提高混凝土的抗渗性和耐久性。
总的来说，吸附树脂和吸水树脂都是具有高比表面积和吸附能力的高分子材料，但吸附树脂主要用于吸附和分离不同物质，而吸水树脂则主要用于吸收和储存水分。
聚合法制备高吸水聚丙烯酸钠
聚合法制备高吸水树脂聚丙烯酸钠一、实验目的（1）、了解高吸水树脂的制备方法；（2）、了解高吸水树脂的吸水原理及影响因素； （3）、巩固减压蒸馏和重结晶操作； 二、实验原理烯烃可以在引发剂或催化剂的作用下，双键断裂而相互加成，得到长链的大分子或高分子化合物。
本实验中丙烯酸用氢氧化钠中和后，在过硫酸铵和N,N-亚甲基丙烯酰胺的条件下聚合成高吸水聚丙烯酸钠。
高吸水性树脂的吸水的吸水作用主要是靠树脂内部三维空间网状结构的作用。
吸水性基团极性越强，含量越多，吸水率就越高，保水性就越好。
而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其是在外界有压力时水很容易脱去；交联度过高，虽然保水性好，但由于吸水空间减少，是吸水率明显降低。
标准红外光谱图450040003500300025002000150010005000.20.40.60.81.0T r a n s m i t t a n c e [%]Wavenumber /cm-1Fig. 6 FTIR spectra of superabsorbent polymer物性参数表三、仪器及药品仪器：水浴锅、圆底烧瓶（100mL、50 mL各一个）、温度计（100℃、200℃各一个）、克氏蒸馏头、冷凝管、减压接引管、真空泵、烧杯（250 mL 、100 mL）、玻璃棒、蒸发皿、布氏漏斗、毛细管、表面皿、量筒（50 mL）、电子天平、研钵、红外光谱装置、瓷盘、塑料瓶（2个）、容量瓶（250 mL）、滤纸、小塑料烧杯（6个）、移液管（5 mL）、洗耳球、试剂瓶、广口瓶。
药品：丙烯酸、过硫酸铵（分析纯）（APS）、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化钠（分析纯）、氯化钠（分析纯）、溴化钾（分析纯）。
四、实验步骤实验分组方案（注：1-6组由另外一组同学完成，本组做7-12组）a、对药品的处理1、用250 mL的容量瓶配置好10%的氢氧化钠溶液和10%的氯化钠溶液，转入塑料瓶中装好，待用；2、在大约150℃的温度下，对丙烯酸进行减压蒸馏，蒸馏出大约70 mL的丙烯酸溶液，并置于试剂瓶中；3、对过硫酸钠进行重结晶操作，并置于广口瓶中。
聚丙烯酸钠吸水树脂的合成及性能研究
聚丙烯酸钠吸水树脂的合成及性能研究刘琴;程存喜;张铎严【摘要】用NaOH中和后的丙烯酸为单体,以过硫酸钾K2S2O8为引发剂,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠吸水树脂,考查了中和度,引发剂用量,交联剂用量对聚丙烯酸钠吸水树脂性能的影响,吸水倍率测试结果表明,当丙烯酸的中和度为80%、K2S2O8用量为占丙烯酸单体质量分数的0.18%、N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为占丙烯酸单体质量分数的0.02%时,聚丙烯酸钠吸水树脂的吸水性能最佳,为165 g/g,该树脂对质量分数为20%的NaCl盐水的吸收倍率为31.6 g/g.%A microporous hybrid polymer of sodium polyacrylate was synthesized by a water solution polymerization,with sodium hydroxide (NaOH) as a neutralizer,potassium peroxydisulfate (KPS) as a radical initiator,N,N-methylene bisacrylamide (NMBA) as a crosslinker.Effects of neutralization degree of acrylic acid and the dosage of initiator and crosslinker on the properties of sodium polyacrylate were investigated.When the neutralization degree of acrylic acid was 80%,the mass ratio of KPS to acrylic monomer was 0.18%,the mass ratio of NMBA to acrylic monomer was 0.02%,the sodium polyacrylate showed a best performance of water absorption rate and salt-water absorbencyrate,which was 165 g/g and 31.59 g/g,respectively,the salt-water was formed by 20% NaCl and 80% distilled water.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)011【总页数】3页(P62-64)【关键词】聚丙烯酸钠;吸水树脂【作者】刘琴;程存喜;张铎严【作者单位】厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门 362021;厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门 362021;厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门362021【正文语种】中文【中图分类】O632吸水树脂具有优异的吸水保水性，能吸收水的重量是自身的几十倍甚至上千倍，近年来在建筑、医疗卫生用品、沙漠化治理等领域被广泛应用。
聚丙烯酸钠高吸水树脂
聚丙烯酸钠高吸水树脂的应用及影响因素摘要:聚丙烯酸钠高吸水树脂因其重要的性质在工业生产和生活占据越来越重要的作用。
本文综述了聚丙烯酸钠高吸水树脂制备过程中吸水性的影响因素，还简单介绍了高吸水性树脂子不同领域的应用概况。
关键字:聚丙烯酸钠；吸水树脂；制备；应用高吸水性树脂是一种具有超强吸水能力的功能性高分子材料，受压时保水性能优良，已广泛应用于卫生用品、农林园艺、土木建筑、轻工化工等领域[1-2]。
目前高吸水性树脂主要有两大类，一类是淀粉或纤维素与乙烯基单体的接枝共聚物，另一类为合成树脂，当前则绝大多数为聚丙烯酸盐类合成树脂。
1. 聚丙烯酸钠高吸水树脂吸水性的影响因素1.水油比对吸水率的影响水油比(丙烯酸与环己烷的质量比)的变化主要影响反应的散热情况和聚合物分子量的，由于在聚合中，水油比大，聚合反应速率慢，聚合物分子量小，甚至溶于水，故吸水率较低。
而且由于水油比大，生产效率低，同时也给后面的干燥工序增加负担[3]。
水油比小，由于聚合过程中散热困难，产生副交联，而使吸水率降低。
2.交联剂用最对吸水率的影响因为树脂是三维立体网络结构，当交联剂用量太少时，聚合物未能形成网络结构，宏观上表现为水溶性。
随着交联剂用量的增加，分子链网络逐渐形成，故吸水率逐渐上升。
形成三维网络结构时，吸水率达到最大值。
随着交联剂用量的进一步增加，聚合物网络结构中的交联点增多，交联点之间的网链变短，网络结构中的微孔变小,故吸水率逐渐下降[3]。
3.引发剂用最对吸水率的影响引发剂的用量不仅影响反应速率、转化率、分子量的大小，而且会影响到反应是否会发生爆聚。
由于引发剂用量较小时，反应活性中心少，反应速度慢，甚至不反应，导致转化率及交联用均匀度低，故吸水率也低。
而且由于引发剂少，引发反应困难，诱导期相对较长，造成反应积累到一定程度突然快速反应，产生爆聚。
引发剂用量太多时，反应活性中心多，反应速度快，反应转化率也较高，但引发剂用量过多会增加大分子自由基终止的机会，[3]使分子量下降，链端数目增加，甚至会出现水溶性，从而使吸水剂的吸水率降低。
高吸水性聚丙烯酸钠树脂
陈明亮 (中南工业大学化学化工学院 , 长沙 410012)摘 要 综述了高吸水性聚丙烯酸钠树脂的研究进展 , 其中包括聚丙烯酸钠及其共聚物的吸水性能 , 吸水机理以及其功能与应用 。
关键词 聚丙烯酸钠 , 吸水性能 , 吸水机理 , 功能与应用H igh w ater - a b sorbing pol y( sodium acrylate) resinChen Mingliang ( C ent ral So u t h U n iversit y of Technol ogy , Changsha 410012)Abstract The p a p er reviews t h e recent devolop m ent s ab o ut high wat er - abso r b ing poly ( S o d ium acrg lat e ) resin ,includ in g t h e p erfor mance of abso rb ing wat er , t h e mechanism of abso rb ing wat er as well as t h e f u nctio n and applicatio n s.K ey w ords poly ( s o d ium acrylat e ) , p erfo rmance of abso r b ing wat er , mechanism of abso rb ing wat er , f u nctio n sand applicatio n s高吸水性树脂为轻度交联结构的高分子 , 其分子链上具有很多亲水基团如羟基 、羧基 、酰胺基 、磺酸 基等 , 故吸水能力很强 , 能吸收自身重量的几百倍甚 至几千倍的水 , 并且加压不淌出 。
由于高吸水性树脂 与常见的吸水性材料如纸 , 布等相比 , 具有很多优 点 , 是一种新型的功能性高分子材料 , 因而广泛应用 于工业 、农林业 、医疗卫生和日常用品中 。
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1、设计任务
设计项目珠状聚丙烯酸钠吸水剂
生产方法以丙烯酸、氢氧化钠、交联剂为原料，用反相悬浮聚合法合成珠状聚丙烯酸钠吸水剂
产品规格：（产品形状，粒径大小）
生产能力（年生产规模）
产品用途
生产时间：年工作日330d/a (24h/d)
2、生产方式的选择
在此列出主反应方程式中和反应、聚合反应（共聚物中要把交联结构表现出来）
聚丙烯酸钠的生产方法有以下两种。
1）水溶液聚合法
反应在水相中进行，得到的凝胶状聚合体经挤出被切割成片状或经挤出机挤出成条状，待干燥后再经粉碎过筛得到粉末状产品，其特点是工艺简单，即可间歇，也可连续生产，但因粉碎易造成产品形状不规整，大小不均一，对设备要求较高。
反应后期因转化率增大而使溶液粘度提高，搅拌困难，如何较好地解决反应放热是影响生产的关键。
2）反相悬浮聚合法
反相悬浮聚合工艺系以烷烃、脂肪烃或芳香烃等烃类有机物作为分散介质，在稳定剂、分散剂保护下，单体借助机械搅拌作用形成单体液滴进行聚合反应。
生成颗粒状水凝胶后，进行共沸脱水以出去其中的水分，在经过滤、干燥等后处理过程，得到颗粒状树脂。
此法温度控制稳定，最大的优点为可直接获得颗粒状树脂而加以应用，省去了粉碎工序，产物的后处理过程十分简便。
从发表论文和专利文献中来看，除各工序的操作条件外，聚合采用的分散介质、稳定剂、分散剂的种类和用量是决定聚合过程的稳定性及最终产物结构和性能的重要影响因素。
本设计采用反相悬浮聚合的生产方法制备颗粒状聚丙烯酸钠吸水剂，间歇操作。
原料单体：丙烯酸分散介质：正庚烷引发剂：过硫酸钾
交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺（0.5%单体质量）
分散稳定剂司班-60，司班-80 用量与课本同
余与课本同
3、工艺流程和设备汇总
丙烯酸贮罐、浓NaOH溶液贮罐、NaOH溶液调配罐、中和罐、分散介质调配罐、引发剂调配罐、聚合反应器（以上课本中已给出）
连续沉降槽（需计算截面积和高度）、转鼓真空过滤机（此设备不仅滤出全部正庚烷，而且滤出部分水）、甲苯贮罐、甲苯-水凝胶悬浮液调配罐、蒸发器、冷凝器（回收蒸出甲苯及水）、甲苯-水分离器、气流干燥器
4、主要设计条件汇总
1）原料准备及聚合反应过程：
a 已知
中和罐冷却至0℃，中和时保持0℃
交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺（0.5%单体质量）
反应器热量衡算时，取热损失为总传热量的10%
反应器装料系数Ф＝0.7
反应器封头采用标准椭圆封头(注意封头尺寸有标准可循)
长径比H/D=1.5-2.0
b 未知（可查阅工具书或文献资料）
丙烯酸比热（设丙烯酸钠比热与之同）和密度，假设和水混溶后无体积缩小效应！
丙烯酸的反应热（即聚合热），257Kcal＼Kg
中和反应热
2)产物后处理过程：
a)沉降槽
沉降槽处理后的沉渣中还含有50%的液体（注意：设定反应体系中的水全部被聚合物吸收，此水质量和聚合物的质量之和计为固体质量）
进入连续沉降槽的浆料固相体积分率e f(当然需要各组分的密度！水凝胶的密度记为1.15)，底流中固相的体积分率e c，底流速度u u增浓段任一水平截面上固相体积分率，此浓度下相应的表观沉降速度u0，需要液固比-表观沉降速度对应关系表。
沉降压紧所需时间θ
b)转鼓真空过滤机
经转鼓真空过滤机处理后，正庚烷全滤出，滤饼中的水量为聚合物质量的70%。
以3倍于聚合物（干基）质量的甲苯来稀释滤饼
3）共沸除水：
完成液组成和温度（甲苯可求之，水量定为 20%（占聚合物质量的百分比））物料衡算和热量衡算
流程简述如下：计量的丙烯酸自储罐中输送至中和罐，冷却至0℃，从调配罐经泵缓慢输出计量的氢氧化钠溶液至中和罐中，与丙烯酸发生部分中和反应，摩尔中和度达75%，加入去离子水，并保持罐中溶液的温度为0℃。
同时将分散剂正庚烷和分散稳定剂加入分散剂调配罐进行配制得到分散液，加热调配罐，使分散液温度升至70℃，其按比例和单体溶液共同进入反应器，然后加入配置好的引发剂浓度为50%的水溶液。
反应结束后，聚合物混合液被送至
反应器设计
1）反应器体积计算（间歇操作）
τR =2.5h τa=0.5h
关于蒸发（主要是通过甲苯共沸除水）
原料从置于反应器之后的中间贮罐，再经脱正庚烷、加甲苯之后而来，经放置后温度低于共沸温度。
采用连续式蒸发。
单效蒸发的计算项目：单位时间的蒸发量、加热蒸汽的消耗量（注意：加热蒸汽的绝对压强为400kPa,）、蒸发器的传热面积。
生产任务中已知的项目（条件）：为达到共沸除水之目的而加入甲苯的量，原料液流量（通过整个干燥过程的时间来确定）、组成和温度（主要甲苯和水，聚合物不管），二次蒸汽组成（含 20% 量的水和80%甲苯，共沸液的沸点自己查），完成液组成和温度（，水量定为 20% （占聚合物的百分比））
忽略浓缩热,常压蒸发，
加热蒸汽消耗量D的计算：7
（注意：加热蒸汽的绝对压强为400kPa,）
r t t Fc Wr D p )
(010'-+=
式中W 为甲苯和水的共沸液，r ’是 二次蒸汽的汽化热（综合考虑甲苯和水，按摩尔比计算），KJ/kg
F 为原料也流量，t0 是进料温度，t1 共沸点温度，还应考虑到聚合物的比热，Cpo 为液体苯和水比热
r 为加热蒸汽（水蒸气）的汽化热 （注意：加热蒸汽的绝对压强为400kPa,）
有关干燥方面的计算
《化学工程手册》1439、1522页有详细介绍
1、此处所谓干燥，是指通过加热除去吸水剂凝胶中剩余的水。
这里有几个概念：)
(2992p P p H -= 92是甲苯分子量，视含甲苯的湿空气为理想混合气体。
p 为甲苯分压，P 为总压。
相对湿度百分数 s
p p =ϕ，指含甲苯空气中甲苯气分压p 与同温度下甲苯的饱和蒸汽压Ps 之比的百分数。
湿基含水（或溶剂如甲苯）量ω
干基含水（或溶剂如甲苯）量X
2、需要重要参数：湿物料的平均比热，物料离开干燥器时的温度，进出干燥器的湿基含水量
绝干空气消耗量L 蒸发量W。