高吸水性树脂最新版PPT56266
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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。
LOGO
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
功能高分子吸水性树脂
• ③研发新型的复合型高吸水树脂。 • ④采用新的引发方法，特别是微波辐射方 法、紫外辐射和超声辐射法，并实现其工 业生产，是目前研究的热点之一。 • ⑤改进工艺路线。
功能高分子吸水树脂
小组成员：
• 高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料， 具有很强的吸水保水功能，在工业、农林、 及日常生活等方面具有广阔的应用。
• • • •
1 高吸水树脂的吸水机理 2 高吸水树脂的制备方法 3 高吸水树脂的应用 4 高吸水树脂的展望
1 高吸水树脂的吸水机理
• 高吸水树脂吸水后与 水之间存在3种作用： ①水分子与高分子电 负性强的氧原子形成 氢键结合：②水分子 也疏水集团的相互作 用：③水分子也亲水 基团的相互作用。
展望
3.1医药卫生中的应用 3.1医药卫生中的应用
• 用于卫生巾、一次性婴儿尿布等生理卫生 用品 • 用高吸水树脂凝胶制作的柔软隐形眼镜 • 高吸水树脂作为抗血栓材料 • 医用绷带、棉球和纱布等 • 制造人工玻璃、人工角膜、人工皮肤、人 工血管、人工肝脏、人工肾脏等人工器官 ； 人体埋入材料、保温保冷材料等
4 高吸水树脂的展望
• 目前，国内外研制的各种高吸水树脂大部 分去离子水或蒸馏水有较高的吸水率，在 盐水中的吸水率却降到1/50～1/10，这就造 成其在实际应用中大打折扣 • ①开发抗盐性号的高吸水树脂，扩大使用 范围。 • ②目前国内对高吸水树脂研究中，大约 90%以上是产品开发方向，涉及高吸水树 脂基础理论的研究很少。
3.4日用化工中的应用 3.4日用化工中的应用
• 可在化妆品种作湿润剂、增稠剂、头发定型剂、 香料缓释剂 • ，制成能吸收汗液的鞋垫、防护帽等，可保持鞋 帽干爽 • 在雪花膏、香粉、香皂中加入高吸水树脂，不仅 储存过程中变干，同时可滋润皮肤 • 在洗发水添加阴离子型高吸水树脂，可防止头皮 过度干燥，且泡沫少，易冲洗干净，洗后头发光 滑柔顺。
高吸水性树脂
在农业领域的应用
土壤改良：高吸水性树脂能吸收相当于其自身重量数百倍的水分可有效改善土壤湿度 和保水性能促进作物生长。
节水灌溉：通过使用高吸水性树脂可将灌溉水有效吸附并缓慢释放实现节水灌溉和 均匀供水。
农药和营养剂缓释：高吸水性树脂可以吸附农药和营养剂并在需要时缓慢释放提高农 药利用率和植物吸收率。
高吸水性树脂的制备方法主要包括化学合成和物理改性不同的制备方法可以得到不同性能的高吸水性树脂。
高吸水性树脂的分类
按原料分类：淀粉类、纤维素 类、其他天然产物类
按交联剂类型分类：羧甲基淀 粉、淀粉磷酸酯、纤维素黄原 酸酯等
按离子类型分类：阳离子型、 阴离子型、非离子型
按应用领域分类：农业、医疗 卫生、建筑材料等
高吸水性树脂的应用领域
卫生用品：用于生产婴儿尿布、成人失禁用品等 农业：用于土壤保水、植物生长调节剂等 医疗领域：用于吸收伤口渗出液、止血材料等 建筑材料：用于自修复混凝土、调节室内湿度等
化学合成法
原理：通过化学反应将原料转化为高吸水性树脂 优点：可控制产物的性质如吸水能力、分子量等 缺点：需要使用有机溶剂可能对环境造成污染 常用原料：丙烯酸、丙烯酰胺等单体
高吸水性树脂具有优异的保水性能 能够吸收相当于其自身重量数百倍 甚至上千倍的水分。
高保水性
在医疗领域高吸水性树脂可以用于 制造具有保湿功能的敷料和药物载 体促进伤口愈合。
添加标题
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添加标题
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在土壤改良、节水农业、园艺等领 域高吸水性树脂的高保水性有助于 提高植物生长效率和抗旱能力。
高保水性还使得高吸水性树脂在化 妆品、个人卫生用品等领域具有广 泛的应用前景。
回收再利用：将废弃 的高吸水性树脂经过 处理后重新用于生产 新的高吸水性树脂或 其他用途。
《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。
高吸水性树脂的前沿动态ppt实用资料
对较少，尤其是国内的研究。导致理论研究相对滞后。产品的研发过程带来 目前高吸水性树脂的复合化主要集中在吸水树脂中添加一定量的无机物材料如高岭土、膨润土等。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。 因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。 若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。 导致理论研究相对滞后。
1 前沿动态
树脂的复合化
目前高吸水性树脂的复合化主要集中
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 导致理论研究相对滞后。
在吸水树脂中添加一定量的无机物材 因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。 若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。 为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。
1 前沿动态
相关理论研究
目前，高吸水树脂的研究主要集中在合成和应用开发新产品上，涉及吸水机
理、结构和性能关系与高吸水树脂的溶胀和凝胶的传质过程等方面的研究相 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。 因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。 若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。 导致理论研究相对滞后。
1 前沿动态
树脂的复合化
目前高吸水性树脂的复合化主要集中
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 导致理论研究相对滞后。
在吸水树脂中添加一定量的无机物材 因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。 若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。 为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。
1 前沿动态
相关理论研究
目前，高吸水树脂的研究主要集中在合成和应用开发新产品上，涉及吸水机
理、结构和性能关系与高吸水树脂的溶胀和凝胶的传质过程等方面的研究相 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。 目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。
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
PPT高吸水性树脂ppt课件
2018/11/20
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。
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
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例如：M 为丙烯酸或丙烯腈
高亲水性树脂
• 第二阶段为链增长阶段 由于自由基的转移使支链端部一直保留自
由基， 因此链式反应得以继续下去。
这样就形成了n 个单体聚合成的侧链。
高亲水性树脂
• 第三阶段为链链的终止
随着反应不断进行，支链数目及其长度不断 增加。
单体浓度不断降低，自由基相互碰头的机会 也越来
➢目前生产最多的一类合成高吸水性树脂， ➢由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚
而成。
➢制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两
种。
➢吸水倍率较高，一般均在千倍以上。
合成系高吸水性树脂
（2）聚丙烯腈水解物
➢将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂
交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水 解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。
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。
OH
CH m
高吸水性树脂
水解
NaOH
CH2OH
O
OH O
CH2 CH
O
n-2 2HNOC
OH
CH2 y
CH
中和 湿料
x
COONa
沉析
烘干
粉碎
纤维素吸水树
脂干料
高吸水性树脂
聚丙烯酸盐类
聚丙烯腈 水解物
合成系高亲水性 树脂制备
改性聚 乙烯醇类
类别
醋酸乙烯酯 共聚物
合成系高吸水性树脂
（1）聚丙烯酸盐类
后用交联剂交联而成的产物；
➢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。
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
➢淀粉的接枝共聚是通过自由基反应来实现的。 ➢常用引发剂：硫酸亚铁胺、过硫酸铵、双氧 水、硝酸铈盐等
高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为3个阶段
• 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（第一步)
高亲水性树脂
• （第二步）若用M表示人工高分子单体，在 与具有自由基的淀粉相遇时，产生接枝反 应：
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关于凝胶的吸水机理和水凝胶中水的性质和状怂， 王果庭等曾进行过探讨。他们认为凝胶 的吸水可能以微孔吸附为主，另外还有渗透压、 氢键等作用。水凝胶中的水按作用力的强弱可分 为4种状态：(1)靠氢键与吸水剂相互作用的水； (2)亲水基团周围的极化水层；(3)网络微孔中的 水；(4)颗粒间隙和大孔中的水。在这4种状态的 水中，(1)、(2) 占很小一部分，含量在5g／g聚 合物以下．但与聚合物的作用力很强。第(3)部 分水，含量可达百分之几十，但其运动受到限制。 第(4)部分水，含量也很大．它虽存在于凝胶中， 但能自由运动，和本体水的性质没有差别。
➢由于氰基的水解不易彻底，产品中亲水基团
含量较低，故吸水倍率不太高，一般在500～ 1000倍左右。
合成系高吸水性树脂
（3）醋酸乙烯酯共聚物
液体吸收剂、土壤保水剂、化妆品增稠剂
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。
一、高吸水性树脂材料
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
超强吸水高分子材料
用途
SAP的用途广泛:
女性卫生用品
医用吸水胶布
超强吸水高分子材料
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
高亲水性树脂 三、吸水原理
阶段1
阶段2
阶段3
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。
高吸水性树脂
四、制备
分类
淀粉系
SAP
纤维素系
合成高分子系
高亲水性树脂
淀粉系超高吸水高分子材料
超强吸水剂的研究起源于淀粉系
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
H H
HO H
OH O HO
OH HO
H H
OH O
高亲水性树脂
➢通过化学或高能射线辐照方法活化淀粉大分 子，使所希望的低聚物成为一个“支链状”接 到淀粉大分子上。接枝变性淀粉的结构与原淀 粉有较大差异，不仅具有淀粉的主链结构，还 具有一定聚合度接枝支链结构，此为第三代变 性淀粉.
越多，增长的活性链头端有单独电子，当两 个自由
基相遇时，单独电子消失而使链终止。
微观结构
多孔网状结构
淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥 离心中和
高吸水性树脂
纤维素系超高吸水高分子 纤维素结构
O O
O
O O
O O
纤维素改性高吸水性树脂的两种形式
➢一种是纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基
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。
高亲水性树脂
三、吸水原理
网络内外产生渗透压，水分进一步渗入
吸水剂微球吸水过程 的体积变化示意图
（外）
H2O
交联点 （内）
高亲水性树脂
• 第二阶段为链增长阶段 由于自由基的转移使支链端部一直保留自
由基， 因此链式反应得以继续下去。
这样就形成了n 个单体聚合成的侧链。
高亲水性树脂
• 第三阶段为链链的终止
随着反应不断进行，支链数目及其长度不断 增加。
单体浓度不断降低，自由基相互碰头的机会 也越来
➢目前生产最多的一类合成高吸水性树脂， ➢由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚
而成。
➢制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两
种。
➢吸水倍率较高，一般均在千倍以上。
合成系高吸水性树脂
（2）聚丙烯腈水解物
➢将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂
交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水 解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。
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。
OH
CH m
高吸水性树脂
水解
NaOH
CH2OH
O
OH O
CH2 CH
O
n-2 2HNOC
OH
CH2 y
CH
中和 湿料
x
COONa
沉析
烘干
粉碎
纤维素吸水树
脂干料
高吸水性树脂
聚丙烯酸盐类
聚丙烯腈 水解物
合成系高亲水性 树脂制备
改性聚 乙烯醇类
类别
醋酸乙烯酯 共聚物
合成系高吸水性树脂
（1）聚丙烯酸盐类
后用交联剂交联而成的产物；
➢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。
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
➢淀粉的接枝共聚是通过自由基反应来实现的。 ➢常用引发剂：硫酸亚铁胺、过硫酸铵、双氧 水、硝酸铈盐等
高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为3个阶段
• 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（第一步)
高亲水性树脂
• （第二步）若用M表示人工高分子单体，在 与具有自由基的淀粉相遇时，产生接枝反 应：
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关于凝胶的吸水机理和水凝胶中水的性质和状怂， 王果庭等曾进行过探讨。他们认为凝胶 的吸水可能以微孔吸附为主，另外还有渗透压、 氢键等作用。水凝胶中的水按作用力的强弱可分 为4种状态：(1)靠氢键与吸水剂相互作用的水； (2)亲水基团周围的极化水层；(3)网络微孔中的 水；(4)颗粒间隙和大孔中的水。在这4种状态的 水中，(1)、(2) 占很小一部分，含量在5g／g聚 合物以下．但与聚合物的作用力很强。第(3)部 分水，含量可达百分之几十，但其运动受到限制。 第(4)部分水，含量也很大．它虽存在于凝胶中， 但能自由运动，和本体水的性质没有差别。
➢由于氰基的水解不易彻底，产品中亲水基团
含量较低，故吸水倍率不太高，一般在500～ 1000倍左右。
合成系高吸水性树脂
（3）醋酸乙烯酯共聚物
液体吸收剂、土壤保水剂、化妆品增稠剂
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。
一、高吸水性树脂材料
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
超强吸水高分子材料
用途
SAP的用途广泛:
女性卫生用品
医用吸水胶布
超强吸水高分子材料
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
高亲水性树脂 三、吸水原理
阶段1
阶段2
阶段3
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。
高吸水性树脂
四、制备
分类
淀粉系
SAP
纤维素系
合成高分子系
高亲水性树脂
淀粉系超高吸水高分子材料
超强吸水剂的研究起源于淀粉系
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
H H
HO H
OH O HO
OH HO
H H
OH O
高亲水性树脂
➢通过化学或高能射线辐照方法活化淀粉大分 子，使所希望的低聚物成为一个“支链状”接 到淀粉大分子上。接枝变性淀粉的结构与原淀 粉有较大差异，不仅具有淀粉的主链结构，还 具有一定聚合度接枝支链结构，此为第三代变 性淀粉.
越多，增长的活性链头端有单独电子，当两 个自由
基相遇时，单独电子消失而使链终止。
微观结构
多孔网状结构
淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥 离心中和
高吸水性树脂
纤维素系超高吸水高分子 纤维素结构
O O
O
O O
O O
纤维素改性高吸水性树脂的两种形式
➢一种是纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基
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。
高亲水性树脂
三、吸水原理
网络内外产生渗透压，水分进一步渗入
吸水剂微球吸水过程 的体积变化示意图
（外）
H2O
交联点 （内）