超强吸水高分子材料
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
遇水会反应的高分子
遇水会反应的高分子高分子材料是一类具有特殊结构和性质的大分子化合物，广泛应用于各个领域。
其中，有一类高分子材料在遇到水分时会发生反应，这种特性为许多应用提供了便利。
本文将介绍几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
一、聚丙烯酸钠（SAP）聚丙烯酸钠是一种超吸水性高分子材料，其分子链上含有大量的羧酸基团，使其具有极强的吸水能力。
当SAP与水接触时，水分子与SAP的羧酸基团发生氢键作用，吸附在SAP分子上，从而形成大量的水凝胶。
这种水凝胶具有出色的吸水性能，可用于制备尿不湿、卫生巾等产品。
二、聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇是一种可溶于水的高分子材料，具有优异的附着性和膜化性。
当PVA与水接触时，分子链上的羟基与水分子发生氢键作用，使PVA溶解于水中。
这种特性使得PVA广泛应用于粘合剂、涂料、纸张加工等领域。
三、聚醚酮（PEEK）聚醚酮是一种具有高温稳定性和耐化学腐蚀性的高分子材料。
当PEEK与水接触时，水分子会渗透到PEEK的分子链中，与PEEK分子内的羧基发生反应，导致PEEK的分子链发生断裂。
这种特性使得PEEK可以用于制备水解可降解的材料，例如医疗领域中的可吸收缝线。
四、聚乳酸（PLA）聚乳酸是一种可降解的高分子材料，其分子链中含有大量的酯键。
当PLA与水接触时，水分子会进入PLA的分子链中，与酯键发生水解反应，使PLA分子链断裂。
这种特性使得PLA成为一种环境友好的材料，可用于制备一次性餐具、生物医用材料等。
以上介绍了几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
这些材料的特性使得它们在各个领域中发挥重要作用。
在未来的发展中，我们可以进一步探索这些材料的性能和应用，为人们的生活带来更多便利和创新。
吸水性好的材料
吸水性好的材料吸水性好的材料在日常生活和工业生产中具有重要的应用价值。
它们可以被用于吸收水分、调节湿度、防水防潮、过滤净化等多种用途。
目前市面上常见的吸水性材料主要包括超吸水树脂、吸水性纤维、吸水性聚合物等。
本文将就吸水性好的材料进行介绍和分析。
首先，超吸水树脂是一种高分子化合物，具有极强的吸水性能。
它可以在短时间内吸收大量的水分，并且可以保持较长时间的稳定状态。
超吸水树脂广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
例如，它可以被用于制作生产卫生巾、纸尿裤等产品，能够有效地吸收和锁住体液，保持表面干燥。
在农业领域，超吸水树脂可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，增加作物产量。
在建筑材料方面，超吸水树脂可以被添加到混凝土中，提高混凝土的抗渗透性和耐久性。
其次，吸水性纤维是一种具有良好吸水性能的纤维材料。
它可以通过表面处理或者材料本身的特性来实现吸水性能。
吸水性纤维广泛应用于纺织品、卫生巾、湿巾等领域。
例如，它可以被用于制作运动服、毛巾等产品，能够快速吸收汗水，保持身体干爽。
在卫生用品领域，吸水性纤维可以被用于制作卫生巾、湿巾等产品，能够快速吸收体液，保持表面干燥。
最后，吸水性聚合物是一种高分子化合物，具有良好的吸水性能。
它可以通过改变分子结构或者添加特殊功能单体来实现吸水性能。
吸水性聚合物广泛应用于医疗卫生、环境保护、工业生产等领域。
例如，它可以被用于制作医用敷料、水凝胶等产品，在伤口愈合和水分调节方面发挥重要作用。
在环境保护领域，吸水性聚合物可以被用于油水分离、废水处理等方面，发挥净化和治理作用。
在工业生产方面，吸水性聚合物可以被用于制备防水材料、吸附材料等产品，提高产品的性能和品质。
综上所述，吸水性好的材料在各个领域具有重要的应用价值。
它们不仅可以满足日常生活和工业生产的需求，还可以为环境保护和资源利用做出贡献。
随着科技的不断进步和创新，相信吸水性好的材料将会有更广阔的发展空间和应用前景。
高吸水树脂的吸水原理
高吸水树脂的吸水原理
高吸水树脂是一种具有高吸水性能的高分子材料，其吸水原理主要基于其特殊的分子结构和化学性质。
首先，高吸水树脂的分子链通常具有高度的交联结构，使得分子间的空隙较小，不易产生结晶。
这种结构使得树脂具有较好的弹性和可塑性，同时也有利于提高树脂的吸水性能。
其次，高吸水树脂分子中通常含有大量的亲水基团，如羧基、羟基、氨基等。
这些基团可以与水分子形成氢键，从而产生强烈的吸水作用。
当树脂与水接触时，水分子的极性基团与树脂的亲水基团相互作用，使得水分子被吸附在树脂的分子链上，形成一种类似凝胶的结构。
此外，高吸水树脂的吸水性能还与其内部的交联程度有关。
适当的交联程度可以使树脂在吸水膨胀时保持一定的弹性，从而更好地承受外部压力。
同时，适当的交联程度也可以控制树脂的吸水速率和吸水量，以满足不同应用场景的需求。
总的来说，高吸水树脂的吸水原理是基于其特殊的分子结构和化学性质，通过与水分子形成氢键等相互作用力，将水分子吸附在树脂的分子链上，形成类似凝胶的结构。
这种吸水作用使得高吸水树脂在多个领域都有着广泛的应用，如农业、医疗、环保等。
在农业领域，高吸水树脂可以用于土壤改良、节水灌溉等方面，以提高农作物的生长效率和抗旱能力。
在医疗领域，高吸水树脂可以用于制造吸收性卫生用品、药物控释载体等方面，以提高产品的舒适度和治疗效果。
在环保领域，高吸水树脂可以用于污水处理、水质净化等方面，以提高水质处理的效率和效果。
因此，对高吸水树脂的吸水原理进行深入研究，有助于更好地开发和应用这种具有重要应用价值的高分子材料。
高吸水树脂的制备及其性质研究
高吸水树脂的制备及其性质研究高吸水树脂，也叫超级吸水树脂，是一种高分子材料，能够吸收数倍于自身重量的水或其他液体。
它具有良好的吸水性、保水性、离子交换性和吸附性等特点，因而被广泛应用于卫生、农业、环保、化工等领域。
本文将介绍高吸水树脂的制备、特性及其在实际应用中的优缺点。
一、高吸水树脂的制备高吸水树脂的制备方法较多，主要包括自由基聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法等。
以下将分别介绍这三种方法的原理及特点。
1、自由基聚合法自由基聚合法是目前应用最广泛的高吸水树脂制备方法之一。
该方法是利用双烯丙基醚、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺等单体和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）等交联剂在反应器中，在引发剂的作用下发生自由基聚合反应，形成高分子网状结构。
自由基聚合法的优点是操作简单、工艺成熟、产量高，且制备出的高吸水树脂具有较为均匀和稳定的孔隙结构、较高的吸水性能和化学稳定性。
但缺点也明显，由于聚合反应过程中存在多种副反应，如交联度不均、水解、分解等，导致产品品质不稳定，耐久性差，且合成出的高吸水树脂多为非无毒或半无毒的产物。
2、原位聚合法原位聚合法是在水溶液中通过加入不同的单体，即可得到高吸水树脂的制备方法。
该方法的关键在于加入丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物等水溶性单体，并反应后形成高分子材料的过程。
与自由基聚合法不同，原位聚合法需要在低温下进行反应，以控制高分子的交联度，并加入交联剂促进交联反应的进行。
原位聚合法的优点在于制备出的高吸水树脂结构较为优化，分子间的相互作用增强，吸水性能更好，且水分子运动更加自由，有利于离子交换反应的进行。
缺点是需要对反应温度、反应物和交联剂等进行较为严格的控制，否则会产生聚合不完全、交联不均和晶体生成等副作用。
3、悬浮聚合法悬浮聚合法是一种新型的高吸水树脂制备方法，主要通过将单体和交联剂等散布在水中，形成悬浮液，并在引发剂的作用下进行自由基聚合反应。
与自由基聚合法相比，悬浮聚合法的优点在于制备工艺简单、成本低、产能高，且吸水性能和耐久性都得到了很大的改进。
第八章超强吸水高分子材料
其它
多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
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
聚乙烯醇类
吸水性强，工艺成
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度
从物理结构看： 低交联度的三维网络。网络的骨架可以 是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚 丙烯酸类）。
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
五、合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引
解释
引发自由 发
基聚合反应
剂
交
令聚合物
链相互交联
联
决定了树
剂 脂空间网络 的大小
影
响
用量：一般为单体的0.01~0.8%
均是葡萄糖的多聚体，可以采用 相类似的单体、引发剂、交联剂进行 吸水树脂的制备
解，吸水后凝胶 强度大，保水性 强.抗菌性好.但 可降解性差.适 用于工业生产
甲壳质衍生物
四、SAP结构
从化学结构看： 主链或侧链上含有亲水性基团，如 -ＳＯ3Ｈ、 -ＣＯＯＨ、 -ＣＯＮＨ2、 -ＯＨ等
吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ
• 大孔型 树脂内部有永久微孔；不需溶胀的状态也 可使用
弱酸型阳离子大孔树脂 凝胶树脂
制备
• 一般采用常规的悬浮聚合方法
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，形成具大孔结构的球状树脂母体。
神奇的功能高分子材料—高吸水性树脂
目前，我国高吸水性树脂的消费量约为2.0万吨/年，其中个人卫生用品（卫生巾、婴儿纸尿布等）消费量最大，其次是农林和其他方面。由于目前我国高吸水性树脂的产量还不能满足国内实际生产的需求，因而每年都得花费大量的外汇从日本佳友精化、三洋化成和三菱油化等公司进口，预计到2005年我国对高吸水性树脂的需求量将达到3.0-3.5万吨，而目前生产能力只有1万吨/年左右，因而开发利用前景十分乐观
高吸水性树脂，可以做成吸血纸，代替医用药棉。坯可加工成妇女卫生巾、婴幼儿纸尿布、纸手帕以及纸餐巾等。妇女卫生巾携带方便，卫生、柔软舒适，婴幼儿纸尿布可以一夜不换。做成纸尿袋可使某些在公共场所无厕可入的人解除 尿胀难忍的痛苦，某些老年人因肾功能衰退，小便频繁或因伤残行动不便的人，使用纸尿袋更为方便。此外，高吸水性树脂还可用作工木建筑工程中的淤泥干操剂，室内空气芳香剂，蔬菜、水果、纸烟的保鲜剂、防霉剂、其它工业上的油水分离剂、阻燃剂、防水剂、防潮剂、固化剂以及吸水后体积膨胀的儿童玩具等。
随着科学技术和国民经济的发展，高分子材料已经渗透到各个领域。各种塑料制品、薄膜、人造皮革、合成橡胶、合成纤维等已经成为人们生活中不可缺少的材料。功能高分子材料是20世纪60年代发展起来的新型领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域 后开发涌现出的一种新型材料。
功能高分子有时也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
高吸水性树脂是一种白色或徽黄色、无毒无味的中性小颗粒。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水，因此可用作农业、园林、苗不移植用保水剂。在蔬菜，花卉种植中，预先在土壤中撒千分之几的高吸水性树脂，可使蔬菜长势旺盛，增加产量。在植树造林中，各种苗木移植期间往往因为保管不善而干枯死亡。如果将刚出土的苗木用高吸水性树脂的水凝胶液进行保水处理，其成活率可显著提高。有人做过山茶花、珊瑚树的移植试验。经保水处理的成活率达百分之百，而未作处理的成活率很低或全部死亡。高吸水性树脂还可作为种子涂覆剂，在飞播造林、入早草原方面大显身手。
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。
吸水性强的材料
吸水性强的材料在日常生活和工业生产中，我们经常会用到吸水性强的材料。
这些材料可以迅速吸收水分，起到干燥、保护、过滤等作用。
本文将介绍一些常见的吸水性强的材料及其应用。
首先，我们来介绍一种常见的吸水性强的材料——高分子吸水树脂。
高分子吸水树脂是一种具有很强吸水能力的高分子材料，它可以迅速吸收大量的水分，并形成凝胶状物质。
这种材料常用于卫生用品中，如尿不湿、卫生巾等。
它可以有效地吸收体液，保持表面干燥，防止细菌滋生，保护皮肤健康。
除了高分子吸水树脂，还有一种常见的吸水性强的材料是活性炭。
活性炭具有很强的吸附能力，可以吸附水分、气体、杂质等。
它常用于空气净化、水处理、防毒防毒等领域。
活性炭可以有效地去除水中的有机物、异味物质，保持水质清洁；同时也可以吸附空气中的有害气体、异味，保持空气清新。
此外，还有一种常见的吸水性强的材料是硅胶。
硅胶是一种无机材料，具有很强的吸水性和吸湿性。
它可以吸收空气中的水分，起到干燥、防潮的作用。
硅胶常用于包装、储存、运输中，用来保护物品不受潮湿影响。
同时，硅胶还可以用于制作干燥剂，吸收电子产品、药品、食品等的潮气，保持其质量和稳定性。
除了以上几种常见的吸水性强的材料外，还有许多其他材料也具有较强的吸水性能，如氢氧化铝、氧化铁、硫酸钙等。
这些材料在工业生产、环境保护、生活日常中都有着重要的应用价值。
总之，吸水性强的材料在日常生活和工业生产中发挥着重要的作用。
它们可以帮助我们保持环境干燥、保护物品、净化空气、改善生活质量。
随着科技的发展，相信会有更多更先进的吸水性强的材料出现，为我们的生活带来更多便利和舒适。
吸水性强的材料
吸水性强的材料吸水性强的材料在我们日常生活中扮演着非常重要的角色。
无论是在工业生产中，还是在家庭使用中，吸水性强的材料都能发挥重要的作用。
本文将就吸水性强的材料进行介绍和分析，希望能够对读者有所帮助。
首先，我们来了解一下什么是吸水性强的材料。
吸水性强的材料是指能够迅速吸收水分并保持一定稳定性的材料，常见的有吸水性树脂、高分子吸水性材料等。
这些材料在吸水后能够迅速膨胀，并且能够长时间地保持吸水状态。
吸水性强的材料在工业生产中有着广泛的应用。
比如，在农业领域，吸水性强的材料可以用于土壤改良和植物生长。
它们能够吸收大量的水分，并且可以释放出来，保持土壤的湿润度，提高土壤的肥力。
在建筑领域，吸水性强的材料可以用于混凝土的制作，能够提高混凝土的强度和耐久性。
此外，吸水性强的材料还可以用于纺织品的生产，能够制作出吸湿透气的功能性布料。
在日常生活中，吸水性强的材料也有着广泛的应用。
比如，我们常见的纸尿裤就是利用了吸水性强的高分子材料。
这种材料能够迅速吸收尿液，并且长时间地保持干燥，给宝宝带来舒适的穿着体验。
此外，吸水性强的材料还可以用于厨房和卫生间的清洁用品中，能够迅速吸收水分和污垢，提高清洁效果。
然而，吸水性强的材料也存在一些问题。
比如，一些高分子吸水性材料在长时间使用后会出现失效的情况，需要及时更换。
此外，一些吸水性强的材料可能会对环境造成一定的影响，需要注意环保和可持续性的问题。
总的来说，吸水性强的材料在工业生产和日常生活中都有着重要的应用。
它们能够带来便利和舒适，提高生产效率，但也需要注意使用和处理的方法，以免造成不良影响。
希望本文能够对吸水性强的材料有所了解，为读者提供一些参考和帮助。
超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料(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，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。
普通吸水材料a纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等。
b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，c一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。
SAP吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
SAP保水能力高:即使受压也不易失水用途日常生活：吸水性抹布、、插花材料、婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、妇女卫生用品、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉等;农用保水剂、土壤改良剂;用作医疗卫生材料：外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料;工业吸水剂：堵水剂、脱水剂;食品工业:包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等;吸水原理: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。
1.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”结构。
亲水性基团和疏水性基团的这些作用，显然都为高吸水性树脂的吸水性能作了贡献。
实验证明，由于亲水性水合作用而吸附在高吸水性树脂中亲水基团周围的水分子层厚度约为5×10－10～6×10－10 m，相当于 2～3个水分子的厚度。
第一层水分子是由亲水性基团与水分子形成了配位键或氢键的水合水第二、三层则是水分子与水合水形成的氢键结合层。
再往外，亲水性基团对水分子作用力已很微弱，水分子不再受到束缚。
高分子吸水性树脂
2.高吸水性树脂分类
⑴淀粉类 淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格 低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接 枝共 聚反应的单体主要是亲水性和水解后 变成亲水性的乙烯类单体。 目前合成高吸 水树枝通常采 用的是自由基型接枝共聚。 例如：淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸化 淀粉、淀粉磺酸盐等。
2.高吸水性树脂分类
工业化生产多以合成聚丙烯酸系为主,因为其反应易于 实现且树脂的各项性指标都比较 好，吸水能力高、保水 能力强，与淀粉等天然高分子接枝共聚物相比，具有生产 成本低、工艺条件简单、生产效率高、吸水性能好等一系 列优点。
⑵纤维素系类 由于淀粉系高吸水性树脂的 出现， 人想到 用纤维素为原料制备高吸水树脂。 纤维素 原料来 源广泛， 能与多种低分子反应， 是 近十年来高吸水树脂发展的一个方面。 例 如： 纤维素接枝、 羟丙基化纤维素、黄原 酸化纤维素等。
2.高吸水性树脂分类
⑶合成树脂系 它的种类很多，且随着研究的深入，也越来越多。 例如：聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、 聚氧化烷烃类、 无机聚合物类。
⑷吸氨性强 树脂中含有羧基的聚合阴离子物，适当调节 pH 值， 使部分羧基呈酸性，可吸收氨，有明 显的防臭作用。
3.高吸水性树脂的特点
⑸增稠性 高吸水性树脂吸水后呈凝胶状，比普通水 溶性高分子具有更高的粘度，用在化妆品 上具 有明显的增稠效果。
⑹能和其它高分子材料共混
1.高吸水性树脂定义
高吸水性树脂（Super Absorbent Resin ）简称 SAR， 又称高吸水性聚合物（SAP）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高分子聚合物。 它不溶于水， 也不溶于有机溶剂，却有着奇特的吸水性 能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点，与 传统 的吸水材料相比具有更大的优势：与海绵、棉花、纤维素、 硅胶相比，高吸水性树脂的 吸水量大，可以吸收比自身 重几百倍甚至上千倍的水，并且保水性强，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， 具有良好的生物降解性能。 [1]
高吸水性材料
水溶性高分子材料是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。
它具有性能优异、使用方便、有利环境保护等优点，广泛应用于国民经济的各个领域。
1 天然水溶性高分子天然水溶性高分子以植物或动物为原料，通过物理的或物理化学的方法提取而得。
许多天然水溶性高分子一直是造纸助剂的重要组分，例如常见的有表面施胶剂天然淀粉、植物胶、动物胶（干酪素）、甲壳质以及海藻酸的水溶性衍生物等。
2 半合成水溶性高分子这类高分子材料是由上述天然物质经化学改性而得。
用于造纸工业中主要有两类：改性纤维素（如羧甲基纤维素）和改性淀粉（如阳离子淀粉）。
3 合成水溶性高分子此类高分子的应用最为广泛，特别是其分子结构设计十分灵活的优势可以较好地满足造纸生产环境多变及造纸工业发展的要求。
3.1聚丙烯酰胺（PAM）在工商业中凡含有50% 以上丙烯酰胺单体的聚合物都泛称聚丙烯酰胺，是一种线型水溶性高分子，是造纸工业应用最为广泛的品种。
PAM用于造纸领域一般是相对分子质量为 )100～500 万的产品，其主要应用有两个方面：即纸张的增强剂和造纸用助留剂和助滤剂。
低于上述相对分子质量的PAM( 可作为分散剂，改善纸页抄造匀度，高于者可作为造纸废水处理用絮凝剂。
聚丙烯酰胺本身是中性材料，几乎不能被纸浆吸附，也不可能发挥作用，因此需要在其结构中导入一个电性基团。
视电性基团的类型不同，聚丙烯酰胺产品有阴离子、阳离子、两性离子等。
3.1.1 阴离子聚丙烯酰胺（APAM）当导入羧基时可获得阴离子聚丙烯酰胺。
由于与纸浆纤维上负电性相斥，因此在应用时必须加入造纸矾土作为阳离子促进剂。
这种应用不但麻烦，而且无法实现中性抄纸技术带来的经济效益。
据统计，国外造纸工业 90 年代 APAM( 的应用比例已由 60% 下降到30% ，而阳离子聚丙烯酰胺却由 20% 急速上升到50%以上。
3.1.2 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）在CPAM的工业制备方法中，以丙烯酰胺为主要单体与其他阳离子单体共聚的方法，因其分子结构、电荷分布、相对分子质量易于控制而被越来越多地加以采用。
超强吸水高分子材料
Super 普通吸水材料
SAP
Ab s o rb e nt po lym e r
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
Ab s o rb e nt po水能力高:即使受压也不易失水
SAP优点
Super 观看保水能力演示 Ab s o rb e nt po lym e r
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
纤维素类 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它
n-2
OH
CH CN m
水解
NaOH
CH2OH
O
OH O
O
OH
CH2 CH
n-2
2HNOC
沉析
烘干
CH2 y
粉碎
CH x
COONa
中和 湿料
纤维素吸水树 脂干料
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥 离心中和
超强吸水高分子材料综述 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
合成系
工艺简单，吸水、 保水能力强 吸 水速度较快耐水
与优 点
联
系
共 同 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。
高吸水性树脂介绍与应用
高吸水性树脂介绍与应用一、高吸水性树脂介绍：高吸水性树脂又称为超强吸水剂，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。
不溶于水和有机溶剂，但具有吸水性和保水性亦具高分子材料的优点。
二、高吸水树脂的分类：高吸水性高分子材料按照原料的不同可以分3 类：淀粉系列、纤维素系列和合成系列。
前两类以淀粉或纤维素为主要原料，在主链上接枝共聚上亲水性或水解后为亲水性基团的烯烃单体；后一类主要由聚丙酸型树脂或聚乙烯醇型树脂为主要原料，经过适度的交联即可制得，近年来已经成为了高吸水性高分子材料的热点。
三、高吸水性树脂的结构：高吸水性树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而能大量吸水膨胀，形成高含水凝胶。
高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性，这是因为其分子中含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有一定的交联度。
实验表明：吸水基团极性越强、含量越多，吸水率就越高，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除。
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。
大多数高吸水性树脂是由分子链上含有强亲水性基团（如羧基、磺酸基、酞胺基、羟基等）的三维网状结构所组成。
吸水时，首先是离子型亲水基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结构及分子链间的相互作用（如氢键）所产生的阻力时，吸水达到饱和。
四、高吸水性树脂的吸水机理：高吸水性树脂吸水机理有多种解释，其中有两种占主要地位。
一者认为高吸水性树脂吸水有3个原动力：水润湿、毛细管效应和渗透压。
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。
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CH2 CH
CH2
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH COOH COOH COOH COOH COOH
COOH
线型聚丙 烯 酸 结构示意图
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，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，
接着于1966年完成该项研究，并投入生产。
交 联 令聚合物 链相互交联 决定了树 用量：一般为0.2～0.8% 用量过多：网络收缩 吸水率
剂
脂空间网络
的大小
用量太少：树脂溶解度
吸水率
天然产物的接枝改性
O
CH2OH O OH O
n
CH2OH
CH2OH O
n
Ce4+
O
O OH H OH
+
O O OH H H O O
n
+ Ce3+
H OH
淀粉自由基
Ab s o rb e nt po lym e r
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
Super
普通吸水材料
SAP
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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
联
系
的污染。
共 同 点 均是葡萄糖的多聚体，可以采用 相类似的单体、引发剂、交联剂进行 吸水树脂的制备
甲壳质衍生物
合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引 发 引发自由 基聚合反应 解释 影 响 用量：一般为单体的0.01~0.8% 用量过多： 网络变小 吸水率 用量过少： 可溶部分增多 吸水率
剂
80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH H O HO H H OH O HO H OH H O HO H H OH O H O H O H OH
O OH
纤维素系超高吸水高分子材料
纤维素结构
O
O O
O O
O O
淀 粉 系
价格低廉、生物降解性能好
区 缺
纤维素系
超强吸水高分子材料 一、吸 水 原 理 二、分类 三、基本结构 四、SAP结构
优点 用途
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
高吸水性树脂(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，
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。
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3）内部有浓度高的离子性基团，保证内部有高的离子 浓度，从而有高的渗透压。
Super
4）聚合物分子量较高，分子量增加，吸水后的机 械强度会较高，吸水能力也会高一些。
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吸水前
吸水后
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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
SAP优点
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超强吸水高分子材料综述
用途
Super
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Super
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与聚合物间的作用大于聚合物之间的作用力，因而后者易于吸水而溶胀。 其次，分子中要含有大量的可离子化的基团，从而在溶胀后可以提供较大
渗透压。
2）树脂链段结构的影响 这是为了解决保水的问题，适度的交联度可以
使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持
一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。 3）外部因素的影响 水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。
2.SAP的吸水原理
吸收大量水而不流失是基于材料的亲水性、溶胀性和保水性。
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。
1）亲水溶胀 （外）
H2O
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
2）离子化保持渗透压
（内）
吸水树脂的离子型网络
交 联 点
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）交联骨架防止溶解达到平衡
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
最大吸水量-可用24小时吸水量表示。
1）树脂化学结构的影响
首先要含有大量的强亲水性基团，这样可使水
天然高分子加工产物
Super
其它
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 纤维素类 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它 淀粉类 多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
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离子型（多以羧酸盐基团）
亲水基团上分
Super
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四、SAP结构
1）从化学结构看：
主链或侧链上含有亲水性基团，如
-ＳＯ3Ｈ、 -ＣＯＯＨ、 -ＣＯＮＨ2、 -ＯＨ等 吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ
Super
烯酸类）。
2）从物理结构看： 低交联度的三维网络。网络的骨架可以是 淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙
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
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 熟，合成方法多样。 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
抗霉解性优
合成系
工艺简单，吸水、
保水能力强 吸
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。 储量丰富，可不断再生，成本低; 无毒且能微生物分解，可减快耐水
解，吸水后凝胶 强度大，保水性 强.抗菌性好.但 可降解性差.适 用于工业生产
点
H2C
CH
CN
淀粉
淀粉
OHCH2
CH
接枝聚合
n
CN
水解
CH2
CH
n
COO-
CH2OH
O O
CH2OH
O
活化 17.5%NaOH n-2
mCH2
CHCN K+盐引发剂
O
OH O
CH CH2 n-2 CN m
OH
O
OH
OH
CH2OH
O
水解
NaOH
O
OH
O
CH2 n-2 OH
CH
y
CH2
CH COONa
非离子型（羟基、醚键和氨基）
Super
结构外型分
粉末、纤维、颗粒、薄膜
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一、吸 水 原 理
物理吸附
1. 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。
二、分
类
甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
合成高分子系
纤维素系
Super
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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、聚丙烯酰胺 其它
Super
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
Ab s o rb e nt po lym e r
中和
x
湿料
2HNOC
沉析
烘干
粉碎
纤维素吸水树 脂干料
淀粉与丙烯腈制造实例
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥
离心中和
制造SAP的新方法——微波法
纸浆纤维
单体丙烯酸 高效节能，无环境污染 加热速度快、均匀、有选择性、无滞后效应