高吸水性树脂终极版
高吸水性树脂
高吸水性树脂一、产品简介高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer,简称SAP）是本公司运用具有自主知识产权的发明专利而研发生产的一种新型的功能性高分子吸水材料，含有大量的亲水基团和独特的体型网状结构，能够在短时间内吸收并保持超过自身重量数百倍的水分或者数十倍的生理盐水（体液），保水性能良好，它以优异的吸水保持性能，在医疗卫生用品领域得以广泛的应用。
随着现代社会的飞速发展，其应用范围正在不断地拓展到更为广阔的领域。
高吸水性树脂是一种交联型丙烯酸/丙烯酸钠共聚物，外观呈白色颗粒状粉末，采用先进的专利生产技术，产品凝胶强度高、抗压吸收量大，单体残留量低，无毒无臭，对皮肤无刺激，在一定条件下可以完全降解成水、二氧化碳等小分子物质，是一种真正的“绿色”环保的高科技化工产品。
二、产品规格及主要性能指标型号项目SP306 SP601外观白色固体粒状白色固体粒状目数(占80％以上) 30～60 60～100吸盐水倍数(生理盐水 ,60 分钟)g/g ≥53 ≥50 吸水倍数(蒸馏水,60 分钟)g/g ≥520 ≥400吸水倍数(自来水,60 分钟 )g/g ≥300 ≥260吸水速度(80g自来水/g) 秒≤60 ≤28受压吸收量(生理盐水 ,0.3psi)g/g ≥30 ≥28 渗出量 g/2g ≤5.0 ≤5.0pH 值 6.5～8.0 6.5～8.0 含水量，% ≤7.0 ≤7.0推荐应用范围尿裤复合纸、卫生巾包装规格纸塑复合袋，20kg/袋；太空袋，750kg/袋；另也可按客户要求定做三、应用范围1. 婴儿、成人纸尿裤；2. 卫生巾或卫生护垫；3. 复合纸；4. 手术床垫；5．宠物床垫；6. 浴足高分子等。
四、使用方法1、推荐用量：尿片（6～15g/条）卫生巾（3～6g/片）复合纸（30～80g/m2）2、以上用量仅供参考，客户应根据实际的产品设计及设备情况决定用量。
五、注意事项1、本商品具有吸湿性，为防止受潮，宜在干燥阴暗处密封储存。
高吸水树脂
高吸水树脂高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer, 简称SAP），通用名高吸水树脂、吸水树脂，用于不同行业又有专业俗称如农林保水剂、光缆阻水粉、高分子吸水珠、人工水晶泥、蓄热蓄冷剂等。
kl-sap主要化学成分是低交联型聚丙烯酸钠盐，属新型功能高分子吸水材料。
它能吸收比自身重几百或上千倍的无离子水。
吸水后即成凝胶状，即使加压也很难挤出水来。
具体特性如下：1.高吸水性能吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水。
2.高吸水速率每克高吸水树脂能在30秒内就吸足数百克的无离子水。
3.高保水性吸水后的凝胶在外加压力下，水也不容易从中挤出来。
4.高膨胀性吸水后的高吸水树脂凝胶体体积随即膨胀数百倍。
5.吸氨性低交联型聚丙烯酸盐型高吸水性树脂其分子结构中含有羧基阴离子，遇氨可将其吸收，有明显的去臭作用。
6.安全性送样经江苏省卫生防疫站检测属无毒、无刺激。
详见江苏省卫生防疫站质量检测报告书[（毒）字第20000097号]。
具体指标如下：(执行标准Q/320682RYM01-2009)附：规格按颗粒大小分有：kl-5,kl-40,kl-80,kl-120,kl-150,kl-300按应用要求分有：速膨松散型(A)和缓膨增粘型(B)凯姆勒化学技术（北京）有限公司吸水材料部门是专业从事高吸水性树脂的技术研发、生产及推广应用的高新技术跨国联合体，与国外在该领域有着先进经验的技术专家和科研机构共同合作，同时还和国内重点科研院校共同承担该领域的专项课题的研发工作。
我们研制生产的各种性状的高分子吸水树脂已在农业、林业、园艺、工业生产、医疗卫生、日用化妆品及特殊领域广泛应用。
农林园艺：抗旱、保墒、节水、土壤润湿剂，用于种子包衣、人工草坪、育种移栽、无土栽培、土壤保水、苗木运输、花卉。
卫生用品：卫生巾、婴儿纸尿布、成人失禁垫片、吸水纸。
医疗医药：吸水、防粘接、缓释用，用于纱布、软膏、绷带、冰袋、缓释性药物。
工业生产：吸水、止水、增稠，用于膨胀橡胶、密封条、电缆止水条、电池、涂料、油水分离。
高吸水性树脂
神奇的功能高分子材料—高吸水性树脂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。
高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。
高吸水性树脂的种类很多，所用原料及工艺方法也各不相同。
主要类型有聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接校共聚物类等，此外还有与橡胶共混的复合性吸水材料。
在上述各种类型中，研究开发较多的为聚丙烯酸酯类。
该树脂系以丙烯酸和烧碱为主要原料，采用逆向聚合法而制得。
由于工艺较为简单，易于操作，制得的树脂吸水率高，生产成本较低，因此发展非常迅速。
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。
高分子吸水性树脂
2.高吸水性树脂分类 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。
3.高吸水性树脂的特点 3.高吸水性树脂的特点
⑶对光和热的稳定性 不同的吸水性树脂在吸水状态时，有不同的热稳定 性，淀粉类高吸水性树脂在 150℃加 热 1h，开始变 150℃ 1h，开始变 黑，吸水能力下降，如把高吸水性树脂储存在密闭的 容器中，可储存 3~4 年。 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。
由于 SAR 具有许多优异的性能，从而被广泛应用 具有许多优异的性能， 于农业、林业、园艺、医药、医疗、 生理卫生、 于农业、林业、园艺、医药、医疗、 生理卫生、 石油、化工、环境保护、美容化妆、建材、 石油、化工、环境保护、美容化妆、建材、生化 技术和食品等众多领域， 技术和食品等众多领域，并越来 越受到人们的关 注和青睐。 注和青睐 。 卫生用品卫生用品是最早使用 SAR 且应用研究比较成规模的一个领域。 且应用研究比较成规模的一个领域 。 由于 SAR 具有 吸水率高、保水性强、安全无毒、重量轻、 吸水率高、保水性强、安全无毒、重量轻、 吸液量大等优点， 吸液量大等优点，一问世就受到卫生用品厂家的 重视，被制成一次性婴儿尿布、妇女卫生巾、 重视，被制成一次性婴儿尿布、妇女卫生巾、宇 航员尿袋、餐巾、手帕、母乳垫片、 航员尿袋、餐巾、手帕、母乳垫片、手术衬 垫等。 垫等。
3.高吸水性树脂的特点 3.高吸水性树脂的特点
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。
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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。
功能高分子之吸水树脂(精)
功能高分子之吸水树脂功能高分子功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。
它们之所以具有特定的功能, 是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团, 或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。
吸水树脂吸水树脂 (Super Absorbent Polymer, SAP 是一种带有大量亲水基团的功能性高分子材料。
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。
通用名高吸水树脂、吸水树脂,用于不同行业又有专业俗称如农林保水剂、光缆阻水粉、高分子吸水珠、人工水晶泥、蓄热蓄冷剂等。
kl-sap 主要化学成分是低交联型聚丙烯酸钠盐, 属新型功能高分子吸水材料。
吸水树脂的性能:1.高吸水性 :高吸水树脂的高吸水性包括:①吸水能力大。
高吸水树脂的吸水倍率一般为自身质量的几十倍、几百倍甚至几千倍;②吸水速率快。
离子型高吸水树脂达到饱和需几小时到几十小时, 0.5h 左右可达饱和吸水量的 1/2;非离子型高吸水树脂达到饱和只需 20~60min ,几秒钟至两分钟就可达到饱和吸水量的 1/2以上。
③吸湿能力强, 吸湿速率快。
能吸收空气及土壤环境中的气态水分子。
高吸水树脂的吸湿能力和吸湿速率主要取决于高吸水树脂的种类和环境湿度的大小。
2.高保水性:高吸水树脂不但吸水能力强,而且保水能力也非常强。
所谓保水能力指的是吸水后的膨胀体能保持其水溶液不离析的状态的能力。
众所周知, 含有大量水的一般水凝胶都具有加压难脱水、蒸发慢、对水的保持能力高的特点。
高吸水树脂是水凝胶, 所以其吸收的水分在自然条件下蒸发速度很慢, 而且加压也不易离析。
通常物质的脱水主要有加热蒸发脱水和加力脱水两种。
因此, 高吸水树脂也有自然条件保水性、热保水性和加压保水性等几种保水功能。
3.有效持续性强 :保水剂具有反复吸水功能,即吸水 --释水 --干燥 --再吸水。
4.增稠性:高吸水树脂凝胶具有特殊的流变性能,增稠性是其显著特性。
7.高吸水性树脂详解
1 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。
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高吸水性树脂
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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高吸水性树脂
(b) 聚丙烯腈水解法 将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化 铝等交联剂交联成网状结构分子，也是制备高 吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用 于腈纶废丝的回收利用。 如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物， 最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反应 历程如下：
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高吸水性树脂
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后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的 共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸 水性树酯。这类树脂在吸水后有较高的机械强 度，适用范围较广。
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高吸水性树脂
（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。
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高吸水性树脂
CH2 CH
+ CH2 CH R CH CH2
COOH
引发剂
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
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
高吸水性树脂详解
高吸水性树脂
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。
高吸水性树脂
1.1.2 纤维素类 纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。
一种是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；另一种是由纤维素与 亲水性单体接枝共聚产物。
高吸水性树脂
2 高吸水性树脂的类型和制备方法
1.1 高吸水性树脂的类型
根据原料来源、亲水基团引入方法、交联 方法、产品形状等的不同，高吸水性树脂可 有多种分类方法。其中以原料来源这一分类 方法最为常用。按这种方法分类，高吸水性 树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚 合物类三大类。
高吸水性树脂
表1 高吸水性树脂分类
或结晶结构。
a. 粉末状； b. 颗粒状； c. 薄片状； d. 纤维状。
高吸水性树脂
1.1.1 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。
高吸水性树脂
国内的长春应用化学研究所采用Co60—γ 射线辐照玉米淀粉和土豆淀粉产生自由基，然 后在水溶液中引发接枝丙烯酰胺，也得到了吸 水率达2000倍的高吸水性淀粉树脂。
制备高吸水性树脂的淀粉主要采用玉米淀 粉和小麦淀粉，也可采用土豆、红薯和大米的 淀粉为原料，甚至有直接采用面粉为原料的。
高吸水性树脂
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。
高吸水性树脂的制备和应用
高吸水性树脂的制备和应用高吸水性树脂是一种具有极高吸水性能的新型材料。
它具有非常强的水吸附性和保水性能，可以在单体、乳液或粉末形式等多种形式出现。
高吸水性树脂被广泛应用于各种领域，如医疗、农业、环保等等。
本文将介绍高吸水性树脂的制备及其应用。
一、高吸水性树脂的制备高吸水性树脂的制备方法主要有两种，分别是物理交联法和化学交联法。
其中，化学交联法是最常用的方法。
1. 物理交联法物理交联法是将含有吸水性单体的水溶液或水相悬浊液中加入一些交联剂，使得单体间形成物理交联点，从而形成高分子网络结构。
实验中可采用以下方法：（1）冻融法将含有吸水性单体的水溶液或水相悬浊液冷冻至低于0℃，然后加热至30~40℃进行融化，反复进行数次，直到交联点足够稳定。
（2）加盐交联法在吸水性单体水溶液或水相悬浊液中加入一些盐类，使得单体形成物理交联点。
2. 化学交联法化学交联法是将含有吸水性单体的水溶液或水相悬浊液中加入一些交联剂，在高温或室温下反应形成交联点。
实验中可采用以下方法：（1）自由基交联法使用引发剂进行自由基聚合反应，产生交联点。
通常使用双丙烯酰胺作为单体，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或N,N'-亚甲基双丙烯酰胺偶氮联产物作为引发剂。
（2）离子交联法使用离子反应组成交联点，通常使用一些含有羟基的单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸和2-羟乙基丙烯酸等。
二、高吸水性树脂的应用1. 医疗用途高吸水性树脂被广泛应用于医疗领域，如医用敷料和尿不湿等。
吸收率高、吸收速度快、保持时间长等特点让它成为医疗敷料中重要的原料。
2. 农业用途高吸水性树脂可以被应用于土壤改良和植物生长促进。
在干旱或缺水期，将高吸水性树脂添加到土壤中可以提高土壤的保水性能，促进植物的生长。
3. 环保用途高吸水性树脂可以用于水处理和土壤污染治理。
它可以吸附有害物质、去除水的污染物和土壤中的重金属等。
高吸水性树脂作为一种新型的材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
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。
河北工业大学科技成果——高吸水性树脂
河北工业大学科技成果——高吸水性树脂项目简介高吸水性树脂是近年来迅速发展的一种新型功能高分子材料。
此种材料可在极短的时间内吸收为自身重量数百倍的水，因此，被誉为“分子水库”。
高吸水性树脂吸水后形成的水凝胶，具有受挤压而水不会析出的特点，不同于其他吸液材料，如海绵、泡沫材料、棉絮等，受压后水即大量析出。
高吸水性树脂无味无毒无腐蚀性，生产工艺简单，随着推广应用的不断开发，必将有较大的发展。
应用领域1、在农业方面：可制成保水剂，能明显提高土壤的保水能力，降低肥料的流失，提高利用率。
用其制成包复种子，在干旱地区飞机播撒种子植树造林。
2、在改造沙漠方面：由于吸水树脂具有优良的保水性，可施加于树木、花草的根部，一次浇水后可将水固定于树木或其他植物根部，随后慢慢释放水，从而提高了植物的成活率。
将吸足水后的高吸水性树脂水凝胶喷洒于沙漠表面，由于树脂的成膜性，可将沙粒连在一起，从而减轻沙粒的流动，有利于沙漠的绿化。
3、在卫生材料方面：由于树脂吸水速度快，吸水倍数高，受挤压而水不会析出的特点，可用其制成医用床垫，是神经外科、妇产科、急救中心等卧床病人吸污用理想的材料。
还可用于制作小儿一次性尿布。
4、在医药方面：用高吸水性树脂和药物一起制成敷料，除可吸收伤口组织的排出物，防止裸露的皮下组织干燥，减轻病人频繁换药的痛苦，还将药物缓缓释放，提高药效。
用高吸水性树脂制成的保冷材料，冷冻在0℃以下可保持柔软，且保冷时间长，可反复使用，是用于高热病人的降温、冷敷及疫苗、生化药品的保冷储存运输的理材料。
5、在其他方面：高吸水性树脂可用作油田钻井泥浆的降失水剂；可制成包装材料的保湿剂，吸湿剂以及工业脱水剂，船舶涂料添加剂，防水密封材料，化学保冷剂，蓄冷剂，污泥固化剂，复合吸水材料等。
主要原材料：淀粉、丙烯腈、酒精、氢氧化钠等。
主要设备搪瓷或不锈钢搅拌反应器、真空泵、蒸馏装置、三足离心机、粉碎机等。
建筑面积年产200吨树脂需生产厂房100m，仓库100m。
高吸水性树脂简介
高吸水性树脂简介1、定义高吸水性树脂(Superabsorbent Polymer, SAP)是一种具有轻度交联的三维网络状吸水性的材料，含有大量的亲水性基团，能在很短的时间内迅速吸收大量的天然水分从而达到完全饱和状态，而且即便是施加一定的压力依旧能够有效保住水分的不流失。
2、高吸水性树脂的结构特点从化学结构看，SAP聚合网络链段上含有大量强亲水性基团，如羧基、羟基、酰胺基和磺酸基等，可以与水分子发生氢键作用，具备优异的亲和性能，所以，制备的SAP树脂与水接触后能够迅速吸收水分而达到溶胀平衡。
从物理结构看，SAP是一个三维网络结构，具有一定的交联密度，即使与水相遇也不容易发生溶解。
通常制备的SAP多为水溶性线性聚合物，如果没有经过交联处理，在吸收水分后便会形成一种流动性强的聚合液，无法达到保水效果。
进行适度的交联后，SAP在吸收水分溶胀后不会被水溶解。
水分被包裹在树脂网络内部，即便施加一定的压力水分也不会溢出，达到束水目的。
3、高吸水性树脂的性能（1）吸水性能SAP有着超高的吸水性能主要是因为其自身的三维网络结构，其聚合物网络链段上含有-COOH、-OH、-CONH2等多个强亲水性官能团，能够吸收大量的水分并将水分保持在网络内部。
其吸水性能也会因亲水基团类型的不同、网络结构、外部环境的变化而具有差异。
（2）耐盐性能根据SAP的吸水机制，可以大量吸收纯水中的自由水，但是如果水里含有盐离子的话，液体吸收能力会大幅下降，而SAP经常被广泛应用于农业、医疗、环保等领域，其吸收介质为肥料、血液、尿液和土壤等，其大多为混合的盐溶液，所以单纯的追求吸纯水的能力远不能满足其应用的要求，因此关于SAP耐盐性能的研究有重要的意义。
（3）保水性能保水性能是SAP的一个重要功能。
它可以通过交联网络将大量的水或水溶液锁定在网络内，从而保持大量的水。
即使在特定外压下，水分也难从网格中流出，吸水性树脂的网格构造是保水性的关键。
高吸水性树脂
淀粉接枝多元单体类树脂
复合型淀粉接枝树脂
根据用途的不同， 根据用途的不同，采用合 适 的单体进行组合， 的单体进行组合，与淀粉 进行接枝共聚， 进行接枝共聚，在淀粉分 子上赋予多个功能基团
利用无机与有机材料复合 或有机与有机材料 复合是当前研究的一个新 动向， 动向，在复合的同时淀 粉参与接枝聚合反应制备 复合型高吸水性树脂， 复合型高吸水性树脂， 不但提高了树脂的吸水和 保水性能， 保水性能，也降低了生 产成本
•
各自特点
淀粉接枝丙烯睛工艺复杂，残余氰有毒; 淀粉接枝丙烯酸(盐)树脂吸水性能高且可生物降 解; 淀粉接枝丙烯酞胺不需要碱中和和皂化，因为淀 粉接枝丙烯酞胺的产物不是离子型产物，且它本 身带有的亲水基团—CONH淇有强吸水性。
ห้องสมุดไป่ตู้
影响因素
水用量大时,整个反应体 水用量大时 整个反应体 系的浓度较小,不利于丙 系的浓度较小 不利于丙 烯酸与魔芋淀粉自由基 链接触并发生接枝共聚 反应;随着水用量减少 随着水用量减少, 反应 随着水用量减少 整个反应体系的浓度也 在加大,单体与魔芋淀粉 在加大 单体与魔芋淀粉 自由基链接触的机会增 吸水率增大。 多,吸水率增大。当水用 吸水率增大 量降到一定值时,即体系 量降到一定值时 即体系 浓度大到一定值时,反应 浓度大到一定值时 反应 体系的黏度就会很大,导 体系的黏度就会很大 导 致产物过度交联,使吸水 致产物过度交联 使吸水 率降低。 率降低。 淀粉的基团在60Co辐照 辐照 下被高能γ射线活化 射线活化,活 下被高能 射线活化 活 化后的基团与丙烯酸单 体小分子发生接枝聚合 反应,所以剂量越大 所以剂量越大,活化 反应 所以剂量越大 活化 的自由基越多
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】。
高吸水树脂的制备——高化实验报告
高分子化学实验报告
Flory-Huggins 公式可较全面的反映影响树脂吸水能力的各种因素。
Q
5/3
2 1 i x V 1 1 2V S1 / 2 2 u
Ve
V0
它的吸水机理， 是利用单体中的亲水性基团来吸附水分， 借助树脂内的离子基团电离后 的库伦斥力撑开三维结构， 使树脂吸水后充分溶胀、 链段伸展， 并借助电离后树脂内外的渗 透压差将水分吸入树脂内部， 最后通过内部的三维交联结构来进行储存， 因此能够吸收几百 倍的水分。 吸水性树脂的种类不同， 其分子链组成、 结构、 分子量、 交联度不同， 则吸水能 力差别很大。 以交联度为例， 交联度增加会提高树脂的强度， 保水性好， 但内部储水空间减 小， 吸水率降低； 交联度减小虽然能增加储水空间， 但树脂强度低， 保水性很差， 因此需要 一个适中的交联剂用量。 衡量高吸水树脂吸水能力的一个很重要的指标即为吸水倍率 Q， 它是指在吸水平衡时， 1g 树脂所吸收的液体的量： Q = (M2 − M1)/M1， 本实验正是通过比较不同配方下的树脂吸 水倍率，来找到最合适的配方。 四、 试剂名 实验药品 英文名 acrylic acid 熔点 14℃ 试剂名 英文名 sodium hydroxide 熔点 318.4℃ 试剂名 N,N-亚 甲基双 丙烯酰 胺 试剂名 过硫酸 铵 英文名 N,Nmethylenedi acrylamide 熔点 185℃ 英文名 ammonium persulfate 分子式 C3H4O2 沸点 141℃ 分子式 NaOH 沸点 1390℃ 分子式 C7H10O 2N2 沸点 --分子式 N2H8S2 O8 分子量 72.06 用量 5.017g 分子量 40.01 用量 20.8g 溶液 分子量 154.17 用量 0.05g 分子量 228.2 密度 1.05 摩尔数 0.07 密度 2.12 摩尔数 0.052 密度 1.352 摩尔数 0.0003 密度 1.98
高吸水性树脂
0.4g
物质
英文名 N,N-methylen e diacrylamide 熔点
分子式 C7H10O2N2 沸点
密度 1.352 用量
N,N- 亚 甲 基双丙烯 酰胺
185
无
低毒，对皮肤、眼睛、黏膜 有一定的刺激性
0.016g
物质
英文名 ammonium persulfate 熔点
分子式 (NH4)2S2O8 沸点
十、实验结果汇总及对比
表 2.实验原始数据 实验者 徐皓 刘政阳 肖艺涵 梅豪 颜怀宇 田雯婷 张亚清 毕啸天 单体/g 5 5 5.004 5 5.013 5 5 5.010 引发剂/g 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.06 交联剂/g 0.025 0.075 0.101 0.1 0.05 0.025 0.05 0.016 中和度 50% 25% 25% 50% 50% 25% 25% 80% 吸水倍率 386 308 248 220 348 670 376 405
四、实验仪器及装置图
烧杯，尼龙网，培养皿，真空干燥器。
2
高分子化学实验
高吸水性树脂
化工系 毕啸天 2010011811
五、实验操作及现象解释
实验操作 在 100ml 烧杯中加入 40ml 去 离子水， 5g 丙烯酸， 0.05g-0.2g N,N- 亚 甲 基 双 丙 烯 酰 胺 ， 0.05g-0.1g 过硫酸铵，搅拌溶 解。 将烧杯放入 70℃水溶中静置 聚合，待反应物完全形成凝 胶后取出烧杯。 取出后， 其余实验员的产物基 本都是有弹性的半透明凝胶 状固体， 性状类似于没有粘性 的果冻。 我的产物为无色透明晶莹粘 流体， 性状类似于鼻涕。 与其 他人性状明显不同。 由于我的产品是粘流体， 直接 单独倒入一个搪瓷盘内烘干 备用。 这不科学……一定是我打开 的方式不对…… 应当是交联剂的量不足， 交联 度太小， 内部分子链间没有连 接起来。 就像橡胶在未硫化前 是没有弹性易流动的， 硫化后 成为有弹性的材料。 我的产品呈现粘流体， 应当是 本身已经吸了许多水的。 实验现象 现象解释
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合成方法：
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1 2）对天然吸水性高分子材料进行改 ）以带有强亲水基的化合物为单体， 性，形成接枝共聚物——与丙烯酸钠 均聚或共聚得到亲水性高聚物——如 在引发剂的作用下发生共聚。 聚丙烯酸钠；（同时加入交联剂）
两种或多种单体共同聚合生成的产物 CH =CH COONa 2 2 [ CH2 CH ] 1,3—丁二烯
n COONa
9
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吸水前
洗水后
10
优点：
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无毒、无害、无污染，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; 吸收了水的树脂干燥后，吸水能力仍可恢复。
11
应用：
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果汁
高吸水性树脂
羧甲基纤维素钠 丙烯酸羟乙酯 C6H7O2（OH）2OCH2COONa （CH2=CHCOOCH2CH2OH）
2014-4-26
纤维素链 纤 纤维素链 1、吸水能力通常很低，所吸水量最多仅 为自身重量的20倍到40倍。 H H O 亲水基 O H H O H亲水基 OH 亲水基 O O O O O 2、一旦受到外力作用，则很容易脱水， H HH O 亲 O H H O O H 保水性很差H HH H OO H O O H OOH H O O O
上接上带有显示某种功能的官能团， 决定 功能高分子一般带有官能团， 使高分子具有特殊的功能，满足光、 化学结构较复杂，因此，难以按 电、磁、化学、生物、医学等方面 化学结构来分类，一般按照其功 的功能要求，这类高分子统称为功 能来分类。 能高分子。
18:49
结构
性质
4
二、分类
功能高分子材料
18:49
12
第五章 进入合成有机高分子化合物的时代
1
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20世纪最伟大的100项发明
原子弹 氢弹 航天飞机 电脑 移动电话 照相机 哈勃太空望远镜 彩色电视 …… 太空服之父——唐鑫源
18:49
“尿不湿”
2
18:49
功能高分子材料
3
Functional Polymer
一、定义
在天然或合成高分子的主链或支链
高 吸 水 性 树 脂
导 电 高 分 子
生 物 医 药 高 分 子
高 分 子 膜
光 敏 高 分 子
5
18:49
高吸水性树脂
6
（ r a bsorbe nt supe polym e r ）
传统的吸水材料
18:49
7
传统吸水性的材料为何有一定的吸水性？
纤维素的结构简式 （C6H7O2） OH OH OH