丙烯酸高吸水性树脂的制备
淀粉接枝丙烯酸树脂的制备(正交实验)
淀粉接枝丙烯酸树脂的最佳方案选择实验综述高吸水性树脂(Super Absorbent Resin简称SAR)是一种典型的功能高分子材料，能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍的水分或者数十倍的盐水，通常又称为“高吸水性聚合物(Super Absorbent Polymer，简称SAP)”、“吸水性高分子材料”、“吸水性高分子树脂”或者“超强吸水剂”等。
被广泛应用在工业、农业、食品、医疗卫生、生活用品和环境保护等领域121。
1961年，美国农业部北方研究所率先用淀粉与丙烯腈接枝共聚制成高吸水性树脂，并由Henki公司首次实现了工业化生产。
随后，日本、德国、法国、英国、俄罗斯等国家也都对高吸水性树脂进行了大量的开发研究及应用。
1988年，我国开始高吸水性树脂的开发研究。
1.1淀粉淀粉是自然界中天然生成的数量最大的高分子碳水化合物。
含淀粉的农作物种类很多，但工业上主要以谷类作物(如玉米、小麦)和薯类作物(如马铃薯、木薯、甘薯等)为原料进行生产，所得的淀粉产品未经变性处理，其化学结构和性质仍与存在于原料中时相同，在生产过程中基本未发生变化，称为原淀粉。
淀粉的分子结构：直链淀粉支链淀粉淀粉与化学试剂反应的程度用取代度(DS)来表示，即淀粉分子中每个脱水葡萄糖单元上羟基被取代的程度，也就是一个脱水葡萄糖单元含有取代基的平均数目，因此DS可在0．3之间变化。
淀粉的生物合成过程不同，其支链淀粉和直链淀粉的含量不同，但大部分淀粉颗粒是由约30％的直链淀粉和约70％的支链淀粉组成的。
1.1.1淀粉的基本性质淀粉分子具有众多羟基，亲水性很强，但淀粉颗粒却不溶于水，这是因为分子内羟基之间通过氢键结合的缘故；而且淀粉颗粒也不溶于一般有机溶剂，仅能溶于二甲基亚砜和二甲基甲酰胺等少量有机溶剂。
直链淀粉和支链淀粉在性质方面存在着很大差别。
直链淀粉与碘液能形成螺旋络合物结构，呈现蓝色，常用碘检别淀粉，便是利用这种性质。
但是支链淀粉与碘液呈紫红色。
浅谈丙烯酸类高吸水性树脂的制备
浅谈丙烯酸类高吸水性树脂的制备1. 高吸水性树脂的定义高吸水性树脂是上世纪70年代由美国农业部北方地区研究中心率先开发成功的一种新型功能高分子材料，它能够吸收达到自身总量的几百倍乃至几千倍的水，显示奇特的吸水、保水功能，成为高分子材料领域内的一朵奇葩[1]。
高吸水性树脂的吸水、保水原因是这类材料分子中含有大量的羟基、羧基等强亲水性基团，具有高分子电解质的分子扩张性能；同时，由于材料中构成的轻度交联三维网络结构，限制了分子的进一步扩张程度，二者的综合作用使得吸水性树脂只能在水中溶胀而不溶解，并具有极强的吸水和保水能力。
2. 高吸水性树脂聚丙烯酸的制备适量的NaOH 溶于蒸馏水中，然后依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、N，N´-亚甲基双丙烯酰胺（交联剂）、先把K2O2S8 （引发剂）。
搅拌均匀后，在65～75ºC下反应3 h，取出凝胶状产物，剪碎后置人烘箱中干燥至恒重，再用万能粉碎机粉碎得到固体高吸水树脂颗粒。
3. 性能测试3.1 吸水性能的测定将树脂在自来水中浸泡24 h后，测定吸水倍率。
计算公式如下：4.3结论a.采用水溶液法工艺简单，比较合适工业化生产。
b.单体的浓度是制造吸水树脂的关键。
浓度太低，聚合难以进行；浓度太高，反应过于剧烈，控制不住聚合温度，既不安全，又难得到吸水性产品。
c.丙烯酸在聚合之前必须用碱中和。
中和度一般为60～90ºC。
当中和度超过90ºC，pH值高，树脂中离子浓度增加，反应引发减慢，转化率降低，增加树脂的可溶部分，同时，由于剩余的羧基少，产品吸水倍率降低。
相反，中和度在60%以下，pH值低，导致树脂中离子浓度低，網络的静电斥力和渗透压变小，不易得到高吸水性产品。
在中和度较低的情况下，反应容易失控，发生爆聚，产品的性能和生产的安全均得不到保证[14]。
d.聚合反应温度对聚合产物的性能影响的情况，与单体的浓度影响相似。
当温度在65ºC左右时，聚合所得吸水性树脂的吸水率颇佳。
聚丙烯酸-聚丙烯磺酸钠高吸水树脂的制备
聚丙烯酸-聚丙烯磺酸钠高吸水树脂的制备摘要：本文以丙烯酸、丙烯磺酸钠为单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成了聚丙烯酸/聚丙烯磺酸钠交联网络高吸水树脂。
实验结果表明，丙烯酸钠与丙烯磺酸钠两单体比例为5：1时，吸水倍率可达110倍。
反应温度60℃，丙烯酸中和度40%，交联剂用量1%，为最佳的反应条件。
关键词：高吸水性树脂，聚丙烯酸，聚丙烯磺酸钠高吸水性树脂是具有低交联度且含有亲水基的水溶胀型高分子聚合物，能够吸收自身质量的几百倍甚至上千倍重量的水[1]。
高吸水树脂在当今社会的应用越来越为广泛，其具有高能力的吸水性能与保水性能，已经引起了科学家的高度重视[2-4]。
目前，中国市场高吸水树脂需求量很大，但多数都是依赖于进口，中国在高吸水树脂生产制造方面相当落后，工业化规模小、产量低[5-6]。
因此，为促进我国高吸水树脂的产业化发展，需要加大对高吸水树脂的研究。
本文以丙烯酸、丙烯磺酸钠为单体采用溶液法合成了交联网络结构的高吸水树脂。
并探讨了温度、丙烯酸中和度、交联剂用量等因素对树脂性能的影响。
1.实验部分1.1实验过程在25ml的烧杯中加入适量蒸馏水和丙烯酸，加入一定量的NaOH调节丙烯酸中和度，待其溶解之后依次加入烯丙基磺酸钠、过硫酸钠及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使之溶解成均一溶液，调节水浴温度反应至形成稳定凝胶，再放入烘箱中干燥，即可获得聚丙烯酸/聚丙烯磺酸钠（PAA/PSA）高吸水树脂。
1.2表征方法采用Perkin Elmer1730 FTIR 仪对完全干燥的样品进行了红外光谱分析。
扫描范围为 400-4000cm-1。
选取一块完全干燥的样品称重，并记录其质量为m。
再将样品浸没在500ml的自来水中，每间隔一天称量一次吸水凝胶的质量直至达到吸水饱和，记录饱和凝胶的质量为m1，试样的吸水倍率ω可按式（1）进行计算：图1 PAA/PSA树脂的FTIR谱图图1为PAA/PSA共聚物高吸水性树脂的红外光谱图。
玉米淀粉接枝丙烯酸(酯)制备高吸水树脂
玉米淀粉接枝丙烯酸制备高吸水树脂一、实验目的1.掌握溶液聚合法制备玉米淀粉接枝丙烯酸聚合物的原理及工艺。
2.了解高吸水树脂的性能特点。
二、实验原理淀粉接枝型丙烯酸酯类高吸水性树脂的主链骨架是淀粉，其主链或接枝侧链上含有亲水性基团（-OH、-COOH 和-CONH2 等），经轻度交联形成一个具有主链、支链和低交联度的三维网络结构。
此类树脂存在吸水速率慢、耐盐性差等缺点，从而其应用范围受到限制。
为了解决上述问题，诸多专家和学者采用接枝聚合方法，在淀粉分子链上引入丙烯酸、丙烯腈等离子型基团，以提高其吸水速率和吸水率。
制备过程中应研究糊化温度、糊化时间、引发剂和交联剂用量、单体浓度、接枝反应温度和反应时间等对树脂吸水性能的影响。
本实验以玉米淀粉为主要原料、丙烯酸为改性单体、过硫酸铵为引发剂和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用接枝共聚法制备淀粉接枝丙烯酸型高吸水性树脂。
AA 单体和交联淀粉的接枝共聚反应式三、实验原料玉米淀粉；丙烯酸（AA）；过硫酸铵；氢氧化钠（NaOH）；N,N-亚甲基双丙烯酰胺；无水乙醇；去离子水.四、实验仪器电子天平、水浴锅、搅拌器、250ml三口烧瓶、回流冷凝管、100ml烧杯、250ml烧杯、称量纸、滴管（5支）、广泛pH试纸、20ml量筒、15cm表面皿、研钵、40目铜筛、烘箱、300目滤布。
五、实验步骤1.玉米淀粉15g、去离子水120 g加入三口烧瓶，搅拌成悬浮液。
2.上述悬浮液于80 ℃搅拌糊化1 h 后冷却至60 ℃，再加入0.5g（也可0.6 g、0.8 g）过硫酸铵，恒温搅拌10 min，降温至60℃待用。
3.将AA 10 g 用30%NaOH 溶液中和，控制中和度为80%~100%（AA与NaOH摩尔比，提前计算好），待中和液降至室温时，加入0.2 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀后倒入糊化淀粉中。
4.使其充分混合均匀，于60 ℃搅拌反应2 h。
5.取聚合产物30 g，用无水乙醇洗涤2～3 次，再经100干燥、粉碎和过筛后，得到浅黄色晶状高吸水性树脂。
高吸水性树脂的制备
高吸水性树脂的制备本文介绍了淀粉类、纤维素类、共聚合类、复合类以及可生物降解类高吸水性树脂及其发展、结构以及吸水理论,并对目前的研究现状进行了分析。
高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，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,因而广泛地应用于农业、林业、园艺等领域。
1 高吸水性树脂的分类高吸水性树脂发展迅速，品种繁多，根据现有的品种及其发展可按以下几个方面进行分类。
1.1 按原料来源主要分类1淀粉系：包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等。
2纤维素系：包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。
3合成树脂系：包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等。
1.2 按亲水基团的种类分类①阴离子系：羧酸类、磺酸类、磷酸类等；②阳离子系：叔胺类、季胺类等；③两性离子系：羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类等；④非离子系：羟基类、酰胺基类等；⑤多种亲水基团系：羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。
1.3 按制品形态可分四类：粉末状；纤维状；膜状；圆颗粒状。
2 高吸水性树脂的发展2.1国外发展上世纪50年代前，人们使用的吸水材料主要是天然产物和无机物，如多糖类、纤维素、硅胶、氧化钙及磷酸等。
50年代，科学家通过大量的实验研究，建立了高分子吸水理论，称为Flory吸水理论，为吸水性高分子材料的发展奠定了理论基础。
高吸水性树脂是20世纪60年代末发展起来的，最早在1961年由美国农业部北方研究所Russell等[1]从淀粉接枝丙烯腈开始研究，其目的是在农业和园艺中作为植物生长和运输时的水凝胶，保持周围土壤的水份；其后Fanta等接着进行研究，于1966年首先发表了关于淀粉改性的物质具有优越的吸水能力的论文，指出淀粉衍生物具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离，甚至具有吸湿保湿性，这些特性都超过了以往的高分子材料。
丙烯酸型高吸水性树脂的制备方法
２． 相 悬浮 聚 合 法 反
Ｎ， 一 亚 甲 基 双 丙 烯 酞 胺 合 成 了 聚 乙 烯 醇 丙 烯 酸 半 互 穿 聚 合 物 网 Ｎ’ 络， 实验 测 试 结果 表 明 ， 网 络 结 构 能 吸 收蒸 馏 水 ７ ０ ８０ ／， 收 该 ０ ～ ０ ｍＬｇ 吸
行 水 溶 液 聚 合 ， 得 了 甲基丙 烯 酸二 甲胺 基 乙酯 ～ 丙 烯 酸共 聚物 。该 制 ０ ０ ｌ 对 ｇ 高 吸水 性 树 脂 的 吸 水 、 水 原 因是 这 类 材 料 分 子 中 含 有大 量 的羟 树 脂 具 有 优 异 的 吸 水 能 力 和 吸 醇 能 力 。 其 吸 去 离 子水 达 １６ ｍ／， 保 ０ ８ｍｌ 吸 ｇ ． ％盐 水 溶 液 基 、 等 强 亲 水 性 基 团， 有 高 分 子 电解 质 的分 子 扩 张 性 能 ； 羧基 具 同时 ， 质 量 分 数 ５ ％的 甲醇 水 溶 液 的 吸 液 率 达 ２ ０ ／ ， 收 ０９ 由 于 材 料 中 构成 的 轻度 交 联 三 维 网络 结 构 ， 限制 了分 子 的 进 一 步 扩 张 程 达 １０ ｌ ９ ７ ｍ／ １ ￣。 Ｊ ｎ ｉｇｈ ｎ ｕ Ｐｎ ｚａｇ等 采 用 丙 烯 酸 接 枝 淀粉 水 溶 液 自 由基 聚合 ，由 Ｎ。 度， 者 的综 合 作 用使 得 吸 水 性 树脂 只 能在 水 中溶 胀 而 不 溶 解 ， 具 有 二 并 Ｎ’ 亚 甲基 双 丙 烯 酞 胺 作 为 引 发 剂 合 成 一 种 新 型快 速 溶 涨 多 孔 超 强 一 极 强 的吸 水 和 保 水 能力 。 该 吸 陆 丙烯酸型高吸水性树脂的传 统合成方法主要有本体聚合 、 溶液聚 吸 水 剂 ， 吸 水 剂 比 无 孔 的 超 吸水 剂 吸 收 能 力 大 ， 水 速 度 快 ； 海
实验5丙烯酸型高吸水树脂的工艺路线选择及优化
实验5丙烯酸型高吸水树脂的工艺路线选择及优化一、实验目的1. 以合成丙烯酸高吸水性树脂为例，掌握工艺路线选择及优化的一般方法。
2、掌握高吸水树脂水溶液静态自由基聚合法的合成方法及性能分析。
二、实验原理在水溶液中，部分中和的丙烯酸单体和交联剂NMBA 在引发剂的作用下发生自由基聚合反应，形成了具有三维网络结构的聚合物PAA 。
交联机理吸水树脂最重要的一个吸水保水性能就是因为有交联的三维网络。
网络是否存在，交联程度是否适中，都将决定树脂是否具有稳定的吸水保水性能。
而三维网络的形成部分是分子链间的物理缠绕，最主要的还是化学交联，通过交联剂可将分子链以化学键的方式连接起来，达到不易解缠，具有一定弹性收缩力的网络结构。
通常，其交联机理如下：CH 2CHCH 2CCH CH 2COONa CH CH 2COOH CH CH 2C CH COONa NH O CH 2NH C CH O H 2C CH 2CH COOH CH 2CH CH 2COONa CH NH O CH 2NH C O CH 2CH COOH三、主要试剂及仪器1.仪器：恒温水浴锅、干燥箱、电动或磁力搅拌器、250mL 烧杯、100mL 烧杯、小塑料盒；培养皿、剪刀、100目尼龙筛网2.试剂：丙烯酸（AA ）、氢氧化钠、氯化钠、过硫酸钾（铵）、N-N ’亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)，尿素，MgSO 4.7H 2O ，CaC12四、实验步骤1.将一定量（10g-20g ）的丙烯酸AA 置于烧杯中，并加入一定量的水(约10-30mL)。
2.缓慢滴加30wt %的氢氧化钠溶液，以中和AA ，滴加完成后补充适量的水至沉淀全部溶解，降温至常温。
3.加入交联剂N-N ’亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾（铵），搅拌均匀，常温搅拌聚合一定时间（0.5小时至1小时）。
4. 将反应物转移到塑料盒，再在一定温度下（如80℃水浴）中静止反应一定时间，体系变粘稠甚至变为凝胶状。
聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性树脂的制备研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
缸科 技 ２ １年第８ ０２ 期
这是由于丙烯 酰胺加入后 ，会显著增加树 脂网络上的非离子基团 数 ， 离子间作用力减弱 ，有利于大分子链扩 张 ， 吸液率增大。但 令 使 丙烯酰 Ｉ Ｉ 入量超过一定质量时 ，由于引发剂除 自身产生游离基外 ， ！Ｉ Ｉ 也引发丙烯 酰胺产生游离基 ，产生丙烯酰胺 自身均聚 ，影响共聚反应 的进行 以及产物 的纯度 ，使交联 度减小 ，吸水 网络变小 ，吸液 率降 低。 由图４ 可知丙烯酰胺 与丙烯酸 的质 量比最好在０３ ．左右 。 （ ） ５ 反应温度 对产品性能 的影响 。反应温 度主要影响 聚合反应 速率及聚合物 的分子量 。图５ 是在 其他条件不 变的情况下考 察反应温 度对树脂吸液率的影响的结果 。
一
参考文献
『 陈煜 ，谭 惠 民 ，孙 文 种 ，等 壳 聚糖 改性 大 孔 高吸水 性树 脂 的制 １ １ 备 与表征 化 学通报 ，２ ０ ６ ）：１ ５ ０ ５（ ８ — 【 崔 亦华 ，郭 建 维 ，崔英 德 Ｐ Ａ／ ＶＡＳＰ 高吸 水性 树 脂 的制 ２ 】 Ａ Ｐ ＩＮ 备 及性 能研 究 广 州化 学 ，２０ ，３ ３）：１ ５ ０７ ２（ —
由图５ 知 ，树脂 的吸 液率随反应温度 的升高先增 大后减小 ，在 可 ６ ℃时达到最大值 。这是因为过硫酸钠属于热分解型 引发剂 ，反应温 （ ） 度低时 ，其分解速率慢 ，这时所得产物的链较长 ，树脂链间的相互缠 绕等物理交联作用也就较强 。不利于液体的渗入 ，吸液率较低 。反应 温度过高 ，则过硫酸铵分解速率加快 ，共聚反应速率也加快 ，易使树 脂形成致密的网络结构 ，不利于水分的进入和分子链的展开 ，同样会 导致吸液率降低。 （ ６）最 佳条件 下树脂的合 成及性能 评价 。丙烯 酸中和度８ ％， ０ ＡＭ：Ａ （ｇｇ）＝ ．，引发 剂用 量 １ （ 量分 数 ），交联 剂 用量 Ａ ｉ Ｏ３ ％ 质 ０ ％ （ 量分数 ）， ． ６ 质 反应温度６ ℃，依 ｌ（ ）中步骤制备聚 （ ０ ２ 丙烯酸 丙烯 酰胺 ） 高吸 水性树脂 ，按 ｌ（ 中方法进行性能 评价。实验 型 ３） 结果如表１ 所示 。
高吸水性丙烯酸树脂的制备及性能研究
高吸水性丙烯酸树脂的制备及性能研究殷榕灿;陶栋梁【摘要】The Super Absorbent Polymer ( SAP) was prepared by solution polymerization in which acrylic acid was used as monomer , potassium persulfate ( KPS ) was used as initiator and N , N'-methylene bisacrylamide as cross -linking agent.The influencing factors of the water absorption capacities such as the amount of cross -linking agent , initiation, neutralization degree of acrylic acid and monomer concentration were characterized.The best absorbability of was the SAP 1 132 g/g in deionized water and 105 g/g in the 0.9%NaCl solution.%采用丙烯酸为单体，以过硫酸钾为引发剂， N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过水溶液聚合法制备高吸水性树脂。
分别讨论了交联剂、引发剂、中和度、单体浓度对吸水（盐）率的影响，用红外光谱表征了样品，确定了最佳方案。
结果表明： N，N'-亚甲基双丙烯酰胺和K2 S2 O4用量分别为AA的0.04％和4％，产品在去离子水及0.9％NaCl中的吸水倍率分别可达到1132倍和105倍。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3页(P68-69,75)【关键词】高吸水树脂;丙烯酸;N,N'-亚甲基双丙烯酰胺【作者】殷榕灿;陶栋梁【作者单位】阜阳师范学院化学与材料工程学院，安徽阜阳 236000;阜阳师范学院化学与材料工程学院，安徽阜阳 236000【正文语种】中文【中图分类】O631.5高吸水树脂(Super Absorbent Polymer)是一类可吸水并保存自身重力百倍或上千倍的高分子化合物，具有高吸水性率、高保水性、高膨胀性、吸氨性以及安全无毒等优点。
丝胶-丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂的制备
构 以及 无毒无 味 等特性 ， 年来 发展 迅 速 ， 泛应 近 广 用 于医疗 卫 生 、 林 园 艺 、 油 化 工 等 领 域｜ 。 农 石 １ ］
丝 胶 是 一 种 球 状 蛋 白 ， 鳞 状 粒 片 不 规 则 地 附 着 以
于 丝 素 的外 围 ， 胶 蛋 白由丝 氨 酸 、 门冬 氨 酸 、 丝 天 甘 氨酸 等 １ ８种 氨 基 酸 组 成 ｌ ］ 在 制 丝 及 丝 绸 ４ 。
留的试 剂 、 体 等 ， ４ 单 在 Ｏ℃真 空干燥 至恒 重 ， 到 得
纯 化 的共 聚 物 。 １ ３ Ｆ —Ｒ 表 征 ． Ｔ Ｉ
并 考察 了单 体浓 度 、 引发剂 用 量 、 应 温度及 时 间 反
对 共 聚产物 吸水 性能 的影 响 。 １ 实 验 部 分
Ｉ １ 原 料 及 仪 器 ．
第 ２ ７卷 第 ４期 ２１ ０ ０年 ７月
精
ＰＥＣＩ ＬＩ Ａ ＴＹ ＰＥＴ Ｒｏ ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ ＬＳ
丝胶 一 烯 酸 一 烯 酰 胺 高 吸 水 性 树 脂 的 制 备 丙 丙
胡 晓 斌 余 凯
（ 州 师 范学 院 生命 科 学 学 院 ， 江 湖 州 ３ １ Ｏ ） 湖 浙 ３ ３ Ｏ
收 稿 日期 ： ０ ９—１ ２０ ０—２ ； 改 稿 收 到 日期 ： Ｏ ０ ６—１ 。 ０修 ２ １ 一Ｏ ６
州 新天 丝 生物技 术有 限公 司 。
Ｎｉｏｅ５ ０ ｃ ｌｔ７ ０红 外 光 谱 仪 ， 国 Ｔ ｅｍｏＥ ｅ— 美 ｈ ｒ ｌｃ
ｔｏ ｒ ｎ公 司 。
１ ２ 树 脂 的 合 成 ．
丙 烯 酸 溶 液 、 联 剂 Ｎ ， ， 甲基 双 丙 烯 酰 胺 加 交 Ｎ ＿ 亚 入 到 反 应 瓶 中 ， 拌 均 匀 ， Ｎ ０ｍｉ； 温 至 设 搅 通 ３ ｎ 升 定 值 ， 次 加 入 一 定 量 的 引 发 剂 过 硫 酸 钾 、 Ｈ— 依 Ｎａ Ｓ 。 溶 于 ５ｍＬ 去 离 子 水 中 ） 恒 温 反 应 一 定 时 Ｏ （ ，
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树脂的合成及其应用研究
课题展望与发展
高吸水性树脂是一种新型材料，它安全无毒且吸水倍率极高，然而却由 于技术不成熟、价格昂贵，并未大量投入到实际运用当中。因而在未来 的研究过程中，发展方向有： ①进一步简化工艺流程，让工业大量生产成为可能。 ②理论上对高吸水性树脂进行改善，改变实验材料和方法，进一步提高 吸水效率。 ④研究合成系高吸水性树脂和其他类高吸水性树脂的配比复合配方。 ⑤测定不同温度下高吸水性树脂的保水率。 ⑥用气相色谱法定量研究高吸水性树脂的缓释率。 ⑦水培植物的研究。 ⑧在沙土中大面积种植，更实际治理土壤荒漠化。 ⑨扩大实际应用范围，发明与创造如：鞋垫、止血剂、空气清新剂、纸 尿布、油田管道、神奇拖把等一系列有用而有效的产品。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树 脂的合成及其应用研究
化学CH12 朱杰毅 周杰沁 指导教师：汤晨毅
摘要
高吸水性树脂（Super Water Absorbable Resin, 简称SWAR）是一种合 成高分子聚合物，是20世纪60年代开始发展起来的新型高分子材料。高 吸水性树脂现已逐步开始应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用 品和环境保护等领域。本文通过水溶液聚合法制得丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂，并讨论了合成的重要制备条件——引发剂的 质量分数和种类与树脂吸水性的关系，改善了高吸水性树脂的吸水性能。 结果表明：使用过硫酸钾+硫代硫酸钠作为引发剂，且引发剂相对于单 体的质量分数为0.1%时有最佳吸水效果，其吸水倍率提高16.6%。此外， 本文优化了溶液除氧的实验步骤，为大规模工业生产提供借鉴。本文测 定了高吸水性凝胶与黄沙混合后的保水性，发现丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂在沙漠中的保水能力优异，且具有反复吸水和 保水的能力。本文还利用合成的树脂进行植物培育，研究发现只要在种 下绿豆种子时加入吸水材料、水和化肥，此后不用再浇水和化肥，凭借 吸水材料的保水性和缓释性，可以让植物发育。将保水剂应用于沙漠中 的植物种植，可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中水分， 减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种有效方式并使沙漠转变成绿 洲成为可能。
高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备
⾼吸⽔性树脂聚丙烯酸钠的制备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、实验原理⾼吸⽔树脂的吸⽔原理：⾼吸⽔树脂⼀般为含有亲⽔基团和交联结构的⾼分⼦电解质。
吸⽔前，⾼分⼦链相互靠拢缠在⼀起，彼此交联成⽹状结构，从⽽达到整体上的紧固。
与⽔接触时，因为吸⽔树脂上含有多个亲⽔基团，故⾸先进⾏⽔润湿，然后⽔分⼦通过⽑细作⽤及扩散作⽤渗透到树脂中，链上的电离基团在⽔中电离。
由于链上同离⼦之间的静电斥⼒⽽使⾼分⼦链伸展溶胀。
由于电中性要求，反离⼦不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离⼦浓度差形成反渗透压。
⽔在反渗透压的作⽤下进⼀步进⼊树脂中，形成⽔凝胶。
同时，树脂本⾝的交联⽹状结构及氢键作⽤，⼜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较多的⽔，达到较⾼吸⽔率，因⽽将树脂制成多孔状或鳞⽚可保证其吸⽔性。
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。
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。
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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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--聚丙烯酸高吸水性树脂的制备何琪琪摘要淀粉类高吸水性树脂，由于其降解性好，对环境友好，成为吸水树脂领域的研究重点，并取得了较大的研究成果。
高吸水性树脂或水凝胶是一类重要的部分交联聚合材料，它能够吸收大量的液体，通常是水。
高吸水性树脂的制备方法多种多样，商业上，高吸水性聚合物主要是以丙烯酸作为主要成分来生产的。
本文是以过硫酸铵为引发剂，将淀粉与丙烯酸、丙烯酰胺在水溶液中接枝聚合制备高吸水性树脂，通过考察单体与淀粉、交联剂、引发剂的质量比、反应时间、反应温度等不同的影响因素，探寻制备高吸水性树脂的最佳工艺条件与方法，从而得到吸水率高、吸水性强且能够多次反复有效吸水的高吸水性树脂。
实验结果表明：当单体与淀粉的质量比为6-7，单体与交联剂的质量比为3-3.5，引发剂占单体的质量分数为0.5%，反应时间2.5-3h，反应温度60℃时，可以合成具有较好吸水性能的高吸水性树脂，在自来水中吸水倍率可达65-75g/g。
关键词：高吸水性树脂；丙烯酸；丙烯酰胺；淀粉----目录摘要 (I)Abstract .................................................................................. 错误!未定义书签。
第1章引言 . (1)1.1 论文选题缘由 (1)1.2 课题的研究背景 (1)1.2.1 国内外研究进展 (1)1.2.2 高吸水性树脂的应用 (2)1.2.3 高吸水性树脂的性能研究 (4)1.3 (6)1.4 (6)1.5 今后产品研发的方向和展望 (7)第2章实验部分 (9)2.1 实验试剂 (9)2.2 实验仪器 (9)2.3 实验原理 (9)2.4 实验步骤 (10)2.4.1 丙烯酸中和 (10)2.4.2 淀粉糊化 (10)2.4.3 接枝共聚 (10)2.4.4 吸水能力测试 ............................................. 错误!未定义书签。
2.4.5 接枝特征参数的计算 (10)第3章 ................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1 ................................................................................ 错误!未定义书签。
3.2 ................................................................................ 错误!未定义书签。
3.3 ................................................................................ 错误!未定义书签。
3.4 ................................................................................ 错误!未定义书签。
3.5 ................................................................................ 错误!未定义书签。
第4章结论 (12)参考文献 (20)致谢 (14)----第1章引言1.1 论文选题缘由淀粉原料来源广，种类多，产量丰富，用途广泛。
近年来随着淀粉科学技术的发展，对淀粉进行二次加工，改变其性质使其更适于应用的要求，这种二次加工的产品统称为变性淀粉，淀粉接枝共聚是淀粉改性的重要方法之一。
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度网络结构的高分子聚合物[1]。
它不溶于水，也不溶于有机溶剂，具有独特的吸水和保水性能，同时具备高分子材料的优点，具有吸水容量大、速度快、保水能力强等卓越性能，明显优于传统的吸水材料如纸、棉、海绵等[2]。
由于SAP的用途极为广泛，受到各国高度重视，可见进一步开发SAP仍然有很重大的意义。
1.2 课题的研究背景1.2.1 国内外研究进展自从1958年Mino和Kaizerman发现铈（Ⅳ）盐引发烯类单体在淀粉上接枝以来，人们对这种具有独特性能的变性淀粉进行了广泛的研究。
1974年美国农业部北方研究所的G. F. Fanta等人在前人合成淀粉接枝共聚物的基础上，制得了淀粉接枝丙烯腈共聚物，引起了各国学者的浓厚兴趣，此后淀粉接枝共聚物逐渐成为一个独立、新兴的科研领域。
近几十年各国学者对这个领域进行了广泛而深入的研究，涉及的国家有美、英、法、德、前苏联、意、日、印度和中国等十几个主要国家。
80年代初，淀粉接枝共聚在我国的研究才引起注意和重视。
近年来，接枝共聚淀粉以其应用范围的广阔性，引起了不少专家学者的注意。
目前国内研究淀粉接枝共聚的文献报道和专利层出不穷[3]。
进入80年代，由于日木、欧美等国纸尿片的迅速普及，高吸水性树脂的用量也迅猛增加，各生产公司因而竞相采用不同的原料、不同的合成工艺进行生产，使高吸水性树脂的品种除了早期的淀粉接枝聚丙烯腈类、淀粉接枝聚丙烯酸类外，还开发了纤维素类、聚丙烯酸盐类、醋酸乙烯类等。
合成方法从接枝共聚逐渐转向多糖类的羧甲基化及亲水性乙烯基单体的交联聚合。
----到了90年代，高吸水性树脂需求量继续膨胀，平均年增长率高30%~40%，对其品种、合成途径、性能及应用领域等方面的研究日趋成熟。
如在聚合实施方法上，采用了工艺较先进的反相悬浮聚合代替水溶液聚合，反相悬浮聚合解决了水溶液聚合的传热、搅拌困难等问题，且反应条件温和，副反应少。
目前，交联聚合吸水性树脂大多采用这一工艺。
我国高吸水性树脂的研制工作起步较晚，1982年中科院化学研究所的黄美玉等在国内最先合成了聚丙烯酸盐类的高吸水性树脂。
1983年上海大学研制的淀粉-丙烯酸共聚物（SDL-A-700,SDL-B-1000）等系列产品，通过了上海高教局鉴定。
1987年北京纤维研究所、纺织科学研究院与山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，并建起国内第一套100t/a的生产装置。
我国先后有40多家单位从事过这方面的研究。
从1988年开始有专利。
但随着我国改革开放的深入，人民生活水平的提高，高吸水性树脂的需求市场潜力十分巨大。
20世纪90年代至今，高吸水性树脂的合成研究和应用就更为广泛，在吸水剂的性能改进和提高、制备方法的简化实用、应用领域的不断拓宽上进展很快。
欣凯等人以过硫酸铵为引发剂，环氧氯丙烷为交联剂，先将丙烯酸钠、丙烯酰胺进行预聚，再加入淀粉的二步聚合法制备超强吸水剂，所得产品对去离子水及0. 9%食盐水的吸水率最高分别为2800g/g和160g/g，吸水速度快，可用作农用保水剂、土壤改良剂和增粘剂，更适用于生理卫生用品和纸尿布。
1.2.2 高吸水性树脂的应用由于高吸水性树脂良好的吸水能力和保水性，农业上用作土壤保水剂。
只要在土壤中混入0.1%的高吸水性树脂，土壤的干湿程度会得到很好的调节，使作物长势旺盛，产量提高，节省劳力。
当水分过多时，树脂会把多余的水分吸收掉，当干涸时，又会把水分释放出来，这在缺水地区尤为重要。
用高吸水性树脂直接包覆电缆或制成带子包覆电缆，可以防止水对电缆的侵害，目前在电力电缆和通讯电缆方面正在扩大应用，尤其是在光纤电缆方面有广阔的市场。
在包装方面，高吸水性树脂可用于危险品、高中级实验室用化学品、花卉和植物等的包装运输;也可用于食品类的包装，例如用高吸水性树脂作肉类食品的衬----托垫片，可防止从袋中取出时有液体物流出。
另外还可用干粒状高吸水性树脂吸附溅落或泄漏的油品以及酸等类腐蚀性物质，还可用于油类、树脂添加剂、填料和溶剂脱水，以及吸收蓄冷剂、空气过滤、防静电密封等方面。
作为土壤保水剂在农、林业应用很广。
添加少量的高吸水性树脂的土壤，能提高某些豆类的发芽率和豆苗的抗旱能力[5]，并且使土壤的透气性增加。
由于高吸水性树脂的亲水性，具有防雾性、抗结露性能的薄膜，将有效保持鲜度[6]。
利用高吸水性树脂的高吸水性，可将其应用于纸尿布、生理巾等卫生用品。
高吸水树脂可作增稠剂用，添加0.5 %可使水的粘度增加4000~10000倍[7]。
在工业上也应用很广。
吸水性树脂由于吸水能力强，应用于油田采油堵水[8]。
高吸水性树脂与橡胶、塑料共混可得亲水膨胀性塑料、橡胶共混物，用作防渗漏和建筑封材等[9]。
由于高吸水性树脂只吸水，不吸油或有机溶剂，可用其除去油或有机溶剂中的水分，在工业上作脱水剂用。
油井酸化饱和，添加少量的用乙醛交联的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物凝胶，可使酸液释放程度降低，有利于地层的深部酸化，也可以用凝胶树脂作为酸化液的转向剂，使酸液进入低渗透层，提高原油采收率。
在水力压裂和三次采油中作凝胶剂，还可作为废钻井液的固化剂等。
高吸水性树脂作为医用材料也很瞩目。
SAR可用作能保持被测溶液的医用检验试片；含水量大而使用舒适的外用软膏；能吸收渗出液并防止感染化脓的治伤绷带；能吸收血液和分泌物又保持呼吸畅通的鼻腔用塞子等；还利用其药剂保持性而作缓释药物的基体；也可作人工肾脏的过滤材料，以调节血液的水分；还可利用其成膜性，制成水气透过性、细菌过滤性、药物保持性均优的人造皮肤；利用其形成的水膜有良好的润滑作用，可用于胃镜及作人工食道；最重要的是可以用于人工器官，现已有聚甲基丙烯酸羟乙酯交联皂化后直接用作隐形眼镜的本体材料；含有SAR的人工肾脏具有良好的抗血栓性。
随着现代化建设的发展，各行各业都在突飞猛进地发展，水是建设中须考虑的重要因素。
在各项建设中节水保水、综合治理水资源是当务之急。
研究开----发超强吸水剂是加快建设、治理的重要措施之一。
目前，高吸水性树脂在建材工业中主要应用于止水堵漏、防结露、调湿除湿、建材涂料、提高建筑工效等方面。
另外，除以上几个方面外，高吸水性树脂在日用化工、石油工业、环保工业、纤维工业、电子工业等方面同样具有广阔的应用前景。
高吸水性树脂在日常生活中也得到很好的应用。
如食品保鲜剂、化妆品添加剂、香水缓释剂、油田处理剂等方面高吸水性树脂均发挥了巨大的作用。
接枝淀粉还可用做建筑清洁剂[10]、皮革复鞣剂[11]和热敏性材料[12]。
1.2.3 高吸水性树脂的性能研究高吸水树脂的吸水率因其树脂的种类、组成、分子量、交联度及分子形态等不同而差异很大，即使相同树脂，由于被吸收溶液的组成、浓度及pH值等的不同而显著变化。
（1）高吸水性树脂的吸水率高吸水树脂的基木用途是作为水溶液的吸收材料，因此，吸水率是衡量其性能是否优越的最基木标志。