三章超高吸水材料讲课资料
合集下载
具有超强吸水力的聚合物(B)ppt
具有超强片、玩具等许多产品中都含有超级吸水的聚合 物。这些产品能吸收超过自身重量100倍的水。这 些产品依靠丙烯酸[CH2=CH–COOH]的交联，交 联的数量和类型决定了聚合物的特性。聚合物中的 羧基在溶液中可电离，使聚合物具有吸水能力。而 离子化合物中的离子能扩散到凝胶中，干扰聚合物 与水之间的相互作用，破坏凝胶。可以作为判断分 子或者离子化合物的依据。
1、调查市售尿片中是否都含有聚丙烯酸钠， 它有什么功能？ 2、根据你的观察，判断哪些化合物会有反 应，哪些没有？
操作步骤
1.取5mL聚丙烯酸钠粉末,倒入塑料杯中。 2.加40mL蒸馏水。搅拌。观察记录现象。 3.重复步骤2。 4.将混合物铲到蜡纸上,等分成六小堆，各 堆之间间隔8-10cm。 5.将每堆洒上约3mL固体化合物，用表格 记录每一堆与6种相应化合物之间的反应 结果。
四、思考与探究
1、调查市售尿片中是否都含有聚丙烯酸钠， 它有什么功能？ 2、根据你的观察，判断哪些化合物会有反 应，哪些没有？
操作步骤
1.取5mL聚丙烯酸钠粉末,倒入塑料杯中。 2.加40mL蒸馏水。搅拌。观察记录现象。 3.重复步骤2。 4.将混合物铲到蜡纸上,等分成六小堆，各 堆之间间隔8-10cm。 5.将每堆洒上约3mL固体化合物，用表格 记录每一堆与6种相应化合物之间的反应 结果。
四、思考与探究
最新培训讲座PPT超高水材料充填技术简介幻灯片课件
充填试验面基本情况
（1）井上、下概况
➢ 11611工作面标高A：-
143.0～-187.0m ， 对应地表标高171.2m～
179.1m。
➢ 工作面长度平均50m，
倾斜长220m。
➢ 煤层厚度3.5~4.3m，
倾角10°~13° 。
➢ 工作面埋深：
315.1~365.9m。
充填试验面地面、井下位置对照示意图
培训讲座PPT超高水材料充 填技术简介
主要内容
1 项目背景 2 超高水材料简介 3 超高水材料采空区充填方法 4 超高水材料充填工艺系统 5 充填开采工程实践 6 经济及社会效益 7 主要结论与展望
2
2 超高水材料简介
2）超高水材料基本性能
（1）超高水材料水体积可高达97%，最终强度可达 0.66MPa，材料凝结时间可据需要在90min内调整。 （2）材料具有早强、快硬的特点，7天抗压强度能够达到最 终强度的60~90%，材料体积应变较小，在三向受力状态下 具有不可压缩性，利于现场充填应用。 （3）超高水材料固结体主要由钙矾石构成，结构为纤细的 丝网状结构，具有高持水特性。在封闭状态下，超高水材 料固结体可保持长期稳定。 （4）超高水材料A、B单浆可视为牛顿流体，混合浆为振 凝时变性非牛顿流体。
窥视孔所取岩芯与固结体胶结实照
可以看出，固结体与岩芯胶结良好。
32
5 开采工程实践
充填工程实践效果分析
（1）充填试验面开放式充填效果分析
➢ ④ 超高水充填材料固结体现场取样抗压强度测试结果
33
5 开采工程实践
充填工程实践效果分析
（1）充填试验面开放式充填效果分析
➢ ④超高水充填材料固结体现场取样抗压强度测试结果
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
超强吸水材料SAP
改性SAP
问题与解决：
由于高吸水性树脂是高分子电解质，水中盐类 物质的存在和pH值的变化都会显著影响树脂的 吸水能力。
问题：
怎么样减少污水中的无机盐进入SAP的网状结 构中？
问题与解决：
方案一： 在SAP外面通过化学键作用添加许多层特定 的分子筛，且分子筛成分中有可使金属离子 沉淀的离子。 作用：设定许多浓度梯度，降低可溶盐的浓 度，阻止沉淀盐进入。
所以，如可实行，则这种方法经济实惠。
LOGO
问题与解决：
方案二：引入长链疏水性单体。可获得 耐温性，耐盐性更好的增稠剂。即由于 疏水缔合作用形成了一定强度的空间网 格结构。如将甲基丙烯酸十八酯引入常 规丙烯酸类增稠剂中，有效地提高了电 解质性能。
问题与解决：
方案经济性： SAP可以是淀粉改性的高吸水性树脂；
优点：原料来源丰富，产品吸水倍率较高，通 常都在千倍以上。 缺点：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。但是污水处理后的水是要利用的，所 以保水性不予考虑，微生物在前面已除去。
超强吸水高分子材料综述
1 2
基本结构
吸水原理 分类和优点 在生活污水处理中的设想
3
4
基本结构
a.分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能 够与水分子形成氢键； b.树脂具有交联结构； c.聚合物内部具有较高的离子浓度；
d.聚合物具有较高的分子量 。
基本结构
微观结构：
SAP的多孔网状结构
淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
吸水原理：
阶段1：吸水较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。
阶段2：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。
超吸水材料的吸水模型和原理
超吸水材料的吸水模型和原理超吸水材料是一种具有极强吸水能力的材料，常用于吸湿、保湿、封装和吸附等领域。
它能够吸收大量的水分，并保持其结构的稳定性。
那么，超吸水材料的吸水模型和原理是什么呢？一、吸水模型超吸水材料的吸水模型可以用“海绵模型”来形象描述。
就像一块海绵一样，超吸水材料内部存在无数的微小孔隙，这些孔隙能够吸收并储存大量的水分。
当超吸水材料接触到水分时，水分会通过毛细作用和渗透作用进入孔隙内部，填满其中的空隙，从而实现材料的吸水效果。
二、吸水原理超吸水材料的吸水原理主要有两种：一是毛细作用，二是渗透作用。
1. 毛细作用毛细作用是超吸水材料吸收水分的主要机制之一。
根据毛细作用原理，当超吸水材料的孔隙尺寸较小时，水分会在孔隙表面产生毛细现象，由于表面张力的作用，水分会被吸引进入孔隙内部。
超吸水材料内部的微小孔隙越多，毛细作用的效果就越明显，吸水能力也就越强。
2. 渗透作用渗透作用是超吸水材料吸收水分的另一种机制。
根据渗透作用原理，当超吸水材料与水分接触时，水分会通过膨胀和渗透的方式进入材料内部。
超吸水材料内部的高分子链结构具有很强的亲水性，能够吸引水分进入材料内部，并通过分子间的相互作用使水分均匀分布在材料内。
三、超吸水材料的应用超吸水材料具有广泛的应用前景，在各个领域都有重要的作用。
1. 吸湿保湿超吸水材料在医疗、保健和个人护理产品中被广泛应用。
例如，超吸水材料可以用于制作护理垫、尿布和湿巾等产品，能够快速吸收体液并保持表面的干燥，提供更好的舒适性和卫生性。
2. 封装保护超吸水材料能够吸收并储存大量的水分，具有很好的保湿性能。
因此，在农业和食品行业中，超吸水材料常用于保鲜、保湿和防腐等方面。
例如，将超吸水材料添加到食品包装中，可以延长食品的保质期，并保持食品的新鲜度。
3. 污水处理超吸水材料对水分的吸收能力很强，因此在污水处理中也有应用。
超吸水材料可以吸收污水中的有机物和重金属离子等污染物，从而提高污水的处理效率和净化效果。
《高吸水保水高分子》课件
《高吸水保水高分子》PPT课 件
欢迎来到《高吸水保水高分子》PPT课件！本课程将向您介绍高吸水保水高分 子的定义、制备方法、特性、应用领域以及发展前景。
高吸水保水高分子简介
高吸水保水高分子是一类能够吸收和保持大量水分的高分子材料。它们用途 广泛，可应用在多个领域。
高吸水性高分子的类型
离子型高分子
高吸水性高分子的特性
• 吸水性能 • 保水性能 • 可溶性 • 热稳定性
高吸水性高分子的应用领域
1
卫生用品
高吸水保水高分子广泛应用于卫生用品如
农业用品
2
尿不湿、卫生巾和纸尿裤等。
农业用品如保水涵、水凝土剂和土壤调节
剂等也采用了高吸水保水高分子。
3
化妆品
高吸水保水高分子在化妆品中的应用包括 化妆水、乳液和面膜等。
高吸水性高分子的发展前景
1 国内外市场规模
高吸水保水高分子市场正在不断扩大，国内外市场潜力巨大。
2 技术研究与进展
科学家正在不断研究高吸水保水高分子的技术和应用，取得了很多进展。
3 产业化应用前景
高吸水保水高分子的产业化应用前景非常乐观，有着广阔的市场空间。
结语
高吸水保水高分子具有巨大的潜力和机遇，未来发展必将受到政策和市场双 重促进。
离子型高分子可分为酸性和基性两种类型。
非离子型高分子
非离子型高分子是一种不带电荷的高分子材料。
高吸水性高分子的制备方法
溶液聚合法
通过在溶液中进行聚合反应来制 备高吸水性高分子。
悬浮聚合
均相聚合法
利用均相催化剂在溶液中进行聚 合反应，得到高吸水性高分子。
欢迎来到《高吸水保水高分子》PPT课件！本课程将向您介绍高吸水保水高分 子的定义、制备方法、特性、应用领域以及发展前景。
高吸水保水高分子简介
高吸水保水高分子是一类能够吸收和保持大量水分的高分子材料。它们用途 广泛，可应用在多个领域。
高吸水性高分子的类型
离子型高分子
高吸水性高分子的特性
• 吸水性能 • 保水性能 • 可溶性 • 热稳定性
高吸水性高分子的应用领域
1
卫生用品
高吸水保水高分子广泛应用于卫生用品如
农业用品
2
尿不湿、卫生巾和纸尿裤等。
农业用品如保水涵、水凝土剂和土壤调节
剂等也采用了高吸水保水高分子。
3
化妆品
高吸水保水高分子在化妆品中的应用包括 化妆水、乳液和面膜等。
高吸水性高分子的发展前景
1 国内外市场规模
高吸水保水高分子市场正在不断扩大，国内外市场潜力巨大。
2 技术研究与进展
科学家正在不断研究高吸水保水高分子的技术和应用，取得了很多进展。
3 产业化应用前景
高吸水保水高分子的产业化应用前景非常乐观，有着广阔的市场空间。
结语
高吸水保水高分子具有巨大的潜力和机遇，未来发展必将受到政策和市场双 重促进。
离子型高分子可分为酸性和基性两种类型。
非离子型高分子
非离子型高分子是一种不带电荷的高分子材料。
高吸水性高分子的制备方法
溶液聚合法
通过在溶液中进行聚合反应来制 备高吸水性高分子。
悬浮聚合
均相聚合法
利用均相催化剂在溶液中进行聚 合反应，得到高吸水性高分子。
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
高吸水性高分子材料PPT课件
项发明呢?最初是为谁专门设计的呢？
8
美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决 宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿” 的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父”。
美国从1959起甄选的7位宇航员合影
太空服之父——唐鑫源
9
“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”
航天员专用“尿不湿”1克能吸收约1000克水 ，
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。由于氰基的水解不易彻底，产品中 亲水基团含量较低，故这类产品的吸水倍率 不太高，一般在500～1000倍左右。
7
《时代周刊》评出20世纪最伟大的 100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名
为什么“尿不湿” 能评为20世纪最伟大的100
吸水性 最多几十倍水
百倍到几千倍水
保水性 遭受外力易挤出水 结论 良好吸水性 用 途 十分有限
遭受外力不挤出水
优异吸水性、 保水性
惊人效益
21
上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有 特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、 透气、舒适、戴时长
制备隐形眼镜所用的原料主要是 丙烯酸羟乙酯 （CH2=CHCOOCH2 CH2OH）
这样高分子链间出现纯溶剂区，部分Na+,向
纯溶剂区扩散，导致高分子链上带净电荷，
静电斥力使高分子网束扩展，大量水分子封
存在高分子网内，因为受网络结构束缚，水
分子运动受到限制，阻挡失水。
15
吸水前
吸水后
高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构
为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，
耐挤压。
16
吸水性高分子
24
高吸水保水高分子优秀PPT
❖ 我国高吸水高分子材料研究进展
❖ 20世纪80年代起步
起步晚！
❖ 主要参与单位：化学所、长春应化所、广化所、 武汉大学、华东理工、四川大学、北京化工大
学、吉林大学、华南理工、天津大学、西安交
大、湘潭大学等40多个科研单位
❖ 差距：论文多，专利技术少
三、高吸水高分子材料的分类
❖ 根据交联反应类型分 ①用交联剂交联在材料体内形成网络结构，如多反应
水性能优于单一基团
三、高吸水高分子材料的分类
❖ 按亲水基团引入的方法，高吸水保水材料可以分为： ①亲水性单体聚合； ②疏水性单体羧羟甲基化反应； ③亲水性单体与疏水性单体接枝反应； ④氰基、酯基的水解反应等类型
❖ 产品形状可分为：粉末状、球状、纤维状、薄膜状、 乳液状、块状等多种形态
四、高吸水高分子材料的结构特征
高吸水保水高分 子Biblioteka 一、 什么是吸水和保水材料？
➢ 吸水保水材料 ➢ 高吸水保水材料
吸水
二 、高吸水高分子材料的发展
20世纪50年代，美国Goodrich公司开发了交 联聚丙烯酸；保罗·弗洛里通过大量的实验研究， 建立了高分子凝胶吸水理论，也称Flory吸水理 论，为高分子吸水保水材料的发展奠定了坚实 的基础。
❖ 高吸水性树脂是在水溶性聚合物的基础上 通过交联水解技术制得,它具有低交联度、高 溶胀率、不溶于水的结构和性能特征。
❖ 从化学结构看,高吸水性树脂主链或侧链上 含有亲水性基因如羟基、酰胺基、羧基、磺 酸基等;从物理结构看,这是一个低交联度的三 维网络。
高吸水高分子的吸水机理
②疏水性单体羧羟甲基化反应； 5由3我5①交四④性高保我四从网五按2四73②25②从网五保③ 产三00在于国用联、水的吸湿国、化络、亲、阴化络、湿阳品、在在在在在世世通食基 高 交 剂 高 溶 高 水 、 高 高 学 。 高 水 高 离 学 。 高 、 离形 高石日石日石纪纪过品团吸联交吸性吸高润吸吸结吸基吸子结吸润子 状吸油用油用油55反00工间水剂联水聚水分滑水水构水团水系构水滑系 可水化化化化化年年应业的高交的高合性子性高高看高引高:看高性分高工学工学工代代物如:如方协分联水分物聚的；分分分入分分；为分,,方方方方方，，的高羧高叔面同子在溶子导合吸子子子的子子：子面面面面面美美自吸酸吸胺的效材材性材入物水材材材方材材粉材的的的的的国国交水类水类应应料料聚料疏等机料料料法料料末料应应应应应GG联性、性、用，研体合的水。理研的的，的的状的oo用用用用用形树磺树季oo一究内物结基究结应高结应、分dd成脂酸脂铵rr般进形等构或进构用吸构用球类iicc网主类主类hh多展成；特形展特水特状络公公链、链等基网征成征保征、结司司或磷或团络结水纤构开开侧酸侧类结晶材维，发发链类链的构度料状如了了上等上吸，较可、聚交交含含水如高以薄丙联联有有性多的分膜烯聚 聚亲亲能反聚为状酸丙丙水水优应合：、盐烯烯性性于官物乳、酸酸基基单能使液聚；；因因一团之状丙如如基交不、烯羟羟团联溶块酰基基剂于状胺、、交水等等酰酰联，多的胺胺的如种自基基水聚形交、、溶丙态联羧羧性烯；基基聚酸、、合与磺磺物含酸酸，长基基多链等等价（;;从从金C物 物1属2理理～离结结C子构构2交0看看）联,,的这这的醇是是水进一一溶行个个性酯低低聚化交交合反联联物应度度、得的的高到三三分不维维子溶 ④氰基、酯基的水解反应等类型
高吸水性高分子材料课件
详细描述
由于高吸水性高分子材料具有优异的吸水、 保水性能，在农业、卫生、建筑等领域有广 泛应用。随着这些领域的快速发展，市场对 高吸水性高分子材料的需求呈现出不断增长 的趋势。
技术挑战与对策
总结词
高吸水性高分子材料在制备、性能和应用方面仍面临一些技术挑战。
详细描述
目前，高吸水性高分子材料的制备成本较高，性能稳定性有待提高。此外，在应用过程 中，如何提高吸水速度、降低吸水后的重量和体积也是需要解决的问题。针对这些问题
特性
具有高吸水、保水能力，无毒、无味 、无污染，良好的生物相容性和生物 活性，以及优良的物理、化学稳定性 和耐候性等。
吸水原理
物理吸附
通过高分子链上的极性基团与水 分子结合，形成氢键，从而实现 吸水。
化学吸附
通过高分子链上的特定化学基团 与水分子发生化学反应，形成较 为稳定的化学键，实现吸水。
应用领域
1 2
农业领域
用于制造高效节水灌溉器材，提高农作物的产量 和品质。
医疗领域
用于制造可吸收性手术缝合线、止血材料等医疗 器械。
3
环保领域
用于污水处理、土壤修复等环保工程，改善环境 质量。
05
CATALOGUE
高吸水性高分子材料的市场前景与挑战
市场现状与需求
总结词
随着人口增长和城市化进程的加速，高吸水 性高分子材料的市场需求不断增长。
复合改性
将两种或多种材料进行复 合，形成具有优异性能的 复合材料。
改性效果
提高吸水能力
通过改性可以显著提高高分子材 料的吸水能力，满足不同应用需
求。
改善力学性能
改性后的高分子材料具有更好的耐 压、耐磨、耐冲击等力学性能。
超吸水性水胶课件.ppt
Poly(vinyl alcohol), (PVA)
CH3
( CH2 C )n
CO
NaOH
OH
Poly(methacryli c acid), (PMAA)
( CH2
CH3
C )n
CO O- Na+
(CH2 CH )n
CO
NH2
Polyacrylamide, (PAAm)
結構上，幾乎都是 –CH 的親 油基。
吸水率會先下降到最低值(PH=2)再些微提升，由 於GPCI在高PH值會產生膨潤，有利於藥品吸收； 而在PH=2的胃中，藥物不會釋出而被胃酸破壞， 而到PH=6的腸子後再釋放藥物被腸道吸收
總結：CPGI是一個不錯的藥物控制-釋放材料
參考資料
南台科科大學學報Journal of Southern Taiwan University [第33期] December 2008 G.D. Christian, Analytical Chemistry,3rdEd.,John
良好的
Hydrogel and Superabsorbent
吸水的容量大
吸水後，體積膨脹量少
吸水後，仍具有相當的機械強度
吸水容量受鹽類的影響較少
可重複使用
1 :2
流程
亞胺乙二酸
+
氫氧化鈉
縮水甘油 甲基丙烯酸酯
均勻混合
加入交聯劑
GMA-IDA
CPGI
乾燥
反覆清洗後再乾燥
交
CH3
聯
( CH2 C )n
溫度對CPGI水膠的吸水率之探討
CPGI在不同鹽類與濃度的水溶液中之吸水率
同族金屬對CPGI的影響
同週期金屬對CPGI的影響
CH3
( CH2 C )n
CO
NaOH
OH
Poly(methacryli c acid), (PMAA)
( CH2
CH3
C )n
CO O- Na+
(CH2 CH )n
CO
NH2
Polyacrylamide, (PAAm)
結構上，幾乎都是 –CH 的親 油基。
吸水率會先下降到最低值(PH=2)再些微提升，由 於GPCI在高PH值會產生膨潤，有利於藥品吸收； 而在PH=2的胃中，藥物不會釋出而被胃酸破壞， 而到PH=6的腸子後再釋放藥物被腸道吸收
總結：CPGI是一個不錯的藥物控制-釋放材料
參考資料
南台科科大學學報Journal of Southern Taiwan University [第33期] December 2008 G.D. Christian, Analytical Chemistry,3rdEd.,John
良好的
Hydrogel and Superabsorbent
吸水的容量大
吸水後，體積膨脹量少
吸水後，仍具有相當的機械強度
吸水容量受鹽類的影響較少
可重複使用
1 :2
流程
亞胺乙二酸
+
氫氧化鈉
縮水甘油 甲基丙烯酸酯
均勻混合
加入交聯劑
GMA-IDA
CPGI
乾燥
反覆清洗後再乾燥
交
CH3
聯
( CH2 C )n
溫度對CPGI水膠的吸水率之探討
CPGI在不同鹽類與濃度的水溶液中之吸水率
同族金屬對CPGI的影響
同週期金屬對CPGI的影響
化学5531教案
2020/9/17
一、超强吸水功能高分子材料
超强吸水高分子材料,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。
超强吸水高分子材料综述
吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
吸水前
吸水后
保水能力高:即使受压也不易失水
超强吸水高分子材料综述
2．复合材料的性能：具有强度高、质 量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在 综合性能上超过了单一材料。
复合材料－玻璃钢
再见
复合材料 1、复合材料是两种或两种以上材料组
合成的一种新型材料。其中一种材料作 为基体，其他材料作增强剂。
2、复合材料具有强度高、质量轻、耐 高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上 超过单一材料。
二、复合材料
1．复合材料：指两种或两种以上材料 组合成的一种新型材料。其中一种做为 基体，另外材料做为增强剂。
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
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。
（外）
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
H2O
交
（内） 联
点 吸水树脂的离子型网络
功能高分子材料的应用：
1、旱地种植、改良土壤、改造沙漠、尿不湿等。
2、液晶高分子、医用高分子、高分子涂料、导 电高分子等
一、超强吸水功能高分子材料
超强吸水高分子材料,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。
超强吸水高分子材料综述
吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
吸水前
吸水后
保水能力高:即使受压也不易失水
超强吸水高分子材料综述
2．复合材料的性能：具有强度高、质 量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在 综合性能上超过了单一材料。
复合材料－玻璃钢
再见
复合材料 1、复合材料是两种或两种以上材料组
合成的一种新型材料。其中一种材料作 为基体，其他材料作增强剂。
2、复合材料具有强度高、质量轻、耐 高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上 超过单一材料。
二、复合材料
1．复合材料：指两种或两种以上材料 组合成的一种新型材料。其中一种做为 基体，另外材料做为增强剂。
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
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。
（外）
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
H2O
交
（内） 联
点 吸水树脂的离子型网络
功能高分子材料的应用：
1、旱地种植、改良土壤、改造沙漠、尿不湿等。
2、液晶高分子、医用高分子、高分子涂料、导 电高分子等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/5/13
• 2、历史： • 1969年美国Fanta等用丙烯腈对淀粉接枝后水解
，得到一种吸水能力为自重数百倍的聚合物，从 而开发了一种新型高分子材料—高吸水性树脂。 • 1974年N.W.Taylor等研究了淀粉接Байду номын сангаас丙烯腈水解 物的性质和性能，发现它吸水后是凝胶颗粒的堆 积，有许多性质与聚电解质不同，该超吸水剂由 美国的Grafn processing Co研制成产品， 1974年进入市场，得到广泛地应用。
• 吸水基种类：强电解质， 如SO3Na(k)、COONa(k)
• 吸水基的数量和分布：数量越多越好； 分布越均匀越好。
2020/5/13
• 2. 性能： 吸水能力 保水能力（对水的束缚能力） 抗盐能力 稳定性
• ⑴吸水能力： 以每克吸水剂能吸收水的克数表示， 或以吸水的重量是其自身重量的倍数表示。
第三章 超高吸水性材料
2020/5/13
吸水树脂
2020/5/13
• 彩色花泥
2020/5/13
2020/5/13
吸水材料很早就有，如脱脂棉、硅胶、海绵等， 这些传统的吸水材料有局限： （1）吸水率只有自身重的20-40倍左右，远不能 满足人们的需要； （2）这些材料吸水后，一旦受到外力的作用（如 挤、压）就很易脱水。
2020/5/13
１、由淀粉接枝丙烯腈水解制备
淀粉：
C H2O H
O 是螺旋
结构
O
HO O H n O n > 1000
状结构
加水混合 O 加热煮沸
C H2O H
O OH
O
n
变成线 型结构
OH
CH2OH O
OH O
On
OH
CH2OH
O
mCH2=CH
Ce4+ O OH
On
CN
O
OH
2020/5/13
高吸水剂是含有羧基的阴离子物质，残 存的羧基（约30%）往往使树脂显示弱酸性， 并可吸收氨类等弱碱性物质。这一特性有利 于卫生中等的除臭，并可将土壤中氮肥的利 用率提高10%。 • ⑺增粘性：用于化妆品中、吸水速率等。
2020/5/13
二、超高吸水性材料的用途和国内外研究概况： • 1、用途：用途很广，很有发展前途。
2020/5/13
• 测定方法： 称取1g吸水剂，加入盛满水的2—3升的
容器里。充分溶胀形成凝胶状后将凝胶倾入 80—140目的筛子里，静放30min，再称取筛 子上面凝胶的重量。
• 吸水剂吸蒸馏水（或去离子水）的能力远大 于吸收天然水以及其它含离子水的能力。
2020/5/13
• 目前，超高吸水剂能吸蒸馏水800—2000倍。 个别报道可吸水5千倍。
C H 2O H O
O OH
On
C OH
CC N
C CC N
C H2O H O
O H- O
OH
On
C OH
O
C C O Na
CO C C O Na
2020/5/13
• ⑵实例： 在2000ml烧瓶中，加入50克玉米淀粉和
吸水功能团的种类对吸水性能有很大的影响， 如SO3Na 和COONa 最好，—OH， -C≡N较差。
2020/5/13
COONa
COONa COONa
COONa
COONa
COONa COONa
COONa
COONa
COONa
COONa
2020/5/13
与离子交换树脂有何不同?
• 树脂骨架：均匀的立体笼状， 高分子链柔性， 笼网适当大些，有利于高吸水性。
2020/5/13
• 随后，日本急起直追，1975年首先开发了淀 粉一接枝丙烯腈共聚物；70年后期和80年代 初，美、日、西欧等国有许多公司开展了高 吸水剂的开发工作，并且日本进展较快，80 年代中期，与高吸水性树脂有关的日本发明 专利每年约有2000―5000篇，88年日本生产 的卫生用超高吸水性树脂3万吨，出口4万吨 。目前，世界的产品为60万吨/年。
高分子吸水剂吸水后得到的凝胶，在光 照或风干条件下均可失水，但比其它吸水剂 失水慢。 • 3 、被植物根系吸收的水分：
这是吸水剂能用于林、农方面的根本原因。
2020/5/13
• ⑶抗盐能力： 是指吸水剂能力受水中含离子种类和数量的
影响。吸蒸馏水上千倍的吸水剂，吸含0.1%NaCl的 水只有几十倍。
• 吸天然水，如江河水为200—500倍。
• 吸含0.1%的NaCl生理盐水只有50—80倍。
2020/5/13
（2）保水能力---吸水后再失水情况
• 1、机械力作用的失水： 如：将吸水的凝胶、用力挤压、离心机
离心，高分子吸水剂在这方面保水能力都是 很强的。(例如米饭) • 2、光照、风干等失水：
离子浓度越大，吸水量越小，离子价数越高 ，吸水越少，目前这是吸水剂的致命弱点。
• ⑷稳定性： 是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子
吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长。
2020/5/13
• ⑸无毒性： 在医用、卫生方面，要求无毒，经动物
口服实验，无死亡，无异常表现，对皮肤和 粘膜无刺激，无过敏反应。 • ⑹吸氨能力：
可用在卫生、医药、土木、农林化妆等20 个行业或领域，制出130多种有关产品。
2020/5/13
• ⑴农业、林业方面： 土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子
营养器、改造沙漠；林业上：育苗、植树、 造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、 可提高成活率。 • ⑵工业：日用化工、如：化妆品的增稠剂、 石油工业中的堵漏剂，干燥剂、水泥制品养 护剂。 • ⑶医学方面：吸水绑带，病床垫、卫生巾、 婴儿尿布等。
而超高吸水性材料，能吸收自重成百上千倍 的水，并且有很好的保水和贮水能力。
2020/5/13
一、超高吸水性材料的结构与性能：
1、 结构： 结构
高分子骨架：适度交联的网状结构
吸水官能团:
-COONa -SO3Na -CH2-NH2 -CH2-OH --CH2—O—CH2---
-CONH2 -C≡N
树脂骨架的立体结构对吸水性能有影响，
2020/5/13
• 在1980年代，我国有许多单位开始研发高吸 水剂，如南开大学、山大、中科院、吉林化 学所，北京化工研究院等。
• 申请的中国专利有：
GK85100849
GK85103771
GK85104864
GK85102156
GK86104111
CN10416001A
2020/5/13
三、超高吸水性材料的制备途径： • 高吸水性材料可分为二类： （1）天然高分子的改性物 （2）烯类单体的共聚物
• 2、历史： • 1969年美国Fanta等用丙烯腈对淀粉接枝后水解
，得到一种吸水能力为自重数百倍的聚合物，从 而开发了一种新型高分子材料—高吸水性树脂。 • 1974年N.W.Taylor等研究了淀粉接Байду номын сангаас丙烯腈水解 物的性质和性能，发现它吸水后是凝胶颗粒的堆 积，有许多性质与聚电解质不同，该超吸水剂由 美国的Grafn processing Co研制成产品， 1974年进入市场，得到广泛地应用。
• 吸水基种类：强电解质， 如SO3Na(k)、COONa(k)
• 吸水基的数量和分布：数量越多越好； 分布越均匀越好。
2020/5/13
• 2. 性能： 吸水能力 保水能力（对水的束缚能力） 抗盐能力 稳定性
• ⑴吸水能力： 以每克吸水剂能吸收水的克数表示， 或以吸水的重量是其自身重量的倍数表示。
第三章 超高吸水性材料
2020/5/13
吸水树脂
2020/5/13
• 彩色花泥
2020/5/13
2020/5/13
吸水材料很早就有，如脱脂棉、硅胶、海绵等， 这些传统的吸水材料有局限： （1）吸水率只有自身重的20-40倍左右，远不能 满足人们的需要； （2）这些材料吸水后，一旦受到外力的作用（如 挤、压）就很易脱水。
2020/5/13
１、由淀粉接枝丙烯腈水解制备
淀粉：
C H2O H
O 是螺旋
结构
O
HO O H n O n > 1000
状结构
加水混合 O 加热煮沸
C H2O H
O OH
O
n
变成线 型结构
OH
CH2OH O
OH O
On
OH
CH2OH
O
mCH2=CH
Ce4+ O OH
On
CN
O
OH
2020/5/13
高吸水剂是含有羧基的阴离子物质，残 存的羧基（约30%）往往使树脂显示弱酸性， 并可吸收氨类等弱碱性物质。这一特性有利 于卫生中等的除臭，并可将土壤中氮肥的利 用率提高10%。 • ⑺增粘性：用于化妆品中、吸水速率等。
2020/5/13
二、超高吸水性材料的用途和国内外研究概况： • 1、用途：用途很广，很有发展前途。
2020/5/13
• 测定方法： 称取1g吸水剂，加入盛满水的2—3升的
容器里。充分溶胀形成凝胶状后将凝胶倾入 80—140目的筛子里，静放30min，再称取筛 子上面凝胶的重量。
• 吸水剂吸蒸馏水（或去离子水）的能力远大 于吸收天然水以及其它含离子水的能力。
2020/5/13
• 目前，超高吸水剂能吸蒸馏水800—2000倍。 个别报道可吸水5千倍。
C H 2O H O
O OH
On
C OH
CC N
C CC N
C H2O H O
O H- O
OH
On
C OH
O
C C O Na
CO C C O Na
2020/5/13
• ⑵实例： 在2000ml烧瓶中，加入50克玉米淀粉和
吸水功能团的种类对吸水性能有很大的影响， 如SO3Na 和COONa 最好，—OH， -C≡N较差。
2020/5/13
COONa
COONa COONa
COONa
COONa
COONa COONa
COONa
COONa
COONa
COONa
2020/5/13
与离子交换树脂有何不同?
• 树脂骨架：均匀的立体笼状， 高分子链柔性， 笼网适当大些，有利于高吸水性。
2020/5/13
• 随后，日本急起直追，1975年首先开发了淀 粉一接枝丙烯腈共聚物；70年后期和80年代 初，美、日、西欧等国有许多公司开展了高 吸水剂的开发工作，并且日本进展较快，80 年代中期，与高吸水性树脂有关的日本发明 专利每年约有2000―5000篇，88年日本生产 的卫生用超高吸水性树脂3万吨，出口4万吨 。目前，世界的产品为60万吨/年。
高分子吸水剂吸水后得到的凝胶，在光 照或风干条件下均可失水，但比其它吸水剂 失水慢。 • 3 、被植物根系吸收的水分：
这是吸水剂能用于林、农方面的根本原因。
2020/5/13
• ⑶抗盐能力： 是指吸水剂能力受水中含离子种类和数量的
影响。吸蒸馏水上千倍的吸水剂，吸含0.1%NaCl的 水只有几十倍。
• 吸天然水，如江河水为200—500倍。
• 吸含0.1%的NaCl生理盐水只有50—80倍。
2020/5/13
（2）保水能力---吸水后再失水情况
• 1、机械力作用的失水： 如：将吸水的凝胶、用力挤压、离心机
离心，高分子吸水剂在这方面保水能力都是 很强的。(例如米饭) • 2、光照、风干等失水：
离子浓度越大，吸水量越小，离子价数越高 ，吸水越少，目前这是吸水剂的致命弱点。
• ⑷稳定性： 是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子
吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长。
2020/5/13
• ⑸无毒性： 在医用、卫生方面，要求无毒，经动物
口服实验，无死亡，无异常表现，对皮肤和 粘膜无刺激，无过敏反应。 • ⑹吸氨能力：
可用在卫生、医药、土木、农林化妆等20 个行业或领域，制出130多种有关产品。
2020/5/13
• ⑴农业、林业方面： 土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子
营养器、改造沙漠；林业上：育苗、植树、 造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、 可提高成活率。 • ⑵工业：日用化工、如：化妆品的增稠剂、 石油工业中的堵漏剂，干燥剂、水泥制品养 护剂。 • ⑶医学方面：吸水绑带，病床垫、卫生巾、 婴儿尿布等。
而超高吸水性材料，能吸收自重成百上千倍 的水，并且有很好的保水和贮水能力。
2020/5/13
一、超高吸水性材料的结构与性能：
1、 结构： 结构
高分子骨架：适度交联的网状结构
吸水官能团:
-COONa -SO3Na -CH2-NH2 -CH2-OH --CH2—O—CH2---
-CONH2 -C≡N
树脂骨架的立体结构对吸水性能有影响，
2020/5/13
• 在1980年代，我国有许多单位开始研发高吸 水剂，如南开大学、山大、中科院、吉林化 学所，北京化工研究院等。
• 申请的中国专利有：
GK85100849
GK85103771
GK85104864
GK85102156
GK86104111
CN10416001A
2020/5/13
三、超高吸水性材料的制备途径： • 高吸水性材料可分为二类： （1）天然高分子的改性物 （2）烯类单体的共聚物