這是吸水性樹脂ppt，包括了概述，高吸水性樹脂定義，高吸水性樹脂的形成條件，基本結(jié)構(gòu)，吸水原理，復(fù)合的無機成分和方法等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

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高吸水性樹脂 概述 自古以來，吸水材料的任務(wù)一直是由紙，棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等材料所承擔(dān)的。但這些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，則很容易脫水，保水性很差。 60年代末期，美國首先開發(fā)成功高吸水性樹脂。這是一種含有強親水性基團并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料。它不溶于水和有機溶劑，吸水能力可達自身重量的500～2000倍，最高可達5000倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出。吸收了水的樹脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。 高吸水性樹脂定義 高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer，簡稱SAP) 是一種新型的功能高分子材料，是一種含有羥基、羧基等強親水性基團并具有一定交聯(lián)度的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新型功能高分子材料，它具有超強的吸水保水能力，廣泛應(yīng)用林、園藝、工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等各個領(lǐng)域 。它無毒無害，反復(fù)釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。 高吸水性樹脂的形成條件 a.分子中具有強親水性基團，如羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵； b.樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)； c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度； d.聚合物具有較高的分子量 。 基本結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu)： 基本特性及影響因素 1.吸水能力高 吸水可達自身重量的幾百倍至幾千倍。 考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標(biāo)通 常有兩個，一是吸水率，二是吸水速度。 1.吸水率 吸水率是表征樹脂吸水性的最常用指標(biāo)。物理意義為每克樹脂吸收的水的重量。單位為g（水）/g（樹脂）。 影響樹脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本 身的化學(xué)組成之外，還與產(chǎn)品的交聯(lián)度、水解 度和被吸液體的性質(zhì)等有關(guān)。 （1）交聯(lián)度對吸水率的影響 高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶 性的，不具備吸水性或吸水性很低，因此通常 需要進行交聯(lián)。 但實驗表明，交聯(lián)密度過高對吸水性并無 好處。交聯(lián)密度過高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。 （2）水解度對吸水率的影響 高吸水性樹脂的吸水率一般隨水解度的增 加而增加。但事實上，往往當(dāng)水解度高于一定 數(shù)值后，吸水率反而下降。這是因為隨著水解 度的增加，親水性基團的數(shù)目固然增加，但交 聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹脂的網(wǎng)格 受到破壞，從而影響吸水性。 （3）被吸液的pH值與鹽分對吸水率的影響 高吸水性樹脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類 物質(zhì)的存在和pH值的變化都會顯著影響樹脂的 吸水能力。這是因為酸、堿、鹽的存在，一方 面影響親水的羧酸鹽基團的解離，另—方面由 于鹽效應(yīng)而使原來在水中應(yīng)擴張的網(wǎng)格收縮， 與水分子的親和力降低，因此吸水率降低。 2. 吸水速率 在樹脂的化學(xué)組成、交聯(lián)度等因素都確定 之后。高吸水性樹脂的吸水速度主要受其形狀 所影響。一般來說，樹脂的表面積越大，吸水 速度也越快。所以，薄膜狀樹脂的吸水速度通 常較快，而與水接觸后易聚集成團的粉末狀樹 脂的吸水速度相對較慢。 2.加壓保水性 與紙張、棉花和海綿等材料的物理吸水作 用不同，高吸水性樹脂的吸水能力是由化學(xué)作 用和物理作用共同貢獻的。即利用分子中大量 的羧基、羥基和酰氧基團與水分子之間的強烈 范德華力吸收水分子，并由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的橡膠彈 性作用將水分子牢固地束縛在網(wǎng)格中。一旦吸 足水后，即形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的 保水能力很強，即使在加壓下也不易擠出來。 3.吸氨性 高吸水性樹脂一般為含羧酸基的陰離子高分子，為提高吸水能力，必須進行皂化，使大部分羧酸基團變?yōu)轸人猁}基團。但通常樹脂的水解度僅為70％左右，另有30％的羧酸基團保留下來，使樹脂呈現(xiàn)一定的弱酸性。這中弱酸性使得它們對氨那樣的堿性物質(zhì)具有強烈的吸收作用。 4.增稠性 聚氧乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等均可作 為水性體系的增稠劑使用。高吸水性樹脂吸水后體積 可迅速膨脹至原來的幾百倍到幾千倍，因此增稠效果 遠遠高于上述增稠劑。 二. 吸水原理 吸水原理： 階段1：吸水較慢。通過毛細管吸附和分散作用吸水。 階段2：水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團作用，親水基團離解， 離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴張。 階段3：隨著吸水量的增大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而網(wǎng)絡(luò)擴張的同時，其彈性收縮力也在增加，逐漸抵消陰離子的靜電排斥，最終達到吸水平衡。 淀粉類 纖維素類 纖維素改性高吸水性樹脂也有兩種形式。 一種是纖維素與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用 交聯(lián)劑交聯(lián)而成的產(chǎn)物；另一種是由纖維素與 親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。 纖維素改性高吸水性樹脂的吸水倍率較 低，同時亦存在易受細菌的分解失去吸水、保 水能力的缺點。 合成樹脂系高吸水性樹脂目前的種類很多。主要有丙烯酸(鹽) 類、丙烯腈類、聚乙烯醇類等。其中以聚丙烯酸(鹽) 類最重要。 以甘油為交聯(lián)劑，聚丙烯酸鈉鹽進行交聯(lián)反應(yīng)為例，其產(chǎn)物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)如下： 合成高吸水性樹脂 合成高吸水性樹脂目前主要有四種類型： （1）聚丙烯酸鹽類 這是目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹 脂，由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體 共聚而成。制備方法有溶液聚合后干燥粉碎和 懸浮聚合兩種。這類產(chǎn)品吸水倍率較高，一般 均在千倍以上。 （2）聚丙烯腈水解物 將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián) 劑交聯(lián)，即得高吸水性樹脂。如將廢晴綸絲水 解后用氫氧化鈉交聯(lián)的產(chǎn)物即為此類。由于氰 基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團含量較 低，故這類產(chǎn)品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。 （3）醋酸乙烯酯共聚物 將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進行共聚，然 后將產(chǎn)物用堿水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的 共聚物，不加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的高吸 水性樹酯。這類樹脂在吸水后有較高的機械強 度，適用范圍較廣。 （4）改性聚乙烯醇類 這類高吸水性樹脂由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐 反應(yīng)而成，不需外加交聯(lián)劑即可成為不溶于水 的產(chǎn)物。這類樹脂由日本可樂麗公司首先開發(fā) 成功，吸水倍率為150～400倍，雖吸水能力較 低，但初期吸水速度較快，耐熱性和保水性都 較好，故是一類適用面較廣的高吸水性樹脂。 SAP的優(yōu)點： 高吸水性樹脂的應(yīng)用 （1）日常生活 :嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉等。 （2）農(nóng)林園藝：SAP 保水劑廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領(lǐng)域，可起到保水、節(jié)水、抗旱的作用。 （3）醫(yī)藥領(lǐng)域 ：用于含水量大、使用舒適的外用軟膏，生產(chǎn)醫(yī)用繃帶及棉球， 制造抗感染皮膚。 （4）建材工業(yè)：SAP 可用作混凝土添加劑，改善混凝土的性能，還可用于瀝青改性、防洪工程等 。 （5）食品工業(yè):包裝材料、保鮮材料、脫水劑、食品增量劑等。 （6）光電纜業(yè)：包括膨脹橡膠、電線和電纜用阻水帶、阻水紗、阻水油膏等。 展望 目前，國內(nèi)外研制的各種高吸水樹脂大部分對去離子水或蒸餾水有較高的吸水率，在鹽水中的吸水率卻降到1/50~1/10，這就造成其在實際應(yīng)用中大打折扣。因此要解決以上難題可從以下幾個方面進行研究： （1）開發(fā)抗鹽性好的高吸水樹脂，擴大使用范圍。 （2）目前國內(nèi)對高吸水樹脂研究中，大約90%以上是產(chǎn)品開發(fā)方面的，涉及高吸水樹脂基礎(chǔ)理論的研究很少。 （3）研發(fā)新型的復(fù)合型高吸水樹脂利用無機或有機材料與高吸水樹脂物理混合或參與聚合反應(yīng)而制得的復(fù)合型高吸水樹脂。 （4）采用新的引發(fā)方法，特別是微波輻射方法、紫外輻射方法實現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)。 （5）改進工藝路線，符合世界研制綠色工藝產(chǎn)品，追求環(huán)境友好的發(fā)展趨勢。 復(fù)合高吸水性樹脂概況 高吸水性樹脂與其它材料復(fù)合開始于20世紀(jì)80年代，復(fù)合后可以有效地改善耐鹽性、吸水速率、凝膠強度、熱穩(wěn)定性、保水性等性能，達到了均聚物難以達到的效果，因此得到了迅速的發(fā)展。引入無機組分制備的有機-無機復(fù)合高吸水性樹脂，綜合了有機物和無機物的優(yōu)良性能，實現(xiàn)了材料的互補和優(yōu)化，可以有效地降低成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。 復(fù)合的無機成分和方法 有機-無機復(fù)合高吸水性樹脂所用的無機成分主要是黏土類物質(zhì)，包括凹凸棒黏土、膨潤土、高嶺土、云母和蛭石等。 復(fù)合方法主要包括： （1）親水性單體插層到黏土的層間，進行原位聚合； （2）親水性單體與黏土顆粒表面的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，形成高分子網(wǎng)絡(luò)； （3）黏土顆粒表面的羥基產(chǎn)生自由基，引發(fā)親水性單體接枝聚合； （4）親水性單體與黏土表面通過氫鍵相互作用； （5）黏土顆粒物理填充在高吸水性樹脂的網(wǎng)絡(luò)中。 復(fù)合高吸水性樹脂優(yōu)點 復(fù)合類SAP具有工藝簡單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，吸水性能好 。同時它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。 復(fù)合類SAP所得產(chǎn)品不易腐敗，還能改善制成薄膜狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)強度。 復(fù)合成分的引入不僅大大降低了高吸水性樹脂的成本，而且也改善了高吸水性樹脂的吸水保水、耐鹽堿和重復(fù)使用等性能，同時也為非金屬礦的高值化應(yīng)用開辟了新的途徑。 微波輻射法制備高吸水樹脂 微波輻射法制備高吸水樹脂優(yōu)點 微波輻射促進化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是一種新興的高分子合成技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，微波輻射有很強的穿透力，能對被照物質(zhì)產(chǎn)生深層加熱作用，其反應(yīng)速度較傳統(tǒng)的加熱方法快數(shù)十倍甚至上千倍，這是由于微波頻率與化學(xué)基團的旋轉(zhuǎn)振動頻率接近，因此可以使分子構(gòu)象發(fā)生改變，活化某些基團，而對大分子鏈無損傷，大大加快反應(yīng)速度。微波的高頻對極性介質(zhì)進行作用，可促進單體或反應(yīng)液快速升溫，且加熱均勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式加熱度慢、受熱不均勻等缺點，并且且具有操作方便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化。 紫外法制備高吸水樹脂 紫外概述 紫外線是電磁波譜中波長從10nm到400nm輻射的總稱，不能引起人們的視覺。 紫外線根據(jù)波長分為：近紫外線UVA，遠紫外線UVB和超短紫外線UVC。紫外線對人體皮膚的滲透程度是不同的。紫外線的波長愈長，對人類皮膚危害越大。短波紫外線可穿過真皮，中波則可進入真皮。 紫外線的應(yīng)用 化學(xué)：合成高吸水樹脂，涂料固化，顏料固化，光刻。如不飽和聚酯紫外線固化涂料 紫外分光光度計 紫外法制備高吸水樹脂的優(yōu)點 紫外（UV）聚合法合成高吸水性樹脂環(huán)保、節(jié)能。對比于反相乳液聚合法，反相懸浮聚合法，水溶液化學(xué)聚合法和接枝聚合法具有工藝過程簡單，產(chǎn)品純度高，合成時間短，可在常溫下進行，無溶劑污染，無三廢污染，設(shè)備簡單，易工業(yè)化，成本較低等特點。 高吸水性樹脂有待解決的問題 目前，致命弱點是抗鹽能力差，吸蒸餾水可達1～2千倍，而吸收生理鹽水只有幾十倍，如對0.9%NaCl的鹽水只吸收自身重60～70倍，至今還未解決。 解釋產(chǎn)生這一弱點的根本原因，必須從吸水機理開始研究。Hun紅軟基地

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