功能高分子化学-2高吸收树脂

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1、（SuperAbsorbentResin,SAR)高吸水性树脂高吸油性树脂Superwater-AbsorbableResin,SWARSuperOil-AbsorbableResin,SOARChapter2高吸收树脂高吸水性树脂Superwater-AbsorbableResin2.1发展简史-高吸水树脂高吸水树脂：吸水能力特别强的高分子物质1961年，C.R.Rissel从淀粉接枝丙烯腈开始的。1974年，G.F.Fanta以糊化淀粉－丙烯腈接枝共聚后水解的产物来合成。1978年，日本开发出淀粉－丙烯酸－交联性单体接枝共聚美国Dow公司研制出膜状高吸水

2、性树脂2.2高吸水性树脂的分类合成高吸水性树脂：聚丙烯酸体系、聚丙烯酰胺体系、聚丙烯腈体系和改性的聚乙烯醇。两类天然高分子改性：淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳质等。甲壳素（Chitin）与壳聚糖(Chitosan)的结构式2.3高吸水树脂的吸收理论和吸水结构三维网络结构，不溶于水但大量吸水膨胀成水凝胶。主要性能：吸水性和保水性。分子中应存在极性基团具有网络结构存在高浓度离子性基团聚合物分子量要高结构特点聚酰胺吸水树脂聚四氢吡喃二亚胺碳酰膜聚BOL的亲水性微区中的吸水形态模式图高吸水树脂的作用机理吸水前，高分子网络是固态网束，未电离成离子对。当高吸水性树脂遇到

3、水时，亲水基与水分子的水合作用使高分子网束张展，产生网内外离子浓度差，使网络结构内外产生渗透压，水分子以渗透压作用向网络结构内渗透。当聚合物溶胀程度不断扩大同时存在着交联聚合物网络使体系收缩的内聚力，当内聚力和渗透压达到平衡时，吸水能力达到最大。由于网络的束缚作用，水分子的热运动受到限制，不不易从网络中溢出。高吸水性树脂的吸水能力与亲水基离子和交联网络结构有关。亲水基离子产生的渗透压是吸水的动力，交联网络的存在是吸水的结构因素2.4影响高吸水性树脂性能的因素(1)树脂化学结构的影响含有亲水性基团含有大量可离子化的基团(2)聚合物链段结构的影响适度交联结构交联

4、的作用：不溶解，保水，提供机械强度。交联度越高，机械强度越高。交联度与吸水量成反比。(3)外部影响因素水溶液的组成，温度，压力。2.5高吸水性树脂的制备淀粉接枝丙烯腈高吸水剂淀粉还可接枝丙烯酸类、丙烯酰胺类、丙烯酸酯类。2.5.1淀粉为原料实例：将红薯淀粉20g，加入水200mL,搅拌成悬浮液，加热至85oC下糊化45min,30oC冷却后，加入22g丙烯腈、硝酸铈铵溶液5mL(1mol/L硝酸5mL,加入6g硝酸铈铵），通氮于40oC下反应2h，然后用6%NaOH溶液400mL,在90oC下皂化水解4h,然后用6mol/L的盐酸中和至pH值为7，过滤，洗净

5、，在100oC下用热风干燥，吸水倍率800-1000g/g,吸尿倍率50g/g.2.5.2纤维素为原料2.5.3聚丙烯酸体系交联剂交联法实例：丙烯酸部分中和物[中和度为75%（mol)的钠盐]的水溶液300g[浓度为43%(mol)]和0.004%甘油于反应器中，在氮气保护下，升温40oC后，加过硫酸铵0.03g、亚硫酸氢钠0.015g，溶解均匀后，静置进行聚合反应，由白色混浊凝胶状变为透明凝胶。聚合2-5h，反应系统温度变为60-75oC.取出透明状含水聚合体，用截断器切成细片，在80oC下用热风干燥，得聚丙烯酸钠盐交联体，再粉碎至粉状产物。吸盐水倍率11

6、9g/g.2.5.4聚乙烯醇体系顺丁烯二酸酐为交联剂2.6高吸水性树脂的应用－在农林园艺方面的应用1、改良土壤抗旱保水：吸水性树脂可反复吸水－放水，可长期供水抗旱。一、改良土壤和沙漠使土壤形成团粒结构，改变土壤的空隙分布吸水性树脂与土壤能很好地混合，使土壤的颗度变大，土壤的空隙分布明显变化。改善土壤的温度PVA高吸水性树脂混入土壤及未混入的土壤日照时和夜间的土壤温度实施日夜间最低温度(℃)日中最高温度(℃)添加树脂0.5%未添加添加树脂0.5%未添加117.515.534.538.5215.012.632.536.1313.110.021.222.347.7

7、6.118.820.252.1-0.312.013.064.21.710.612.0树脂的加入提高了土壤的空隙率,水分大量被树脂吸收,自由水减少,因而土壤的热传导率降低。吸肥保肥肥料:主肥和辅助肥主肥:多以盐的形式存在,如过磷酸钙,硫酸镁等。树脂加入减少了水土流失，溶解的肥料元素也减少流失；高吸水性树脂可吸收肥料离子、有机物等。提高土壤的透水性和通气性土壤AquaKeep4S的含量（质量）透水系数（20℃）/cm.S-1对土壤%初次第二次砂土01.3×10-36.2×10-40.31.1×10-35.7×10-3水田土壤01.0×10-47.8×10-50.

8、37.0×10-53.8×10-4混合AquaKee