超强吸水高分子材料分析课件.ppt

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1、SuperAbsorbentPolymer超强吸水高分子材料超强吸水高分子材料优点用途一、吸水原理二、分类三、基本结构四、SAP结构五、合成高吸水分子中一些重要术语六、接枝共聚反应实例高吸水性树脂(SuperAbsorbentPolymer简称SAP)也称为高吸水性树脂、超强吸水剂、高吸水性聚合物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。高吸水性树脂既然安上super这个头衔,那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别V.S普通吸水材料SAP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。SAP优点吸水前吸水后超强吸水高分子材料综述SAP

2、优点保水能力高:即使受压也不易失水超强吸水高分子材料综述用途超强吸水高分子材料综述SAP的结构怎样？四、SAP结构主链或侧链上含有亲水性基团，如-ＳＯ3Ｈ、-ＣＯＯＨ、-ＣＯＮＨ2、-ＯＨ等吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ低交联度的三维网络。网络的骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类）。1）从化学结构看：2）从物理结构看：3）内部有浓度高的离子性基团，保证内部有高的离子浓度，从而有高的渗透压。4）聚合物分子量较高，分子量增加，吸水后的机械强度会较高，吸水能力也会高一些。SAP有哪些种类？SAP合成高分子系淀粉系纤

3、维素系二、分类甲壳质衍生物聚丙烯酸类聚丙烯酸钠交联物丙烯酸—乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物、聚丙烯酰胺其它聚乙烯醇类聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇—其它亲水性单体接枝共聚物其它纯合成高分子淀粉类淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物淀粉—丙烯酸共聚物淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物其它纤维素类纤维素接枝共聚物纤维素衍生物交联物其它其它多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等天然高分子加工产物亲水基团上分离子型（多以羧酸盐基团）非离子型（羟基、醚键和氨基）结构外型分粉末、纤维、颗粒、薄膜SAP是怎样吸水的？一、吸水原理1.吸水实质化学吸附物理吸附棉花、纸张、海绵等。毛细管的吸附原理。有压力时水会流

4、出。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。H2O阶段2吸水树脂的离子型网络2.SAP的吸水原理网络内外产生渗透压,水份进一步渗入.阶段1较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。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。交联点（内）（外）吸收大量水而不流失是基于材料的亲水性、溶胀性和保水性。1）亲水溶胀2）离子化保持渗透压随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。阶段3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意

5、图3）交联骨架防止溶解达到平衡最大吸水量-可用24小时吸水量表示。SAP吸水性能的影响因素？1）树脂化学结构的影响首先要含有大量的强亲水性基团，这样可使水与聚合物间的作用大于聚合物之间的作用力，因而后者易于吸水而溶胀。其次，分子中要含有大量的可离子化的基团，从而在溶胀后可以提供较大渗透压。2）树脂链段结构的影响这是为了解决保水的问题，适度的交联度可以使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。3）外部因素的影响水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。制造SAP的原料是怎样的？合成超高吸水高分

6、子材料目前主要分为聚丙烯酸（盐），聚乙烯醇两大类。其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。类别聚丙烯酸（盐）类聚乙烯醇类比较吸水性强，工艺成熟，合成方法多样。吸水倍率不及聚丙烯酸类,但它的特点是吸水速度快,2～3分钟内即可达到饱和吸水量的一半。线型聚丙烯酸结构示意图合成超高吸水高分子材料80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，接着于1966年完成该项研究，并投入生产。淀粉系超高吸水高分子材料直链淀粉支链淀粉淀粉结构纤维素系超高吸水高分子材料纤维素结构区别与联系淀粉系纤维素系合成系价格

7、低廉、生物降解性能好抗霉解性优工艺简单，吸水、保水能力强吸水速度较快耐水解，吸水后凝胶强度大，保水性强.抗菌性好.但可降解性差.适用于工业生产缺点合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。优点储量丰富，可不断再生，成本低;无毒且能微生物分解，可减少对环境的污染。共同点均是葡萄糖的多聚体，可以采用相类似的单体、引发剂、交联剂进行吸水树脂的制备甲壳质衍生物如何制备高吸水性树脂术语解释影响引发剂引发自由基聚合反应用量：一般为单体的0.01~0.8%用量过多：网络变小吸水率用量过少：可溶部分增多吸水率交联剂令聚合物链相互交联决定了树脂

8、空间网络的