高吸水树脂sap详尽介绍.ppt

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1、高吸水性树脂BY:化科院08(3)胡登平概述自古以来，吸水材料的任务一直是由纸,棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等材料所承担的。但这些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂。这是一种含有强亲水性基团并通常具有一定交联度的高分子材料。它不溶于水和有机溶剂，吸水能力可达自身重量的500～2000倍，最高可达5000倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出。吸收了水的树脂干燥后，吸水能力仍可恢复。

2、由于上述的奇特性能，高吸水性树脂引起了人们较大的兴趣。问世30多年来，发展极其迅速，应用领域已经渗透到各行各业。如在石油、化工、等部门中被用作堵水剂、脱水剂、等；在医疗卫生部门中用作外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料等；在农业部门中用作土壤改良剂等。在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。高吸水性树脂是一类高分子电解质。水中盐类物质的存在会显著影响树脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的应用。提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，将是今后高吸水性树脂研究工作中的一个重要课题。此外，

3、对高吸水性树脂吸水机理的理论研究工作也将进一步开展，以指导这一类功能高分子材料向更高水平发展。高吸水性树脂定义高吸水性树脂(SuperAbsorbentPolymer，简称SAP)是一种新型的功能高分子材料,是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的具有三维网络结构新型功能高分子材料，它具有超强的吸水保水能力，广泛应用林、园艺、工业、医疗、环保等各个领域。它无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。高吸水性树脂的形成条件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

4、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。结构：高分子骨架：适度交联的网状结构结构吸水官能团:-COONa-SO3Na-CONH2-CH2-NH2-CH2-OH-C≡N--CH2—O—CH2---树脂骨架的立体结构对吸水性能有影响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。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。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

5、均匀越好高吸水性树脂的结构与性能基本结构微观结构：淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图SAP的多孔网状结构基本特性及影响因素1.吸水能力高吸水可达自身重量的几百倍至几千倍。吸水前吸水后考察和表征高吸水性树脂吸水性的指标通常有两个，一是吸水率，二是吸水速度。1.吸水率吸水率是表征树脂吸水性的最常用指标。物理意义为每克树脂吸收的水的重量。单位为g（水）/g（树脂）。影响树脂吸水率有很多因素，除了产品本身的化学组成之外，还与产品的交联度、水解度和被吸液体的性质等有关。（1）交联度对吸水率的影响高吸水性树脂在未经交联前，一般是水溶性的

6、，不具备吸水性或吸水性很低，因此通常需要进行交联。但实验表明，交联密度过高对吸水性并无好处。交联密度过高，一方面，网格太小而影响水分子的渗透，另一方面，橡胶弹性的作用增大，也不利于水分子向网格内的渗透，因此造成吸水能力的降低。（2）水解度对吸水率的影响高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增加而增加。但事实上，往往当水解度高于一定数值后，吸水率反而下降。这是因为随着水解度的增加，亲水性基团的数目固然增加，但交联剂部分也将发生水解而断裂，使树脂的网格受到破坏，从而影响吸水性。（3）被吸液的pH值与盐分对吸水率的影响高吸水性树脂

7、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。这是因为酸、碱、盐的存在，一方面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另—方面由于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩，与水分子的亲和力降低，因此吸水率降低。2.吸水速率在树脂的化学组成、交联度等因素都确定之后。高吸水性树脂的吸水速度主要受其形状所影响。一般来说，树脂的表面积越大，吸水速度也越快。所以，薄膜状树脂的吸水速度通常较快，而与水接触后易聚集成团的粉末状树脂的吸水速度相对较慢。2.加压保水性与纸张、棉花和海绵等材料的物理吸水作用不同，高吸水性树脂的

8、吸水能力是由化学作用和物理作用共同贡献的。即利用分子中大量的羧基、羟基和酰氧基团与水分子之间的强烈范德华力吸收水分子，并由网状结构的橡胶弹性作用将水分子牢固地束缚在网格中。一旦吸足水后，即形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，即使在加压下也不易挤出来。3.吸氨性高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高分子，为提高吸