第5章高吸水性树脂.ppt

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1、第五章高吸水性树脂第一节概述第二节高吸水性树脂的分类第三节高吸水性树脂的吸水机理第四节高吸水性树脂的基本特性第五节高吸水性树脂的结构第六节高吸水性树脂的应用第一节概述传统吸水材料：纸、棉花和海绵，吸水能力很低(吸水量<自重20倍)。一旦受到外力作用，容易脱水，保水性很差。1968年，高吸水性树脂在由美国农业部开发成功，用作土壤改良剂，它是淀粉和丙烯腈接技共聚物的水解产物。吸水能力可达自身重量的500～2000倍。1975年，日本三洋化成公司研制成功用淀粉和丙烯酸接枝共聚后皂化的方法制备高吸水性树脂。1.发展历史2.高吸水性树脂高吸水性树脂也称为超强吸水高分子材料、高吸水

2、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。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。V.S普通吸水材料高吸水性树脂第一节概述吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。吸水前吸水后第一节概述保水能力高:即使受压也不易失水第一节概述(1)不溶于水和有机溶剂。(2)吸水能力可达自重500-2000倍，最高可达5000倍，吸水后溶胀为水凝胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出来。(3)吸收水的树脂经干燥后，吸水能力可恢复。(4)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。3.高吸水性

3、树脂的特点第一节概述第二节高吸水性树脂的分类高吸水性树脂分类分类方法类别按原料来源分类淀粉类；纤维素类；合成聚合物类：聚丙烯酸盐系；聚乙烯醇系；聚氧乙烯系等。按亲水基团引入方式分类亲水单体直接聚合；疏水性单体羧甲基化；疏水性聚合物用亲水单体接枝；腈基、酯基水解。1.淀粉类高吸水树脂优点：原料丰富，产品吸水率较高，可达千倍以上。缺点：吸水后凝胶强度低，长期保水性不佳。使用中易受细菌等微土物分解而失去吸水保水作用。淀粉与丙烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团。淀粉与亲水性单体(如丙烯酸等)接枝聚合，然后用交联剂交联。淀粉类由美国农业部北方研究中心开发日本三洋化

4、成公司首开先河第二节高吸水性树脂的分类直链淀粉支链淀粉淀粉结构第二节高吸水性树脂的分类淀粉类高吸水性材脂的制备方法产品有好的吸水能力，但会残留有毒的单体，限制了它的应用。(1)美国农业部北方研究中心先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子上，再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发剂，反应在水溶液中进行。第二节高吸水性树脂的分类原料糊化通氮净化硝酸铈胺硝酸丙烯腈氢氧化钠溶液离心中和产品粉碎淀粉与丙稀腈制造实例调PH干燥第二节高吸水性树脂的分类(3)国内的长春应用化学研究所采用Co60—γ射线辐照玉米淀粉和土豆淀粉产生自由基，然后在水溶液中

5、引发接枝丙烯酰胺，也得到了吸水率达2000倍的高吸水性淀粉树脂。(2)日本三洋化成公司采取的改进方法是将淀粉和丙烯酸在引发剂作用下进行接枝共聚。这种方法的单体转化率较高，残留单体仅0.4％以下，而且无毒性。制备高吸水性树脂淀粉主要采用玉米淀粉和小麦淀粉，也可采用土豆、红薯和大米淀粉为原料，甚至有直接采用面粉为原料的。第二节高吸水性树脂的分类2.纤维素类高吸水性树脂纤维素类纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基后，用交联剂交联而成的产物。纤维素与亲水性单体接枝共聚产物。优点：原料来源丰富。缺点：吸水倍率较低。也易受细菌分解失去吸水、保水能力。纤维素类高吸水性树脂的制备是1978年

6、由德国赫尔斯特（Holst）公司首先报道的。第二节高吸水性树脂的分类纤维素的结构式纤维素的化学结构式—(C6Hl0O5)n，是葡萄糖苷经β-l,4葡萄糖苷键连接起来的聚合物，聚合度在l000-l0000。第二节高吸水性树脂的分类纤维素也可采用与其他单体进行接枝共聚引入亲水性基团的方法来制取高吸水性树脂。制备方法与淀粉类基本相同。与淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素类的吸水能力比较低，一般为自身重量的几百倍。但是作为纤维素形态的吸水性树脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉类往往无法取代。例如，与合成纤维混纺制作高吸水性织物，以改善合成纤维的吸水性能。这方面的应用显然非纤维素类莫属

7、。纤维素类与淀粉类高吸水性树脂的对比第二节高吸水性树脂的分类3.合成聚合物类高吸水性树脂(1)聚丙烯酸盐类原则上可由任何水溶性高分子经适度交联合成高吸水性树脂。a.目前生产最多的一类合成高吸水性树脂。b.这类产品吸水率较高，一般均在千倍以上。c.由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。第二节高吸水性树脂的分类丙烯酸直接聚合皂化法HH第二节高吸水性树脂的分类a.将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂交联得到。b.由于氰基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较低，故这类产品吸水率一般不太高（500-1000倍）。c.这种方法较适用于腈纶废