高吸水性聚丙烯酸钠树脂的合成及性能研究

高吸水性树脂的制备与应用研究论文关键词：高吸水树脂；吸水机理；结构论文摘要：本文介绍了淀粉类、纤维素类、共聚合类、复合类以及可生物降解类高吸水性树脂及其发展、结构以及吸水理论,并对目前的研究现状进行了分析。

高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，由于它能吸收自身质量几百至上千倍的水,且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性,因而广泛地应用于农业、林业、园艺等领域。

1 高吸水性树脂的分类高吸水性树脂发展迅速，品种繁多，根据现有的品种及其发展可按以下几个方面进行分类。

1.1 按原料来源主要分类1淀粉系：包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等。

2纤维素系：包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。

3合成树脂系：包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等。

1.2 按亲水基团的种类分类①阴离子系：羧酸类、磺酸类、磷酸类等；②阳离子系：叔胺类、季胺类等；③两性离子系：羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类等；④非离子系：羟基类、酰胺基类等；⑤多种亲水基团系：羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。

1.3 按制品形态可分四类：粉末状；纤维状；膜状；圆颗粒状。

2 高吸水性树脂的发展2.1国外发展上世纪50年代前，人们使用的吸水材料主要是天然产物和无机物，如多糖类、纤维素、硅胶、氧化钙及磷酸等。

50年代，科学家通过大量的实验研究，建立了高分子吸水理论，称为Flory吸水理论，为吸水性高分子材料的发展奠定了理论基础。

高吸水性树脂是20世纪60年代末发展起来的，最早在1961年由美国农业部北方研究所Russell等[1]从淀粉接枝丙烯腈开始研究，其目的是在农业和园艺中作为植物生长和运输时的水凝胶，保持周围土壤的水份；其后Fanta等接着进行研究，于1966年首先发表了关于淀粉改性的物质具有优越的吸水能力的论文，指出淀粉衍生物具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离，甚至具有吸湿保湿性，这些特性都超过了以往的高分子材料。

・研究报告・高吸水性树脂的制备及交联剂对树脂吸水性能的影响Ξ蒋笃孝1)　宗龄瑛2)　罗新祥1)(1)暨南大学化学系　广州510632,　2)广州师院化学系　广州　510400)[摘　要]　用反相悬浮聚合和滴加单体的方法制备以聚乙二醇双丙烯酸酯交联的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

详细探讨了温度、引发剂和单体浓度、油水比等最佳反应条件。

交联剂链长对树脂吸水率及吸水速率影响较大。

当聚乙二醇分子量为600时,树脂的吸水率最大,吸去离子水达1150g/g,吸生理盐水(019NaCl)125g/g,吸水速率较为理想。

[关键词]　高吸水性树脂;聚乙二醇双丙烯酸酯交联剂链长的影响;反相悬浮聚合Preparation of High Water-Absorbent and Study of the Influenceof Crosslinking Agent on Water-Absorbency　3Jiang Duxiao,33Song Lingying and　3Luo Xinxiang(3Depart1of Chem1Jinan U niversity,Guangzhou510632,　33Depart.of Chem.Guangzhou Teachers College,Guangzhou510400) Abstract:The water-absorbent(polyacrylate crosslinking with polyethyleneglycol diacrylate)was synthesized by inverse sus2 pension polymerization process and slow dripping addition of monomers to dispersing medium.The influence of such factors as tem2 perature,initiator concentration,monomer concentration,and volume ratio of oil phase to water phase on the absorbency of water -absorbent has been discussed in detail.The chain length of the crosslinking agent had a great effect on the absorbency and absorp2 tion rate of water-absorbent.As the molecular weight of polyethyleneglycol was600,the water-absorbent possessed maximum water-absorbency,absorbing1150times distilled water and125times saline solution(0.9%NaCl).K ey w ords:high wate-rabsorbent;polyethyleneglycol diacrylate;influence of the chain length of crosslinking agent;inverse suspension polymerization1　前　言反相悬浮聚合法是制备高吸水性树脂较先进的方法,具有制备工艺简单,树脂的物理形态和吸水性能较好等优点。

聚丙烯酸-聚丙烯磺酸钠高吸水树脂的制备摘要：本文以丙烯酸、丙烯磺酸钠为单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成了聚丙烯酸/聚丙烯磺酸钠交联网络高吸水树脂。

实验结果表明，丙烯酸钠与丙烯磺酸钠两单体比例为5：1时，吸水倍率可达110倍。

反应温度60℃，丙烯酸中和度40%，交联剂用量1%，为最佳的反应条件。

关键词：高吸水性树脂，聚丙烯酸，聚丙烯磺酸钠高吸水性树脂是具有低交联度且含有亲水基的水溶胀型高分子聚合物，能够吸收自身质量的几百倍甚至上千倍重量的水[1]。

高吸水树脂在当今社会的应用越来越为广泛，其具有高能力的吸水性能与保水性能，已经引起了科学家的高度重视[2-4]。

目前，中国市场高吸水树脂需求量很大，但多数都是依赖于进口，中国在高吸水树脂生产制造方面相当落后，工业化规模小、产量低[5-6]。

因此，为促进我国高吸水树脂的产业化发展，需要加大对高吸水树脂的研究。

本文以丙烯酸、丙烯磺酸钠为单体采用溶液法合成了交联网络结构的高吸水树脂。

并探讨了温度、丙烯酸中和度、交联剂用量等因素对树脂性能的影响。

1.实验部分1.1实验过程在25ml的烧杯中加入适量蒸馏水和丙烯酸，加入一定量的NaOH调节丙烯酸中和度，待其溶解之后依次加入烯丙基磺酸钠、过硫酸钠及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使之溶解成均一溶液，调节水浴温度反应至形成稳定凝胶，再放入烘箱中干燥，即可获得聚丙烯酸/聚丙烯磺酸钠（PAA/PSA）高吸水树脂。

1.2表征方法采用Perkin Elmer1730 FTIR 仪对完全干燥的样品进行了红外光谱分析。

扫描范围为 400-4000cm-1。

选取一块完全干燥的样品称重，并记录其质量为m。

再将样品浸没在500ml的自来水中，每间隔一天称量一次吸水凝胶的质量直至达到吸水饱和，记录饱和凝胶的质量为m1，试样的吸水倍率ω可按式（1）进行计算：图1 PAA/PSA树脂的FTIR谱图图1为PAA/PSA共聚物高吸水性树脂的红外光谱图。

第40卷第8期 当 代 化 工 Vol.40，No.8 2011年8月 Contemporary Chemical Industry August，2011 聚丙烯酸系吸附性树脂材料的合成及应用研究进展蒋 磊1，黄红军1，王 康1，万国顺2，张东升3（1. 军械工程学院 先进材料研究所，河北 石家庄 050003；2. 解放军驻743厂军代室，山西 太原 030027；3. 吉林预备役步兵第四十七师，吉林 吉林 132000）摘 要： 聚丙烯酸系吸附性树脂材料是一种以强亲水能力为基础的树脂材料，其应用领域十分广泛。

且随着应用研究的不断深入，其功能已经扩展至吸水、吸湿、离子吸附等领域。

综述了近几年国内外对丙烯酸系吸附树脂材料的合成及应用研究情况，并对今后研究的发展方向进行了探讨。

关 键 词： 聚丙烯酸系吸附树脂； 吸湿； 吸附； 合成； 进展中图分类号： TQ 325.7 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2011）08-827-05Research Progress in Preparation and Application ofPolyacrylatic Absorbent ResinJIANG Lei1，HUANG Hong-jun1，WANG Kang1，WAN Guo-shun2，ZHANG Dong-sheng3(1. Institute of Advanced Material ,Ordnance Engineering College, Hebei Shijiazhuang 050003, China;itary Representative Office in No.743 Factory, Shanxi Taiyuan 030027, China;3. No.47 Reserve Infantry Division, Jilin Jilin 132000, China)Abstract: Polyacrylatic absorbent resin has strong hydrophilic ability and wide application range. With deepening ofapplied research, its functionality has been extended to water absorption, moisture absorption and ion absorption. Inthis paper, research progress in synthesis techniques and application of polyacrylatic absorbent resin was summarized,then the future research direction was discussed.Key words: Polyacrylatic absorbent resin; Moisture absorption; Absorption; Preparation; Progress聚丙烯酸系吸附树脂是以丙烯酸类为原料，通过聚合方法合成的高分子树脂材料。

探讨聚丙烯酸钠高吸水性树脂的研究进展摘要:作为吸水性能较为优异的新型材料，聚丙烯酸类高吸水性树脂在近几年来被广泛的应用于多个领域中，并且取得了良好的应用效果，尤其是在卫生、农业、医药等领域更是深受欢迎。

为了进一步优化聚丙烯酸类高吸水性树脂的性能，国内外的学者一直在进行相关方面的改性研究。

本文在论述聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成工艺与吸水机理的基础上，针对提高其凝胶强度、耐盐性、吸水性、生物降解性、抗菌性、树脂稳定性等方面进行深入研究。

关键词:高吸水性树脂；聚丙烯酸；改性聚丙烯酸类高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，具有极佳的吸水与抗压保水性能，这是因为它主要由羟基、羧基等亲水基团构成，并且内部结构成交联网状态，在水合作用下，它能够快速吸收超过自身质量几百甚至上千倍的水，并且能够将这种状态良好保持不受加压条件的影响。

而这种特质也使其在农业、医学、园林和生理卫生用品等领域得到了普遍的应用。

而为了进一步提高聚丙烯酸类高吸水性树脂的应用性能，国内外研究人员针对其耐盐性差、吸水量少、吸水速率慢、凝胶强度低等问题展开了深入研究，并且已经取得了良好的研究进展，总结出相对科学的改善策略，进一步提高了聚丙烯酸类高吸水性树脂的应用价值。

一、合成工艺与吸水机理常见的高吸水性树脂制备方法主要包括溶液聚合、乳液聚合、反相悬浮聚合、辐射聚合等，其中，最为常见的为溶液聚合，其主要优势在于工艺简单、操作便捷，而所存在的主要问题在于聚合中后期散热困难，导致材料分子量偏低且体系黏度高；反相悬浮聚合有效的改善了溶液聚合的缺点，同时具有聚合速率高、条件温和、副反应低等优势，但其主要问题在于溶剂不易回收；辐射聚合的主要优势在于聚合速率快、聚合效果均匀且污染低，但其研究时间较短，相关工艺尚不成熟，仍处于实验室研究阶段，并未广泛的投入到工业生产中。

聚丙烯酸钠高吸水性树脂的吸水机理为其中包含大量亲水基团，在适当交联度的作用下，内部形成三维网络结构，利用网络结构内外离子浓度的差异形成渗透压，在渗透压的作用下外界的水分子会涌入树脂内部。

科研开发化工科技,2005,13(5):17~22SCIENCE &T ECHNO LOGY IN CHEM ICA L I NDU ST RY收稿日期:2005-05-20作者简介:杨晓丽(1978-),女,新疆大学硕士研究生,主要从事功能高分子材料的研究。

**通讯联系人。

*基金项目:新疆大学自然科学基金资助项目。

聚丙烯酸钠超强吸水树脂综合应用性能研究*杨晓丽,马俊红,买苏尔,司马义#努尔拉**(新疆大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830046)摘 要:水溶液聚合法合成了由山梨醇交联的聚丙烯酸钠超强吸水树脂,对所得产品进行了IR ,T G 表征。

研究了该树脂的溶胀率,溶胀动力学扩散模型,耐酸碱性、耐热、耐寒及耐光等性能。

分析了该树脂的溶胶、凝胶质量分数,羧酸根()COOH)的摩尔分数。

测试了不同温度下的溶胀率、保水性能。

利用热重法对该树脂的热分解动力学过程进行研究,并计算了热分解动力学参数:活化能E a,指前因子A ,反应熵S *,反应自由能G ,反应焓H 。

实验结果表明该树脂具有较好的综合应用性能。

关键词:超强吸水剂;山梨醇;应用性能;热分解;溶胀动力学中图分类号:T Q 325 文献标识码:A 文章编号:1008-0511(2005)05-0017-06高吸水性树脂是近年来得到迅速发展的一类新型的功能性高分子材料,由于其能吸收自身质量数百倍至数千倍的水,吸水后即使加压也不易失水,因而在国内外已广泛应用于农林园艺、医疗与卫生、建材、食品等领域。

聚丙烯酸类超强吸水树脂属于合成的高吸水性树脂,由于其性能稳定、品质优良、原料来源广泛,因此近年来倍受关注[1~5]。

从应用出发,目前吸水性聚合物大致可分为高吸水性树脂,水性增稠剂和pH 敏感型药物缓释剂等三大类功能材料。

尽管用途不同,对它们性能的具体要求也不同,但吸水能力都是它们的主要性能指标。

探索影响吸水性聚合物的吸水能力、吸水速率以及其它性能的影响因素是研究和开发其用途的关键性问题[6]。

聚丙烯酸钠的合成方法及其研究进展作者：李晓丽来源：《职业·中旬》2012年第04期聚丙烯酸钠(polyacrylate sodium)是一种重要的精细化工产品，具有良好的离解性、润湿性、保水性、成膜性(浸渍或涂布时)、冻融稳定性、机械稳定性，经长期贮存后黏度无明显变化，被广泛地应用于涂料、冶金、医药、化妆品、造纸、纺织、石油开采、水处理、食品保鲜等各个领域，越来越受到各方面的重视。

制备它的单体主要有丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺等。

一、用途聚丙烯酸钠因其相对分子质量的不同而具有不同的用途。

高相对分子质量的聚丙烯酸钠（106～107）用作絮凝剂及高吸水性树脂。

聚丙烯酸钠用作絮凝剂有以下几个方面的用途：天然水澄清，去除污水中的磷酸盐，从氧化铝中分离赤泥及用做土壤改良剂等。

聚丙烯酸钠类吸水性树脂是近年来国内外广泛开发研究的一种新型功能高分子材料，它是一种具有松散网络结构的低交联度的强亲水性高分子化合物，具有超高的吸水和保水性能，无毒无臭，在医疗卫生、石油化工、土壤保水等方面得到广泛应用。

中相对分子质量聚丙烯酸钠（104～106）可用作增稠剂和保水剂，低相对分子质量聚丙烯酸钠（103～104）可用作分散剂、阻垢剂，超相对低分子质量（700以下）聚丙烯酸钠的用途还未被完全开发。

二、工艺路线及其合成方法聚丙烯酸钠的生产工艺路线如下。

1.聚合法先用丙烯酸和烧碱反应生成丙烯酸钠单体，再将单体在过硫酸盐、还原剂引发下聚合成聚丙烯酸钠。

2.中和法首先将丙烯酸在氧化还原剂作用下聚合成聚丙烯酸，然后将聚丙烯酸与烧碱中和生成聚丙烯酸钠。

3.皂化法先由丙烯酸与甲醇反应生成丙烯酸甲酯，将丙烯酸甲酯聚合后的悬浮液或乳胶在氢氧化钠水溶液中加热，制得聚丙烯酸钠。

4.水解法先有丙烯酰胺聚合生成聚丙烯酰胺，然后在碱性条件下将聚丙烯酰胺水解生成聚丙烯酸钠。

目前一般使用聚合工艺路线，中和后的丙烯酸钠聚合速率平稳，工业反应容易控制。

高吸水性丙烯酸树脂的制备及性能研究殷榕灿;陶栋梁【摘要】The Super Absorbent Polymer ( SAP) was prepared by solution polymerization in which acrylic acid was used as monomer , potassium persulfate ( KPS ) was used as initiator and N , N'-methylene bisacrylamide as cross -linking agent.The influencing factors of the water absorption capacities such as the amount of cross -linking agent , initiation, neutralization degree of acrylic acid and monomer concentration were characterized.The best absorbability of was the SAP 1 132 g/g in deionized water and 105 g/g in the 0.9%NaCl solution.%采用丙烯酸为单体，以过硫酸钾为引发剂， N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过水溶液聚合法制备高吸水性树脂。

分别讨论了交联剂、引发剂、中和度、单体浓度对吸水（盐）率的影响，用红外光谱表征了样品，确定了最佳方案。

结果表明： N，N'-亚甲基双丙烯酰胺和K2 S2 O4用量分别为AA的0.04％和4％，产品在去离子水及0.9％NaCl中的吸水倍率分别可达到1132倍和105倍。

【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3页(P68-69,75)【关键词】高吸水树脂;丙烯酸;N,N'-亚甲基双丙烯酰胺【作者】殷榕灿;陶栋梁【作者单位】阜阳师范学院化学与材料工程学院，安徽阜阳 236000;阜阳师范学院化学与材料工程学院，安徽阜阳 236000【正文语种】中文【中图分类】O631.5高吸水树脂(Super Absorbent Polymer)是一类可吸水并保存自身重力百倍或上千倍的高分子化合物，具有高吸水性率、高保水性、高膨胀性、吸氨性以及安全无毒等优点。

聚丙烯酸钠吸水树脂的合成及性能研究刘琴;程存喜;张铎严【摘要】用NaOH中和后的丙烯酸为单体,以过硫酸钾K2S2O8为引发剂,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠吸水树脂,考查了中和度,引发剂用量,交联剂用量对聚丙烯酸钠吸水树脂性能的影响,吸水倍率测试结果表明,当丙烯酸的中和度为80%、K2S2O8用量为占丙烯酸单体质量分数的0.18%、N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为占丙烯酸单体质量分数的0.02%时,聚丙烯酸钠吸水树脂的吸水性能最佳,为165 g/g,该树脂对质量分数为20%的NaCl盐水的吸收倍率为31.6 g/g.%A microporous hybrid polymer of sodium polyacrylate was synthesized by a water solution polymerization,with sodium hydroxide (NaOH) as a neutralizer,potassium peroxydisulfate (KPS) as a radical initiator,N,N-methylene bisacrylamide (NMBA) as a crosslinker.Effects of neutralization degree of acrylic acid and the dosage of initiator and crosslinker on the properties of sodium polyacrylate were investigated.When the neutralization degree of acrylic acid was 80%,the mass ratio of KPS to acrylic monomer was 0.18%,the mass ratio of NMBA to acrylic monomer was 0.02%,the sodium polyacrylate showed a best performance of water absorption rate and salt-water absorbencyrate,which was 165 g/g and 31.59 g/g,respectively,the salt-water was formed by 20% NaCl and 80% distilled water.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)011【总页数】3页(P62-64)【关键词】聚丙烯酸钠;吸水树脂【作者】刘琴;程存喜;张铎严【作者单位】厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门 362021;厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门 362021;厦门工学院机械与材料工程学院,福建厦门362021【正文语种】中文【中图分类】O632吸水树脂具有优异的吸水保水性，能吸收水的重量是自身的几十倍甚至上千倍，近年来在建筑、医疗卫生用品、沙漠化治理等领域被广泛应用。

第!"卷第#"期!""$年#"月精细化工!"#$%&$’"%()*%&’(!"，)&(#"*+,(!""$功能材料聚丙烯酸钠!高岭土复合高吸水性树脂的制备、结构与性能!张小红#，崔笔江!，崔英德!（#(西北工业大学材料科学与工程系，陕西西安-.#"".!；!(广东工业大学轻工化工学院，广东广州-/#""0"）摘要：以丙烯酸和高岭土为原料，用反相悬浮聚合法合成了聚丙烯酸钠1高岭土复合高吸水性树脂。

研究了加入高岭土的聚丙烯酸钠复合高吸水性树脂合成中反应温度、中和度、交联剂用量、引发剂用量、高岭土添加量等影响树脂吸水性能的主要因素。

结果表明，用反相悬浮聚合法合成的复合高吸水性树脂后处理容易，树脂的吸水率达到/#!212，吸盐水率达到3#212，吸水速度比不加高岭土提高!"4，保水能力提高#/4，在!/"5加热$"678仍能保持原吸水率的0/4。

用9:和;<=研究了复合高吸水性树脂的表面和结构，;<=显示高岭土的加入对树脂颗粒大小和形状有较大的影响，9:初步表明聚丙烯酸与高岭土产生了交联。

关键词：丙烯酸；高岭土；反相悬浮聚合；高吸水性树脂中图分类号：*>$#(##--文献标识码：?--文章编号：#""$@/!#A（!""$）#"@"/3A@"/*+,-./0102,3%.2425-/4162-17,7897:+（0731;<254+:2-/）=>27:1,*;?/42@074@/,-%7<?701-/BC?)D E7F&GH&82#，IJ9K7GL7F82!，IJ9M782GNO!（#!"#$%&’(#)’*+,%’#&-%./01-#)1#%)23#14)*.*56，7*&’48#/’#&)9*.6’#14)-1%.:)-;#&/-’6，<-=%).#"".!，04%%)>-，4-)%；!!@%1A.’6*+B-54’C)2A/’&6%)2?4#(-1%.D)5-)##&-)5，EA%)52*)5:)-;#&/-’6*+3#14)*.*56，EA%)5F4*A/#""0"，EA%)52*)5，?4-)%）(@0-425-：P&’Q（R&N7S6F+TQ’F,O）1UF&’78RSVOTFWR&TWO8,+&6V&R7,O XFR RQ8,HOR7YON WQ78ZOTRO RSRVO8R7&8 V&’Q6OT7YF,7&8SR782VFT,7F’’Q8OS,TF’7YON F+TQ’7+F+7N F8N UF&’78(;HO78[’SO8+O&[TOF+,7&8,O6VOTF,STO，8OS,TF’7YF,7&8NO2TOO&[F+TQ’7+F+7N F8N F6&S8,R&[+T&RR’78U782F2O8,，787,7F,&T，N7RVOTRF8,F8N UF&’78&8 ,HO FWR&TWO8+Q&[,HO+&6V&R7,O XFR N7R+SRRON(;HO TORS’,R RH&XON,HF,,HO N7R,7’’ON XF,OT FWR&TWO8+Q&[ ,HO+&6V&R7,O7R/#!212，F8N,HO RF’78O XF,OT FWR&TWO8+Q7R3#212(I&6VFTON X7,H V&’Q（R&N7S6 F+TQ’F,O）RSVOTFWR&TWO8,，,HO XF,OT FWR&TV,7&8TF,O&[,HO+&6V&R7,O78+TOFRON WQ!"4，,HO XF,OT TO,O8,7&8FW7’7,Q78+TOFRON WQ#/4，F8N,HO F[,OT,TOF,6O8,&[,HO+&6V&R7,O7R OFR7OT(;HO+&6V&R7,O TO,F78ON0/4&[7,R&T7278F’FWR&TWO8+Q F[,OT$"678HOF,782F,!/"5(;HO RST[F+O F8N R,TS+,STO&[,HO +&6V&R7,O XOTO78ZOR,72F,ON WQ9:F8N;<=(;<=RH&XON,HF,,HO FNN7,7&8&[UF&’78F[[O+,R,HO 2TF8S’FT R7YO F8N RHFVO&[,HO+&6V&R7,O2TOF,’Q(9:78N7+F,ON,HF,F+TQ’7+F+7N RF’,XFR2TF[,ON&8,HO RST[F+O&[UF&’78(>/+A7430：F+TQ’7+F+7N；UF&’78；78ZOTRO RSRVO8R7&8V&’Q6OT7YF,7&8；RSVOTFWR&TWO8,!7;,32-17,1-/<：DTF8,ON WQ)\]I（!"#.>"".）F8N,HO R+7O8,7[7+TOROFT+H[S8N&[,HO ONS+F,7&8 NOVFT,6O8,&[DSF82N&82VT&Z78+O（B"!"!>）!收稿日期：!""!@#"@!A基金项目：国家自然科学基金资助项目（!"#.>"".）；广东省教育厅自然科学基金资助项目（B"!"!>）作者简介：张小红（#0>A@），男，西北工业大学材料科学与工程系在职博士生，广东工业大学轻工化工学院副教授，主要从事无机化学!!高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料，具有良好的吸水、保水性能，广泛用于各领域［"］。

一、实验目的(1)了解高吸水树脂的制备方法(2)了解高吸水树脂的吸水原理及影响因素。

二、实验原理（1）制备原理：自由基聚合机理。

单体为用NaOH部分中和的丙烯酸，在水溶液中进行溶液聚合，引发剂为水溶性的热引发剂过硫酸铵，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，进行共聚合，以形成三维的网状结构。

反应如下：（2）吸水原理：利用单体中的亲水基团来吸附水分，借助树脂内的离子基团电离后的库伦斥力撑开三维结构，使树脂吸水后充分溶胀、链段伸展，并借助电离后树脂内外的渗透压将水分吸入树脂内部，最后通过内部的三维交联结构来进行存储，因而能够吸收超过其本身多倍的水分。

吸水性能与树脂分子链的组成、结构、分子量、交联度等有很大关系，本实验就是利用不同的配方来探究高吸水树脂的最适配方,不同小组选择不同中和度与交联剂的配方进行实验，我们为第四个配方。

（3）实验中药品的称量：第四个配方（中和度为50%，0.05g交联剂）10% NaOH水溶液的质量：m（丙烯酸）=5g M(丙烯酸)=72g/mol M(NaOH)=40g/molm(NaOH)=[m(丙烯酸)M(NaOH)/ M(丙烯酸)/0.1]×0.5=13.89g称取10% NaOH水溶液质量为13.89g。

三、实验药品与仪器（1）仪器：水浴锅、烧杯、表面皿、温度计、瓷盘。

（2）药品：经减压蒸馏的丙烯酸、经重结晶的过硫酸铵(APS)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、10%氢氧化钠水溶液表1.实验分组配方丙烯酸/g 中和度/％ N,N-亚甲基双丙烯酰胺/g APS/g5.0 25 0.05 0.15.0 25 0.1 0.15.0 25 0.2 0.15.0 50 0.05 0.15.0 50 0.2 0.15.0 50 0.2 0.055.0 75 0.05 0.15.0 75 0.2 0.15.0 75 0.2 0.055.0 100 0.05 0.15.0 100 0.2 0.15.0 100 0.5 0.1四、实验步骤与实验记录（1）在100mL烧杯中加人5g丙烯酸，用10%氯氧化钠水溶液中和至不同中和度，之后按配方4加人0.05 g N,N亚甲以丙烯酰，0.1g 过硫酸铵，再补加适量水（水的总量不超过40g），搅拌溶解，用表面皿盖住烧杯，将烧杯入70℃水浴中静置聚合，待反应物完全形成凝胶后取出烧杯，将凝胶转移到搪瓷盘中，将凝胶切割成碎片或薄片，置手50℃烘箱中干燥至恒重，待用。

高吸水性树脂聚丙烯酸的制备化工系 毕啸天 2010011811一、实验目的1.了解高吸水树脂的制备方法2.了解高吸水树脂的吸水原理及影响因素二、实验原理高吸水性树脂（Superabsorbent polymers ，简称SAP ），是一种能够吸收并保留相对于其本身质量要大得很多的液体的新型功能高分子材料。

属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液。

因此，高吸水性高分子吸水能力受溶液离子浓度影响。

在去离子水和蒸馏水中，高吸水性高分子可以吸收500倍于本身重量（30-60倍于本身体积），但是如果放入0.9%盐水中，吸收能力下降到50倍于本身重量。

溶液中的价态阳离子的出现会妨碍高分子与水分子形成价键的能力。

总吸收性和膨胀能力由和高分子的交联类型和交联度所控制。

低密度交联高吸水性高分子通常具有较高吸水能力，并膨胀到比较大的程度。

高交联密度的高分子显示出来低吸收能力和膨胀能力。

胶的强度较强，能在适当的压力下保持颗粒的形状。

高吸水性树脂的性能包括树脂的吸收能力、吸液速率、保水能力、强度和稳定性等，其中吸水倍率是高吸水性树脂最重要的性能指标。

Flory-Huggins 公式可较全面的反映影响树脂吸水能力的各种因素。

吸收倍率Q （膨胀度）：1g 树脂所吸收的液体的量。

单位为g/g 或倍。

112m m m Q -=m 1为树脂（干态）质量，g ；m 2为树脂吸水饱和后的质量，g 。

()0e 1122/1u 3/5V V V x 21S 2V i Q ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈反应方程：(NH 4)2S 2O 8N HN H O OCH 2CH CH 2CONH CH 2CONH CHCH-CH 2CH 2COO -CHCONH CH 2CH CONH CONHCH 2CONH CHCH 2CHCOO -CH 2CHCH 2三、实验药品性质表1.实验药品物性注：1、表中主要数据来自MSDS数据库，其中N,N-亚甲基双丙烯酰胺来自Reaxys 数据库；2、表中密度均指相对密度，以水为基准1；3、表中熔点、沸点单位均为摄氏度。

聚丙烯酸钠高吸水树脂的应用及影响因素摘要:聚丙烯酸钠高吸水树脂因其重要的性质在工业生产和生活占据越来越重要的作用。

本文综述了聚丙烯酸钠高吸水树脂制备过程中吸水性的影响因素，还简单介绍了高吸水性树脂子不同领域的应用概况。

关键字:聚丙烯酸钠；吸水树脂；制备；应用高吸水性树脂是一种具有超强吸水能力的功能性高分子材料，受压时保水性能优良，已广泛应用于卫生用品、农林园艺、土木建筑、轻工化工等领域[1-2]。

目前高吸水性树脂主要有两大类，一类是淀粉或纤维素与乙烯基单体的接枝共聚物，另一类为合成树脂，当前则绝大多数为聚丙烯酸盐类合成树脂。

1. 聚丙烯酸钠高吸水树脂吸水性的影响因素1.水油比对吸水率的影响水油比(丙烯酸与环己烷的质量比)的变化主要影响反应的散热情况和聚合物分子量的，由于在聚合中，水油比大，聚合反应速率慢，聚合物分子量小，甚至溶于水，故吸水率较低。

而且由于水油比大，生产效率低，同时也给后面的干燥工序增加负担[3]。

水油比小，由于聚合过程中散热困难，产生副交联，而使吸水率降低。

2.交联剂用最对吸水率的影响因为树脂是三维立体网络结构，当交联剂用量太少时，聚合物未能形成网络结构，宏观上表现为水溶性。

随着交联剂用量的增加，分子链网络逐渐形成，故吸水率逐渐上升。

形成三维网络结构时，吸水率达到最大值。

随着交联剂用量的进一步增加，聚合物网络结构中的交联点增多，交联点之间的网链变短，网络结构中的微孔变小,故吸水率逐渐下降[3]。

3.引发剂用最对吸水率的影响引发剂的用量不仅影响反应速率、转化率、分子量的大小，而且会影响到反应是否会发生爆聚。

由于引发剂用量较小时，反应活性中心少，反应速度慢，甚至不反应，导致转化率及交联用均匀度低，故吸水率也低。

而且由于引发剂少，引发反应困难，诱导期相对较长，造成反应积累到一定程度突然快速反应，产生爆聚。

引发剂用量太多时，反应活性中心多，反应速度快，反应转化率也较高，但引发剂用量过多会增加大分子自由基终止的机会，[3]使分子量下降，链端数目增加，甚至会出现水溶性，从而使吸水剂的吸水率降低。

⾼吸⽔性树脂聚丙烯酸钠的制备⾼吸⽔性树脂聚丙烯酸钠的制备⼀、实验⽬的1、了解⾼吸⽔性树脂的基本功能及其⽤途。

2、了解合成聚合物类⾼吸⽔性树脂制备的基本⽅法。

3、探讨反应时间对吸⽔倍数的影响。

⼆、实验原理⾼吸⽔树脂的吸⽔原理：⾼吸⽔树脂⼀般为含有亲⽔基团和交联结构的⾼分⼦电解质。

吸⽔前，⾼分⼦链相互靠拢缠在⼀起，彼此交联成⽹状结构，从⽽达到整体上的紧固。

与⽔接触时，因为吸⽔树脂上含有多个亲⽔基团，故⾸先进⾏⽔润湿，然后⽔分⼦通过⽑细作⽤及扩散作⽤渗透到树脂中，链上的电离基团在⽔中电离。

由于链上同离⼦之间的静电斥⼒⽽使⾼分⼦链伸展溶胀。

由于电中性要求，反离⼦不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离⼦浓度差形成反渗透压。

⽔在反渗透压的作⽤下进⼀步进⼊树脂中，形成⽔凝胶。

同时，树脂本⾝的交联⽹状结构及氢键作⽤，⼜限制了凝胶的⽆限膨胀。

⾼吸⽔树脂的吸⽔性受多种因素制约，归纳起来主要有结构因素、形态因素和外界因素三个⽅⾯。

结构因素包括亲⽔基的性质、数量、交联剂种类和交联密度，树脂分⼦主链的性质等，树脂的结构与⽣产原料、制备⽅法有关。

交联剂的影响：交联剂⽤量越⼤，树脂交联密度越⼤，树脂不能充分地吸⽔膨胀；交联剂⽤量太低时，树脂交联不完全，部分树脂溶解于⽔中⽽使吸⽔率下降。

吸⽔⼒与⽔解度的关系：当⽔解度在60~85%时，吸收量较⼤；⽔解度⼤于时，吸收量下降，其原因是随着⽔解度的增加，尽管亲⽔的羧酸基增多，但交联剂也发⽣了部分⽔解，使交联⽹络被破坏。

形态因素主要指⾼吸⽔性树脂的主品形态。

增⼤树脂主品的表⾯，有利于在较短时间内吸收较多的⽔，达到较⾼吸⽔率，因⽽将树脂制成多孔状或鳞⽚可保证其吸⽔性。

外界因素主要指吸收时间和吸收液的性质。

随着吸收时间的延长，⽔分由表⾯向树脂产品内部扩散，直⾄达到饱和。

⾼吸⽔树脂多为⾼分⼦电解质。

其吸⽔性受吸收液性质，特别是离⼦种类和浓度的制约。

在纯⽔中吸收能⼒最⾼；盐类物质的存在，会产⽣同离⼦效应，从⽽显著影响树脂的吸收能⼒；遇到酸性或碱性物质，吸⽔能⼒也会降低。