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浅谈丙烯酸类高吸水性树脂的制备1. 高吸水性树脂的定义高吸水性树脂是上世纪70年代由美国农业部北方地区研究中心率先开发成功的一种新型功能高分子材料，它能够吸收达到自身总量的几百倍乃至几千倍的水，显示奇特的吸水、保水功能，成为高分子材料领域内的一朵奇葩[1]。
高吸水性树脂的吸水、保水原因是这类材料分子中含有大量的羟基、羧基等强亲水性基团，具有高分子电解质的分子扩张性能；同时，由于材料中构成的轻度交联三维网络结构，限制了分子的进一步扩张程度，二者的综合作用使得吸水性树脂只能在水中溶胀而不溶解，并具有极强的吸水和保水能力。
2. 高吸水性树脂聚丙烯酸的制备适量的NaOH 溶于蒸馏水中，然后依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、N，N´-亚甲基双丙烯酰胺（交联剂）、先把K2O2S8 （引发剂）。
搅拌均匀后，在65～75ºC下反应3 h，取出凝胶状产物，剪碎后置人烘箱中干燥至恒重，再用万能粉碎机粉碎得到固体高吸水树脂颗粒。
3. 性能测试3.1 吸水性能的测定将树脂在自来水中浸泡24 h后，测定吸水倍率。
计算公式如下：4.3结论a.采用水溶液法工艺简单，比较合适工业化生产。
b.单体的浓度是制造吸水树脂的关键。
浓度太低，聚合难以进行；浓度太高，反应过于剧烈，控制不住聚合温度，既不安全，又难得到吸水性产品。
c.丙烯酸在聚合之前必须用碱中和。
中和度一般为60～90ºC。
当中和度超过90ºC，pH值高，树脂中离子浓度增加，反应引发减慢，转化率降低，增加树脂的可溶部分，同时，由于剩余的羧基少，产品吸水倍率降低。
相反，中和度在60%以下，pH值低，导致树脂中离子浓度低，網络的静电斥力和渗透压变小，不易得到高吸水性产品。
在中和度较低的情况下，反应容易失控，发生爆聚，产品的性能和生产的安全均得不到保证[14]。
d.聚合反应温度对聚合产物的性能影响的情况，与单体的浓度影响相似。
当温度在65ºC左右时，聚合所得吸水性树脂的吸水率颇佳。
专论与综述我国高吸水性树脂的制备及性能研究进展杨晓玲(青岛化工学院化工系,山东青岛 266042) 摘 要:介绍了我国近20年来高吸水性树脂的研究情况。
关键词:高吸水性树脂;超强吸水树脂;接枝共聚物;吸水剂 中图分类号:T Q325 文献标识码:A 文章编号:1003-0840(2001)01-0016-04 近年来,一种新型的高分子材料以其优异的吸水性能和广阔的应用领域越来越受到人们的重视,并发展成为一个专门的科学领域,它就是高吸水性树脂,亦称超强吸水剂。
1 我国高吸水性树脂的制备研究 我国于80年代初开始进行高吸水性树脂的研究。
1982年中科院化学所的黄美玉等人[1]在国内最先合成出以二氧化硅为载体的聚- -巯丙基硅氧烷为引发剂,吸水能力为400倍的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂,之后有关高吸水性树脂的专利和文献报道逐渐增多,在80年代后期已有20多个单位进行了开发工作,并有少数单位已进行生产。
90年代末我国已将其应用列为重大科技推广项目在农业方面应用。
如吉林省将其用于移植苗木,新疆、河南和甘肃等省用其改良土壤。
但由于目前高吸水性树脂的价格较高,至今收效甚微。
1.1 淀粉-丙烯腈接枝共聚 以淀粉-丙烯腈接枝共聚制备高吸水性树脂的单位有[2]:兰州大学、南开大学、上海大学、黑龙江科学院石化所、太原工业大学、湖北省化学研究所、海南师范学院、中科院长春应用化学所、宁夏计量研究所、中科院成都有机化学研究所、青岛化工学院[3]等。
制备实例[4]:将50g玉米淀粉与850m L蒸馏水调匀,加入三口烧瓶中,然后加入3g37%甲醛,水浴加热,搅拌成糊,冷却至室温,依次加入76g丙烯腈,14g硝酸铈铵溶液(1.25g硝酸铈铵用12.75 g1mo l・L-1硝酸溶解制得),搅拌均匀,用50%NaOH调至pH为7,通入氮气,在氮气保护下,至室温搅拌2h,加入200m L蒸馏水,水浴加热至82℃,保温搅拌20min,驱尽过量丙烯腈,加入100g 50%NaOH,升温至80～90℃,保温搅拌皂化2h,至出现淡黄色为止,用冰乙酸调pH至7,迅速加2000m L无水甲醇,搅拌下纯化,蒸出过量甲醇,冷却至室温,抽滤,于60℃真空干燥,制得的吸水树脂吸蒸馏水量为1650g・g-1,吸人工尿为130g・g-1。
高吸水性树脂生产工艺高吸水性树脂是一种具有优异吸水性能的新型材料，广泛应用于卫生产品、农业、环境工程等领域。
下面简要介绍高吸水性树脂的生产工艺。
首先，高吸水性树脂的生产工艺可以分为合成树脂和后处理两个步骤。
合成树脂的主要原料是丙烯酸酯和乙烯基醚单体，通过聚合反应合成交联型树脂颗粒。
这一步骤的关键是确定合适的反应温度、反应时间和反应助剂等条件，以确保树脂具有良好的吸水性能和稳定性。
接下来，合成的树脂颗粒需要进行后处理工艺。
首先是粉碎，将合成的树脂颗粒进行磨碎，以获得适当的颗粒大小。
然后是干燥，将粉碎后的树脂颗粒进行烘干，去除其中的水分。
干燥后的树脂颗粒需要进行筛分，以获得均匀的颗粒粒径。
最后是包装和贮存，将筛分后的树脂颗粒装入适当的包装中，并进行贮存，以保持其吸水性能。
在高吸水性树脂的生产过程中，需要注意以下几点。
首先是原料选择，应选用优质的丙烯酸酯和乙烯基醚单体，以确保树脂的质量。
其次是反应条件控制，应进行充分的实验研究，确定最佳的反应温度、反应时间和反应助剂用量等条件。
此外，需要对生产中的关键步骤进行严格的操作控制，以确保树脂的品质稳定性。
高吸水性树脂的生产工艺不断进步和创新，目前已经发展出了一些新的工艺方法，如微乳液聚合法、反相悬浮聚合法等。
这些新工艺方法可以提高树脂的吸水性能和稳定性，降低生产成本，有助于进一步发展和应用高吸水性树脂材料。
总之，高吸水性树脂的生产工艺是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的影响。
通过合理的原料选择、反应条件控制和严格的操作控制，可以获得优质的高吸水性树脂产品。
随着科技的不断进步，高吸水性树脂的生产工艺将会不断完善和提高，为各个领域的应用提供更多可能性。
高吸水树脂摘要：高吸水树脂是一种具有极高吸水能力的材料，广泛应用于医疗、卫生、农业、工业等领域。
本文将介绍高吸水树脂的定义、制备方法、吸水机理、应用领域等方面内容，以帮助读者更好地了解和应用这种材料。
一、引言高吸水树脂是一种具有很高吸水能力的材料，能够迅速吸收自身质量数十倍的水分。
它在各个领域都有广泛的应用，比如在医疗用品的制造中，用于护理褥疮、卫生巾等产品的吸水层；在农业上用来提高土壤保水能力；在工业上用作液体吸附材料等。
本文将从定义、制备方法、吸水机理和应用领域等几个方面对高吸水树脂进行深入介绍。
二、定义高吸水树脂，也称为高分子吸水树脂，是一种以交联聚合物为主体，具有极高吸水能力的材料。
它通常具有大量的多孔结构，能够在短时间内吸收大量的水分，并保持较长时间的持水性能。
三、制备方法目前，常见的高吸水树脂制备方法有以下几种：1. 原位聚合法：通过合成聚合物的方法来制备高吸水树脂，常用的原料有丙烯酸酯类单体、交联剂等。
2. 预处理法：先将聚合物材料预处理，然后再进行交联，最后制备成高吸水树脂。
3. 化学交联法：通过化学反应制备高吸水树脂，常用的化学交联剂有二硫化二苯醚、异氰酸酯等。
4. 物理交联法：通过物理手段将聚合物交联起来，确保材料的吸水性能。
四、吸水机理高吸水树脂的吸水机理主要有以下几种：1. 渗透压平衡：高吸水树脂中的孔隙能够形成渗透压梯度，使水分从低浓度到高浓度的位置移动，从而实现吸水效果。
2. 溶剂化作用：高吸水树脂中的孔隙能够与水分子产生相互作用，使水分子被吸附到聚合物的内部而非外部，从而实现吸水效果。
3. 力学作用：高吸水树脂的材料结构可以形成一种吸附作用，使水分子通过物理吸附的方式被固定住，从而实现吸水效果。
五、应用领域高吸水树脂在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 医疗卫生领域：用于制造护理褥疮垫、卫生巾等产品的吸水层，保持皮肤的干燥和清洁。
2. 农业领域：用于改善土壤的保水能力，提高植物的生长质量和产量。
利用腈纶废料制备高吸水性树脂【摘要】本文介绍了腈纶废料制备高吸水性树脂的过程，阐述了利用腈纶废料制备高吸水性树脂的原理。
将废旧腈纶在碱性条件下水解、中和、洗涤后，分别阐释了水质对吸水树脂吸水率的影响，温度、时间对腈纶水解反应的影响，以及交联剂用量和种类对产物吸水率的影响。
【关键词】腈纶废料高吸水性树脂方法腈纶是由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。
高吸水性树脂是一种能快速吸收大量水分并膨润成凝胶状的功能高分子，具有高吸水性和保水性，吸水能力可达自重的数百倍，甚至千倍。
国内外的高吸水性树脂都是由水溶性单体聚合交联制备的。
为有效降低吸水树脂的制造成本，通常使用腈纶废料在水解和交联反应中进行制备。
1 腈纶废料制备高吸水性树脂实验过程（1）腈纶废料的化学处理方法有多种，其中的碱法水解，是指在强碱中发生水解。
氢氧化钠、氢氧化钾、水玻璃、磷酸三钾、氨水、磷酸三钠、硫化钠、氢氧化钙等强碱。
碱法水解过程与酸法水解相似，-cn基先水解为-conh2，再进一步水解为-coona基团，并伴随着n2气体放出。
水解产物的重要指标之一是羧基的产率，反映了聚丙烯腈水解的程度。
不同方法的水解程度性质和用途都不同，在反应温度和水解的反应时间等条件下来看，羧基的产率一般在70%左右。
高吸水性树脂能够吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水。
测定吸水率时，准确称取一定量的树脂粉末放入烧杯中，加入一定的蒸馏水，经过一段时间过滤，滤去净水称重，计算加入水的总质量和净水的质量的差值，差值和除去吸水剂粉末质量的比值，就是吸水率。
（2）腈纶是由丙烯腈单体聚合而成的聚丙烯腈，在碱性条件下水解生成酰胺和羧酸盐基团的聚电解质。
将生产出的pan碱性水解物加入交联剂进行交联反应，得到高吸水性树脂。
获取pan后，碱洗并进行干燥处理成碎末。
将20g的腈纶废料装入带有10%naoh水溶液的回流装置中，用10%的盐酸水溶液将ph值调至5-6。
高吸水性树脂的制备姓名：曹伟然学号：0908010121摘要：本文介绍了高吸水性树脂的分类、性能及在各方面的应用。
对高吸水性树脂的合成方法进行了综述。
关键词：高吸水性合成树脂；合成方法Abstract: This paper introduces the way to classify super absorbent polymers and the application and properties of super absorbent polymers. Summarizing means about synthetizing super absorbent polymers.Key words: super absorbent polymers; means about synthetizing1 高吸水性树脂的简介高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(Super absorbent polymers)，简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性，一旦吸水膨胀成水凝胶，即使加压也难以将水分离出来。
1.1 SAP的分类按原料来源可分为淀粉类、纤维素类、合成树脂类和其它天然高分子类。
按亲水化方法可分为四大系列，分别是亲水性单体的聚合物，疏水性聚合物的羧甲基化反应物，疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物，含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反应物。
按交联方法分类为用交联剂进行网状化反应、自交联网状化反应、放射线照射网状化反应和水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构等四种。
按亲水基团的种类可分为含有羧酸、磺酸、磷酸类的阴离子系，叔胺、季铵类的阳离子系，两性离子系，羟基和酰胺基的非离子系和多种亲水基团系等五大种类。
从制品形态上可分为粉末状、纤维状、薄膜状和珠状。
1.2 SAP的性能及应用高吸水性树脂作为一种功能材料应用，其应用领域不同，对它的性能也有不同的要求，高吸水性树脂主要有以下几项性能。
1.2.1 吸水性SAP的吸水性可从两个方面反映：一是其吸水溶胀的能力，以吸水率表示，目前报道的最大吸水率是5000倍；另一个是其保水性。
其吸水能力不仅决定于聚合物的结构、组成、形态、分子量、交联度等内在因素，外界条件对其影响也很大。
吸水能力的大小可以用吸水率表示，测定方法很多，有筛网法、茶袋法、抽吸法、离心法、凝胶烘干法、流动法、染料法、尼龙网袋法等。
1.2.2 保水性SAP不但吸水能力强，而且保水能力也非常强。
所谓保水能力指的是吸水后的膨胀体能保持其水溶液不离析状态的能力。
SAP具有加压难脱水、蒸发慢、对水的保持能力高的特点。
保水性能主要取决于树脂的交联密度，保水性能可以用测定不同压力下的吸水率进行表征或用某一温度下吸水率随放置时间的变化来表示，也可用离心法来进行表征。
1.2.3 凝胶强度SAP吸水后，其凝胶需具有一定的强度，以维持良好的保水性和加工性能。
凝胶强度包括干凝胶强度和吸水凝胶强度两种，一般注重的是吸水膨胀后凝胶的强度，测试方法有：利用振荡应力流变计测定树脂凝胶粒的剪切模量来表征凝胶强度，利用Instron一1121型材料实验机和电子天平测定凝胶的挤压能来表征凝胶强度，也可用黏度法来表征凝胶强度。
1.2.4 稳定性作为吸水性材料使用的高吸水性树脂必然会受到外界条件，如光、热、化学物质以及其它条件的影响，使其吸水性能发生改变。
高吸水性树脂的稳定性主要包括热稳定性、光稳定性和储存稳定性等。
高吸水性树脂在常温、与空气隔绝的条件下储存稳定性好，可储存3—5年。
温度在60℃以下SAP对吸水率没有影响，温度在100℃以内吸水率稍有降低，温度升高到160℃一180℃时几乎完全失去吸水性。
另外，在紫外线照射下，形成交联结构，SAP吸水率明显降低1.2.5 SAP的应用高吸水性树脂不同于传统的吸水性材料如海绵、纸、棉等。
高吸水性树脂应用广泛，主要应用于卫生用品、农业等方面，如土壤改良、农林园艺中育苗保苗等，使灌溉节水，并能提高农作物产量。
值得一提的是1983年将高吸水性树脂应用于婴儿纸尿布。
首先在日本问世。
从此，推起了高吸水性树脂生产和研究的大高潮。
世界各公司纷纷扩大生产，增加研究和开发力度。
时至今日，高吸水性树脂仍大量用于纸尿布、卫生用品医疗等方面。
可见进一步开拓开发高吸水性树脂潜力颇大。
2 高吸水性树脂的合成2.1 按照化学原料的分类按原料可分类三大系列：淀粉系、纤维素系、合成树脂系。
如表1所示：表1高吸水性树脂按原料来源分类类别主要产品淀粉系淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸盐，淀粉接枝丙烯酰胺，淀粉羧甲基化反应，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐接枝共聚合纤维素系纤维素羧甲基化，纤维素接枝丙烯腈，纤维素接枝丙烯酸盐，纤维素黄原酸化接枝丙烯酸盐合成树脂系聚丙烯酸类：聚丙烯酸(盐)，聚丙烯酰胺，丙烯酸与丙烯酰胺共聚聚乙烯醇类：聚乙烯醇-酸酐交联共聚，聚乙烯醇-丙烯酸接枝共聚，醋酸乙烯-丙烯酸脂共聚水解2.1.1 淀粉系高吸水性树脂的制备淀粉系高吸水性树脂的制备主要是使淀粉与丙烯酸、丙烯腈或聚丙烯酸钠在交联剂作用下进行聚合，再经分离和后处理制得。
经接枝后，用甲醇水溶液洗涤，)反应器→搅拌→聚合物再经干燥，粉碎即得成品。
主要步骤为：淀粉一(通入N2加热糊化→冷却→加入单体或聚合物和化学引发剂→搅拌→保温反应→皂化→水解(加压)→中和→离心分离→洗涤→干燥→产品。
例如在通氮气及搅拌下，在反应器中将淀粉于90℃下进行糊化，冷却，按2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯酸与丙烯腈为5∶9的比例，在淀粉中于30℃下接枝共聚并加水分解后于6O℃下进行干燥，粉碎即得高吸水性树脂，吸水倍率5000g／g。
1975年日本三洋化学[1]研究淀粉接枝丙烯酸共聚物1978年以商品名SanwetIM1000IM100IM-300问世其吸水能力达1000g/g。
从此开辟了高吸水性树脂研究的新领域。
淀粉接枝丙烯酸(盐)高吸水性树脂是通过淀粉的多糖与丙烯酸(盐)在交联剂存在下聚合得到的，这种树脂具有高吸水性能且可生物降解，当使用丙烯酸作接枝单体时，聚合在水中进行，生成白色弹性凝胶接枝聚合物，用苛性钠水溶液水解此凝胶，然后干燥并粉碎。
当使用丙烯酸钠和丙烯酸作接枝单体时，聚合在甲醇水溶液中进行，所使用的丙烯酸钠与丙烯酸摩尔比为80:20-70: 300，为使聚合物轻度交联以增加接枝产物的不溶于水和凝胶强度，在反应混合物中，加入交联剂，交联剂有N，N-亚甲基双丙烯酰胺，环氧氯丙烷和乙二醇二甲基丙烯酸酯等。
2.1.1 纤维素系高吸水性树脂由于淀粉系高吸水性树脂的出现，使人们想到用纤维素为原料制备高吸水性树脂。
纤维素与淀粉一样，原料来源广，能与多种低分子反应，是近十多年来吸水性材料发展的一个方面。
纤维素具有很强的吸水性，这一方面由于它是亲水性的多羟基化合物;另一方面因为它是纤维状的物质，有很多的毛细管，表面积大。
因此，它作为吸水性材料获得了广泛的应用。
但是纤维素的吸水能力不强，为了提高其性能，主要是通过化学反应使它具有更强或者更多的亲水基团，但仍然成为纤维状态，以保持它表面积大和多毛细管性。
制备的方法一般是通过醚化、酯化、接枝共聚等方法中的一种或几种，以制备纤维素基吸水性材料。
1 醚化-交联法醚化-交联法是制备纤维素基吸水性材料的一类常用方法。
一般有三种方式:（1）先交联后醚化;（2)先醚化后交联;（3)醚化与交联同时进行。
不论采用何种方式，均需要将精制好的原料纤维素与碱溶液相互作用生成碱纤维，以去掉可溶性的低分子物，同时使纤维的结晶受到破坏、增加纤维素大分子的反应活性。
这里的原料纤维素是指天然纤维素如木浆等；醚化时所使用的醚化剂通常为一氯醋酸及其盐、二氯醋酸及其盐、环氧乙烷、环氧丙烷等；交联时所使用的交联剂则一般是多官能反应基团化合物。
2 酯化法利用纤维素或其衍生物分子中的羟基易于同酸酐或氯酐起反应的特性，即可制备纤维素基吸水性材料。
曾被开发的材料有两种，纤维素基黄原酸盐吸水性材料和羧甲基纤维素碳酸盐吸水性材料。
3 接枝共聚法接枝共聚法是制备纤维素基吸水性材料的主要途径。
所使用的原料既可是毛纤维、韧皮和木质纤维一类的天然纤维[2]，也可是甲基纤维素（MC)、羧甲基纤维素（CMC)和乙基纤维素（EC)一类的纤维素衍生物，也可是人造丝一类的人造纤维素等。
一般而言，天然纤维接枝是发展的重要方面，因为它不需要制成衍生物，有利于降低成本，是人们所希望的，然而如何提高接枝效率则是制备吸水性材料的关键。
与纤维素或纤维素衍生物接枝的单体可以是亲水性和水解后变成为亲水性的乙烯类单体。
通过接枝共聚法制备的纤维素基吸水性材料有时则不易保持水不溶性，为此需要加入交联剂进行交联，以降低或者消除材料的水溶性，而交联的方式既可在接枝的同时进行，也可在接枝前后进行。
不过，交联的密度尽可能的低，否则就直接影响到材料的吸水性能。
纤维素基吸水性树脂存在的问题，其中最突出的是阴离子型吸水性材料耐盐性比较差，吸水速度慢;而非离子型吸水材料的吸水速度较快，耐盐性也较好，但吸水能力比较低。
因此如何提高纤维素基吸水材料的耐盐和吸水速度，还有待于进一步研究。
2.1.3 合成树脂系高吸水性树脂合成树脂系高吸水性树脂自70年代以来迅速兴起，首先在日本发展迅速，紧接着美国、德国、法国、英国等广泛研究，已成为高吸水性树脂发展的重要方面。
现在已工业化生产的高吸水性树脂以合成树脂系—聚丙烯酸钠占主导地位。
合成树脂系高吸水性树脂目前的种类也很多，且随着研究的深入，越来越多。
主要有丙烯酸(盐)类、丙烯腈类、聚乙烯醇类等。
其中以聚丙烯酸（盐）类最重要。
合成树脂系高吸水性树脂实际上是一种低密度交联的高分子聚合物[3]。
众所周知，水溶性高分子化合物进行交联，其性能依其交联程度的变化，由水溶性转变为膨润性的树脂，若进一步的交联就变成吸水性树脂。
依交联程度可分为交联度高和交联度低两种。
前者称之为高密度交联，后者称之为低密度交联。
高密度交联的树脂，由于交联密度高，阻碍水的渗入，吸水能力很低。
不是高吸水性树脂，只能说是亲水性树脂或低吸水性高聚物，低密度交联的树脂，过去没有引起人们的注意，人们在发现了高吸水性树脂并发现高吸水性树脂就是一种低密度交联的高聚物后。
由此而引起人们对低密度交联树脂的重视。
交联密度低，水分子容易渗入树脂中使树脂膨胀，进一步亲水而凝胶化，成为高吸水性状态。
但交联密度不能太低，否则，就会溶解于水。
因此，最好是在不溶于水的状态下处于最低交联程度的树脂，才有可能是高吸水性的高聚物。
高吸水性树脂之所以能吸水，从结构上看，就是它的分子链上存在有大量的亲水性基因和羧基、基、酰胺基等。
