高吸水性高分子材料
- 格式:doc
- 大小:36.50 KB
- 文档页数:9
遇水会反应的高分子高分子材料是一类具有特殊结构和性质的大分子化合物,广泛应用于各个领域。
其中,有一类高分子材料在遇到水分时会发生反应,这种特性为许多应用提供了便利。
本文将介绍几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
一、聚丙烯酸钠(SAP)聚丙烯酸钠是一种超吸水性高分子材料,其分子链上含有大量的羧酸基团,使其具有极强的吸水能力。
当SAP与水接触时,水分子与SAP的羧酸基团发生氢键作用,吸附在SAP分子上,从而形成大量的水凝胶。
这种水凝胶具有出色的吸水性能,可用于制备尿不湿、卫生巾等产品。
二、聚乙烯醇(PVA)聚乙烯醇是一种可溶于水的高分子材料,具有优异的附着性和膜化性。
当PVA与水接触时,分子链上的羟基与水分子发生氢键作用,使PVA溶解于水中。
这种特性使得PVA广泛应用于粘合剂、涂料、纸张加工等领域。
三、聚醚酮(PEEK)聚醚酮是一种具有高温稳定性和耐化学腐蚀性的高分子材料。
当PEEK与水接触时,水分子会渗透到PEEK的分子链中,与PEEK分子内的羧基发生反应,导致PEEK的分子链发生断裂。
这种特性使得PEEK可以用于制备水解可降解的材料,例如医疗领域中的可吸收缝线。
四、聚乳酸(PLA)聚乳酸是一种可降解的高分子材料,其分子链中含有大量的酯键。
当PLA与水接触时,水分子会进入PLA的分子链中,与酯键发生水解反应,使PLA分子链断裂。
这种特性使得PLA成为一种环境友好的材料,可用于制备一次性餐具、生物医用材料等。
以上介绍了几种以遇水会反应的高分子材料及其应用。
这些材料的特性使得它们在各个领域中发挥重要作用。
在未来的发展中,我们可以进一步探索这些材料的性能和应用,为人们的生活带来更多便利和创新。
吸水性好的材料吸水性好的材料在日常生活和工业生产中具有重要的应用价值。
它们可以被用于吸收水分、调节湿度、防水防潮、过滤净化等多种用途。
目前市面上常见的吸水性材料主要包括超吸水树脂、吸水性纤维、吸水性聚合物等。
本文将就吸水性好的材料进行介绍和分析。
首先,超吸水树脂是一种高分子化合物,具有极强的吸水性能。
它可以在短时间内吸收大量的水分,并且可以保持较长时间的稳定状态。
超吸水树脂广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
例如,它可以被用于制作生产卫生巾、纸尿裤等产品,能够有效地吸收和锁住体液,保持表面干燥。
在农业领域,超吸水树脂可以用于土壤改良,提高土壤保水保肥能力,增加作物产量。
在建筑材料方面,超吸水树脂可以被添加到混凝土中,提高混凝土的抗渗透性和耐久性。
其次,吸水性纤维是一种具有良好吸水性能的纤维材料。
它可以通过表面处理或者材料本身的特性来实现吸水性能。
吸水性纤维广泛应用于纺织品、卫生巾、湿巾等领域。
例如,它可以被用于制作运动服、毛巾等产品,能够快速吸收汗水,保持身体干爽。
在卫生用品领域,吸水性纤维可以被用于制作卫生巾、湿巾等产品,能够快速吸收体液,保持表面干燥。
最后,吸水性聚合物是一种高分子化合物,具有良好的吸水性能。
它可以通过改变分子结构或者添加特殊功能单体来实现吸水性能。
吸水性聚合物广泛应用于医疗卫生、环境保护、工业生产等领域。
例如,它可以被用于制作医用敷料、水凝胶等产品,在伤口愈合和水分调节方面发挥重要作用。
在环境保护领域,吸水性聚合物可以被用于油水分离、废水处理等方面,发挥净化和治理作用。
在工业生产方面,吸水性聚合物可以被用于制备防水材料、吸附材料等产品,提高产品的性能和品质。
综上所述,吸水性好的材料在各个领域具有重要的应用价值。
它们不仅可以满足日常生活和工业生产的需求,还可以为环境保护和资源利用做出贡献。
随着科技的不断进步和创新,相信吸水性好的材料将会有更广阔的发展空间和应用前景。
高吸水树脂的吸水原理
高吸水树脂是一种具有高吸水性能的高分子材料,其吸水原理主要基于其特殊的分子结构和化学性质。
首先,高吸水树脂的分子链通常具有高度的交联结构,使得分子间的空隙较小,不易产生结晶。
这种结构使得树脂具有较好的弹性和可塑性,同时也有利于提高树脂的吸水性能。
其次,高吸水树脂分子中通常含有大量的亲水基团,如羧基、羟基、氨基等。
这些基团可以与水分子形成氢键,从而产生强烈的吸水作用。
当树脂与水接触时,水分子的极性基团与树脂的亲水基团相互作用,使得水分子被吸附在树脂的分子链上,形成一种类似凝胶的结构。
此外,高吸水树脂的吸水性能还与其内部的交联程度有关。
适当的交联程度可以使树脂在吸水膨胀时保持一定的弹性,从而更好地承受外部压力。
同时,适当的交联程度也可以控制树脂的吸水速率和吸水量,以满足不同应用场景的需求。
总的来说,高吸水树脂的吸水原理是基于其特殊的分子结构和化学性质,通过与水分子形成氢键等相互作用力,将水分子吸附在树脂的分子链上,形成类似凝胶的结构。
这种吸水作用使得高吸水树脂在多个领域都有着广泛的应用,如农业、医疗、环保等。
在农业领域,高吸水树脂可以用于土壤改良、节水灌溉等方面,以提高农作物的生长效率和抗旱能力。
在医疗领域,高吸水树脂可以用于制造吸收性卫生用品、药物控释载体等方面,以提高产品的舒适度和治疗效果。
在环保领域,高吸水树脂可以用于污水处理、水质净化等方面,以提高水质处理的效率和效果。
因此,对高吸水树脂的吸水原理进行深入研究,有助于更好地开发和应用这种具有重要应用价值的高分子材料。
吸水性好的材料吸水性好的材料在日常生活中有着广泛的应用,它们可以用于清洁、过滤、保湿等多种场合。
在工业生产中,吸水性好的材料也扮演着重要的角色,比如在农业、医疗、环保等领域。
本文将介绍几种常见的吸水性好的材料及其应用。
首先,聚丙烯酸钠是一种具有优异吸水性能的高分子物质,它可以吸收大量的水分并形成凝胶。
聚丙烯酸钠广泛应用于卫生用品领域,比如纸尿裤、卫生巾等产品中。
其优良的吸水性能可以有效地防止泄漏,保持肌肤干燥,提高使用舒适度。
此外,聚丙烯酸钠还可以用于农业领域,作为土壤保湿剂,帮助植物吸收水分,提高产量。
其次,海绵是一种常见的吸水性好的材料,它由聚氨酯、聚醚等材料制成,具有良好的吸水性和柔软性。
海绵广泛应用于清洁领域,比如洗碗海绵、擦车海绵等产品,可以快速吸收水分和污垢,保持清洁卫生。
此外,海绵还可以用于医疗领域,作为敷料,帮助伤口排出分泌物并保持湿润环境,促进伤口愈合。
另外,活性炭也是一种具有良好吸水性能的材料,它由天然材料如木炭、竹炭等经过高温炭化而成,具有丰富的微孔结构。
活性炭广泛应用于环保领域,可以吸附空气中的有害气体和异味,净化空气。
此外,活性炭还可以用于水处理领域,去除水中的有机物、重金属离子等污染物,提高水质。
最后,硅胶是一种无机材料,具有良好的吸水性能和稳定的化学性质。
硅胶广泛应用于包装领域,可以吸收包装品中的水分和氧气,延长产品的保质期。
此外,硅胶还可以用于电子产品、药品等领域,起到干燥、保鲜的作用。
综上所述,吸水性好的材料在各个领域都有着重要的应用价值,它们通过吸水、吸附等方式,为人们的生活和工作提供了便利。
随着科技的发展,相信吸水性好的材料会有更广阔的应用前景。
吸水性强的材料在日常生活和工业生产中,我们经常会用到吸水性强的材料。
这些材料可以迅速吸收水分,起到干燥、保护、过滤等作用。
本文将介绍一些常见的吸水性强的材料及其应用。
首先,我们来介绍一种常见的吸水性强的材料——高分子吸水树脂。
高分子吸水树脂是一种具有很强吸水能力的高分子材料,它可以迅速吸收大量的水分,并形成凝胶状物质。
这种材料常用于卫生用品中,如尿不湿、卫生巾等。
它可以有效地吸收体液,保持表面干燥,防止细菌滋生,保护皮肤健康。
除了高分子吸水树脂,还有一种常见的吸水性强的材料是活性炭。
活性炭具有很强的吸附能力,可以吸附水分、气体、杂质等。
它常用于空气净化、水处理、防毒防毒等领域。
活性炭可以有效地去除水中的有机物、异味物质,保持水质清洁;同时也可以吸附空气中的有害气体、异味,保持空气清新。
此外,还有一种常见的吸水性强的材料是硅胶。
硅胶是一种无机材料,具有很强的吸水性和吸湿性。
它可以吸收空气中的水分,起到干燥、防潮的作用。
硅胶常用于包装、储存、运输中,用来保护物品不受潮湿影响。
同时,硅胶还可以用于制作干燥剂,吸收电子产品、药品、食品等的潮气,保持其质量和稳定性。
除了以上几种常见的吸水性强的材料外,还有许多其他材料也具有较强的吸水性能,如氢氧化铝、氧化铁、硫酸钙等。
这些材料在工业生产、环境保护、生活日常中都有着重要的应用价值。
总之,吸水性强的材料在日常生活和工业生产中发挥着重要的作用。
它们可以帮助我们保持环境干燥、保护物品、净化空气、改善生活质量。
随着科技的发展,相信会有更多更先进的吸水性强的材料出现,为我们的生活带来更多便利和舒适。
吸水性强的材料吸水性强的材料在我们日常生活中扮演着非常重要的角色。
无论是在工业生产中,还是在家庭使用中,吸水性强的材料都能发挥重要的作用。
本文将就吸水性强的材料进行介绍和分析,希望能够对读者有所帮助。
首先,我们来了解一下什么是吸水性强的材料。
吸水性强的材料是指能够迅速吸收水分并保持一定稳定性的材料,常见的有吸水性树脂、高分子吸水性材料等。
这些材料在吸水后能够迅速膨胀,并且能够长时间地保持吸水状态。
吸水性强的材料在工业生产中有着广泛的应用。
比如,在农业领域,吸水性强的材料可以用于土壤改良和植物生长。
它们能够吸收大量的水分,并且可以释放出来,保持土壤的湿润度,提高土壤的肥力。
在建筑领域,吸水性强的材料可以用于混凝土的制作,能够提高混凝土的强度和耐久性。
此外,吸水性强的材料还可以用于纺织品的生产,能够制作出吸湿透气的功能性布料。
在日常生活中,吸水性强的材料也有着广泛的应用。
比如,我们常见的纸尿裤就是利用了吸水性强的高分子材料。
这种材料能够迅速吸收尿液,并且长时间地保持干燥,给宝宝带来舒适的穿着体验。
此外,吸水性强的材料还可以用于厨房和卫生间的清洁用品中,能够迅速吸收水分和污垢,提高清洁效果。
然而,吸水性强的材料也存在一些问题。
比如,一些高分子吸水性材料在长时间使用后会出现失效的情况,需要及时更换。
此外,一些吸水性强的材料可能会对环境造成一定的影响,需要注意环保和可持续性的问题。
总的来说,吸水性强的材料在工业生产和日常生活中都有着重要的应用。
它们能够带来便利和舒适,提高生产效率,但也需要注意使用和处理的方法,以免造成不良影响。
希望本文能够对吸水性强的材料有所了解,为读者提供一些参考和帮助。
高吸水树脂的结构特点一、引言高吸水树脂是一种具有优异吸水性能的新型高分子材料,广泛应用于医疗、卫生、环保、农业等领域。
本文将从结构特点方面对高吸水树脂进行详细介绍。
二、高吸水树脂的定义及分类1. 高吸水树脂的定义:高吸水树脂是一种具有超强吸水性能的聚合物,其在水中可迅速膨胀形成凝胶体。
2. 高吸水树脂的分类:按照不同的化学结构和用途,高吸水树脂可以分为聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸钠类、聚乙烯酰胺类等多种类型。
三、高吸水树脂的结构特点1. 化学结构:高吸水树脂主要由交联聚合物组成,其中含有大量的亲水基团。
常见的亲水基团包括羧酸基和羟基等。
2. 物理结构:高吸水树脂具有三维网状结构,形成了许多微孔和微通道。
这种结构使得高吸水树脂具有极强的吸水性能和保水性能。
3. 形态结构:高吸水树脂通常呈现为白色或淡黄色的颗粒状物质,大小和形态不一。
四、高吸水树脂的应用1. 医疗领域:高吸水树脂可用于医用敷料、止血剂、消毒剂等方面,具有良好的止血和消毒效果。
2. 卫生领域:高吸水树脂可制成卫生巾、尿不湿等产品,提高了产品的舒适度和使用寿命。
3. 环保领域:高吸水树脂可作为土壤保墒剂、植物生长调节剂等,具有良好的保水性能和调节作用。
4. 农业领域:高吸水树脂可作为农业保墒材料、植物营养液载体等,提高了农作物产量和品质。
五、高吸水树脂的优缺点1. 优点:(1)极强的吸水性能;(2)良好的保水性能;(3)可降解性好,对环境无污染。
2. 缺点:(1)价格较高;(2)易受温度和压力影响。
六、高吸水树脂的发展趋势1. 多元化发展:高吸水树脂将逐渐向多领域、多功能方向发展,扩大其应用范围。
2. 绿色化发展:高吸水树脂将逐渐朝着绿色环保方向发展,开发出更加环保的产品。
3. 降低成本:高吸水树脂将逐渐降低成本,提高其市场竞争力。
七、结论高吸水树脂是一种具有广泛应用前景的新型材料,其结构特点决定了其优异的性能。
未来,随着科技的不断进步和需求的不断增加,高吸水树脂必将得到更广泛的应用和推广。
高吸水性树脂介绍与应用一、高吸水性树脂介绍:高吸水性树脂又称为超强吸水剂,是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。
不溶于水和有机溶剂,但具有吸水性和保水性亦具高分子材料的优点。
二、高吸水树脂的分类:高吸水性高分子材料按照原料的不同可以分3 类:淀粉系列、纤维素系列和合成系列。
前两类以淀粉或纤维素为主要原料,在主链上接枝共聚上亲水性或水解后为亲水性基团的烯烃单体;后一类主要由聚丙酸型树脂或聚乙烯醇型树脂为主要原料,经过适度的交联即可制得,近年来已经成为了高吸水性高分子材料的热点。
三、高吸水性树脂的结构:高吸水性树脂是一种三维网络结构,它不溶于水而能大量吸水膨胀,形成高含水凝胶。
高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性,这是因为其分子中含有强吸水性基团和一定的网络结构,即具有一定的交联度。
实验表明:吸水基团极性越强、含量越多,吸水率就越高,保水性也越好。
而交联度需要适中,交联度过低则保水性差,尤其在外界有压力时水很容易脱除。
高吸水性树脂的微观结构因合成体系的不同而呈现出多样性。
大多数高吸水性树脂是由分子链上含有强亲水性基团(如羧基、磺酸基、酞胺基、羟基等)的三维网状结构所组成。
吸水时,首先是离子型亲水基团在水分子的作用下开始离解,阴离子固定在高分子链上,阳离子作为可移动离子在树脂内部维持电中性。
由于网络具有弹性,因而可容纳大量水分子,当交联密度较大时,树脂分子链的伸展受到制约,导致吸水率下降。
随着离解过程的进行,高分子链上的阴离子数增多,离子之间的静电斥力使树脂溶胀,同时,树脂内部的阳离子浓度增大,在聚合物网络内外溶液之间形成离子浓度差,渗透压随之增大,使水进一步进入聚合物内部。
当离子浓度差提供的驱动力不能克服聚合物交联结构及分子链间的相互作用(如氢键)所产生的阻力时,吸水达到饱和。
四、高吸水性树脂的吸水机理:高吸水性树脂吸水机理有多种解释,其中有两种占主要地位。
一者认为高吸水性树脂吸水有3个原动力:水润湿、毛细管效应和渗透压。
高吸水性树脂的制备高吸水性高分子(Superabsorbent polymers,简称SAP,也叫高吸水性树脂,高吸水性聚合物),是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并能够吸收、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。
传统的吸水性材料如棉花、纸张、海绵、泡沫塑料等吸水倍率均较低,一般只有自身重量的20倍,且稍加挤压,极易失去水分,与之相比,高吸水树脂具有独特的优势:不溶于水喝任何有机溶剂,但能吸收相当于其自身重量几百倍乃至几千倍的水;其吸收的水份不易用机械压力压出,具有优异的保水性能;在吸收水分后能形成一定强度的凝胶,对生物组织无刺激作用;使用方法简单,具有成本低、高效益的绿色环保性。
由于高吸水树脂具有以上的优点,已被广泛应用于生理卫生用品、农业园艺、沙漠防治与绿化、环境治理、建筑等领域,是今年来深受人们重视、发展较快的新型功能高分子材料。
现在全世界高吸水树脂的年生产能力已超过14万吨。
目前,美国和日本在高吸水树脂的研究开发方面居领先地位。
我国这方面的研究起步较晚。
高吸水性树脂根据原料来源,高吸水树脂可分为淀粉体系、纤维素体系和合成树脂体系。
高吸水性树脂(SAP)又称超强吸水剂,1. 淀粉接枝丙烯腈共聚物(HSPAN)这种高吸水树脂有美国农业部提供。
工业化后,商品名为“Super Slurper”。
生产过程是将淀粉在90℃水中糊化,加入丙烯腈,以硝酸铈铵为引发剂,在20-30℃下,进行接枝共聚反应,产物在强碱作用下水解,使接枝的聚丙烯腈部分转变为相应的聚丙烯酰和聚丙烯酸盐,然后用甲醇作沉淀剂,分离、干燥得到成品,所形成的聚合物可吸收600-1000倍的水分,但长期保水性不好。
2. 淀粉-丙烯酸盐接枝共聚生产过程与HSPAN相似,方法是使用淀粉和聚丙烯酸钠的水溶液经加热混炼,由于混炼加热,在高分子键上产生自由基,取代了通常的引发剂的作用,从而形成接枝共聚物。
通常教练机用环氧氯丙烷或氯化钙。
什么材料具有较高的吸水性能?一、氨纶纤维氨纶纤维是一种弹性纤维,具有优异的吸水性能。
其表面张力较大,能够迅速吸收周围的水分,达到快速吸湿的效果。
此外,氨纶纤维的微孔结构也使其具有较大的内部表面积,进一步增强了其吸水性能。
无论是在纺织品制造中还是在医疗卫生产品中,氨纶纤维都被广泛应用于湿润和吸水场景。
二、木浆纤维木浆纤维是从木材中提取的高分子纤维素物质,其具有较大的纤维间隙和丰富的亲水基团。
这些特性使得木浆纤维具有出色的吸水性能。
木浆纤维在制造卫生用品(如卫生巾、尿不湿等)时被广泛采用,其吸水性能能够有效锁定液体,保持干爽和舒适。
三、竹纤维竹纤维是一种天然纤维素材料,具有很好的吸水性能。
由于竹纤维表面的微孔结构和丰富的亲水基团,其能够快速吸收周围的水分,实现迅速吸湿的效果。
此外,竹纤维还具有很好的透气性和柔软性,常被用于制作吸湿排汗的运动服装和家居用品。
四、高强度特纳石墨烯纤维特纳石墨烯纤维是由石墨烯薄片堆叠而成的纤维,其具有高比表面积,独特的层间结构和优异的机械性能。
石墨烯纤维的层间空隙是其出色吸湿性能的关键因素之一。
这些层间空隙可以迅速吸收和储存水分,实现高效的吸水效果。
石墨烯纤维在新型高吸湿材料的开发、纺织品领域的应用等方面具有巨大潜力。
五、微孔陶瓷材料微孔陶瓷材料是一种具有高度孔隙结构的材料,其内部孔径尺寸范围广泛,能够容纳不同大小的水分分子。
由于这些微孔结构,微孔陶瓷材料具有出色的吸水性能。
在水净化、湿度调节等领域,微孔陶瓷材料被广泛应用,其独特的水吸附性能为解决相关问题提供了新的途径。
综上所述,氨纶纤维、木浆纤维、竹纤维、高强度特纳石墨烯纤维和微孔陶瓷材料都具有较高的吸水性能。
它们在不同领域的应用,为我们提供了更加便捷和舒适的生活。
未来,随着科学技术的不断进步,吸水性能更好的材料有望不断涌现,为生活带来更多便利和创新。
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种具有优异吸水性能的材料,广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
它具有吸水速度快、吸水量大、保水性能优异等特点,因此备受关注。
本文将就高分子吸水材料的特性、应用领域以及发展前景进行探讨。
高分子吸水材料的主要特性包括,首先,它具有优异的吸水速度,能够在短时间内迅速吸收大量水分。
其次,高分子吸水材料具有出色的吸水量,能够吸收自身几百倍甚至上千倍的水。
此外,它还具有良好的保水性能,能够长时间保持吸水状态,不易释放已吸收的水分。
这些特性使得高分子吸水材料在卫生巾、尿不湿、农业保水、建筑材料等领域有着广泛的应用。
在卫生用品领域,高分子吸水材料被广泛应用于卫生巾、尿不湿等产品中。
其优异的吸水速度和吸水量,使得产品能够快速吸收排泄物,保持干爽舒适的使用体验。
同时,高分子吸水材料的保水性能也能够有效减少产品的更换次数,降低使用成本,受到了消费者的青睐。
在农业领域,高分子吸水材料被用作土壤改良剂和保水剂,能够有效提高土壤的保水保肥能力。
它能够吸收大量的水分,并将其释放到植物根系周围,提供植物生长所需的水分和养分,从而提高作物的产量和品质。
在建筑材料领域,高分子吸水材料被广泛用于混凝土、水泥和涂料等产品中,能够提高材料的抗渗性和耐久性,延长产品的使用寿命,降低维护成本。
未来,随着人们对生活品质和环境保护意识的提高,高分子吸水材料的应用前景将更加广阔。
它将会在农业、环境保护、新能源等领域发挥更大的作用,为人们的生活和生产带来更多便利和效益。
综上所述,高分子吸水材料具有优异的吸水性能和广泛的应用前景,其在卫生用品、农业、建筑材料等领域发挥着重要作用。
相信随着科技的不断进步和人们对生活质量的追求,高分子吸水材料将会有更加广泛的应用,为社会和人们的生活带来更多的便利和效益。
高吸水性高分子材料高材091 姚丽琴高吸水性高分子材料主要指高吸水性树脂,又称超级吸水剂。
它与日常生活中的一些其他的吸水剂,如:聚氨酯海绵、棉花、手纸等高分子材料不同,日常生活中的吸水剂能吸收水分最高可达自身重量的20倍,而我们这里所要介绍的超级吸水剂,是指其吸水能力至少超过自身重量说数百倍的特殊性树脂,能够表现出超强的吸水能力。
高吸水性树脂从其原料角度出发主要分为两类,即天然高分子改性高吸水性树脂和全合成高吸水性树脂。
前者是指对淀粉、纤维素、甲壳质等天然高分子进行结构改造得到的高吸水性材料。
其特点是生产成本低、材料来源广泛、吸水能力强,而且产品具有生物降解性,不造成二次环境污染,适合作为一次性使用产品。
但是产品的机械强度低,热稳定性差,特别是吸水后性能较差,不能应用到诸如吸水性纤维、织物、薄膜等场合。
淀粉和纤维是具有多糖结构的高聚物,最显著的特点是分子中具有大量羟基作为亲水基团,经过结构改造后还可以引入大量离子化基团,增加吸水性能。
后者主要指对聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物进行交联改造,使其具有高吸水树脂的性质。
特点是结构清晰、质量稳定、可以进行大工业化生产,特别是吸水后机械强度较高,热稳定性好。
但是生产成本较高,而吸水率偏低。
在材料的外形结构上来说,目前已经有粉末型、颗粒型、薄膜型、纤维型等高吸水性产品,其中纤维型和薄膜型材料具有使用方便,便于在特殊场合使用的特点。
高吸水性树脂由于采用原料不同,制备方法各异,产品牌号繁多,单从产品名称上不易判断其结构归属。
高吸水性高分子材料之所以能够吸收高于自身重量数百倍,甚至上千倍的水分,其特殊结构特征起到了决定性的作用。
作为高吸水性树脂从化学结构上来说主要具有以下的特点:1)树脂分子中具有强亲水基团,如羟基、羧基等。
这类聚合物分子都能够与水分子形成氢键,因此对水有很高的亲和性,与水接触后可以迅速吸收并被水所溶胀。
2)树脂具有交联结构,这样才能在与水相互作用时不被溶解成溶液。
3)聚合物内部应该具有浓度较高的离子性基团,大量离子性基团的存在可以保证体系内部具有较高的离子浓度,从而在体系内外形成较高的指向体系内部的渗透压,在此渗透压作用下,环境中的水具有向体系内部扩散的趋势,因此,较高的离子性基团浓度将保证吸水能力的提高。
4)聚合物应该具有较高的分子量,分子量增加,吸水后的机械强度增加,同时吸水能力也可以提高。
高吸水性树脂的性能高吸水性树脂作为一种功能材料应用,其应用领域不同,对它的性能也有各种各样的要求。
高吸水性树脂主要有以下几项性能:1)吸水性高吸水性树脂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组成,结构,形态,分子量,交联度等内在因素,外界条件对其影响也很大.高吸水性树脂吸水性的测定方法很多,有筛网法,茶袋法,抽吸法,离心法等,因测定方法的不同而有差异,只能作为参考。
2)凝胶强度高吸水性树脂吸水后,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。
聚合物本身的结构及组成直接决定了高吸水性树脂吸水后的强度,而且强度与吸水能力,吸水速度三者有相互依赖和相互矛盾的关系。
所以在制造高吸水性树脂时,应根据不同的使用要求,进行合理的分子设计,采用适宜的单体结构,选择合理的合成方法,制造出具有恰当的聚合度和交联密度的产品,以达到强度,吸水能力及速度都能满足使用要求的吸水性树脂.。
高吸水性树脂凝胶强度测试难度相对较大,Brandt 等人通过振荡应力流变计测定树脂凝胶粒的剪切模量,用以表征凝胶强度。
3)保水性高吸水性树脂不但吸水能力强,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的状态的能力。
众所周知,含有大量水的一般水凝胶都具有加压难脱水,蒸发慢,对水的保持能力高的特点。
高吸水性树脂是水凝胶,当然具有这些性质。
通常物质的脱水主要有加热蒸发脱水和加力脱水两种。
因此,高吸水性树脂也有自然条件保水性,热保水性和加压保水性等几种保水性能。
4)稳定性高吸水性树脂作为吸水性材料使用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。
因此,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。
不同种类的高吸水性树脂吸水后,其稳定性有差异,如聚丙烯酸盐类树脂随交联度增加热稳定性也增大,常温下,高吸水性树脂可在密闭容器内储存3~5 年,其吸水能力不变,稳定性很好。
5)增稠性高吸水性树脂凝胶具有特殊的流变性能,增稠性是其显著特性,很少量的树脂就可使溶液粘度大大提高。
Taylor 研究了高吸水性树脂凝胶的增稠机理,发现由于高吸水性树脂在水中可高度溶胀,吸收溶剂,溶液体系被溶胀的树脂颗粒紧密填充,而变得稠密,溶液粘度显著增加。
除以上性能外,高吸水性树脂还具有吸氨性,扩散性,安全性,相溶性等特殊性能。
高吸水性树脂的应用高吸水性树脂由于其优良的吸水性和保水性,应用范围在不断扩展,已广泛应用于卫生材料,农林园艺,脱水剂,化学蓄冷剂,蓄热剂,污泥固化剂,防露水用壁材,食品保鲜剂,水膨胀涂料和复合吸水材料等方面。
因此,其生产能力迅速增加,特别是美国和日本发展最快,年产量已超过20 万t.。
1)农林、园艺方面的应用我国土地辽阔,有大面积的沙漠及干旱,半干旱西北,改造治理沙漠,防止水土流失,提高干旱半干旱地带,为高吸水性树脂绿化祖国再造山川秀美的大地区的作物产量提供了用武之地。
研究者发现,在农业上应用高吸水性树脂可以减少灌溉水的损耗,降低植物的死亡率,提高土壤的肥力,加快作物的生长速度,增加作物的产量.而且可使土壤形成团粒结构,可以增加土壤的透水性,透气性,降低壤的昼夜温差。
同时与肥料,农药作用可使它们缓慢释放,增加肥料和农药的利用率和有效性。
用于耕作的高吸水性树脂可以是薄膜状,凝胶状和泡沫状,其用途是用于正在生长的蔬菜和花的种子,以增加生产的稳定性和产量,节省劳动力。
高吸水性树脂吸水后,保存在苗床下面的适当位置,利用毛细作用,逐渐供给植物水分,这样可以达到缓释水分的作用。
对我国特别是西北,华北干旱,半干旱地区而言,高吸水性树脂的节水,保水,抗旱保苗,改良土壤,促进植物生长的特殊性能,无疑是一个福音,越来越受到广大农民和科技工作者的关注。
2)医药卫生用品方面的应用在医疗卫生用品领域,人们利用高吸水性树脂的吸收尿液,血液,药物等特性作为吸收材料,如卫生巾,尿布,餐巾纸,失禁片,医用药棉等。
高吸水性树脂的超强吸水能力和保水能力使得生理卫生方面的产品大大轻便化,小型化,舒适化,消除了人们很多苦恼。
近20 年来高吸水性树脂已达年产近100 万t,其中80%~90%左右用于卫生材料。
在美国,日本,欧洲等国家和地区用高吸水性树脂作卫生材料已基本普及。
此外,近年来高吸水性树脂在医药缓慢释放技术中的应用也引起了人们的重视。
采用高吸水性树脂作为医药释放材料最有利之处是可以通过调节其结构以适宜生物体特点及含水率,达到控制药物释放的速度。
3)建筑材料方面的应用随着现代化建设的发展,各行各业都在突飞猛进地发展,水是建设中须考虑的重要因素。
在各项建设中节水保水,综合治理水资源是当务之急。
研究开发超强吸水剂是加快建设,治理的重要措施之一。
目前,高吸水性树脂在建材工业中主要应用于止水堵漏,防结露,调湿除湿,建材涂料,提高建筑工效等方面。
4)其它方面的应用除以上几个方面外,高吸水性树脂在日用化工,石油工业,环保工业,纤维工业,电子工业等方面同样具有广阔的应用前景。
高吸水性树脂在日常生活中也得到很好的应用。
如食品保鲜剂,化妆品添加剂,香水缓释剂,油田处理剂等方面高吸水性树脂均发挥了巨大的作用。
高吸水性树脂生产工艺1)天然高分子的接枝通过天然高分子的接枝改性合成的高吸水性树脂的优点是成本较低、产物超过使用周期可以分解,缺点是工艺复杂、产品易腐败,强度较差。
天然高分子的接枝主要有以下几种方法。
淀粉-丙烯腈接枝共聚物:淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解产物是世界上第一个开发的高吸水性树脂。
特点是吸水倍数高(1000-3000倍)、成本低。
缺点是水解工艺比较复杂,干燥效率低。
合成所用的硝酸铈铵是至今淀粉接枝不饱和单体最有效的引发剂,其工艺过程为:淀粉糊化→冷却→接枝共聚→加压水解→冷却→酸化→离心分离→中和→干燥→成品包装。
如果采用三价锰盐-硫酸亚铁铵双氧水组成的复合引发体系,则接枝效率可达95%。
合成时需要控制引发剂用量、加入方式、温度、淀粉种类和丙烯腈用量等。
但关键是控制共聚物的皂化方法和皂化程度。
淀粉-混合单体的接枝共聚物:即在淀粉上除了接枝丙烯腈外,还可以接枝丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺等单体。
其优点是进一步提高产物的吸水倍数,此外,如采用颗粒淀粉,可省去糊化工序,缩短皂化时间,产品容易过滤、分离、清洗、贮存。
淀粉-聚丙烯酸钠的接枝共聚物优点是将淀粉和聚丙烯酸钠水溶液在加热条件下进行混炼,即过程力化学接枝形成产物。
纤维素的接枝共聚物:即将丙烯腈等单体分散在纤维素浆液中,在铈盐引发剂的作用下进行接枝共聚,再加压水解。
其优点是:虽然吸水倍数不如淀粉类共聚物,但可制成高吸水性织物,可与纤维混纺,改善最终产品的吸水性能。
天然高分子羧甲基化:特点是控制羧甲基化的程度,交联后可得吸水性不同的产物。
2)交联水溶性合成树脂以水溶性合成树脂为原料合成高吸水树脂是目前的主导,其优点是克服了天然高分子接枝后改性的不足,并且原料丰富,缺点是成本偏高。
具体合成方法为:聚乙烯醇的交联改性:主要通过酸酐的交联,并引入-COONa基团。
特点是吸水性能可调。
聚丙烯酰胺的交联改性:主要通过辐射引发或引发剂引发磷酸、马来酸酐、邻苯二甲酸酐等与聚丙烯酰胺交联,如采用丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚交联,可得吸水量可达2000g/g的高吸水性树脂。
聚丙烯腈的改性:主要是通过丙烯腈与甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺进行共聚、纺丝、再硫酸浸渍制得纤维状吸水树脂。
聚丙烯酸的改性:主要是通过丙烯酸盐类单体的水溶液聚合或反相悬浮聚合制得,其产量是最大的。
交联方法可以采用交联剂交联、自身交联、离子交联等方法。
SAP的生产概况1978年日本实现了SAP的工业化生产,随后,美国Chemdal公司、日本住友精化、触媒化学公司、德国Stockhause、日本三洋化成、Dowchemica 等数十家公司先后投产,1980年世界生产能力均为5 kt,1990年生产能力增强到210 kt,1998年已发展到850 kt,而到2000年,世界SAP生产能力迅速增加到1200 kt左右。
目前主要生产地区包括美国、日本、西欧,随着亚洲市场的扩大,有些公司在亚洲也建厂并投产,东南亚也将成为第四大生产区。