高吸水树脂制备

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。

高吸水性树脂的制备一、实验目标1．理解高吸水性树脂制备的基本原理；2．掌握实验室中沉析、真空干燥等常见的操作。

二、产品特性与用途高吸水性树脂或称超吸水性树脂（SAR），是指能吸收自身质量几百倍甚至上千倍水分的高分子聚合物，在日常生活、农业、医药及其他工业部门有广泛用途。

例如，高吸水树脂可用作香料载体、尿不湿的吸水材料；农业上用作园艺保水剂；工业上用作油水分离材料、污水处理剂、溶剂脱水剂；医药上用作人工肾脏过滤材料、血液吸附剂等，其很多用途正处于开发研究之中。

三、实验原理本实验以淀粉、丙烯腈为原料制备高吸水性树脂，主要的化学反应有两个，即接枝反应和水解反应。

接枝反应是以水为介质，以铈盐为引发剂，将丙烯腈接枝到已糊化的淀粉链上。

水解反应是在氢氧化钠的作用下，将接枝聚合物侧链上的腈基转变为酰胺基和羧酸盐基。

其反应式如下：接枝反应：R st +Ce4+Rst·+Ce3+(Rst代表淀粉，下同) 水解反应：作为吸水材料必须具备两个条件：一个是自身带有较多的吸水基团；二是本身不溶于水。

本实验制备的树脂是以淀粉为骨架，与丙烯腈接枝共聚成高分子化合物，不溶于水，侧链上的腈基又经过水解转化为亲水性很强的羧酸盐基和酰胺基，使其具有极强的吸水性。

因此，水解反应是使接枝共聚物实现其吸水性关键的一步反应，而水解反应条件选择的好坏直接影响到高吸水性树脂吸水性的高低。

四、主要仪器与药品1．主要仪器电热恒温水浴锅，电动搅拌器，500mL三口烧瓶以及氮气钢瓶等。

2．主要药品玉米淀粉，市售；丙烯腈，AR；硝酸铈铵，AR；氢氧化钠，AR；硝酸，AR；95%(v/v)乙醇，CP。

五、实验内容与操作步骤1. 称量淀粉10克装入三口烧瓶内，加200mL蒸馏水搅拌制成淀粉浆。

在氮气保护下，在80～85℃糊化30～40min，然后冷却到20～40℃。

2. 将硝酸铈铵用1mol/L的硝酸配成0.1g/mL的溶液，取3mL硝酸铈铵溶液与16克丙烯腈混合，配制成丙烯腈的硝酸铈铵溶液。

高吸水性树脂的制备本文介绍了淀粉类、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。

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。

高吸水树脂的制备及其性质研究高吸水树脂，也叫超级吸水树脂，是一种高分子材料，能够吸收数倍于自身重量的水或其他液体。

它具有良好的吸水性、保水性、离子交换性和吸附性等特点，因而被广泛应用于卫生、农业、环保、化工等领域。

本文将介绍高吸水树脂的制备、特性及其在实际应用中的优缺点。

一、高吸水树脂的制备高吸水树脂的制备方法较多，主要包括自由基聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法等。

以下将分别介绍这三种方法的原理及特点。

1、自由基聚合法自由基聚合法是目前应用最广泛的高吸水树脂制备方法之一。

该方法是利用双烯丙基醚、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺等单体和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）等交联剂在反应器中，在引发剂的作用下发生自由基聚合反应，形成高分子网状结构。

自由基聚合法的优点是操作简单、工艺成熟、产量高，且制备出的高吸水树脂具有较为均匀和稳定的孔隙结构、较高的吸水性能和化学稳定性。

但缺点也明显，由于聚合反应过程中存在多种副反应，如交联度不均、水解、分解等，导致产品品质不稳定，耐久性差，且合成出的高吸水树脂多为非无毒或半无毒的产物。

2、原位聚合法原位聚合法是在水溶液中通过加入不同的单体，即可得到高吸水树脂的制备方法。

该方法的关键在于加入丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物等水溶性单体，并反应后形成高分子材料的过程。

与自由基聚合法不同，原位聚合法需要在低温下进行反应，以控制高分子的交联度，并加入交联剂促进交联反应的进行。

原位聚合法的优点在于制备出的高吸水树脂结构较为优化，分子间的相互作用增强，吸水性能更好，且水分子运动更加自由，有利于离子交换反应的进行。

缺点是需要对反应温度、反应物和交联剂等进行较为严格的控制，否则会产生聚合不完全、交联不均和晶体生成等副作用。

3、悬浮聚合法悬浮聚合法是一种新型的高吸水树脂制备方法，主要通过将单体和交联剂等散布在水中，形成悬浮液，并在引发剂的作用下进行自由基聚合反应。

与自由基聚合法相比，悬浮聚合法的优点在于制备工艺简单、成本低、产能高，且吸水性能和耐久性都得到了很大的改进。

111m g h g m t --∆⋅⋅=∆吸水速率高吸水性树脂的制备一、实验目的1、 了解高吸水性树脂的基本功能及其用途2、 了解高吸水性树脂的合成原理和制备方法 二、实验原理高吸水性树脂是近几年发展起来的一种新型功能高分子材料，由于分子中含有大量的羧基、羟基等亲水基团，因此吸水能力很强，其吸水倍数可达自身重量的数百倍甚至上千倍，吸水速度极快，可在数十秒内生成凝胶。

另外，在制备高吸水性树脂的反应过程中，由于分子间发生微量交联，使其不溶于水，也不溶于有机溶剂。

高吸水性树脂分散性好，无毒无味，加压不脱水，可以反复使用，现已发展成为系列化产品。

某些型号的高吸水性树脂可以在一定时间内自行分解，不污染环境。

目前，高吸水性树脂的制备主要有以下三种方法：第一种是在淀粉骨架上接枝含有乙烯基的单体，然后皂化、干燥而制成；第二种是在纤维上进行接枝制得；第三种是将水溶性高分子如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等进行轻微交联而制得。

本实验采用第一种制备方法，以四价铈为引发剂在淀粉底基上接枝丙烯腈，然后皂化制得高吸水性树脂。

四价铈首先同淀粉链上带羟基的碳原子进行氧化还原反应，形成碳自由基，进一步引发丙烯腈单体进行接枝反应，接枝产物经水解皂化后制得吸水性树脂。

三、实验仪器与试剂仪器：电动搅拌器、250mL 三口烧瓶、冷凝管、单口烧瓶、温度计、烧杯 试剂：淀粉、丙烯腈（用前蒸馏），0.08%的硫酸铈铵溶液（用1%H 2SO 4配成），0.5mol/L 硫酸溶液，0.5mol/L 氢氧化钠溶液，氮气。

四、实验步骤1、 高吸水性树脂的制备（1） 向干燥的250ml 三口烧瓶中加入2.5g 干燥过的淀粉、100ml0.08%的硫酸铈铵溶液（用1%H 2SO 4配成）和20ml 丙烯腈单体。

（2） 将三口烧瓶置于40~45℃恒温水浴中，在氮气保护下进行接枝聚合，反应1.5h 。

（3） 将产物过滤，并用去离子水和丙酮进一步清洗，然后置于真空烘箱中于60℃烘干。

高吸水树脂生产工艺高吸水树脂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。

下面将介绍高吸水树脂的生产工艺。

首先，高吸水树脂的生产需要选择适当的原料。

一般来说，主要的原料是聚丙烯酰胺和丙烯酸钠。

这两种原料都是具有高分子结构的聚合物，能够形成交联网络结构，从而实现高吸水性能。

接下来，将聚丙烯酰胺和丙烯酸钠按照一定的配比加入反应釜中。

反应釜中还需要添加一定量的溶剂，如水。

溶剂的加入能够促进聚合物的溶解和反应进行。

然后，需要对反应釜中的混合物进行物理搅拌，以保证反应的充分进行。

搅拌的强度和时间需要根据具体的工艺要求进行调整，以确保混合物的均匀性和反应的效果。

在搅拌的过程中，还需控制反应的温度。

一般来说，高吸水树脂的制备需要在适当的温度下进行。

过高的温度会导致聚合物的分解，而过低的温度则会影响聚合物的反应速度。

因此，需要通过控制加热和冷却系统来维持适当的反应温度。

完成聚合反应后，就需要对反应物进行分离和纯化。

首先，将反应物转移到离心机中进行离心分离。

通过离心分离，可以将反应过程中形成的颗粒状物质和液体进行分离。

分离后，将得到的颗粒状物质进行干燥处理。

干燥的目的是去除反应过程中残留的溶剂和水分，从而得到纯净的高吸水树脂产品。

干燥通常采用物理方法，如加热和真空干燥。

最后，对所得的高吸水树脂进行筛分和包装。

筛分的目的是去除颗粒状物质中的细小颗粒，以提高产品的质量。

包装则是将高吸水树脂产品按照一定的规格进行包装，以方便储存和销售。

综上所述，高吸水树脂的生产工艺包括原料选择、混合反应、分离纯化、干燥处理、筛分和包装等步骤。

正确操作每个环节，控制好反应条件，能够制备出质量优良的高吸水树脂产品。

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。