最新7.高吸水性树脂详解教学讲义PPT

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高吸水性树脂最新版PPT

高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为个阶段合成系淀粉接枝聚合反应常为3个阶段淀粉接枝聚合反应常为
第一阶段
链的引发
第一步先在淀粉链上形成自由基第二步由自由基引发单体以硝酸铈铵引发剂为例：以硝酸铈铵引发剂为例：
高亲水性树脂
若用M表示人工高分子单体，若用表示人工高分子单体，在与具有自由基的淀粉相遇表示人工高分子单体时，产生接枝反应：产生接枝反应：
高亲水性树脂
阶段1 阶段阶段2 阶段
三、吸水原理
阶段3 阶段
较慢。通过毛细较慢。通过毛细管吸附和管吸附和分散作吸水。用吸水。
水分子通过氢键与水分子通过氢键与氢键树脂的亲水基团作用, . 亲水基团离解, 离亲水基团离解子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。树脂的网络扩张。
LOGO
高吸水性树脂材料
组员：
徐敏珊 30320082200068 薛娜 30320082200071
许国云 30320082200070 姜玲 30320082200023
钟凤容 30320082200094 庄静雯 30320082200097
高分子化学小组报告
目录
1
报告摘要 2 3 应用前景吸水原理
区别与联系
纤维素系
抗霉解性优
合成系
工艺简单吸水、保水能力强吸水速度较快耐水解，吸水后凝胶强度大，保水性强.抗菌性好.但可降解性
缺点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。
优点
储量丰富，可不断再生，成本低;无毒且能微生物分解，可减少对环境的污染。
例如：例如：M 为丙烯酸或丙烯腈

功能高分子吸水性树脂

• ③研发新型的复合型高吸水树脂。 • ④采用新的引发方法，特别是微波辐射方法、紫外辐射和超声辐射法，并实现其工业生产，是目前研究的热点之一。 • ⑤改进工艺路线。
功能高分子吸水树脂
小组成员：
• 高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料，具有很强的吸水保水功能，在工业、农林、及日常生活等方面具有广阔的应用。
• • • •
1 高吸水树脂的吸水机理 2 高吸水树脂的制备方法 3 高吸水树脂的应用 4 高吸水树脂的展望
1 高吸水树脂的吸水机理
• 高吸水树脂吸水后与水之间存在3种作用： ①水分子与高分子电负性强的氧原子形成氢键结合：②水分子也疏水集团的相互作用：③水分子也亲水基团的相互作用。
展望
3.1医药卫生中的应用 3.1医药卫生中的应用
• 用于卫生巾、一次性婴儿尿布等生理卫生用品 • 用高吸水树脂凝胶制作的柔软隐形眼镜 • 高吸水树脂作为抗血栓材料 • 医用绷带、棉球和纱布等 • 制造人工玻璃、人工角膜、人工皮肤、人工血管、人工肝脏、人工肾脏等人工器官；人体埋入材料、保温保冷材料等
4 高吸水树脂的展望
• 目前，国内外研制的各种高吸水树脂大部分去离子水或蒸馏水有较高的吸水率，在盐水中的吸水率却降到1/50～1/10，这就造成其在实际应用中大打折扣 • ①开发抗盐性号的高吸水树脂，扩大使用范围。 • ②目前国内对高吸水树脂研究中，大约 90%以上是产品开发方向，涉及高吸水树脂基础理论的研究很少。
3.4日用化工中的应用 3.4日用化工中的应用
• 可在化妆品种作湿润剂、增稠剂、头发定型剂、香料缓释剂 • ，制成能吸收汗液的鞋垫、防护帽等，可保持鞋帽干爽 • 在雪花膏、香粉、香皂中加入高吸水树脂，不仅储存过程中变干，同时可滋润皮肤 • 在洗发水添加阴离子型高吸水树脂，可防止头皮过度干燥，且泡沫少，易冲洗干净，洗后头发光滑柔顺。

《高吸水性树脂》PPT课件

CH2 CH
+ CH2 CH R CH CH2
COOH
引发剂
丙烯酸直接聚合皂化法
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
COOH
R
COOH
R
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
C O O NHa
C O O NHa
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
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第二节高吸水性树脂的分类
2. 纤维素类高吸水性树脂
纤维素类高吸水性树脂的制备是1978年由德国赫尔斯特（Holst）公司首先报道的。
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。
优点：原料丰富，产品吸水率较高，可达千倍以上。
缺点：而失去吸水保水作用。
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第二节高吸水性树脂的分类
支链淀粉
淀粉结构
直链淀粉
H OH
O HO
上一内容
HO
OH
H H
OH
O HO
HO
H H
H
OH
O HO
OH
HO
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第二节高吸水性树脂的分类
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥离心中和
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第二节高吸水性树脂的分类
(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。

7.高吸水性树脂详解

高吸水性树脂
1 概述
自古以来，吸水材料的任务一直是由纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等材料所承担的。但这些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。
1
高吸水性树脂
60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂。这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。它不溶于水和有机溶剂，吸水能力可达自身重量的500～2000 倍，最高可达5000倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出。吸收了水的树脂干燥后，吸水能力仍可恢复。
27
高吸水性树脂
(b) 聚丙烯腈水解法将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化铝等交联剂交联成网状结构分子，也是制备高吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用于腈纶废丝的回收利用。如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物，最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反应历程如下：
28
高吸水性树脂
29
后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树酯。这类树脂在吸水后有较高的机械强度，适用范围较广。
13
高吸水性树脂
（4）改性聚乙烯醇类这类高吸水性树脂由聚乙烯醇与环状酸酐
反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。这类树脂由日本可乐丽公司首先开发成功，吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。
25
高吸水性树脂
CH2 CH
+ CH2 CH R CH CH2
COOH
引发剂
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH

高分子材料第3章5高吸水性树脂

离子型接枝共聚
它是指借助催化剂的作用使单体活化为带正电荷或者负电荷的活性中心,然后进行接枝共聚。接枝点数目与活性中心的浓度有关，可以用催化剂浓度调节。如AlCl3和聚氯乙烯（PVC）作催化剂接枝乙烯基亲水性单体反应：
聚合物的侧基反应(偶联法)
这是指聚合物侧链官能团与端基聚合物之间的反应。其接枝反应如下：
第六节高吸水性树脂
概述
高吸水性树脂是一种交联密度很低、不溶于水、高水膨胀性的功能性高分子材料。由于其能吸收自身质量百倍到千倍的水，且吸收的水份不易用机械压力压出，具有良好的保水性能，因此被广泛用于农业、林业、园艺等的土壤改良剂，卫生用品材料、工业用脱水剂、保鲜剂、防雾剂、医用材料等等。高吸水性树脂的良好的吸水性能与保水性能使其在防沙固林中独树一帜。
高吸水性树脂的结构与吸水性机理
结构
高吸水性树脂聚合物是一类分子中含有极性基团并具有一定交联度的功能高分子，是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕物理交联构成的三维网络结构。其结构如图示：
机理
从其交联的结构图中可以看出，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，成为高吸水性的状态。但是交联度不能太低，否则就会溶解于水，因此在不溶于水的情况下处于最低交联度的树脂有可能是高吸水性树脂。而其中的极性基团则大多是羧基、酰胺基、氨基，磺酸基、磷酸基，亚磺酸基等亲水性基团或者是这些基团的共聚体。高吸水性聚合物吸水前，高分子链相互缠绕在一起；吸水后，聚合物可以看成是高分子电解质组成的离子网络和水的构成物。在这种离子网络中，存在可以移动离子对，它们是由高分子电解质离子组成的。
纤维素接枝丙烯酸
淀粉系接枝丙烯酸
高吸水性树脂的应用

高吸水性树脂的前沿动态ppt实用资料

对较少，尤其是国内的研究。导致理论研究相对滞后。产品的研发过程带来目前高吸水性树脂的复合化主要集中在吸水树脂中添加一定量的无机物材料如高岭土、膨润土等。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。导致理论研究相对滞后。
1 前沿动态
树脂的复合化
目前高吸水性树脂的复合化主要集中
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。导致理论研究相对滞后。
在吸水树脂中添加一定量的无机物材因此，开发利用廉价的天然资源作为合成原料，如纤维素、淀粉、甲壳素等天然多糖类高分子化合物。
通过单体接枝反应生产高吸水性树脂称为目前高吸水性树脂研究的热点之一。目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。若树脂的可降解性能差，带来环境问题的同时影响了其功效。为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。
1 前沿动态
相关理论研究
目前，高吸水树脂的研究主要集中在合成和应用开发新产品上，涉及吸水机
理、结构和性能关系与高吸水树脂的溶胀和凝胶的传质过程等方面的研究相目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。
为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。为此，开发可降解性高吸水性树脂是现在国内外研究的主流之一。目前制造高吸水性树脂的合成原料大多是石油产品，收到石油资源日益匮乏的限制，高吸水性树脂的造价不断上升，影响了高吸水性树脂的广泛使用。

功能高分子化学-2高吸收树脂ppt课件

提高土壤的透水性和通气性
混合Aqua Keep的土壤的透水系数
土壤
Aqua Keep4S的含量〔质量〕
透水系数〔20℃〕/cm.S-1
砂土水田土壤
对土壤% 0
0.3 0
初次 1.3×10-3 1.1×10-3 1.0×10-4
第二次 6.2×10-4 5.7×10-3 7.8×10-5
0.3
7.0×10-5
2.12 高吸油性树脂的分类
聚丙烯酸酯类聚氨酯泡沫类
按原料
聚降冰片烯类聚丙烯酸酯复合材料其它烯类
2.13 高吸油性树脂的吸油实际
构造
具有网状交联构造，大分子链上有大量的亲油基团
吸油过程：起初分子为分子分散控制，当少量油分子进入后缺乏以使高分子链段展开，仍处于卷曲缠绕。当进入足够量的油，分子链段伸展，网络中只需共价键结合的交联点存在，当高分子链伸展到一定程度，与弹性回缩力达成平衡。
2.5.2 纤维素为原料
2.5.3 聚丙烯酸体系
H-C=C-R1
H COOR2
交联剂交联法
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
C=O COONa COOH C=O COOH COONa
O
O
CH2 CHOH CH2 O
C=O
CH2 CHOH CH2 O
被脱水物高吸水性树脂高浓度蔗糖溶液基板薄膜接触脱水薄板结构示意图29在工业方面的应用可作为增稠剂和润滑剂防止水分渗透的堵水剂水泥管道连接的密封材料工业脱水材料及亲水性有机物的分离210在人工智能材料方面的应用一电刺激收缩功能凝胶将已吸水膨胀的高分子电解质凝胶插入正负电极加直流电压出现凝胶迅速而且可逆收缩的现象

PPT高吸水性树脂ppt课件

（4）改性聚乙烯醇类

由聚乙烯醇与环状酸酐反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。由日本可乐丽公司首先开发成功，吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。
淀粉系超高吸水高分子材料
超强吸水剂的研究起源于淀粉系
女性卫生用品
2018/11/20
Ab s o rb e nt po lym e r
医用吸水胶布
超强吸水高分子材料综述
用途
Super
植物养护泥
2018/11/20
各式吸潮剂
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
用途
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。提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，将是今后高吸水性树脂研究工作中的一个重要课题。对高吸水性树脂吸水机理的理论研究工作也将进一步开展，以指导这一类功能高分子材料向更高水平发展。
（1）聚丙烯酸盐类
目前生产最多的一类合成高吸水性树脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共
聚而成。制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两种。吸水倍率较高，一般均在千倍以上。
（2）聚丙烯腈水解物
将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂
交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。
在普通水中，水分子是以氢键形式互相连结
在一起的，运动受到一定限制。在亲水性基团作用下，水分子易于摆脱氢键的作用而成为自由水分子，这就为网格的扩张和向网格内部的渗透创造了条件。

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表1 高吸水性树脂分类
分类方法
类别
按原料来源分类
a. 淀粉类； b. 纤维素类； c. 合成聚合物类：聚丙烯酸盐系；
聚乙烯醇系；
聚氧乙烯系等。
a. 亲水单体直接聚合；
按亲水基团引入方式分类
b. 疏水性单体羧甲基化； c. 疏水性聚合物用亲水单体接枝；
d. 腈基、酯基水解。
6
高吸水性树脂
按交联方法分类按产品形状分类
7.高吸水性树脂详解
高吸水性树脂
60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂。这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。它不溶于水和有机溶剂，吸水能力可达自身重量的500～2000 倍，最高可达5000倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出。吸收了水的树脂干燥后，吸水能力仍可恢复。
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高吸水性树脂
高吸水性树脂是高分子电介质，对含有离子的液体吸收能力显著下降，因此，产品的净化程度对吸水率影响很大。通常采用渗析、醇沉淀、漂洗净化，再用碱中和处理。产品的最终形式随净化和干燥的方式而异。醇沉淀及鼓风干燥的一般为粒状产品；渗析和酸沉淀及转鼓干燥的一般制成膜，也可加工为粒状；若用冷冻干燥，则可制得海绵状产品。这些形式都有各自的独特用途。
后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树酯。这类树脂在吸水后有较高的机械强度，适用范围较广。
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高吸水性树脂
（4）改性聚乙烯醇类这类高吸水性树脂由聚乙烯醇与环状酸酐
反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。这类树脂由日本可乐丽公司首先开发成功，吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。
a. 用交联剂网状化反应； b. 自身交联网状化反应； c. 辐射交联； d. 在水溶性聚合物中引入疏水基团
或结晶结构。
a. 粉末状； b. 颗粒状； c. 薄片状； d. 纤维状。
7
高吸水性树脂
1.1.1 淀粉类淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一
种是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的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功；另一类是淀粉与亲水性单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，是由日本三洋化成公司首开先河的。
2
高吸水性树脂
由于上述的奇特性能，高吸水性树脂引起了人们较大的兴趣。问世 30多年来，发展极其迅速，应用领域已经渗透到各行各业。如在石油、化工、等部门中被用作堵水剂、脱水剂、等；在医疗卫生部门中用作外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料等；在农业部门中用作土壤改良剂等。在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。
8
高吸水性树脂
淀粉改性的高吸水性树脂的优点是原料来源丰富，产品吸水倍率较高，通常都在千倍以上。缺点是吸水后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。
9
高吸水性树脂
1.1.2 纤维素类纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。
一种是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；另一种是由纤维素与亲水性单体接枝共聚产物。
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高吸水性树脂
1.2 高吸水性树脂的制备方法 1.2.1 淀粉类高吸水性树脂的制备方法
美国农业部北方研究中心最早开发的淀粉类高吸水性树脂是采用接枝合成法制备的。即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。
15
高吸水性树脂
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高吸水性树脂
丙烯腈的接枝率与支链分子量对最终产品吸水能力有极大影响。例如，使用未胶化的粒状淀粉进行接枝反应所得支链的重均分子质量为10万，接枝频率（即一个接枝支链所对应的脱水葡萄糖单元数）为500。而使用在70 ℃胶化处理30分钟的淀粉进行接枝，所得的支链重均分子质量为80万，接枝频率为4000。前者吸水能力为自重的300倍，而后者则为1200倍。
4
高吸水性树脂
2 高吸水性树脂的类型和制备方法
1.1 高吸水性树脂的类型
根据原料来源、亲水基团引入方法、交联方法、产品形状等的不同，高吸水性树脂可有多种分类方法。其中以原料来源这一分类方法最为常用。按这种方法分类，高吸水性树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类。
5
高吸水性树脂
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高吸水性树脂
（2）聚丙烯腈水解物将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联
剂交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较低，故这类产品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。
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高吸水性树脂
（3）醋酸乙烯酯共聚物将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进行共聚，然
17
高吸水性树脂
用该方法制得的高吸水性树脂虽有较好的吸水能力，但由于反应体系的粘度通常很大，水解反应不可能十分彻底，最终产品中会残留有毒的丙烯腈单体，故限制了它们的应用。
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。
3
高吸水性树脂
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。提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，将是今后高吸水性树脂研究工作中的一个重要课题。此外，对高吸水性树脂吸水机理的理论研究工作也将进一步开展，以指导这一类功能高分子材料向更高水平发展。
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高吸水性树脂
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，然后在水溶液中引发接枝丙烯酰胺，也得到了吸水率达2000倍的高吸淀粉和小麦淀粉，也可采用土豆、红薯和大米的淀粉为原料，甚至有直接采用面粉为原料的。
纤维素改性高吸水性树脂的吸水倍率较低，同时亦存在易受细菌的分解失去吸水、保水能力的缺点。
10
高吸水性树脂
1.1.3 合成聚合物类合成高吸水性树脂目前主要有四种类型：
（1）聚丙烯酸盐类这是目前生产最多的一类合成高吸水性树
脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两种。这类产品吸水倍率较高，一般均在千倍以上。