高吸水性树脂_高吸水性树脂的性能

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高水性树脂

学院：信息工程学院姓名：龚先兵学号：6100212260

高吸水性树脂

高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物简写为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.同时 ,高吸水性树脂可循环使用.因此 ,越来越受到人们的关注.目前 ,超强吸水树脂已在工业,农业,林业,卫生用品等领域中得到广泛应用 ,并显示出更为广阔的发展前景。

1.SAP的结构与吸水机理

高吸水性树脂是由三维空间网络构成的聚合物 ,它的吸水,既有物理吸附 ,又有化学吸附 ,所以 ,它能吸收成百上千倍的水。

物理吸水：当水与高分子表面接触 时 ,有 种相互 作用 ,一是水分子与高分子 电负性强 的氧原子形成氢键结合 二是水分子与疏水基 团的相互作用 三是水分子与亲水基团的相互作用。高吸水性树脂本身具有的亲水基和疏水基与水分子相互作用形成自为水合状态。树脂的疏水基部分可因疏水作用而 易于折向内侧 ,形成为不溶性的粒状结构 ,疏水基周 围的水分子形成与普通水不同的结构水。水分子封闭在边长为一聚合物网络内 ,这些水的吸附不是纯粹毛细管的吸附 ,而是高分子网络的物理吸附。

化学吸水：高吸水性树脂的离子网络 高吸水性树脂在结构上是轻度变联的空间网络结构 ,它是 由化学交联和树脂分子链 间的相互

缠绕物理交联构成的。吸水前 ,高分子 网络是固态网束 ,未电离成离子对 ,当高分子遇水时 ,亲水基与水分子的水合作用 ,使高分子 网束张展 ,产生网内外离子浓度差。如高分子网结构中有一定数量的亲水 离子 ,从而造成网结构内外产生渗透压 ,水分子以渗透压作用向网结构内渗透。同理 ,如被吸附水中含有盐时 ,渗透压下降 ,吸水能力降低。亲水离子对是高吸水性树脂能够完成吸水全过程的动力因素 ,这一点也可从式中看出。高分子 网结构特有多量的水合离子 ,是高吸水性树脂提高吸水能力 ,加快吸水速度的另一个因素。高吸水性树脂三维空间网络的孔径越大 ,吸水率越高 ,反之 ,孔径越小 ,吸水率越低。树脂的网络结构是能够吸收大量水的结构因素。

2高吸水性树脂的分类

高吸水性树脂从诞生起发展到现在,种类繁多，从原料来源来分,有三大系列,分别是淀粉系,纤维素系,合成聚合物系.淀粉类：对天然淀粉进行改性制备SAP是成本较低的一种方法,主要有两种形式:一是在淀粉上引入亲水基团(AA或AM),并使其有一定的交联度;另一种是先对淀粉进行部分交联,再引入羟甲基亲水性基团得到 SAP,该方法原料来源丰富,成本低,吸水率高,其缺点是耐热性与其保水性能差,使用中易受微生物分解而失去吸水保水能力.纤维素类：纤维素类SAP也包括两种类型,一种是纤维素与亲水性单体接枝共聚,另一种是氯醋酸与纤维素反应引入羟甲基再用交联剂交联而得,该类树脂的主要特点是可以制成高吸水织物,与合成纤维混纺,改善最终产品的性能.合成类：此类主要是指淀粉,纤维素以外的多糖类 SAP,其中有些接枝物也有较好的吸水能力.3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.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.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.保水能力：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.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。

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.农林园艺： 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.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.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.医疗卫生用品：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.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.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.5 展望

SAP 是一种多品种,多功能的材料.它们具有很多优良的性能,如吸水性,防雾性,防带电性,水膨润性,耐热性,耐候性,生物组织适应性等,有着广泛的应用.然而高吸水性树脂目前尚存在许多不足.其中最突出的是阴离子型的高吸水性树脂耐盐性比较差,吸水速度较低.而非离子型的高吸水性树脂的吸水速度较快,耐盐性也较好,但吸水能力比较低.另外,高吸水性树脂虽然种类繁多,但普遍应用的品种还比较少,价格比较高,理论和应用研究均跟不上需要 ,合成和加工方法尚待更新开发.可以预料,SAP 今后必将以其独具的优性能受到人们的日益青睐.人们将不断努力解决其聚合反应工艺技术上的困难,并努力开发其潜在的用途,降低造价,改善其抗盐性,使SAP得到飞速发展。