《高吸附樹脂》PPT課件

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1、第三章高吸水性樹脂3.1概述3.2高吸水性樹脂的類型和制備方法3.3高吸水性樹脂的吸水機(jī)理3.4高吸水性樹脂的基本特性及影響因素3.5高吸水性樹脂的應(yīng)用3.1概述自古以來，吸水材料的任務(wù)一直是由紙、棉花和海綿以及后來的泡沫塑料等材料所承擔(dān)的。但這些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多僅為自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，則很容易脫水，保水性很差。60年代末期，美國首先開發(fā)成功高吸水性樹脂。這是一種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料。它不溶于水和有機(jī)溶劑，吸水能力可達(dá)自身重量的500～2000倍，最高可達(dá)5

2、000倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出。吸收了水的樹脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。由于上述的奇特性能，高吸水性樹脂引起了人們較大的興趣。問世30多年來，發(fā)展極其迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。如在石油、化工、等部門中被用作堵水劑、脫水劑、等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料等；在農(nóng)業(yè)部門中用作土壤改良劑等。在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會顯著影響樹脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的應(yīng)用。提高高吸水性樹

3、脂對含鹽液體（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，將是今后高吸水性樹脂研究工作中的一個(gè)重要課題。此外，對高吸水性樹脂吸水機(jī)理的理論研究工作也將進(jìn)一步開展，以指導(dǎo)這一類功能高分子材料向更高水平發(fā)展。3.2高吸水性樹脂的類型和制備方法3.2.1高吸水性樹脂的類型根據(jù)原料來源、親水基團(tuán)引入方法、交聯(lián)方法、產(chǎn)品形狀等的不同，高吸水性樹脂可有多種分類方法，如表3-1所示。其中以原料來源這一分類方法最為常用。按這種方法分類，高吸水性樹脂主要可分為淀粉類、纖維素類和合成聚合物類三大類。下面分別介紹之。表3-1高吸水性樹脂分類分類方法類別按原料

4、來源分類淀粉類；纖維素類；合成聚合物類：聚丙烯酸鹽系；聚乙烯醇系；聚氧乙烯系等。按親水基團(tuán)引入方式分類親水單體直接聚合；疏水性單體羧甲基化；疏水性聚合物用親水單體接枝；腈基、酯基水解。按交聯(lián)方法分類用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；自身交聯(lián)網(wǎng)狀化反應(yīng)；輻射交聯(lián)；在水溶性聚合物中引入疏水基團(tuán)或結(jié)晶結(jié)構(gòu)。按產(chǎn)品形狀分類粉末狀；顆粒狀；薄片狀；纖維狀。1）淀粉類淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式。一種是淀粉與丙烯腈進(jìn)行接枝反應(yīng)后，用堿性化合物水解引入親水性基團(tuán)的產(chǎn)物，由美國農(nóng)業(yè)部北方研究中心開發(fā)成功；另一類是淀粉與親水性單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接

5、枝聚合，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，是由日本三洋化成公司首開先河的。2）纖維素類纖維素改性高吸水性樹脂也有兩種形式。一種是纖維素與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用交聯(lián)劑交聯(lián)而成的產(chǎn)物；另一種是由纖維素與親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。纖維素改性高吸水性樹脂的吸水倍率較低，同時(shí)亦存在易受細(xì)菌的分解失去吸水、保水能力的缺點(diǎn)。3）合成聚合物類合成高吸水性樹脂目前主要有四種類型：（1）聚丙烯酸鹽類這是目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹脂，由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體共聚而成。制備方法有溶液聚合后干燥粉碎和懸浮聚合兩種。這類產(chǎn)品吸水倍率較高，一般均在

6、千倍以上。（2）聚丙烯腈水解物將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián)劑交聯(lián)，即得高吸水性樹脂。如將廢晴綸絲水解后用氫氧化鈉交聯(lián)的產(chǎn)物即為此類。由于氰基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團(tuán)含量較低，故這類產(chǎn)品的吸水倍率不太高，一般在500～1000倍左右。（3）醋酸乙烯酯共聚物將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進(jìn)行共聚，然后將產(chǎn)物用堿水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的共聚物，不加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的高吸水性樹酯。這類樹脂在吸水后有較高的機(jī)械強(qiáng)度，適用范圍較廣。（4）改性聚乙烯醇類這類高吸水性樹脂由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐反應(yīng)而成，不需外加交聯(lián)劑即可成為不溶

7、于水的產(chǎn)物。這類樹脂由日本可樂麗公司首先開發(fā)成功，吸水倍率為150～400倍，雖吸水能力較低，但初期吸水速度較快，耐熱性和保水性都較好，故是一類適用面較廣的高吸水性樹脂。3.2.2.高吸水性樹脂的制備方法1）淀粉類高吸水性樹脂的制備方法美國農(nóng)業(yè)部北方研究中心最早開發(fā)的淀粉類高吸水性樹脂是采用接枝合成法制備的。即先將丙烯腈接枝到淀粉等親水性天然高分子上，再加入強(qiáng)堿使氰基水解成羧酸鹽和酰胺基團(tuán)。這種接枝化反應(yīng)通常采用四價(jià)鈰作引發(fā)劑，反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行。丙烯腈的接枝率與支鏈分子量對最終產(chǎn)品吸水能力有極大影響。例如，使用未膠化的粒狀淀粉

8、進(jìn)行接枝反應(yīng)所得支鏈的重均分子質(zhì)量為10萬，接枝頻率（即一個(gè)接枝支鏈所對應(yīng)的脫水葡萄糖單元數(shù)）為500。而使用在70℃膠化處理30分鐘的淀粉進(jìn)行接枝，所得的支鏈重均分子質(zhì)量為80萬，接枝頻率為4000。前者吸水能力為自重的300倍，而后者則為1200倍。用該方法