第四章超强吸水高分子材料课件.ppt

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1、Super第四章超强吸水高分子材料第1页，此课件共33页哦超强吸水高分子材料超强吸水高分子材料u吸吸 水水 原原 理理u分类分类u基本结构基本结构uSAPSAP结构结构u合成高吸水分子中一些重要术语合成高吸水分子中一些重要术语u接枝共聚反应实例接枝共聚反应实例第2页，此课件共33页哦超强吸水高分子材料超强吸水高分子材料(Super Absorbent Polymer简称简称SAP)也称为也称为高吸水性树脂高吸水性树脂、超强吸水剂超强吸水剂、高吸水性聚合物高吸水性聚合物，是一，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。超强吸水高分子材料

2、定义超强吸水高分子材料定义第3页，此课件共33页哦n传统吸水材料：传统吸水材料：纸、棉花纸、棉花和和海绵海绵以及后来的以及后来的泡沫塑料泡沫塑料等材料。等材料。n6060年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂，年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂，含有强亲含有强亲水性基团并具有一定交联度的高分子材料。水性基团并具有一定交联度的高分子材料。n问世问世 3030多年来，发展极其迅速，应用领域已经渗透到多年来，发展极其迅速，应用领域已经渗透到各行各业。各行各业。n如在石油、化工、等部门中被用作如在石油、化工、等部门中被用作堵水剂堵水剂、脱水剂脱水剂等；在医等；在医疗卫生部门中用作疗卫生部门中用作外

3、用药膏的基材外用药膏的基材、缓释性药剂缓释性药剂、抗血栓抗血栓材料材料等；在农业部门中用作等；在农业部门中用作土壤改良剂土壤改良剂等。在日常生活，等。在日常生活，用作用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等等超强吸水高分子材料发展超强吸水高分子材料发展第4页，此课件共33页哦既然安上既然安上super这个头衔这个头衔,那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别普通吸水材料普通吸水材料SAP超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述第5页，此课件共33页哦吸水能力高吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。可达自身重量的几百倍至几

4、千倍。SAP优点优点吸水前吸水前吸水后吸水后超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述第6页，此课件共33页哦SAP优点优点保水能力高保水能力高:即使受压也不易失水即使受压也不易失水 超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述第7页，此课件共33页哦用途用途超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述第8页，此课件共33页哦用途用途植物养护泥植物养护泥各式吸潮剂各式吸潮剂超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述第9页，此课件共33页哦第10页，此课件共33页哦SAPSAP是怎样吸水的？是怎样吸水的？第11页，此课件共33页哦一、吸一、吸 水水 原原 理理1、吸吸 水水 实实 质质化学吸

5、附化学吸附物理吸附物理吸附棉花、纸张、海绵等。棉花、纸张、海绵等。毛细管的吸附原理。毛细管的吸附原理。有压力时水会流出。有压力时水会流出。通过化学键的方式把水和亲水性通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。物质结合在一起成为一个整体。加压也不能把水放出。加压也不能把水放出。第12页，此课件共33页哦H2O阶阶段段2吸水树脂的离子型网络吸水树脂的离子型网络2.SAP2.SAP的吸水原理的吸水原理网络内外产生网络内外产生渗透压渗透压,水份进一步渗入水份进一步渗入.阶阶段段1 较慢。通过较慢。通过毛细管吸附毛细管吸附和和分散作用分散作用吸水。吸水。水分子通过水分子通过氢键氢键与树脂的

6、亲水基团作用与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。树脂的网络扩张。交交联联点点（内）（内）（外）（外）第13页，此课件共33页哦 随着吸水量的增大随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零网络内外的渗透压差趋向于零;而网而网络扩张的同时络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静逐渐抵消阴离子的静电排斥电排斥,最终达到最终达到吸水平衡吸水平衡。阶阶段段3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图 第14页，此课件共33页哦SAPSAP有哪些种类？有哪些种类？第15页，

7、此课件共33页哦SAP合成高分子系合成高分子系淀粉系淀粉系纤维素系纤维素系二、分二、分 类类甲壳质衍生物甲壳质衍生物第16页，此课件共33页哦聚丙烯酸类聚丙烯酸钠交联物丙烯酸乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇类聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇其它亲水性单体接枝共聚物其它纯合成高分子纯合成高分子第17页，此课件共33页哦淀粉类淀粉丙烯腈接枝聚合水解物淀粉丙烯酸共聚物淀粉丙烯酰胺接枝聚合物其它纤维素类纤维素接枝共聚物纤维素衍生物交联物其它其它多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等天然高分子加工产物天然高分子加工产物第18页，此课件共33页哦制造制造SAPSAP的原料是怎样的？的原料是怎样的？第19页，

8、此课件共33页哦合成超高吸水高分子材料合成超高吸水高分子材料 目前主要分为聚丙烯酸（盐）目前主要分为聚丙烯酸（盐），聚乙烯醇两大类。，聚乙烯醇两大类。其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。类别聚丙烯酸（盐）类 聚 乙 烯 醇 类比较 吸水性强，工艺成熟，合成方法多样。吸水倍率不及聚丙烯酸类,但它的特点是吸水速度快,23分钟内即可达到饱和吸水量的一半。三、基本结构三、基本结构第20页，此课件共33页哦线型聚丙线型聚丙 烯烯 酸酸 结构示意图结构示意图 合成超高吸水高分子材料合成超高吸水高分子材料第21页，此课件共33页哦80年代我国开始了对淀粉系

9、高吸水性树脂的研究年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，接着于超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，接着于1966年完成该项研究，并投入生产。年完成该项研究，并投入生产。淀粉系超高吸水高分子材料淀粉系超高吸水高分子材料直链淀粉直链淀粉支链淀粉支链淀粉淀粉结构淀粉结构第22页，此课件共33页哦纤维素系超高吸水高分子材料纤维素系超高吸水高分子材料纤维纤维素素结结构构第23页，此课件共33页哦区别与联系 淀 粉 系纤维素系合成系价格低廉、生物降解性能好抗霉解性优工艺简单，吸水、保水能力强 吸

10、水速度较快耐水解，吸水后凝胶强度大，保水性强.抗菌性好.但可降解性差.适用于工业生产缺点 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。共同点 均是葡萄糖的多聚体，可以采用相类似的单体、引发剂、交联剂进行吸水树脂的制备比较比较第24页，此课件共33页哦甲壳质衍生物第25页，此课件共33页哦SAPSAP的结构怎样？的结构怎样？第26页，此课件共33页哦四、四、SAP结结构构 主链或侧链上含有亲水性基团，如主链或侧链上含有亲水性基团，如 -3、-、-2、-等等 吸水能力：吸水能力：-3-2

11、-低交联度的三维网络低交联度的三维网络。网络的骨架可以是淀。网络的骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类）。如聚丙烯酸类）。从化学结构看：从化学结构看：从物理结构看：从物理结构看：第27页，此课件共33页哦第28页，此课件共33页哦淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图微观结构微观结构多孔网状结构多孔网状结构第29页，此课件共33页哦术语 解释 影 响引发剂 引发自由基聚合反应 用量：一般为单体的0.010.8%用量过多：网络变小 吸水率 用量过少：可溶部分增多 吸水率交联剂 令聚合物链相互交联 决定了树脂空间网络的大小 用量：一般为0.20.8%用量过多：网络收缩 吸水率 用量太少：树脂溶解度 吸水率五、合成高吸水分子中一些重要五、合成高吸水分子中一些重要术语术语第30页，此课件共33页哦第31页，此课件共33页哦天然产物的接枝改性天然产物的接枝改性第32页，此课件共33页哦第33页，此课件共33页哦