高吸水性高分子
高吸水性高分子的应用研究
淮海工学院材料102 周淑楠 051002237
摘要：高吸水性高分子基本上是具有与水亲和性高之离子基的高分子，高分子的分子间具架构结合的构造。其中具羧酸钠基的丙烯酸钠聚合体的架桥物，因产业生产轻易、成本低，故为最适用的吸水性高分子。
关键字：高吸水性、架桥、网状化、亲水性、混合高分子。
高吸水性高分子（Superabsorbent polymers，简称SAP，也叫高吸水性树脂，超强吸水机，高吸水性聚合物），是一种能够吸收并保留相对于其本身质量要大得很多的液体的新型功能高分子材料。吸水高分子，属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液。因此，高吸水性高分子吸水能力受溶液离子浓度影响。在去离子水和蒸馏水中，高吸水性高分子可以吸收500倍于本身重量（30-60倍于本身体积），但是如果放入0.9%盐水中，吸收能力下降到50倍于本身重量。溶液中的价态阳离子的出现会妨碍高分子与水分子形成价键的能力。总吸收性和膨胀能力由和高分子的交联类型和交联度所控制。低密度交联高吸水性高分子通常具有较高吸水能力，并膨胀到比较大的程度。高交联密度的高分子显示出来低吸收能力和膨胀能力。胶的强度较强，能在适当的压力下保持颗粒的形状。
高吸水性高分子最大的用途是一次性个人卫生用品，比如小孩儿尿布，成人安全内裤和卫生巾。上个世纪80年代，由于担心和中毒性休克症有关，卫生棉条中不再使用高吸水性高分子。高吸水性高分子也被也可用于阻止水或地下电力通信电缆，园艺保水剂，以及废物的泄漏控制水的渗透液，以及电影或者舞台剧中人工造雪。高吸水性高分子是指其吸水能力超过自身质量数百倍甚至几千倍的吸附树脂，它属于功能高分子范畴。
在吸水前，高分子的长链相互交缠，且分子链间以架桥结合形成三次元网目构造，故成一整体。但因高分子链上的羧酸钠基为亲水性，
且易解离（于水中分解为离子与(离子），故吸水后即如溶解般扩大。高分子链网目内被水侵入后，羧酸钠基(－coo(na)中的离子即解离、离开，剩下羧酸基留在高分子链上，这些同带负电荷的羧酸基会互相排斥，于是使高分子链的网目进一步扩大，因此可吸收并保持更多的水。
同时因三次元网目内保持很多离子与(离子，此高离子浓度的吸水的三次元网目构造产生的橡胶弹性力）之作用，当两种力量平衡时，水的吸收及高分子链的扩张均停止，形成安定水凝胶。
一、制造高吸水性高分子时的架桥、不溶化方式
使用架桥剂使网状化
架桥剂具有二个以上可与羧基反应的官能基，故可形成分子间的架桥。
导入架桥性单体使网状化
导入divinyl化合物与高分子合成，可使网状化
自行架桥使网状化
丙烯酸盐聚合时，增大单体浓度使急速聚合，即可得不溶于水的高分子。使用此原理，经逆相乳化聚合即得自架桥型聚丙烯酸盐凝胶。
光放射线照射网状化
疏水性单体的共聚合使不溶化(架桥)
长链烷基(c10~30)丙烯酸酯与短链烷基(c1~9)丙烯酸酯行三次元共聚合，则虽无化学架桥也可得凝胶。
结晶性高分子中导入团块(block)使不溶化(架构)
使用多价金属阳离子来架桥
聚丙烯酸形成的阴离子性高分子电解质在低ph范围可与多价金属阳离子以离子结合生物复合物。金属阳离子有铝、铁、镉等，常用添加剂有a1(oh)3、a12so4、a1(ch3coo)3、cac12等。
导入氢键结合使架桥
pva水凝胶的冻结、解冻、干燥，可形成弹性体、明胶等天然胶。
以聚丙烯酸钠系高吸水性高分子为例，在其制程中，以丙烯酸为单位的高分子要在碱中行中和处理，使变成以亲水性高的丙烯酸钠为单位的高分子，藉由中和处理，高分子的分子链亦架桥而形成三次元网目
制造聚丙烯酸钠架桥体的高吸水性高分子之途径有四，产业生产上，为获得高效率，高质量且安定的高吸水性高分子，多采用第二途径。
欲获得高质量的高吸水性高分子，聚合时基本聚合物的分子量、分子量分布要严密控制，架桥点要均一，聚合粒子的表面状态，粒径也是调整要点，因此聚丙烯酸钠系高吸水性高分子的合成，是用逆相悬浮聚合法（在有机溶剂中将含单体原的水溶液以粒状分散后再聚合），聚合条件要小心控制。
二、高吸水性高分子材料从结构上来说主要具有以下特点：
1 ）分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基等，聚合物分子能与水分子形成氢键或其他化学键，因此对水等强极性物质有一定表面吸附能力；
2 ）聚合物为交联型高分子，在溶剂中一般不溶解，吸水后迅速溶胀，体积增大许多倍，由于水被包裹在呈凝胶状的分子网络内部，不易流失与挥发；
3 ）高吸水性高分子材料一般具有特殊的立体结构，有利于吸水后保持一定的机械强度，保持水分；
4 ）聚合物应该具有较高的分子量，分子量的增加，溶解度下降，吸水后的机械强度也增加，同时吸水能力也可以提高。
三、近代高吸水性高分子的合成：
共聚物化学
高吸水性高分子通常在引发剂的存在下由丙烯酸和氢氧化钠混合进行聚合来生成聚合丙烯酸钠盐（有时指的是丙烯腈钠）。这种聚合物是现在世界上高吸水性高分子中最普通的类型。其他材料也被用来生产高吸水性高分子，诸如聚丙烯酰胺共聚物，乙烯与马来酸酐共聚物，交联羧甲基纤维素，聚乙烯醇共聚物，交联聚环氧乙烷和淀粉接枝聚丙烯腈共聚物。淀粉接枝聚丙烯腈共聚物是最早的高吸水性高分子形态。
现在高吸水性高分子主要用下面两种方法中的一种生产：溶液聚合或悬浮聚合。两种过程和其他的比起来都有优点，也能产出质量一致的产品。
1、溶液聚合
溶液聚合物以溶液的形式提供粒状聚合物的吸水性，在用前可以将溶液和密封罐蒸馏。管子上可以涂上大多数底物，用来饱和。在特定温度下干燥一定时间，结果是底层附上具有高吸水性的物质。比如，这个化学可以直接用在电线或电缆上，尽管这个过程针对辊状物体或者层状底物组分进行特别的优化。
溶液聚合现在是高吸水性高分子生产最普通的过程。这一过程有效，通常耗费较低。溶液过程采用水基单体来生产一定量的反应聚合胶。聚合的反应能（放热）被用来驱动这一过程，来减少生产成本。反应物聚合物胶然后被粉碎，干燥并研磨到最终的粒径。任何提高高吸水性高分子性能的措施通常在最终粒径完成后进行。
2、悬浮聚合
有些公司实践了悬浮液过程，因为在聚合过程中，它可以提供较高的生产控制和产品工程水平。这一过程，将水基反应物悬浮在烃基溶液。最终的结果是悬浮聚合能够在反应器中生成初级高分子颗粒而不是在反应后机械粉碎。在反应阶段中或者后也可以进行性能增强。
高吸水性材料在生产生活中的应用:
复合材料和层压板、杀虫剂和除草剂的释放控制(或用于某些生医药物的释放控制研究)、尿布和失禁服、过滤应用、阻燃凝胶、香水携带剂、青蛙带(设计用于乳胶漆的高科技胶带)、水胀玩具（例如：水晶宝宝、尸垫、不动水床、泄漏控制、手术垫等。
四、耐盐性的改良
高吸水性高分子朝多方面研发其用途时，所遭遇的问题为会受水中?类之影响而使吸水倍率下降。
以代表性的丙烯酸钠系高分子架桥体为例，其在纯水中的吸水重量为本身重量的500倍，在自来水中时为300倍，在尿或生理食盐水中约50倍，海水中时仅7倍，随著盐浓度的增加，吸水倍率即下降。这是因盐类所带来的离子使高吸水性高分子的离子无法解离，因而无法藉静电排斥使高分子链的网目扩大之故。尤其是钙盐、镁盐、铝盐所带来的多价金属离子，会于高吸水性高分子中结合，使吸水倍率大幅下降。
改良其耐盐性使不受盐类影响的方式有以下三个：
(1)使用不与金属离子结合的非离子性亲水基来构成高吸水性高分子。
(2)并用离子交换树脂或螯合剂，来除去会影响高吸水性高分子的金属离子。
(3)用不易与多价金属离子结合的解离基来构成高吸水性高分子。
其中(1)法有使吸水倍率降低、吸水速度缓慢及耐久性变劣等问题；(2)法的价格高，长期应用影响成本；(3)法的改良方法最受重视，相关研发与专利也最多。例如导入羧基、氢氧基以外的亲水基，如磺酸基、磷酸基等。
耐盐性改良后的高吸水性高分子，用于水泥管止水环、与海水接触的密封材、含肥料之土壤保水材等用途上，均能发挥良好性能。
五、水的构造与高吸水性高分子的关系
为充分发挥高吸水性高分子的性能，对水作进一步的了解是有必要的，水的化学式为h2o，但在液态的场合，它几乎是不以单分子形态存在的。
水分子藉氢链接合而形成数个～数十个的集团(cluster)。此常温下的液态水在加热后，由氢链接合而成的水分子集团即崩解，成为单分子的水蒸气。固态的冰则是排列整洁地藉氢链接合形成巨大的集团。
高吸水性高分子材料按照原料的不同可以分3 类：淀粉系列、纤维素系列和合成系列。前两类以淀粉或纤维素为主要原料，在主链上接枝共聚上亲水性或水解后为亲水性基团的烯烃单体；后一类主要由聚丙酸型树脂或聚乙烯醇型树脂为主要原料，经过适度的交联即可制得，近年来已经成为了高吸水性高分子材料的热点。
六、高吸水性高分子的开发动向
自从1974年美国农业部研发所发表高吸水性高分子的开发后，日本的住友、三洋化成、花王、日本合成、昭和电子、日本触媒化学……等树脂厂商亦相继投入研发，使得相关的专利申请案件大幅增加，每年达二百余件。
在1980年前后，高吸水性高分子的最重要使用即为生理用品、纸尿布方面，而随著使用的扩增，汽车、电机、土木／建筑等行业亦加入使用研发的行列。根据专利申请的内容，可看出其在研发研发的趋势。
最近，在感应器等电机、电子零件或光学显示元件、机械化学材料（因化学刺激而产生气械能的材料）等机能性材料之研发很多，以高吸水性高分子作为医疗载体，对新药的研发有很大帮助。
以高吸水性高分子为对象的研发，则一面倒向聚丙烯酸盐系，另混合高分子组成型，或n－取代丙烯酸胺系高分子、pva冻结型等高
架桥型亦逐渐发展中。
高分子微粒子的制造与使用科技未来定义奈米技术的正式用语，则是一针见血的表现。所谓超微细科技一语吾人最直接思索的对象即是粒子，微米粒子的全球已经不足为奇，如今进步到千分之一微米的奈米粒子，则在制法与使用上带来革命性的突破。超微细粒子在。
七、水性高分子共掺混之性质讨论
高吸水性树脂(SAP)简介倍,并可在数秒内生成凝胶,且保水性强,在受热,加压条件下也不易失水,对光,热,酸碱的稳定性好,具有良好的生物降解性能,同时又具备高分子材料的优点.高吸水性树脂是我公司与中国科技大学经过几年的研究共同开
高分子微粒子的制造与使用科技未来(续) 衍生的特征来分析其用途时，则更轻易理解其实际的使用价值。换言之，以高分子微粒子为核心的科技，可以涵盖聚合科技、接著原理、高分子纯化、微粒化、高分子设计、机能设计、涂布与造型、设备系统研发、热传媒体科技。
高分子材料的使用、研发与改性常识简介橡胶裂解可得异戊二烯，但是不知它们之间如何连接以及它的末端结构，因为也认为是二聚环状结构的缔合体。科学科技的发展使科学家们有可能用物理化学和胶体化学的方式去研发天然和实验室合成的高分子物质的结构。
液晶高分子的最近行情与使用发展>液晶高分子(liquidcrystalpolymers,简称lcp)是众多高分子材料当中，结构与性能相称非凡的族群。最近在技术
水性聚胺酯/聚苯胺互穿高分子网状结构体的研发h)引进双马来西亚胺改质的聚胺酯的链上，接著将苯胺单体加到双马来西亚胺改质的聚胺酯。藉由磺酸的存在掺杂聚苯胺以增加两者之间的兼容性，进而形成逐步聚合型高分子网状结构体。希望藉由兼容性的提高可以得
多孔性生物高分子制备简介药物释放系统的使用甚为广泛，其中多孔性基材制备的科技发展扮演了要害的角色。以组织工程为例，其要害科技即是使用生物可分解性的高分子，研发出具有三度空间骨架的基材，配合细胞、成长养份、药物及活性因子的植入。
生医材料用之聚胺脂与几丁聚醣互穿型高分子网状结构之研发盐官能基含量的puipn薄膜.另外由于几丁聚醣具有良好的生物兼容性及无毒性,故籍由起始剂的起始将其与水性聚胺酯形成互穿型高分子网状结构(ipn)薄膜,以期得到一种机械性质良好,生物兼容性佳及抗凝血
高吸水性高分子吸水后形成的吸水凝胶，是高分子的亲水基与水分子混合形成氢链而成，而高分子之分子链所构成的三次元网目又与水分子集团交错渗透，这是高吸水性高分子所以能够大量吸水的原因。
高吸水性高分子的亲水性官能基之周边，如图8所示，可视为有不冻水（a领域）、拘束水（b领域）、自由水（c领域）等三种水的存在，此项假设已藉由nmr、dsc的仪器试验证明。
不冻水是指水分子与亲水基行氢链接合而被固定之范围的水，在－20℃也不会结冻；拘束水是指与不冻水连结的水分子之范围的水，－10℃以下才会冻结；而0℃以下即急速冻结的是自由水。
与高吸水性高分子结合而不冻结之水的存在，就犹如冬天的树木细胞中有不冻结的水存在一样，是很自然的事。
参考文献
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高吸水性高分子材料
高吸水性高分子材料 具有选择分离功能的高分子材料*、高吸水性高分子材料、离子交换树脂*功能高分子材料：指在高分子链上接上带有某种功能的宫能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料。 几种功能高分子材料的应用:（）高吸水性材料亲水性高聚物（分子链带有许多亲水原子团）旱地种植、改良土壤、改造沙漠、尿不湿等**强吸水能力的功能高分子材料：如无土栽培、改良土壤、改造沙漠等。 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。 无毒无害反复吸水、释水“微型水库”。 同时它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放增加肥效、药效。 高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。 **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～倍左右。 高吸水性树脂*《时代周刊》评出世纪最伟大的项发明其中“尿不湿”榜上有名为什么“尿不湿”能评为世纪最伟大的项发明呢最初是为谁专门设计的呢？*美国在上世纪六十年代初航天事业崛起如何解
决宇航员的排尿问题迫在眉睫华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人后来他被誉为美国“太空服之父”。 美国从起甄选的位宇航员合影太空服之父唐鑫源*“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”航天员专用“尿不湿”克能吸收约克水吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿”*“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用还有供特殊成人使用的更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达以保护公共卫生。 资料显示：年英国一次性尿布销售利润达亿英镑。 设想一下我们中国这样一个人口大国利润有多么惊人！*吸水前吸水后尿不湿吸水前后的变化*你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料具有很强的吸水能力。 它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠)聚丙烯酸钠如何合成？CH=CHCOOHCH=CHCOONa加交联剂得网状结构*吸水机理基于高分子电解质的离子网络理论：在高分子电解质的立体网络构造的分子间存在可移动的离子对由于显示高分子电解质电荷吸引力强弱的可移动离子浓度在高吸水性树脂的内侧比外侧高即产生渗透压。 渗透压及水和高分子电解质之间的亲和力产生了异常的吸水现象。 *实例：含羧酸钠盐的高吸水性树脂在未接触水时是固态网络与水接触后亲水基与水作用水渗入树脂内部羧酸基解离成羧酸根和Na,羧
超强高分子吸水材料的研究进展与应用
高吸水树脂的现状、发展与前景 [摘要］本文综述了超强高分子吸水材料的发展历史、现状、发展方向及应用情况，并简述了超强高分子吸水剂的分类、结构特点、吸水机理及合成原理和方法。 [关键词]超强高分子吸水剂;高吸水性树脂;研究进展 超强高分子吸水材料即高吸水性树脂，是一类新型的功能高分子材料。它具有吸水量大和保水性强两大特点,它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水,而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。这是传统的吸水材料如纸、海棉、泡沫塑料等所无法比拟的。 高吸水性树脂的研究与开发只有几十年的历史。60 年代初美国农业部北方研究中心的 L. Ａ. Gugliｅmelli[１]等最早开始淀粉接枝丙烯腈研究,其后同中心的G. F. Fａnta[2 ]等人接着研究,并与19６6 年首先宣布,他们制定出了淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂,并指出，这种树脂比以往的任何材料的吸水性能都要好。他们的研究结果立即引起了世界各国的广泛关注,相继开展了这方面的研究,并取得了不错的进展。美国、日本、德国、法国等发达国家一直走在前列,到80 年代已实现了工业化生产。我国是从８0 年代才开始高吸水性树脂研的,１982 年中科院化学所［3 ]在国内最先合成出聚丙烯酸钠类树脂,直至目前国内研究高吸水性树脂一直是一个热点，每年有大量的文献报道,已有专利几十项。但这些多是基础性研究,在应用研究和工业化生产方面与国外尚有很大的差距。 １高吸水性树脂的分类与特点 高吸水性树脂的种类很多,总的来说,可以分成天然高分子与合成高分子两大类． 高吸水性树脂的品种很多,但目前国内外研究与应用最多的集中在: （1) 聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类; (2) 聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类； (3）纤维素类; (4) 聚乙烯醇类。 其中应用最为广泛的聚丙烯酸类。 1.淀粉类 淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接枝共聚反应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。 2．合成树脂系 它的种类很多，且随着研究的深入,也越来越多。主要有丙烯酸类、聚丙烯醇类等，其中以丙烯酸类最重要。 3.纤维系类 由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人们想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。纤维原料来源广泛,能与多种低分子反应，是近十年来高吸水树脂发展的一个方面。 4．有机-无机复合高吸水性树脂 20世纪80年代Ｐaｎdｕrａnge等将高吸水性树脂与其他材料复合，发现可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。因此有机-无机复合材料能得到迅速的发展，并在高吸水性树脂领域占据了重要天然高分子加工产物 各类高吸水性树脂的应用广泛程度是由它们各自的特点所决定的。对于淀粉类树脂,由 于它是由极性吸水基团组成的,吸水后凝胶强度比较低,在吸水状态下会发生缓慢水解,尤其 是在光照或加热情况下，容易出现凝胶溶解现象,因而淀粉类高吸水性树脂仅适合于一次性使用。但是它无毒性,具有生物降解性,对环境无害。目前多用来制造妇女卫生巾和婴儿尿布。纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一,由于人口的增长，对粮食的需求增加,为了节约淀粉,人们对纤维素类高吸水性树脂的研究会越来越多。目前,这一类吸水树脂的吸水倍率普遍
高分子吸水纸
高分子吸水纸 高分子吸水纸又称：纸尿裤芯片，卫生巾芯片，高分子吸水纸，SAP吸水纸，高分子复合纸，是用超级吸收性材料SAP、无纺布、无尘纸复合而成。是超薄的女性护理用品和成人、婴儿尿裤、尿片的最佳选择。 高分子复合吸水纸广泛应用于卫生用品领域，如妇女卫生巾、妈咪巾、婴儿纸尿裤/片、成人多功能护理垫、防溢乳垫等。使得此类产品大大轻度化、小型化、舒适化，给人们带来了福音，是卫生用品领域不可替代的理想产品。 主要用于妇女卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤、尿垫、成人尿垫、医疗卫生、隔离衣等。 芯片内呈蜂窝状锁水，吸水颗粒在吸水膨胀后被立即牢牢锁住，有效防止了尿裤内材料遇水断裂成团，同时能分流液体，且柔软舒适，保持干爽。 规格尺寸可根据客户要求生产，品种齐备、供货快捷、价格优惠、服务专业。具体分类如下： 品种：尿裤芯片、卫生巾芯片等。 结构：三层复合、五层复合、七层复合
南通江潮纤维制品有限公司是生产高分子吸水纤维的生产厂家。我们南通江潮纤维制品有限公司是和中国纺织科学研究院共同研制开发了高分子吸水纤维。在全球总共有4家高分子吸水纤维的生产厂家，他们分别是：美国Camelot super absorbents、日本东洋纺公司和英国TAL公司，中国的南通江潮纤维制品有限公司（也是国内唯一一家生产高分子吸水纤维的生产厂家。我们的产品已被世界各国广泛应用在工业光缆电缆阻水、机用油过滤、食品包装及卫生方面。我们公司的高分子吸水纤维（通称SAF，商品名为白兰牌）具有如下优势和特点： 1) 具有大的表面积，吸水速度快； 2) 吸水倍率高，约120-200倍，吸生理盐水的倍率为60； 3) 无特殊气味； 4）可以与其他纤维混合后制成无纺布或纱或无尘纸； 5) 当吸水纤维吸水并干燥后，可恢复原来的形态，且仍具有吸水能力； 6）具有吸湿散热以达到调温、调湿功能； 7）无皮肤剌激性，皮肤致敏性、突变性等反应，是一种安全的纤维
高吸水性高分子材料
高吸水性高分子材料 高材091 姚丽琴 高吸水性高分子材料主要指高吸水性树脂，又称超级吸水剂。它与日常生活中的一些 其他的吸水剂，如：聚氨酯海绵、棉花、手纸等高分子材料不同，日常生活中的吸水剂能吸收水分最高可达自身重量的20倍，而我们这里所要介绍的超级吸水剂，是指其吸水能力至少超过自身重量说数百倍的特殊性树脂，能够表现出超强的吸水能力。 高吸水性树脂从其原料角度出发主要分为两类，即天然高分子改性高吸水性树脂和全合成高吸水性树脂。前者是指对淀粉、纤维素、甲壳质等天然高分子进行结构改造得到的高吸水性材料。其特点是生产成本低、材料来源广泛、吸水能力强，而且产品具有生物降解性，不造成二次环境污染，适合作为一次性使用产品。但是产品的机械强度低，热稳定性差，特别是吸水后性能较差，不能应用到诸如吸水性纤维、织物、薄膜等场合。淀粉和纤维是具有多糖结构的高聚物，最显著的特点是分子中具有大量羟基作为亲水基团，经过结构改造后还可以引入大量离子化基团，增加吸水性能。后者主要指对聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物进行交联改造，使其具有高吸水树脂的性质。特点是结构清晰、质量稳定、可以进行大工业化生产，特别是吸水后机械强度较高，热稳定性好。但是生产成本较高，而吸水率偏低。在材料的外形结构上来说，目前已经有粉末型、颗粒型、薄膜型、纤维型等高吸水性产品，其中纤维型和薄膜型材料具有使用方便，便于在特殊场合使用的特点。高吸水性树脂由于采用原料不同，制备方法各
异，产品牌号繁多，单从产品名称上不易判断其结构归属。 高吸水性高分子材料之所以能够吸收高于自身重量数百倍，甚至上千倍的水分，其特殊结构特征起到了决定性的作用。作为高吸水性树脂从化学结构上来说主要具有以下的特点： 1）树脂分子中具有强亲水基团，如羟基、羧基等。这类聚合物分子都能够与水分子形成氢键，因此对水有很高的亲和性，与水接触后可以迅速吸收并被水所溶胀。 2）树脂具有交联结构，这样才能在与水相互作用时不被溶解成溶液。 3）聚合物内部应该具有浓度较高的离子性基团，大量离子性基团的存在可以保证体系内部具有较高的离子浓度，从而在体系内外形成较高的指向体系内部的渗透压，在此渗透压作用下，环境中的水具有向体系内部扩散的趋势，因此，较高的离子性基团浓度将保证吸水能力的提高。 4）聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，吸水后的机械强度增加，同时吸水能力也可以提高。 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： 1）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，目前报道的最大吸水率是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
吸水高分子材料
神奇的功能高分子材料—高吸水性树脂 随着科学技术和国民经济的发展，高分子材料已经渗透到各个领域。各种塑料制品、薄膜、人造皮革、合成橡胶、合成纤维等已经成为人们生活中不可缺少的材料。功能高分子材料是20世纪60年代发展起来的新型领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。 功能高分子有时也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。 高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。 高吸水性树脂的种类很多，所用原料及工艺方法也各不相同。主要类型有聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接校共聚物类等，此外还有与橡胶共混的复合性吸水材料。在上述各种类型中，研究开发较多的为聚丙烯酸酯类。该树脂系以丙烯酸和烧碱为主要原料，采用逆向聚合法而制得。由于工艺较为简单，易于操作，制得的树脂吸水率高，生产成本较低，因此发展非常迅速。 高吸水性树脂是一种白色或徽黄色、无毒无味的中性小颗粒。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水，因此可用作农业、园林、苗不移植用保水剂。在蔬菜，花卉种植中，预先在土壤中撒千分之几的高吸水性树脂，可使蔬菜长势旺盛，增加产量。在植树造林中，各种苗木移植期间往往因为保管不善而干枯死亡。如果将刚出土的苗木用高吸水性树脂的水凝胶液进行保水处理，其成活率可显著提高。有人做过山茶花、珊瑚树的移植试验。经保水处理的成活率达百分之百，而未作处理的成活率很低或全部死亡。高吸水性树脂还可作为种子涂覆剂，在飞播造林、入早草原方面大显身手。 高吸水性树脂除具有吸水量高，保水性好、吸水性快，吸氨力强、无毒副作用等特点外，其最突出的特点是它与苯、甲苯、丙酮、乙醚、甲醇、乙醇、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂发生化学反应。它吸收试剂中的水份后，变成一种凝胶状的物质。如果把吸足水份的保水剂分离出来，烘干后可重复使用。高吸水性树脂用于化工生产，可大大提高各种化学试剂的浓度、纯度和产品的质量。它可以取代化工生产中的精馏塔，从根本上改革生产工艺，大大降低了生产成本，经济效益十分可观。 高吸水性树脂，可以做成吸血纸，代替医用药棉。坯可加工成妇女卫生巾、婴幼儿纸尿布、纸手帕以及纸餐巾等。妇女卫生巾携带方便，卫生、柔软舒适，
高吸水性塑料
高吸水性塑料 一、高吸水性塑料的特点 传统的吸水性材料为棉、纸及海绵等，其吸水能力一般只用自重的 20 倍以下，且保水性不好，稍微 加压即可挤出。 高吸水性塑料为分子中含有羟基等强吸水基团并具有一定交联度的功能性高分子材料。从其定义中可 以看出，高吸水性塑料必须具备两个条件：一是分子内含有大量的强吸水性基团，二是大分子链之间必须 有适当的交联度。 高吸水性塑料的吸水特点如下。 (1)吸水率高 高吸水性塑料最高可吸收自重千倍以上的水分，通常其吸水率为 100～1000 范围内，如 此高的吸水率是其他任何材料达不到的。 (2)保水性好 高吸水性塑料具有优异的保水性能，即其吸入的水加压也不易挤出。这主要是因为高吸 水性塑料的吸水机理与传统吸水材料不同，水分子同大分子链之间不是简单的物理吸附，而是与大分子中 的羟基形成氢键，并变成高分子凝胶。高吸水性塑料的保水性与纸浆比较如表所示。 不同吸水材料的保水性 吸水率/% 吸水材料 0 4.5MPa 16MPa 塑料 纸浆 500 18 430 2 380 1 (3)与人体相容性好 高吸水性塑料吸水后在适度交联的三维空间中含有大量水， 这与人体的生物组织 十分接近，具有优良的溶质透过性、组织适应性及抗血栓性，本身又柔软适度。因此，在与人体接触时， 具有极好的生理相容性，适用于制作与人体接触的吸水材料。 (4)吸氨性好 高吸水性塑料是含有羧基的阴离子聚合物，适当调节其 pH 值，便部分羧基呈酸性即可 吸氨，从而使其具有除臭的特点，非常适用于制作卫生巾和尿布。 高吸水性塑料最早于 1975 年由美国谷物加工公司开发其品种为淀粉接枝丙烯腈共聚物。由此引起人 们对高吸水性塑料的广泛关注，并相继开发出许多品种，性能得到不断改进。目前，高吸水性塑料已成功 地应用于婴儿尿布、妇女卫生巾、农业、园艺及建筑中。 二、常用的高吸水性塑料 常用的吸水性塑料包括：天然高分子改性材料、聚丙烯酸系列材料、聚丙烯腈系列材料、聚乙烯醇系 列材料及其他吸水材料等，具体介绍如下。 1、天然高分子改性吸水塑料 天然高分子材料有淀粉、纤维素等。 (1)天然高分子接枝改性吸水材料 ①淀粉接枝改性吸水材料 这是最早开发的高吸水性塑料材料。常用的品种为淀粉接枝丙烯腈共聚 物，其缺点为耐热性不好，长期保水性也不高。 ②纤维素接枝吸水材料 纤维素可与丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸及氯乙酸等接枝制成高吸水性材料。 例如，纤维素与氯乙酸的接枝共聚物进行交联后即为纤维素吸水材料 CML，它吸水性虽不高，但成纤性 好。 (2)天然高分子羧甲基化吸水材料 纤维素、淀粉等多糖类高分子材料中的羟基经过羧甲基化改性后， 即可制成高吸水性塑料，其中以纤维素类最为常用。 例如，用羧甲基置换度为 0.6 左右的纤维素，加热交联或用环氧氯丙烯、乙二醇二缩水甘油醚等交联 剂交联可制成高吸水性塑料。 再如，将淀粉在环氧氯丙烷中预先交联，再将交联物羧甲基化，便得到高吸水性塑料。
保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料
保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料,无毒无害,反复释水、吸水。因此农业上人们把它比喻成?微型水库#。同时它还能吸收肥料、农药,并缓慢释放,增加肥效、药效,广泛用于农业、林业、园艺建筑材料等方面。(1)提高成活率。幼苗移栽时由于根部失水,导致城市绿化的成活率只有60%~90%,而道路边坡绿化更低至30%~60%。尤其是名贵苗木或古树长途移栽,死一株都损失惨重。如用本剂将幼苗蘸根后运输、定植,可周转几天根部不失水,成活率高达98%~100%。尤其可反季节种草植树、随时建植绿化。(2)解决没法浇水或浇水投入大的问题。保水剂用后仅需很少的雨水或浇灌水,即可长期保持根部恒湿,解决全年浇水问题。大多数植物可连旱2~3个月而不需浇水,减少浇水次数5~10倍,节省养护成本60%以上。相对铺设管道、或每天用洒水车养护、耗费水源、以及高昂的工资和水价而言,既省钱省力,绿化效果又好。(3)节省运输成本。很多苗木移栽需带土球,造成运量少且运费高,如去掉土球用本剂将幼苗蘸根后运输,可极大地增加运量而减少运费,节约运输成本40%以上。(4)节肥省药。可将几种水溶性氮肥、生长素和根用药剂等,水溶后吸到本剂中,即成为肥药缓释剂,使肥药不流失,达到均衡供水、施肥、给药三重效果。尤其是高档花卉用的生物菌肥,因需要封潮湿才能促使菌体活化繁殖,如与本剂复合施用,即为菌肥促活剂,能显著提高肥药效、又节省肥药用量。(5)绿化见效快。本剂始终保持根土恒湿均衡供水,同时吸溶肥料,使植株长期水肥充足,从而保持长势旺盛,绿化效果立竿见影,提高绿化效果60%以上。(6)低本高效。本剂用量很少,使用一次的成本仅0.1~0.8元/m2,而且用一次长久有效。这点投入仅从上述?提高成活率#中即可完全抵消,一般还有盈余。(7)用途广泛。适用于城市绿化中的花草灌木、景观乔木、盆景花坛、租摆植物、社区公园绿地、球场草地、无土栽培、透明观根花卉、楼顶绿化植被和道路护坡绿化等
高吸水性树脂
高吸水性树脂 高吸水性树脂是一种典型的功能高分子材料，能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍的水分或数十倍的盐水，通常又称为“高吸水性聚合物”、“吸水性高分子材料”、“吸水性高分子树脂”或者“超强吸水剂”等。 高吸水性树脂与普通吸水或吸湿材料，如脱脂棉、海绵、琼脂、硅胶、氯化钙和活性炭等相比，具有吸水速度快、保水能力强等特点，可以广泛应用于农业、林业和日常生活等领域中。而普通水或吸湿材料一般只能吸收自身质量的几十倍或仅仅十几倍的水分，并且容易在加压时失水，保水能力很差，其开发应用因此受到了很大的限制。 高吸水性树脂发展很快，种类也日益增多，并且原料来源相当丰富，由于高吸水性树脂在分子结构上带有的亲水基团，或在化学结构上具有的低度联度或部分结晶结构又不尽相同，由此在赋予其高吸水性能的同时也各自形成了一些各自的特点，从不同角度出发，就形成了多种多样的分类方法。 按原料来源进行分类。按照原料来源对高吸水性树脂进行分类，在高吸水性树脂的发展过程中，人们的分类方式也是随着发展水平的提高而不断变化和完善的。日本的温品谦二曾将高吸水性树脂分为淀粉系列、纤维素系列和合成树脂系列三个系列。后来，邹新禧结合高吸水性树脂的发展和自己的研究成果，从原料来源的角度提出了六大系列，即淀粉系、纤维素系、合成聚合物系、蛋白质系、其他天然物及其衍生物系和共混物及复合物系。
按亲水化方法进行分类。高吸水性树脂在分子结构上具有大量的亲水化化学基团，这些化学基团的亲水性很大程度上影响着高吸水性树脂的吸水保水性性能，如何有效获得这些化学基团在高吸水性树脂化学结构上的组织结构，充分发挥各化学基团所在亲水点的效能，也是影响高吸水性树脂性能的重要方面。因此，为了获得具有良好性能的高吸水性树脂，需要从亲水性化学基团的选择和化学结构的组织构造两个方面进行考虑，即从亲水化方法考虑。从这个角度，可以将高吸水性树脂分为两大类。 亲水性单体直接聚合法：选择丙烯盐酸、丙烯酰胺等亲水性良好的单体，直接进行均聚合或者进行共聚合反应，获得如聚丙烯盐酸、聚丙烯酰胺或者丙烯酸/丙烯酰胺共聚物等高吸水性树脂。 疏水性聚合物亲水化方法：将疏水性或者亲水性差的聚合物进行改性处理，在分子结构上强化该聚合物的亲水性，以使之达到作为高吸水性树脂的要求，主要方法有：羧甲基化反应、亲水性单体接枝聚合法以及化学基团的水解反应法。 按交联方式进行分类。高吸水性树脂交联控制是控制其空间组织结构状态的重要方面，主要目的是为了形成适量的交联点，由此构成聚合物网状化的结构。这种交联点可以是化学交联点，也可以是物理交联点，而交联点的形成与高吸水性树脂的化学结构紧密相关。关联点密度（即称交联度）的大小直接影响高吸水性树脂的吸水与保水性能。 依据交联点形成方式即交联方式的不同，高吸水性树脂主要可以
高吸水性材料
高吸水性材料的研究 来源：中国论文下载中心[ 09-04-16 15:26:00 ] 作者：孙静编辑：studa20 摘要：高吸水性树脂是一种新型的功能性高分子材料，由于它能吸收自身质量几百至几千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性，因此在生理卫生用品、土木建筑、农业、食品、医药等方面具有广阔的应用前景。本文介绍了高吸水性树脂的分类、吸水机理、制备方法及应用，并对高吸水性树脂的发展前景作了展望。 关键词：高吸水性树脂；机理；制备方法；应用。 前言： 高吸水性树脂（简称SAR）是一种典型的功能高分子材料。它能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水，并具有很强的保水能力的高分子材料，所以它又成为超强吸水剂或高保水剂。从化学结构上来讲，高吸水性树脂是具有许多亲水基团的低交联度或部分结晶的高分子聚合物。［1］ 1、高吸水性树脂的吸水机理 1.1高吸水性树脂的吸水结构 高吸水性树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。要具有这种特性，其分子中必须含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有一定的交联度。实验表明：吸水性基团极性越强，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其在外界有压力时水很容易脱去；交联度过高，虽然保水性好，但由于吸水空间减少，使吸水率明显降低。 1.2高吸水性树脂吸水量的计算 高吸水性树脂的吸水量可以量化。Flory［4］考虑聚合物中固定离子对吸水能力的贡献，从聚合物凝胶内外离子浓度差产生的渗透压出发，导出了高吸水性树脂溶胀平衡时的最大吸水性公式： Q3/5=[（i/2V uS﹡1/2）2+(1/2-x1)/V1]/（V e/V o） 1.3高吸水性树脂与水的作用方式 当水与高聚物表面接触时，有三种相互作用：一是水分子与高分子中的电负性强的氧原子间的氢键作用；二是水分子与疏水基团间的相互作用；三是水分子与亲水基团间的相互作用。［6］ 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水合状态。树脂的疏水基团部分由于疏水基团作用而易于折向内侧，形成不溶性的粒状结构，疏水基团周围的水分子形成与普通水不同的结构水。［7］ 2、高吸水性树脂的制备方法 2.1淀粉型高吸水性树脂的制备 2.1.1淀粉接枝共聚 合成淀粉型高吸水性树脂，所使用的原料为淀粉和单体。此外还利用引发剂（或催化剂）、交联剂、碱、分散剂、表面活性剂、洗涤剂等助剂。
生活中的化学一高吸水性树脂神奇的功能高分子材料
生活中的化学（一） 蔫吸承辑籍詹——神奇的功能高分子材料 文／张善玲 高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到５３００倍的水，在一般的压力下不会脱水，而在干燥空气中水分能缓慢地释放出来并具有相当的凝胶强度。被冠予“超级吸附剂”的桂冠。 高吸水性树脂是一种白色或微黄色、无毒无味的中性小颗粒。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水。 你知道吗？在蔬菜，花卉种植中，预先在土壤中撒千分之几的高吸水性树脂，可使蔬菜长势旺盛，增加产量。在植树造林中，各种苗木移植期问往往因为保管不善而干枯死亡。将刚出土的苗木用高吸水性树脂的水凝胶液进行保水处理，其成活率可显著提高。 你知道吗？高吸水性树脂，可以做成吸血纸，代替医用药棉。坯可加工成妇女卫生巾、婴幼儿纸尿布、纸手帕以及纸餐巾等。妇女卫生巾携带方便，卫生、柔软舒适，婴幼儿纸尿布可以一夜不换。做成纸尿袋可使某些在公共场所无厕可入的人解除尿胀难忍的痛苦，某些老年人因肾功能衰退， 小便频繁或因伤残行动不便的人，使用纸尿袋更为方便。 这就是高吸水性树脂的神奇之处，这就是化学的无处不在。全世界高吸水性树脂的总生产能力已经超过１４０万吨／年，德国巴斯夫公司是目前世界上最大的高吸水性树脂生产公司。全世界对高吸水性树脂的总需求量约为１００万吨／年，且有逐年增加的趋势。由于东南亚地区、中南美国家、东欧以及世界其他地区使用婴幼儿或成人用纸尿裤和卫生巾的普及率日益扩大，对高吸水性树脂的市场需求量迅速增加，致使高吸水性树脂的生产厂商相继展开扩产或国际化生产的策略。美国每年高吸水性树脂消费量约占世界高吸水性树脂消费总量的３２％，西欧的消费量约占总消费量的２３％，日本的消费量约占总消费量的１ｏ％，其中约有一半以上是使用于婴幼儿纸尿裤上，其他在园艺、食品、土木、建筑等领域中的用途也日益扩大，其他地区的总消费量约占３４％。２００５年，全世界对高吸水性树脂的需求量将达到了１２０万吨，消费年均增长率约为４－％～５％。 我国高吸水性树脂的消费量约为３．５万吨／年，其中个人卫生用品（卫生巾、婴儿纸尿布等）消费量最大，其次是农林和其他方面。 《贤文与股市》ｆ⑥＠⑤＠ 《增广贤文》（简称“贤文”）是我国传统文化的重要组成部分，在我国流传了几百 年，对国民的教育影响深远。尽管有着西方文化的入侵，“五四”运动的冲击和“十年 文革”的浩劫，但《贤文》依然有着强大的生命力，许多人可能没有专门研究过《贤 文》，但通过长辈和老师的传播，许多精典的《贤文》语句经常由人们的口头或书面传 播。有的还熟烂于胸、耳熟能详。比如：“近水楼台先得月，向阳花木早逢春”、“与君 一席话，胜读十年书”、“若要人不知，除非己莫为”等等。《贤文与股市》运用了许多 《贤文》上的典故，如孔予、汉武大帝、诸葛亮、司马迁、范仲淹等历史名人的故事， 本书还选取了近年来发生的湖北杀妻冤案、美国安然倒闭、辽宁盘锦神童上大学、尚 福林主席召开记者招待会等人们普遍关注的重大事件，并结合当时的股市事件，对监管 部门、证券公司、上市公司、证券咨询公司、证券媒体及股民存在的问题从不同的角度或针砭、或批评、或提示、或赞扬。 本书为我国当今浮躁的股市吹入了一丝清风，让股民、券商、上市公司高管、监管人员、媒体记者等股市参与者从另外一 个角度来认识股市人生，体会我国传统文化的强大生命力，会令读者从中受到启迪。 化Ｊ彳卵２００６．５ｏ 万方数据
超强高分子吸水材料研究报告进展与应用
高吸水树脂的现状、发展与前景 ［摘要］本文综述了超强高分子吸水材料的发展历史、现状、发展方向及应用情况，并简述了 超强高分子吸水剂的分类、结构特点、吸水机理及合成原理和方法。 ［关键词］超强高分子吸水剂。高吸水性树脂。研究进展 超强高分子吸水材料即高吸水性树脂，是一类新型的功能高分子材料。它具有吸水量大和保水性强两大特点，它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水，而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。这是传统的吸水材料如纸、海棉、泡沫塑料等所无法比拟的。高吸水性树脂的研究与开发只有几十年的历史。60年代初美国农业部北方研究中心的 L. A. Gugliemelli［1 ］等最早开始淀粉接枝丙烯腈研究,其后同中心的G. F. Fanta［2 ］等 人接着研究，并与1966年首先宣布，他们制定出了淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂，并指出,这种树脂比以往的任何材料的吸水性能都要好。他们的研究结果立即引起了世界各国的广泛关注,相继开展了这方面的研究，并取得了不错的进展。美国、日本、德国、法国等发达国家一直走在前列，到80年代已实现了工业化生产。我国是从 80年代才开始高吸水性树脂研的,1982年中科院化学所［3 ］在国内最先合成出聚丙烯酸钠类树脂，直至目前国内研究高吸水性树脂一直是一个热点，每年有大量的文献报道，已有专利几十项。但这些多是基础性研究在应用研究和工业化生产方面与国外尚有很大的差距。 1高吸水性树脂的分类与特点 高吸水性树脂的种类很多，总的来说,可以分成天然高分子与合成高分子两大类. 高吸水性树脂的品种很多，但目前国内外研究与应用最多的集中在： (1＞聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类。 (2＞聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类。 (3＞纤维素类。 (4＞聚乙烯醇类。 其中应用最为广泛的聚丙烯酸类。 1 ?淀粉类 淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接枝共聚反应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。 2.合成树脂系 它的种类很多，且随着研究的深入，也越来越多。主要有丙烯酸类、聚丙烯醇类等，其中以丙烯酸类最重要。 3.纤维系类 由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人们想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。纤维原料来源广泛，能与多种低分子反应，是近十年来高吸水树脂发展的一个方面。 4.有机-无机复合高吸水性树脂 20世纪80年代Pa ndura nge等将高吸水性树脂与其他材料复合，发现可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。因此有机 -无机复合材料能得到迅速的发展，并在高吸水性树脂领域占据了重要天然高分子加工产物 各类高吸水性树脂的应用广泛程度是由它们各自的特点所决定的。对于淀粉类树脂，由于它是由极性吸水基团组成的，吸水后凝胶强度比较低，在吸水状态下会发生缓慢水解，尤其是在光照或加热情况下，容易出现凝胶溶解现象，因而淀粉类高吸水性树脂仅适合于一次性使用。但是它无毒性，具有生物降解性，对环境无害。目前多用来制造妇女卫生巾和婴儿尿布。纤维素是地球
高分子吸水树脂SAP
高分子吸水树脂SAP剖析 高吸水性树脂（英文名为Super Absorbent Resin，简写为SAR），或者称为高吸水性聚合物（英文名为Super Absorbent Polymer，简写为SAP），是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。与传统吸水材料如海绵、纤维素、硅胶相比，它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却又有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量高，可达到自重的千倍以上，而且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。 高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。是一种典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。它能够吸收并保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分或都数十倍的盐水，并且能够保水贮水，即使加压也很难把水分离出来。这是由于其分子结构上带有大量具有很强亲水性的化学基团，而这些化学基团又可形成各种相应的复杂结构，从而赋予该材料良好的高吸水和高保水特性。 高吸水性树脂与水有很强的亲和力使它在个人卫生用品方面得到广泛应用，并在农业、土木建筑、保鲜材料、改造环境等方面的应用也显示出广阔的前景。如婴儿纸尿片、老年失禁纸尿片布、妇女用卫生巾等，广大发展中国家在这方面的需求不断增长，各国纷纷扩大生产，增加研究和开发力度。高吸水性树脂作为通讯电缆的防水剂、湿度调节剂、凝胶转动装置、活体酶载体、人造雪等方面也得到了大量的研究和应用。高吸水性树脂在农艺园林方面的应用也已表现出令人鼓舞的前景，它有利于节水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物发芽率等。高吸水树脂在沙漠治理方面的应用更是具有无可估量的社会效益。由此可见进一步开发高吸水性树脂仍然有很重大的意义。 1.国外状况
高吸水性材料
水溶性高分子材料是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。它具有性能优异、使用方便、有利环境保护等优点，广泛应用于国民经济的各个领域。 1 天然水溶性高分子 天然水溶性高分子以植物或动物为原料，通过物理的或物理化学的方法提取而得。许多天然水溶性高分子一直是造纸助剂的重要组分，例如常见的有表面施胶剂天然淀粉、植物胶、动物胶（干酪素）、甲壳质以及海藻酸的水溶性衍生物等。 2 半合成水溶性高分子 这类高分子材料是由上述天然物质经化学改性而得。用于造纸工业中主要有两类：改性纤维素（如羧甲基纤维素）和改性淀粉（如阳离子淀粉）。 3 合成水溶性高分子 此类高分子的应用最为广泛，特别是其分子结构设计十分灵活的优势可以较好地满足造纸生产环境多变及造纸工业发展的要求。 3.1聚丙烯酰胺（PAM） 在工商业中凡含有50% 以上丙烯酰胺单体的聚合物都泛称聚丙烯酰胺，是一种线型水溶性高分子，是造纸工业应用最为广泛的品种。 PAM用于造纸领域一般是相对分子质量为 )100～500 万的产品，其主要应用有两个方面：即纸张的增强剂和造纸用助留剂和助滤剂。低于上述相对分子质量的PAM( 可作为分散剂，改善纸页抄造匀度，高于者可作为造纸废水处理用絮凝剂。 聚丙烯酰胺本身是中性材料，几乎不能被纸浆吸附，也不可能发挥作用，因此需要在其结构中导入一个电性基团。视电性基团的类型不同，聚丙烯酰胺产品有阴离子、阳离子、两性离子等。 3.1.1 阴离子聚丙烯酰胺（APAM） 当导入羧基时可获得阴离子聚丙烯酰胺。由于与纸浆纤维上负电性相斥，因此在应用时必须加入造纸矾土作为阳离子促进剂。这种应用不但麻烦，而且无法实现中性抄纸技术带来的经济效益。据统计，国外造纸工业 90 年代 APAM( 的应用比例已由 60% 下降到30% ，而阳离子聚丙烯酰胺却由 20% 急速上升到50%以上。
耐热性吸水高分子材料
耐高温吸水材料 摘要 超强吸水齐U由于具有优异的吸水性能而被广泛应用于很多领域a然而，吸水速率慢、抗盐性和保水性差一直是阻碍超强吸水剂快速发展的主要问题。本论文在国内外研究基础上，合成了马来酸酐的淀粉系与多元共聚系列两类新型超强吸水剂。该吸水剂具有极快的吸水速率，很好的抗盐性和保水性。 以马来酸酐和丙烯酰胺为单体，硝酸铈胺为引发剂，N，N’一亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以溶液聚合方法合成了淀粉接枝马来酸酐／丙烯酰胺吸水树脂。研究了反应条件对产物吸液率的影响。并以FTlR和SEM对产物进行了表征。 以马来酸酐(MLN)，丙烯酰胺(AM)，甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)为单体，过硫酸钾为引发剂，N，N’．亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，司班为悬浮稳定剂，环己烷为连续相，采用反相悬浮聚合法合成了Poly(MLN-AM)二元交联共聚物和Poly(MLN．AM．HEMA)三元交联共聚物。系统研究了诸反应条件对产品吸水性能的影响，找到了最佳反应条件。并以FTIR、XRD、TG、DSC和SEM等手段对共聚树脂的结构和性能进行了考察。产品最大吸水率和吸盐率可达12009／g和3309／g。 吸水动力学研究表明，制得的共聚物吸水速率极快，在Imin内即达到饱和吸水量的95％以上，远远超过了同类样品的文献报道值 本论文还对产品在不同盐溶液和醇溶液中的溶胀行为进行了研究。结果表 明所制得的超强吸水剂在不同溶液中的吸收能力顺序分别为NaCI>CaCl2>AICl3和丙三醇>乙二醇>甲醇>乙醇。这些结果有助于研究吸水树脂的吸水机理。 高温时，制得的吸水树脂在自然条件下和土壤中均表现出很好的保水性能。土壤中添加少量吸水树脂可以大大提高其保水率。这表明产物在农业和园艺也中具有潜在的应用价值。 1超强吸水剂的定义 传统吸水材料，如在医疗卫生中使用的脱脂棉、海绵，日常生活中使用的卫生纸、尿布，作为水凝胶使用的明胶、琼脂等，它们来源广泛，价格低廉，但这些吸水材料主要依靠物理吸附来吸水，吸水能力小，只能吸收自身几倍至几十倍的水分，而且保水能力差，一旦施加压力，大部分水又被释放出来，因而限制了它们在实际中的应用价值。超强吸水剂是一种吸水能力特别强的物质，能够吸收自身质量数百倍到数千倍的水。现在所说的超强吸水剂主要包括高吸水性聚合物(Superabsorbent Polymer)。本论文中所说的超强吸水剂是指高吸水性聚合物，也称为高吸水性树脂。作为一种新型功能高分子材料，超强吸水剂不但吸水量高，且吸收的水份不易用机械压力压出，具有优良的保水性能。因此，又叫高保水剂. 2超强吸水剂的分类 超强吸水剂种类繁多，一般按以下几个方面进行分类。 a．从原料来源可分为三大系列：淀粉系(淀粉接枝、羧甲基化等)；纤维素系(羟甲基化、接枝等)：合成聚合物系(包括聚丙烯酸系，聚乙烯醇系，聚氧乙撑系等)。b．从亲水化方法可分为四类?：亲水单体的聚合；疏水性聚合物的羧甲基化、磺酸化等；疏水性聚合物与亲水性单体接枝共聚；氰基、酯基等聚合物水解。C．根据交联的方法也可分为四类：用交联剂进行网状化反应：自行交联网状化反应；放射线照射网状化反应：水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构。d．从制品形态可分为三类?：粉末状；膜状：纤维状。本论文按原料来源分类进行论述。
高分子吸水材料的市场及技术
高分子吸水材料（高吸水树脂）的市场及技术 高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是70年代发展起来的一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。因此，它在日常生活、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。 1、高分子吸水材料简介 高吸水树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta 等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。目前世界高吸水树脂生产中，聚丙烯酸系占到80%。 1.1 吸水原理 高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。 当水中含有少量盐类时，反渗透压降低，同时由于反离子的屏蔽作用，使高分子链收缩，导致树脂的吸水能力大大下降。通常，高吸水树脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。 吸水和保水是一个问题的两个方面，在一定温度和压力下，高吸水树脂能自发地吸水，水进入树脂中，直到平衡。高吸水树脂吸收的水在150度以上仍有50%封闭在凝胶网络中。因此，常温下即使施加压力，水也不会从高吸水树脂中逸出。 1.2 聚丙烯酸系高吸水树脂制备 聚丙烯酸系高吸水树脂主要有反相悬浮聚合及溶液聚合两种方法。另外也有通过辐射聚合制备的。 1.2.1 反相悬浮聚合
吸水高分子材料
吸水高分子材料 1.吸水高分子材料的研究进度 目前,对吸水性树脂的研究多是从吸水速度、吸水率、凝胶强度三个方面做工作。通过改进树脂粒子的形状,增大比表面积,可以提高其吸水率。离子型的高吸水性树脂,如聚丙烯酸盐,由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差,通过于非离子型单体共聚,可以提高其耐盐性。复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。林建明等人合成了膨润土的部分水解交联的聚丙烯酰胺树脂,通过SEM 电镜观察,发现膨润土全部吸附于树脂交联网络,使凝胶的刚性增强。日本三菱公司将淀粉接枝丙烯酸与PVC 塑料共混,不仅提高了吸水树脂的凝胶强度,也增强了PVC 的吸水能力。为了提高吸水性树脂的吸水性能,广大科研工作者已经做了大量工作,不断优化和改进已有的合成体系,同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系. 2.吸水高分子材料的吸水机理 高吸水性树脂的吸水分几个阶段。最初阶段其吸水速率很慢,因为此时的吸水是通过毛细管吸附和分散作用来实现的,接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解,阴离子固定在高分子链上,阳离子则可以自由移动。随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张;同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散,导致阳离子在树脂网络内浓度增大,于是网络内外产生渗透压,水份进一步渗入。随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。 3.材料吸水能力的差异与原因 人们追求的目标是使吸水性材料具有更高的吸水能力和吸水速度。由材料的结构和吸水原理可知，影响树脂吸水能力的因素有很多，主要有交联密度.结构组成.溶液性质.表面形态.制备方法.流体力学体积等。如未经交联的树脂基本上没有吸水功能，而交联后，吸水率会成千倍的上升，但随着交联密度的增加，吸水率反而下降。在聚丙烯酸树脂中引入亲水性非离子型单体共聚，可提高吸水速度，但影响了吸水能力。引入非离子单体还可以改善耐盐性。引入强电解质基团可提高树脂的吸水能力。采用反向悬浮聚合法制得的产品吸水速度快，吸水能力高，通过干燥即可得到粒状产品，但反应时间较长，工艺复杂，适于实验室条件。采用溶液聚合制备工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。总体来说，影响吸水高分子材料的吸水性的因素很多，但主要还是交联密度和外部溶液对其影响最大。 4.高分子吸水能力的影响因素 1）合成工艺条件的影响 ①单体。单体的浓度是生产合成系超强吸水高分子材料的关键。对于均聚反应,浓度太低,不但 不能交联,而且易结块,使聚合难以进行;浓度太高,反应过于猛烈,链转移反应增加,支化程度、自交联程度高,降低了材料的吸水性能。 ②中和度。由于吸水树脂的吸水能力与高分子电解质的电荷密度有关,所以中和度对于吸水倍 率有很大影响。中和度较低时,水中酸度较高,聚合速率大,易引起瞬间大量降低。中和度过高时,由于水中的酸度降低,反应速度降低,树脂可溶部分增多,吸水倍率下降。实验表明:反应体系的中和度在70 %～85 %时,吸水倍率最大。 ③交联剂。交联剂用量的大小,决定了树脂的空间网络的大小,从而对树脂的吸水率有很大影响。 交联剂用量一般为反应中和物的010005 %～20 %(质量) 。交联剂用量很小时,树脂的可溶部分大,吸水率低。随着交联剂用量的增加,形成适宜的网络,树脂中可溶部分减少,吸水率增加,在合适的交联剂用量下,吸水率可达到最大值。当交联剂用量过多时,交联点密度大,网络点之间的距离小,溶胀时不易扩张,使吸水率下降。研究发现,交联剂链的长短与吸水性能有密切关系。交联剂链过短时,树脂的微孔对水分子的吸附能力较强,水分子排列较密,凝胶强度大,但分子网络过紧,限制了吸水时体积充分膨胀。当交联剂链过长时,形成一个长的分子网络,