优选第四章超强吸水高分子材料
高吸水性高分子材料
CH2=CHCOOH
CH2=CHCOONa
加交联剂得网状结构
14
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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。
b. 工业脱水剂。
高吸水性树脂对有机物的吸收能力较差，因 而可脱除苯类、石油类等与水不相溶的物 质中的水分，效果很好。
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路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
c. 建筑工程中的应用。
• 在许多建筑工程和地下工程中，高吸水性树脂的 应用越来越受到重视。
例如将树脂混在堵塞用的橡胶或混凝土中可作堵水 剂；
R－SO3H R－SO3－＋H＋
• 例如典型的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的结 构式为：
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离子交换树脂
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路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 物质的分离是化学、化工的一个重要课题 。
• 化工单元操作中常见的分离方法有筛分、 过滤和蒸馏等，然而具有高层次的分离则 难以达到精度。
• 具有选择分离功能的高分子材料的出现则 有效地解决了以上的问题。
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离子交换树脂
高吸水性高分子材料
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2024年2月7日星期三
具有选择分离功能的高分子材料
2
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 1、高吸水性高分子材料； • 2、离子交换树脂
3
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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: （1）高吸水性材料— 亲水性高聚物
第四章超强吸水高分子介绍
Super
吸水前
吸水后
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
保水能力高:即使受压也不易失水
SAP优点
Super
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超强吸水高分子材料综述
用途
Super
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超强吸水高分子材料综述
Super
分子材料。
物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料发展
传统吸水材料：纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料 等材料。 60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂，含有 强亲水性基团并具有一定交联度的高分子材料。 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
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Super
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三、基本结构
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
Super
比
较
类别
聚丙烯酸（盐）类
聚乙烯醇类
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度 熟，合成方法多样。 快,2～3分钟内即可达到饱和 吸水量的一半。 吸水性强，工艺成
CH2OH
O
《高吸水保水高分子》课件
欢迎来到《高吸水保水高分子》PPT课件！本课程将向您介绍高吸水保水高分 子的定义、制备方法、特性、应用领域以及发展前景。
高吸水保水高分子简介
高吸水保水高分子是一类能够吸收和保持大量水分的高分子材料。它们用途 广泛，可应用在多个领域。
高吸水性高分子的类型
离子型高分子
高吸水性高分子的特性
• 吸水性能 • 保水性能 • 可溶性 • 热稳定性
高吸水性高分子的应用领域
1
卫生用品
高吸水保水高分子广泛应用于卫生用品如
农业用品
2
尿不湿、卫生巾和纸尿裤等。
农业用品如保水涵、水凝土剂和土壤调节
剂等也采用了高吸水保水高分子。
3
化妆品
高吸水保水高分子在化妆品中的应用包括 化妆水、乳液和面膜等。
高吸水性高分子的发展前景
1 国内外市场规模
高吸水保水高分子市场正在不断扩大，国内外市场潜力巨大。
2 技术研究与进展
科学家正在不断研究高吸水保水高分子的技术和应用，取得了很多进展。
3 产业化应用前景
高吸水保水高分子的产业化应用前景非常乐观，有着广阔的市场空间。
结语
高吸水保水高分子具有巨大的潜力和机遇，未来发展必将受到政策和市场双 重促进。
离子型高分子可分为酸性和基性两种类型。
非离子型高分子
非离子型高分子是一种不带电荷的高分子材料。
高吸水性高分子的制备方法
溶液聚合法
通过在溶液中进行聚合反应来制 备高吸水性高分子。
悬浮聚合
均相聚合法
利用均相催化剂在溶液中进行聚 合反应，得到高吸水性高分子。
高分子吸水材料
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种能够吸收大量水分的材料，它可以在短时间内吸收大量的水，然后通过离子交换或物理吸附将水分保留在其内部。
高分子吸水材料常用于保持水分的土壤改良剂、尿布、卫生巾等产品中。
本文将讨论高分子吸水材料的结构、性质和应用。
高分子吸水材料通常是由线性或交联聚合物制成的。
线性聚合物具有大量的极性官能团，可以与水分子发生相互作用，并吸收大量的水。
交联聚合物由于交联点的存在，可以形成许多孔隙结构，增加了材料的吸水能力。
典型的高分子吸水材料包括聚丙烯酸钠（PAA-Na）、聚乙烯醇（PVA）等。
高分子吸水材料具有许多独特的性质。
首先，它具有极高的吸水性能。
一般来说，高分子吸水材料的吸水速度非常快，可以在几秒钟内吸收50-100倍于自身重量的水分。
其次，高分子吸水材料具有优良的保水性能。
它可以将吸收的水分保留在材料内部，不会释放出来，从而有效地提供水分供给。
此外，高分子吸水材料还具有良好的稳定性和可重复利用性。
高分子吸水材料在许多方面有着广泛的应用。
首先，它在农业领域中被广泛使用。
通过将高分子吸水材料与土壤混合，可以改善土壤的质地和保持土壤湿润，提高植物的生长效率。
其次，高分子吸水材料也广泛应用于卫生用品制造中。
它可以作为尿布、卫生巾等产品的核心材料，提供优良的吸湿性能，保持表面的干燥和舒适。
此外，高分子吸水材料还可以用于水凝胶制备、药物输送等领域。
然而，高分子吸水材料也存在一些问题。
首先，一些高分子吸水材料可能对环境产生负面影响。
当高分子吸水材料被丢弃时，它们可能会堵塞水道或对生态环境造成污染。
其次，高分子吸水材料的成本较高，限制了其广泛应用。
因此，如何开发更环保、经济实用的高分子吸水材料是一个重要的研究方向。
综上所述，高分子吸水材料是一种具有优良吸水性能的材料。
它在农业、卫生用品制造等领域有着广泛的应用。
然而，高分子吸水材料也面临一些挑战，需要通过研究和技术创新来解决。
相信随着科学技术的不断发展，高分子吸水材料将会在更多领域发挥重要作用。
超强吸水高分子材料
OH
H
O
OH
O
HO
H
OH
O
HO
H
H
O
H
OH
H
OH
H
O
H
O
HO
H
OH
O
H
纤维素系超高吸水高分子材料
纤维素结构
O
O
O
O
O
O
O
淀 粉 系
价格低廉、生物降解性能好
区 缺
纤维素系
抗霉解性优
合成系
工艺简单，吸
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。
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. 但可降解性差. 适用于工业生产
是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚 丙烯酸类）。
从微观结构看：
因其合成体系不同而呈现多样性：
淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构 纤维素接枝丙烯酰胺呈峰窝型结构. 部分水解的聚丙烯酞胺树脂则呈 粒状结构
微观结构
淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
多孔网状结构
四、合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引 发 剂 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0.2～0.8% 用量过多：网络收缩 用量太少：树脂溶解度 吸水率 吸水率 引发自由 基链反应 解释 影 响 用量：一般为单体的0.01~0.8% 用量过多： 网络变小 吸水率 用量过少： 可溶部分增多 吸水率
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
二、分
类
淀粉系
SAP
合成高分子系
纤维素系
纯合成高分子 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 聚乙烯醇交联聚合物 乙烯醇—其它亲水性单体接枝共聚物 其它
超强吸水材料
超强吸水材料
超强吸水材料是一种具有出色吸水性能的材料，能够快速吸收大量水分并保持
稳定的吸水状态。
这种材料广泛应用于各个领域，包括医疗、卫生、工业、农业等，为人们的生活和生产带来了诸多便利。
本文将介绍超强吸水材料的特点、应用及未来发展方向。
首先，超强吸水材料具有极强的吸水性能。
它能够在短时间内吸收大量水分，
且能够保持稳定的吸水状态。
这种特性使得超强吸水材料在医疗卫生领域得到广泛应用，例如用于制作医用吸水纱布、吸水垫等产品，能够快速吸收伤口渗出的血液和分泌物，保持伤口清洁，促进伤口愈合。
其次，超强吸水材料还具有良好的保水性能。
它能够将吸收的水分牢固地锁定
在内部结构中，不易释放，从而保持材料的干燥状态。
这种特性使得超强吸水材料在工业领域得到广泛应用，例如用于制作吸水性能优异的工业用纸、吸水垫等产品，能够有效地吸收工业生产过程中产生的废水和污水，减少环境污染。
此外，超强吸水材料还具有良好的稳定性和耐用性。
它能够经受长时间的使用
和多次的水分吸收，不易变形和破损。
这种特性使得超强吸水材料在农业领域得到广泛应用，例如用于制作农业用水分保持剂、土壤改良剂等产品，能够帮助农作物吸收和保持水分，提高产量和品质。
综上所述，超强吸水材料具有出色的吸水性能、良好的保水性能、稳定性和耐
用性，广泛应用于医疗、卫生、工业、农业等领域，为人们的生活和生产带来了诸多便利。
随着科技的不断发展，超强吸水材料的研究和应用也将不断取得新的突破和进展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
相信在不久的将来，超强吸水材料将会在更多的领域发挥重要作用，成为各行各业不可或缺的重要材料之一。
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。
高分子吸水材料
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种具有优异吸水性能的材料，广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
它具有吸水速度快、吸水量大、保水性能优异等特点，因此备受关注。
本文将就高分子吸水材料的特性、应用领域以及发展前景进行探讨。
高分子吸水材料的主要特性包括，首先，它具有优异的吸水速度，能够在短时间内迅速吸收大量水分。
其次，高分子吸水材料具有出色的吸水量，能够吸收自身几百倍甚至上千倍的水。
此外，它还具有良好的保水性能，能够长时间保持吸水状态，不易释放已吸收的水分。
这些特性使得高分子吸水材料在卫生巾、尿不湿、农业保水、建筑材料等领域有着广泛的应用。
在卫生用品领域，高分子吸水材料被广泛应用于卫生巾、尿不湿等产品中。
其优异的吸水速度和吸水量，使得产品能够快速吸收排泄物，保持干爽舒适的使用体验。
同时，高分子吸水材料的保水性能也能够有效减少产品的更换次数，降低使用成本，受到了消费者的青睐。
在农业领域，高分子吸水材料被用作土壤改良剂和保水剂，能够有效提高土壤的保水保肥能力。
它能够吸收大量的水分，并将其释放到植物根系周围，提供植物生长所需的水分和养分，从而提高作物的产量和品质。
在建筑材料领域，高分子吸水材料被广泛用于混凝土、水泥和涂料等产品中，能够提高材料的抗渗性和耐久性，延长产品的使用寿命，降低维护成本。
未来，随着人们对生活品质和环境保护意识的提高，高分子吸水材料的应用前景将更加广阔。
它将会在农业、环境保护、新能源等领域发挥更大的作用，为人们的生活和生产带来更多便利和效益。
综上所述，高分子吸水材料具有优异的吸水性能和广泛的应用前景，其在卫生用品、农业、建筑材料等领域发挥着重要作用。
相信随着科技的不断进步和人们对生活质量的追求，高分子吸水材料将会有更加广泛的应用，为社会和人们的生活带来更多的便利和效益。
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吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐
水解性较差。
速度较快耐水解，
别
优 与点
吸水后凝胶强度
储量丰富，可不断再生，成本低;无毒且 大，保水性强.抗 能微生物分解，可减少对环境的污染。 菌性好.但可降解
联共
同 系点
均是葡萄糖的多聚体，可以采用相类 性差.适用于工业 似的单体、引发剂、交联剂进行吸水树 生产 脂的制备
超强吸水高分子材料发展
传统吸水材料：纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料 等材料。
60年代末期，美国首先开发成功高吸水性树脂，含有 强亲水性基团并具有一定交联度的高分子材料。
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
微观结构
多孔网状结构
淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图
五、合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引
解释
引发自由 发
基聚合反应
剂
交
令聚合物
链相互交联
联
决定了树
剂 脂空间网络 的大小
影
响
用量：一般为单体的0.01~0.8%
用量过多： 网络变小 吸水率
用量过少： 可溶部分增多 吸水率
用量：一般为0.2～0.8%
超强吸水高分子材料综述
既然安上super这个头衔, 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
SAP
超强吸水高分子材料综述
SAP优点
吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
吸水前
吸水后
超强吸水高分子材料综述
保水能力高:即使受压也不易失水
SAP优点
超强吸水高分子材料综述
用壳多糖)、蛋白 质类等
三、基本结构
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
类别 比
较
聚丙烯酸（盐）类
聚乙烯醇类
吸水性强，工艺成
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度
熟，合成方法多样。 快,2～3分钟内即可达到饱和
甲壳质衍生物
四、SAP结构
从化学结构看： 主链或侧链上含有亲水性基团，如 -ＳＯ3Ｈ、 -ＣＯＯＨ、 -ＣＯＮＨ2、 -ＯＨ等
吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ
从物理结构看： 低交联度的三维网络。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(如聚 丙烯酸类）。
吸水量的一半。
合成超高吸水高分子材料
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
COOH
COOH COOH COOH COOH COOH
线型聚丙 烯 酸 结构示意图
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，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。 80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
一、吸 水 原 理
1
物理吸附 棉花、纸张、海绵等。
、
毛细管的吸附原理。
吸
水
有压力时水会流出。
实 质 化学吸附 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。加压也不能把水放出。
2.SAP的吸水原理
较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。
水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
H H
HO
OH O HO
OH
H H
HO H
OH
O HO
OH
HO
H H
OH O
纤维素系超高吸水高分子材料
纤维素结构
O O
O
O O
O O
比较
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、
区缺 点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，保水能力强 吸水
用量过多：网络收缩
吸水率
用量太少：树脂溶解度
吸水率
天然产物的接枝改性
CH2OH
O O
OH
O
OH
活化 mCH2 CHCN
17.5%NaOH n-2
K+盐引发剂
CH2OH
O
OH O CH2
O
n-2
OH
CH CN m
优选第四章超强吸水高分子材 料
Super Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料定义
超强吸水高分子材料(Super Absorbent Polymer简称 SAP)也称为高吸水性树脂、超强吸水剂、高吸水性聚合 物，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。
二、分
类
甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
纤维素系
合成高分子系
纯合成高分子
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
天然高分子加工产物
淀粉类 纤维素类
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 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它
亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使
树脂的网络扩张。
（外）
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
H2O
（内） 交
联 点 吸水树脂的离子型网络
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。
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图