超强吸水高分子材料分析
四种用途高吸水性高分子材料的分析
(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 将交联物羟甲基化，便得到高吸水性塑料。
5、其他高吸水性塑料
(1)聚环氧乙烯吸水塑料 将聚环氧乙烯进行交
联处理后，即可得到几十倍吸水率的高吸水 性塑料。 (2)异丁烯顺酐吸水性塑料 将异丁烯与顺酐进 行共聚，然后再交联处理。即可得到吸水性 塑料，其耐热和耐候性好。 (3)乙酸乙烯/顺丁烯二酸酯共聚物吸水性塑料 乙酸乙烯与顺丁烯二酸醋共聚物经皂化处理 可制成吸水性塑料。
能力（技能）目标
能根据高吸水性高分子的不同用途要求，合
理的选择高分子材料；并能合理的分析所选 择材料的结构、性能；如果不能直接选择到 合适材料时，能 提出合理的改进意见与方案。
知识目标
被选用的高分子材料的主要结构特征、主要
性能及应用范围。 其中第29个项目重点学习增加高分子吸水性 能的知识。
三、高吸水性塑料的应用
目前，高吸水性塑料的应用已越来越广泛，主要应
用在如下几个方面。 (1)卫生及医用方面 在卫生方面，已广泛应用在妇女 卫生巾、婴儿尿布材料；在医用方面，可用于医疗 包扎带，高吸水树脂凝胶，还可作为抗血栓材料， 消炎止痛膏的凝化剂。 (2)农林、园艺方面 用作土壤保水剂，可在土壤多水 时吸收大量的水分;当土壤干旱时，它释放出水。在 土壤中添加 0.3%，即能提高土壤的保墒能力，尤 其适用于沙漠地区。用作苗木移植的保水材料，可 提高成活率。用作液体播种材料，包覆种子，可提 高发芽率。
高吸水性功能高分子要点
急速增长到平 稳增长的过程， 向精细化、 功 能化、 智能化 方向发展
1960
1970
1980
1990
2000
美国和日本相继成功开发， 品种、制造方法、性能及 应用领域
西欧各国：各种类型的高 吸水性树脂。 同时市场需求也影响着厂 商的技术转让。
2 高吸水性高分子简介
阴离子系 阳离子系 羧酸类、磺酸类、磷酸类 胺类、季胺类 羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类 羟基类、酰胺基类 羟基-羧酸类、 羟基-羧酸基-酰胺基类、 磺酸基-羧酸基类 淀粉接枝、羧甲基化淀粉、 磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐 纤维素接枝、羧甲基化纤维素、 羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素 聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、 聚氧化烷烃类、无机聚合物类
3 高吸水性高分子性能
吸液速率： 吸液速率是指单位质量的高吸水性树脂在单位时间内吸收的液体质量。 吸液速率与其本身的化学组成及物理状态有关, 如微粒的表面积、 毛细管现象、 吸液时是否形成“ 粉团”等。 一般表面积越大即微粒越小,吸液速率越快, 但微粒过小则会形成 “ 粉团”反会阻碍吸液。高吸水性树脂的吸液速率很高, 一般在几分 钟至半小时内吸收的液体已达饱和吸液量。
3 高吸水性高分子性能
热稳定性： 吸水树脂的热稳定性指两个方面, 一方面是吸水剂被加热一定时间后 再测其吸水性能是否发生改变；另一方面是指它吸水时加热, 测定不同 温度下的吸水能力。 一般高吸水性树脂随加热温度的升高, 加热时间的增加吸水能力都有 一定程度的下降, 但在130℃以下变化不是很大。所以其热稳定性较好, 而使用时一般温度都不高, 所以适应性较广。
2 高吸水性高分子简介
吸水能力：受溶液离子浓度影响
原因：属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液
吸水性好的材料
吸水性好的材料吸水性好的材料在日常生活和工业生产中具有重要的应用价值。
它们可以被用于吸收水分、调节湿度、防水防潮、过滤净化等多种用途。
目前市面上常见的吸水性材料主要包括超吸水树脂、吸水性纤维、吸水性聚合物等。
本文将就吸水性好的材料进行介绍和分析。
首先，超吸水树脂是一种高分子化合物，具有极强的吸水性能。
它可以在短时间内吸收大量的水分，并且可以保持较长时间的稳定状态。
超吸水树脂广泛应用于卫生用品、农业、建筑材料等领域。
例如，它可以被用于制作生产卫生巾、纸尿裤等产品，能够有效地吸收和锁住体液，保持表面干燥。
在农业领域，超吸水树脂可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，增加作物产量。
在建筑材料方面，超吸水树脂可以被添加到混凝土中，提高混凝土的抗渗透性和耐久性。
其次，吸水性纤维是一种具有良好吸水性能的纤维材料。
它可以通过表面处理或者材料本身的特性来实现吸水性能。
吸水性纤维广泛应用于纺织品、卫生巾、湿巾等领域。
例如，它可以被用于制作运动服、毛巾等产品，能够快速吸收汗水，保持身体干爽。
在卫生用品领域，吸水性纤维可以被用于制作卫生巾、湿巾等产品，能够快速吸收体液，保持表面干燥。
最后，吸水性聚合物是一种高分子化合物，具有良好的吸水性能。
它可以通过改变分子结构或者添加特殊功能单体来实现吸水性能。
吸水性聚合物广泛应用于医疗卫生、环境保护、工业生产等领域。
例如，它可以被用于制作医用敷料、水凝胶等产品，在伤口愈合和水分调节方面发挥重要作用。
在环境保护领域，吸水性聚合物可以被用于油水分离、废水处理等方面，发挥净化和治理作用。
在工业生产方面，吸水性聚合物可以被用于制备防水材料、吸附材料等产品，提高产品的性能和品质。
综上所述，吸水性好的材料在各个领域具有重要的应用价值。
它们不仅可以满足日常生活和工业生产的需求，还可以为环境保护和资源利用做出贡献。
随着科技的不断进步和创新，相信吸水性好的材料将会有更广阔的发展空间和应用前景。
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
阴离子交换树脂
在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到 阴离子交换树脂：
P
HCZHnOC2， l HCPl
交联苯乙烯
CH2Cl N(C3)H3 P
NaOH P
CH2N+(C3H)3OH-
非离子型吸附树脂
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
第八章超强吸水高分子材料
应用举例
（1）有机物的分离 由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树
脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含 酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。
第八章超强吸水高分子材料
• 大孔型
树脂内部有永久微孔；不需溶胀的状态也
可使用
第八章超强吸水高分子材料
弱酸型阳离子大孔树脂 凝胶树脂
第八章超强吸水高分子材料
制备
• 一般采用常规的悬浮聚合方法
第八章超强吸水高分子材料
大孔型树脂母体的制备 大孔型树脂母体主要是通过在共聚单体中添加致
孔剂的方法制备的。一般合成过程如下
致孔剂通常是一类不参与聚合，能与单体混溶，使 交联共聚物溶胀或沉淀的有机溶剂。 聚合过程中， 致孔剂分布在单体及已聚合的共聚物中。随着聚合 转化率提高，油珠逐渐固化。聚合反应完成后，用 水蒸气蒸馏或溶剂提取方法除去致孔剂，结果留下 孔穴，形成具大孔第结八章构超强的吸水球高分状子材树料 脂母体。
强碱性阴离子交换树脂 水处理剂?
CH2N+(C3H)3Cl-
阴离子交换树脂——能交换阴离子的离子交换 树脂。
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。
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。
高吸水性树脂行业分析报告
高吸水性树脂行业分析报告高吸水性树脂是一种高分子材料，旨在吸收和保持溶液和水。
它们具有高度交联性，可以表现出快速吸收液体并保持高吸水性。
在医疗、个人护理、工业和其他领域中都有广泛的应用。
本文将对该行业进行分析，包括定义、分类特点、产业链、发展历程、行业政策文件、经济环境、社会环境、技术环境、发展驱动因素、行业现状、行业痛点、行业发展建议、行业发展趋势前景、竞争格局、代表企业、产业链描述、SWTO分析、行业集中度。
一、定义高吸水性树脂是一种高分子材料，在水中膨胀并形成吸附状态，具有极强的吸水能力和保水性。
它们由一系列交联聚合物组成，比传统的涂覆材料和填料更高效，更具吸水能力。
二、分类特点高吸水性树脂可以分为有机聚合物、天然高分子和无机材料三大类。
其中，有机聚合物是最常用的高吸水性树脂材料，通常由聚丙烯酸、聚酰胺、聚酰胺等聚合物组成。
相比之下，天然高分子是一类基于植物来源的材料，如淀粉、纤维素等。
而无机材料是一类主要由硅酸盐、钙盐等化合物制成的材料。
三、产业链高吸水性树脂产业链主要包括原材料供应、生产和加工、成品销售等环节。
原材料供应状况和质量直接影响到成品品质，生产和加工则决定了成品的生产效率和质量。
而成品销售则是产业链中最重要的一个环节，其市场需求直接影响到整个产业链的发展。
四、发展历程高吸水性树脂的发展起步较早，20世纪50年代已经有人在研究开发中。
自20世纪70年代以来，随着对高分子材料研究的不断深入，高吸水性树脂的应用范围和用途越来越广泛。
生产技术也不断创新，创造了生产高吸水性树脂的更加高效方法。
五、行业政策文件目前，针对高吸水性树脂相关领域的行业政策和法规主要发放在《聚合物高分子材料》和《原料禁限使用名录》等文件中。
此外，在生产过程中要遵守相关的质量和环境标准。
六、经济环境随着科技的不断发展和人们对生活品质的要求日益增强，高吸水性树脂在包装、卫生用品、医疗保健等领域的应用需求不断增加。
近年来，世界经济整体处于高篇增长阶段。
超强吸水高分子材料解析
系
共 同 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。
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
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
甲壳质衍生物
合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引
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
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。
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
HO
H H
H
使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持 一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。
3）外部因素的影响 水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。
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
Super 结构外型分
粉末、纤维、颗粒、薄膜
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3）内部有浓度高的离子性基团，保证内部有高的离子 浓度，从而有高的渗透压。
Super
4）聚合物分子量较高，分子量增加，吸水后的机 械强度会较高，吸水能力也会高一些。
Ab s o rb e nt po lym e r
Super
Ab s o rb e nt po lym e r
抗霉解性优
合成系
工艺简单，吸水、
保水能力强 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。 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
点
别
与 优
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
点
非离子型（羟基、醚键和氨基）
Super
结构外型分
粉末、纤维、颗粒、薄膜
Ab s o rb e nt po lym e r
一、吸 水 原 理
物理吸附
1. 吸 水 实 质 化学吸附
棉花、纸张、海绵等。
毛细管的吸附原理。 有压力时水会流出。
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
吸收大量水而不流失是基于材料的亲水性、溶胀性和保水性。
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, 亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使 树脂的网络扩张。
1）亲水溶胀 （外）
H2O
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
2）离子化保持渗透压
（内）
吸水树脂的离子型网络
天然高分子加工产物
Super
其它
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 淀粉类 多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
Ab s o rb e nt po lym e r
离子型（多以羧酸盐基团）
亲水基团上分
联
系
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
甲壳质衍生物
合成高吸水分子中一些重要术语
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
Ab s o rb e nt po lym e r
超强吸水高分子材料综述
用途
Super
Ab s o rb e nt po lym e r
Super
Ab s o rb e nt po lym e r
Super
Ab s o rb e nt po lym e r
四、SAP结构
1）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
Super
烯酸类）。
2）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
二、分
类
甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
合成高分子系
纤维素系
Super
Ab s o rb e nt po lym e r
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、聚丙烯酰胺 其它
Super
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
Ab s o rb e nt po lym e r
Ab s o rb e nt po lym e r
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
Super
普通吸水材料
SAP
Ab s o rb e nt po lym e r
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。
Super
80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH H O HO H H OH O HO H OH H O HO H H OH O H O H O H OH
O OH
纤维素系超高吸水高分子材料
纤维素结构பைடு நூலகம்
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
交 联 点
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）交联骨架防止溶解达到平衡
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
最大吸水量-可用24小时吸水量表示。
1）树脂化学结构的影响
首先要含有大量的强亲水性基团，这样可使水
超强吸水高分子材料 一、吸 水 原 理 二、分类 三、基本结构 四、SAP结构
优点 用途
五、合成高吸水分子中一些重要术语 六、接枝共聚反应实例
高吸水性树脂
高吸水性树脂(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，
Super
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。
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。
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 吸水性强，工艺成
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。
合成超高吸水高分子材料
与聚合物间的作用大于聚合物之间的作用力，因而后者易于吸水而溶胀。 其次，分子中要含有大量的可离子化的基团，从而在溶胀后可以提供较大
渗透压。
2）树脂链段结构的影响 这是为了解决保水的问题，适度的交联度可以
使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持
一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。 3）外部因素的影响 水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。