高吸水树脂及其耐盐性研究
高吸水性树脂的耐盐性与凝胶强度改善的研究
高吸水性树脂的耐盐性与凝胶强度改善的研究张健;孙民伟;张乐;谢续明;杨勇【期刊名称】《石油化工》【年(卷),期】2002(031)012【摘要】采用丙烯酰氯对蒙脱土进行化学改性,然后以丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠和改性蒙脱土为原料,聚乙二醇双丙烯酸酯为交联剂,制备了耐盐性和凝胶强度显著改善的新型高吸水性树脂.通过红外光谱和X射线衍射分析了改性蒙脱土.考察了在盐水中吸水树脂的吸水速率、原料组成、NaCl浓度、温度和贮藏时间等因素对吸水性能的影响,以及压缩膜量与原料组成间的关系.【总页数】4页(P994-997)【作者】张健;孙民伟;张乐;谢续明;杨勇【作者单位】清华大学化学工程系高分子研究所,北京100084;清华大学化学工程系高分子研究所,北京100084;清华大学化学工程系高分子研究所,北京100084;清华大学化学工程系高分子研究所,北京100084;天津大港油田钻采院材料所,天津300280【正文语种】中文【中图分类】O632.51【相关文献】1.高吸水性树脂型混凝土内养护剂制备及耐盐性研究 [J], 王振华;王磊;张守祺;赵志超;赵虎奎2.耐盐性高吸水性树脂的制备及性能研究 [J], 黄帮裕;杜建军;尹国强;王新爱;卢其明3.耐盐性丙烯酸-可溶性淀粉-腐植酸高吸水性树脂的紫外光引发聚合及其性能研究[J], 买买提江·依米提;斯玛伊力·克热木;司马义·努尔拉4.互穿网络耐盐性高吸水性树脂的紫外光聚合及性能研究 [J], 斯玛伊力·克热木;买买提江·依米提;司马义·努尔拉 ;米红宇5.耐盐性聚丙烯酸硅藻土复合高吸水性树脂的制备及性能研究 [J], 王永鹏;刘梦竹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高吸水性树脂的性能及应用
高吸水性树脂的性能及应用叶良隐 02300021[摘 要]综述了高吸水树脂的制备、结构及吸水机理，介绍了高吸水树脂在各方面的应用，并提出了目前的主要研究趋势。
[关键词]高吸水树脂；吸水机理；发展；制备；应用。
高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(SuperabsorbentPolymers ),简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性,一旦吸水膨胀成水凝胶 ,即使加压也难以将水分离出来。
同时 ,高吸水性树脂可循环使用。
因此 ,越来越受到人们的关注。
目前 ,超强吸水树脂已在工业、农业、林业、卫生用品等领域中得到广泛应用 ,并显示出更为广阔的发展前景[1]。
1.SAR的结构与吸水机理1.1 SAR的交联网络结构SAR 与传统的吸水材料不同，它可以吸收比自身重几百倍甚至几千倍的水。
在处于吸水状态时其保水性好，在压力下水也不会从中溢出。
而传统的吸水材料只能吸收自身重量的 20倍的水。
树脂的高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中极性基团的分散状态有关，它具有低交联度亲水性的三维空间网络结构[2]。
它是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕物理交联构成。
吸水前，高分子链相互缠绕在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固程度；吸水后，聚合物可以看成是高分子电解质组成的离子网络和水的构成物。
在这种离子网络中存在可移动离子对，它们是由高分子电解质离子组成的[3]。
1.2 SAR的吸水机理关于SAR的吸水机理存在不同的说法。
其中有两种占主要地位，金益芬等[3]认为SAR吸水有3个原动力：水润湿、毛细管效应和渗透压。
高吸水能力主要由这3个方面的因素决定。
水润湿是所有物质吸水的必要条件，聚合物对水的亲和力大，必须含有多个亲水基团（如—OH，—COOH等）；毛细管效应的作用则是让水容易迅速地扩散到聚合物中去；渗透压可以使水通过毛细管扩散、渗透到聚合物内部或者渗透压以水连续向稀释聚合物固有的电解质浓度方向发动。
高吸水性树脂的耐盐性改良
度 差提供 的驱 动 力不 能克 服聚 合物 交联结构 及 分 子链 问 的相 互作 用 （ 如氢 键 ）所产 生的阻 力时 ，
吸 水达 到饱和 。
认为高吸水性树脂是轻度交联的空问网络结构 ，
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．
宁波 化 一 Ｎｉ ｂ Ｃ ｅ ｃｌｎ ｕｔ Ｚ － ｎ ｏ ｈ ｍｉ Ｉｄｓｒ ｇ ａ ｙ
景 亲水基 团的物质 作 为交 联剂 ， 使其 具有耐 盐性 ，
图１高吸水性树脂 的离子 网络结构
９
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１ 高 吸水树脂 分类 及吸 水机理 高 吸水 性树脂 种类 颇 多 。按原 料可 分 为三大 系 列 ：淀粉 系 、纤维 素 系 、合成 树脂 系 。其 中合
高吸 水性 树脂 吸水 时 ， 首先是 离了型 亲水基 团在水 分： 的作 用下 开始 亲水 离解 ，阴离 了同定
聚合 物 的探 索 。随后 ，Ｆ ｎａ 论文 中指 出了高吸 ａｔ在 水 性树 脂 具有两 个 显著 特 点 ：高吸 水性 和 高保 水
这 种 离予 网络 中 ，存在 可 移动 的离 了对 ，它们 是 由高分子 电解 质 的离了 组成 的 ，其 离子 网络结构
如 图ｌ 。
ｅ
交】 点 目 ５
胀 ，同 时 ，树脂 内部 的阳 离予浓 度 增大 ，在 聚合 物 网络 内外溶 液之 问形 成 离子浓 度 差 ，渗透 压随 之增 大 ，使水 进 一步进 入 聚合 物 内部 。 离了浓
高吸 水性树 脂 的微 观 结 构 因合 成体 系 的不 同 而 呈现 出多样性 。大多数 高 吸水 性树 脂呈 三维 立 体 网状 结构 ， 且分 子链上 含有 强亲 水性基 团 （ 并 如 羧 基 、磺 酸基 、酞 胺 基 、羟 基 等 ） 。刘 廷栋 【等 ４ 】 从 网络 结构方 面对 其吸 水机 理进 行 了分折 。他 们
高吸水性树脂
在农业领域的应用
土壤改良：高吸水性树脂能吸收相当于其自身重量数百倍的水分可有效改善土壤湿度 和保水性能促进作物生长。
节水灌溉：通过使用高吸水性树脂可将灌溉水有效吸附并缓慢释放实现节水灌溉和 均匀供水。
农药和营养剂缓释：高吸水性树脂可以吸附农药和营养剂并在需要时缓慢释放提高农 药利用率和植物吸收率。
高吸水性树脂的制备方法主要包括化学合成和物理改性不同的制备方法可以得到不同性能的高吸水性树脂。
高吸水性树脂的分类
按原料分类：淀粉类、纤维素 类、其他天然产物类
按交联剂类型分类：羧甲基淀 粉、淀粉磷酸酯、纤维素黄原 酸酯等
按离子类型分类：阳离子型、 阴离子型、非离子型
按应用领域分类：农业、医疗 卫生、建筑材料等
高吸水性树脂的应用领域
卫生用品：用于生产婴儿尿布、成人失禁用品等 农业：用于土壤保水、植物生长调节剂等 医疗领域：用于吸收伤口渗出液、止血材料等 建筑材料：用于自修复混凝土、调节室内湿度等
化学合成法
原理：通过化学反应将原料转化为高吸水性树脂 优点：可控制产物的性质如吸水能力、分子量等 缺点：需要使用有机溶剂可能对环境造成污染 常用原料：丙烯酸、丙烯酰胺等单体
高吸水性树脂具有优异的保水性能 能够吸收相当于其自身重量数百倍 甚至上千倍的水分。
高保水性
在医疗领域高吸水性树脂可以用于 制造具有保湿功能的敷料和药物载 体促进伤口愈合。
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在土壤改良、节水农业、园艺等领 域高吸水性树脂的高保水性有助于 提高植物生长效率和抗旱能力。
高保水性还使得高吸水性树脂在化 妆品、个人卫生用品等领域具有广 泛的应用前景。
回收再利用：将废弃 的高吸水性树脂经过 处理后重新用于生产 新的高吸水性树脂或 其他用途。
耐盐型高吸水性树脂的合成及性能评价
关 键词 高吸 水树 脂 ； 水单体 ； 成 ； 疏 合 性能 ； 评价
高 吸水 性树 脂是 一种应 用较 广 的功 能性 高分 子
材 料 ， 的 吸水 率 可达 几百 倍乃 至 上千倍 。 很 多高 它 但
了讨论 。 １ 试 验部 分
１ １ 实验 试 剂 ．
吸 水 树脂 吸盐 水 能力 较 差 ， 实验 除 丙 烯 酸钠 外 还 本 引入 了一 种非 离子 单 体丙 烯酰 胺 和一 种 阳离子 单体 即疏 水单 体 。旨在所 得 的高 分子 链 上引入 不 同的亲
Ａｂ ｔａ ｔＯｂ ｅ ｔｖ ｓｒ ｃ ｊｃ ｉｅ：Ｔｈ ａ ｅ ｓｔ ａｓ ｈ ｐ ｅ ｎ ｆｉｉｎ ｙｏ ｅ ｍｅｒｃｃ ｍｐ ｓｔ ｎａ ａｙ ｉ ｅｐ ｐ ｒｉ ｏｒ ｉｅｔ ｅｓ ｅ ｄａ ｄｅｆｃｅ ｃ ｆｇ ｏ ｔｉ ｏ ｏ ｉｉ ｎ ｌ ｓｓ，ｂ ｔ ｄ ｉｇａ ｄ ｉ— ｏ ｙｓｕ ｙｎ ｎ ｎ
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文献综述——高吸水性树脂.doc
文献综述一、高吸水性树脂1.高吸水性树脂定义高吸水性树脂（Super Absorbent Resin ）简称SAR，又称高吸水性聚合物（SAP）是一种含有羧基、羟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。
它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却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，与传统的吸水材料相比具有更大的优势：与海绵、棉花、纤维素、硅胶相比，高吸水性树脂的吸水量大，可以吸收比自身重几百倍甚至上千倍的水，并且保水性强，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，具有良好的生物降解性能。
2.高吸水性树脂分类⑴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。
例如：淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸化淀粉、淀粉磺酸盐等。
⑵纤维素系类由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。
纤维素原料来源广泛，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。
例如：纤维素接枝、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。
⑶合成树脂系它的种类很多，且随着研究的深入，也越来越多。
例如：聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类。
⑷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位置。
3.高吸水性树脂的特点⑴吸水量高常用的吸水材料如棉花、海绵、纸等其吸水能力为自身重量的20倍左右的材料，而淀粉高吸水树脂可吸收自身重量的数百倍至数千倍的水，最高可达5300倍。
⑵保水性好普通吸水性材料吸水后，受到压力容易放出水，但高吸水性树脂受压时，水不容易从树脂中放出来，也就是说高吸水性树脂在加外压的情况下仍然具有良好的保水性。
高吸水性树脂在水环境修复中的应用研究
高吸水性树脂在水环境修复中的应用研究1. 引言水环境的污染问题日益严重，给生态环境和人类健康带来了严重威胁。
水环境修复成为了一项重要的研究领域，其中高吸水性树脂作为一种新兴材料，在水环境修复中具有广泛的应用前景。
本文将介绍高吸水性树脂的定义、性质，分析其在水环境修复中的应用研究，并探讨其存在的问题及未来发展方向。
2. 高吸水性树脂概述高吸水性树脂，即超高分子量聚合物，是一种由交联聚合物组成的网络结构材料，具有极高的吸水性能。
其特点包括吸水能力强、保水性好、水分释放稳定等。
高吸水性树脂通常可通过聚合物络合、交链聚合等方法制备得到。
最常见的高吸水性树脂是聚丙烯酸钠（PAA-Na）和聚丙烯酰胺（PAAm）。
高吸水性树脂在水环境修复中的应用主要基于其出色的吸附吸水性能。
3. 3.1 污染物吸附高吸水性树脂具有很大的吸附能力，可以吸附水中的有机污染物、重金属离子等有害物质。
研究表明，高吸水性树脂与水中污染物之间存在着强大的吸附力和离子交换能力，能够有效地将污染物吸附在其表面，从而达到净化水质的目的。
此外，在修复水环境中的化学污染时，高吸水性树脂可通过吸附污染物，还能在吸附过程中有效地降解有机污染物，提高水质的净化效果。
3.2 底泥固化底泥污染是水环境修复的一大难题，传统的底泥修复方法操作复杂、效果不佳。
高吸水性树脂作为一种优势材料，在底泥固化修复中具有广大的应用前景。
高吸水性树脂能够将底泥中的重金属离子与有机物捕获并固定，有效地降低污染物的释放情况，减少对水体的再次污染，同时能够改善底泥物理性质，提高底泥的稳定性。
3.3 沉降促进高吸水性树脂在水环境修复中还可以发挥沉降促进的作用。
污水处理过程中，水中悬浮固体颗粒往往难以完全沉降，造成水质无法达到要求。
使用高吸水性树脂可实现污水中悬浮物的快速沉降，使固体颗粒与树脂发生亲和，形成固体颗粒-树脂复合物，从而快速沉降，提高污水的澄清度。
这种方法能够减少污水处理过程中的能耗和占地面积，提高处理效果和运行效率。
高吸水性树脂
02
03
性能稳定性差
安全性问题
高吸水性树脂的性能受温度、湿 度等因素影响较大，稳定性较差。
部分高吸水性树脂可能含有有害 物质，对环境和人体健康造成潜 在威胁。
高吸水性树脂的发展趋势和未来研究方向
01
02
03
降低生产成本
其他天然高分子类高吸水性树脂
03
如壳聚糖、蛋白质等天然高分子材料经改性后制备而成的高吸
水性树脂。
按功能分类
通用型高吸水性树脂
适用于一般吸水、保水、保鲜等用途 。
功能型高吸水性树脂
具有特殊功能，如离子交换、导电、 光敏等，可应用于更广泛的领域。
高吸水性树脂的吸水机理和性能指标
吸水机理
高吸水性树脂具有高度交联的三维网络结构，能够吸收相当于其自身数百倍乃 至数千倍的水分，同时通过物理交联作用将水分固定在三维网络中。
高吸水性树脂的发现和应用历史
1970年代初，日本科学家首先发现了高吸水性树脂的存在，并开始进行研 究和开发。
1980年代初，高吸水性树脂开始进入商业化应用阶段，广泛应用于农业、 卫生、医疗、工业等领域。
如今，随着人们对高吸水性树脂的不断深入研究，其应用领域不断扩大， 已经成为现代社会不可或缺的重要材料之一。
高吸水性树脂
目录
• 引言 • 高吸水性树脂的种类和特性 • 高吸水性树脂的生产方法和应用领域 • 高吸水性树脂的发展前景和挑战
01
引言
高吸水性树脂的定义
01
高吸水性树脂是一类能够吸收相 当于其自身重量数百倍甚至上千 倍的水，并保持较高的保有水分 的性能的聚合物材料。
02
高吸水性树脂具有高分子电解质 性质，能够在低湿度环境中吸收 大量的水分，同时具有良好的吸 水性和保水性。
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高吸水树脂及其耐盐性研究
摘 要 高吸水性树脂是一种新型高分子材料，在各行各业中都有广泛的应
用，在实际应用中，高吸水树脂所吸的都是含盐的水，而盐对高吸水树脂的吸水
率又有很大的影响，因此研究高吸水树脂的耐盐性有很大的实际意义，文章介绍
了高吸水树脂的吸水机理，盐对高吸水树脂的影响及影响高吸水树脂耐盐性的因
素，重点研究了耐盐性改进的几种方法，并对高吸水树脂的未来发展趋势做出展
望。
关键词 高吸水树脂；耐盐性；吸水率；吸水机理
高吸水性树脂又称为超强吸水剂，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。与传统的吸水材料（如纸、棉、海绵等）相
比，高吸水性树脂具有吸水容量大、吸水速度快、保水能力强等优越性能，广泛
应用于农业、园林、建筑、涂料、石油化工医、疗卫生及环境保护等领域。
1高吸水树脂的吸水机理
高吸水性树脂由于是一个交联的三维网络结构，所以其吸水过程是高聚物的
溶胀过程，一个比较复杂的过程。目前，较为通用的离子网络理论认为，高吸水
树脂在水中，水分子氢键与高吸水树脂的亲水基团作用，离子型的亲水基团遇水
开始离解，阴离子固定于高分子链上，阳离子为可移动离子，随着亲水基团的进
一步离解，阴离子数目增多，离子间的静电斥力增大使树脂网络扩张，同时为了
维护电中性，阳离子不能向外部溶剂扩散，导致可移动阳离子在树脂网络内的浓
度增大，网络内外的渗透压随之增加，水分子进一步渗入。随着吸水量的增大网
络内外的离子浓度差逐渐减少，渗透压差趋于零，同时随着网络扩张其弹性收缩
力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电斥力，最终达到吸水平衡。
2盐对高吸水树脂吸水倍率的影响
高吸水树脂吸水倍率受盐的影响很大，如吸收纯水可达400倍~600倍的聚
丙烯酸盐系吸水树脂，吸自来水为250倍~350倍，生理盐水40倍~60倍，人工
海水7倍~l0倍。盐浓度越高其吸水倍率越低。耐盐性可分为两个方面，即对钠
盐，钾盐等碱金属盐的耐盐性（称作耐碱金属盐性）和对钙盐、镁盐，铝盐等多
价金属盐的耐盐性（称为耐多价金属盐性）。一般的耐盐性多指前者。两者给吸
水性树脂造成的影响不同，而多价金属盐对吸水性树脂的破坏性较大。
3高吸水树脂耐盐性改进方法
由吸水原理可知，影响树脂吸水能力的因素很多，主要有交联密度、结构组
成、溶液性质、表面形态、制备方法等。改善吸水树脂耐盐性能的主要方法有以
下几种。
3.1高吸水树脂多种多样的亲水性基团
使树脂不但具有梭酸基、磺酸基、磷酸基、叔胺基、季胺基等阴离子和阳离
子基团，而且还有经基、酞胺基等非离子基团。由于非离子基团的引入，树脂吸
水迅速，在短时间内，树脂高分子网络电离成离子对，离子间电荷的相对作用使
高分子网束张开产生较大渗透压，增强树脂的耐盐性和吸水速率。
3.2高吸水树脂与无机水凝胶复合
无机水凝胶的耐盐性一般较好，与高吸水性树脂结合在一起，就可以得到稳
定的耐盐性吸水树脂。常用的无机水凝胶有铝凝胶、铁凝胶、钛凝胶、硅凝胶、
铬凝胶、膨润土和高岭土等。这种方法主要应用于对产品需求量大，且要求不太
严格的油田开采用堵水剂以及农林业用保水剂等方面[1]。
3.3高吸水性树脂与离子交换树脂的混合
利用离子交换树脂离子交换的性能，降低水溶液中的离子浓度，从而提高高
吸水性树脂对盐溶液的吸收能力。比如在片状制品的加工过程中，用阴离子交换
树脂、阳离子交换树脂及高吸水性树脂做成多层的夹层片，这样可大大提高在盐
水中的吸收能力。
3.4合成两性高吸水树脂
这里所指的两性聚合物是指具有反聚电解质溶液行为的聚电解质，包括电中
性两性聚合物和分子链上同时含有正、负电荷基团但其数目不等的两性聚合物。
与一般聚电解质不同，这类聚合物在盐溶液中的粘度在一定条件下不会随外加盐
浓度的增加而减小，而是随外加盐浓度的增加而上升，呈现出十分明显的反聚电
解质溶液行为，这是耐盐性吸水树脂研发的一个新动向。
3.5交联剂的选择
交联剂的使用对树脂的吸水倍率和耐盐性能有很大的影响。交联剂用量的大
小，决定了树脂的空间网络的大小：交联剂链的长短与树脂对水分子的束缚能力
以及树脂吸水后的凝胶强度密切相关；交联剂链上的官能团的亲疏水性与数量对
树脂的吸水性能也有影响[2]。
4高吸水树脂的发展趋势
高吸水树脂现在已经运用到很多方面，繁高吸水树脂目前尚存在许多不足之
处，如高吸水树脂虽然种类繁多，但普遍应用的品种还比较少；成本较高；许多
产品性能不高，特别是耐盐性、吸水速率、强度还较低，给应用带来了困难；资
源开发欠广泛;合成与加工方法尚待更新开发；价格较高；用途的开发也显得很
不广泛；理论及应用研究均不能与需要同步。根据目前的状况，对今后超强吸水
性材料的发展提出以下几种方向：一是降低成本，价格问题是阻碍吸水性树脂广
泛应用的主要因素之一，为了在农业等方等得到广泛的应用必须降低成本，这可
从生产原料、工艺和设备等方面入手；二是提高性能，性能也是阻碍吸水性树脂
广泛应用的主要因素，我们应该在保证具有优良吸水性能和保水性能的基础上，
提高高吸水性树脂的吸水速度、耐盐性能、产品的凝胶强度和热稳定性以及可生
物降解性。这可以从纤维素、淀粉以及氨基酸等方面着手进行这方面的研究。另
外将高吸水性树脂与无机物、有机物或高分子复合，可制备出成本低廉，性能优
异的高吸水性材料，而这种材料往往兼有各种性能；三是拓宽用途，高吸水性树
脂的应用不应该只限于作为卫生用品材料等，它也可以应用于固定酶，还可用于
色谱和传感器，因此根据它所具有的特殊作用来探索其新用途，并应用于高科技
领域将会迎来又一个销售高峰；四是加强理论研究，现在的文献报道多集中在产
品的合成以及应用领域，而内部结构、吸水机理、以及定性的通过分子模拟和量
化分析报道的很少，使得理论研究远落后于研发应用。如果没有厚实的理论基础，
吸水树脂的研制开发就会受到束缚，因此加强理论研究是十分迫切和必要的。
参考文献
[1]王丹，商士斌，宋湛谦.高吸水树脂耐盐性的改进方法[J].东北林业大学学
报，2006，34(2)：95-97.
[2]蒋笃孝，宋岭瑛.聚7,-醇双马来酸酯作交联剂制各高吸水性树脂的研究[J].
化学与粘合，1999(3)：l15-117．