超强吸水高分子材料(1)
高吸水树脂
高吸水树脂高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer, 简称SAP），通用名高吸水树脂、吸水树脂，用于不同行业又有专业俗称如农林保水剂、光缆阻水粉、高分子吸水珠、人工水晶泥、蓄热蓄冷剂等。
kl-sap主要化学成分是低交联型聚丙烯酸钠盐，属新型功能高分子吸水材料。
它能吸收比自身重几百或上千倍的无离子水。
吸水后即成凝胶状，即使加压也很难挤出水来。
具体特性如下：1.高吸水性能吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水。
2.高吸水速率每克高吸水树脂能在30秒内就吸足数百克的无离子水。
3.高保水性吸水后的凝胶在外加压力下，水也不容易从中挤出来。
4.高膨胀性吸水后的高吸水树脂凝胶体体积随即膨胀数百倍。
5.吸氨性低交联型聚丙烯酸盐型高吸水性树脂其分子结构中含有羧基阴离子，遇氨可将其吸收，有明显的去臭作用。
6.安全性送样经江苏省卫生防疫站检测属无毒、无刺激。
详见江苏省卫生防疫站质量检测报告书[（毒）字第20000097号]。
具体指标如下：(执行标准Q/320682RYM01-2009)附：规格按颗粒大小分有：kl-5,kl-40,kl-80,kl-120,kl-150,kl-300按应用要求分有：速膨松散型(A)和缓膨增粘型(B)凯姆勒化学技术（北京）有限公司吸水材料部门是专业从事高吸水性树脂的技术研发、生产及推广应用的高新技术跨国联合体，与国外在该领域有着先进经验的技术专家和科研机构共同合作，同时还和国内重点科研院校共同承担该领域的专项课题的研发工作。
我们研制生产的各种性状的高分子吸水树脂已在农业、林业、园艺、工业生产、医疗卫生、日用化妆品及特殊领域广泛应用。
农林园艺：抗旱、保墒、节水、土壤润湿剂，用于种子包衣、人工草坪、育种移栽、无土栽培、土壤保水、苗木运输、花卉。
卫生用品：卫生巾、婴儿纸尿布、成人失禁垫片、吸水纸。
医疗医药：吸水、防粘接、缓释用，用于纱布、软膏、绷带、冰袋、缓释性药物。
工业生产：吸水、止水、增稠，用于膨胀橡胶、密封条、电缆止水条、电池、涂料、油水分离。
高分子吸湿
高分子吸湿
高分子材料具有很好的吸湿性能，这是因为高分子材料中的聚合物链具有丰富的极性基团，能够与水分子进行氢键相互作用。
在湿度较高的环境中，高分子材料能够吸收周围的水分，改变其物理性质和化学性质。
高分子吸湿的原理是通过水分子与聚合物链中的极性基团之间的相互作用来实现的。
水分子是极性分子，具有两个氢原子与一个氧原子的共价键结构。
而高分子材料中的极性基团，如羟基、酮基、醛基等，具有富电子性，可以与水分子的氢键进行相互作用。
当湿度较高时，周围的水分子会与高分子材料表面的极性基团发生氢键作用，吸附在高分子材料上。
这使得高分子材料的表面形成一个水分子吸附层，增加了材料的表面张力，使其具有较好的润湿性能。
除了吸附水分子，高分子材料还能吸收水分子，使其透过高分子材料的内部结构进入材料内部。
这种吸湿性能使得高分子材料在湿度
较高的环境中具有良好的湿度调节能力。
例如，在潮湿的环境中，高分子材料能够吸收空气中的水分，降低环境湿度；而在干燥的环境中，高分子材料能够释放吸收的水分，提高环境湿度。
值得注意的是，高分子吸湿性能的优劣取决于材料的结构和成分。
一些高分子材料，如聚酰亚胺、聚酯等，具有较好的吸湿性能；而一些非极性高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等，吸湿性能较差。
因此，在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的高分子材料。
总之，高分子材料的吸湿性能是由其与水分子的相互作用所决定的。
通过合理选择高分子材料的结构和成分，可以实现不同程度的吸湿效果，满足不同应用领域的需求。
高分子吸湿性能的研究和应用，为湿度调节、湿度传感器等方面的技术提供了重要的基础。
高吸水性树脂
高吸水性树脂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。
高吸水树脂
a. b. c. d.
用交联剂网状化反应； 自身交联网状化反应； 辐射交联； 在水溶性聚合物中引入疏水基 团或结晶结构。 粉末状； 颗粒状； 薄片状； 纤维状。
按产品形状分类
a. b. c. d.
淀粉类
淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。 淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一种是淀粉与丙 烯腈进行接枝反应后， 烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团 的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功； 的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功；另一类是 淀粉与亲水性单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合， 淀粉与亲水性单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合， 然后用交联剂交联的产物， 然后用交联剂交联的产物，是由日本三洋化成公司首开先 河的。 河的。 淀粉改性的高吸水性树脂的优点是原料来源丰富， 淀粉改性的高吸水性树脂的优点是原料来源丰富，产 品吸水倍率较高，通常都在千倍以上。 品吸水倍率较高，通常都在千倍以上。缺点是吸水后凝胶 强度低，长期保水性差， 强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解 而失去吸水、保水作用。 而失去吸水、保水作用。
淀粉类树脂的制备方法
淀粉糊化 → 冷却 → 接枝共聚 → 加压水解 → 冷却 → 酸化 → 离 心分离 → 中和 → 干燥 → 成品 包装。 包装。
（四价铈为引发剂，三氯化铝为交联剂） 四价铈为引发剂，三氯化铝为交联剂）
纤维素类
纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。 纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。 一种是纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基后用 交联剂交联而成的产物； 交联剂交联而成的产物；另一种是由纤维素与 亲水性单体接枝共聚产物。 亲水性单体接枝共聚产物。 纤维素改性高吸水性树脂的吸水倍率较 低，同时亦存在易受细菌的分解失去吸水、保 同时亦存在易受细菌的分解失去吸水、 水能力的缺点。 水能力的缺点。
高吸水性树脂
复合高吸水性树脂概况
高吸水性树脂与其它材料复合开始于20世纪80 年代,复合后可以有效地改善耐盐性、吸水速率、 凝胶强度、热稳定性、保水性等性能,达到了均聚 物难以达到的效果,因此得到了迅速的发展。引入 无机组分制备的有机-无机复合高吸水性树脂,综合 了有机物和无机物的优良性能,实现了材料的互补 和优化,可以有效地降低成本,有利于工业化生产。
影响因素
引发剂浓度的增加, 接枝率 增加,吸水率随之提高。但 当引发剂浓度比较大时, 接 枝率下降,导致相对分子质 量减少,吸水率也随之降低
温度升高使接枝反应 容易发生，当反应温 度达到一定范围时,接 枝共聚下降, 树脂的 吸水率亦下降
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随着交联剂的加入 ，吸水率和保水率 趋于稳定
影响因素
水用量大时, 不利于 单体发生接枝共聚反 应; 水用量小时, 吸水 率增大。当水用量降 到一定值时, 导致产 物过度交联,使吸水 率降低。
• ⑶抗盐能力： 是指吸水剂能力受水中含离子种类和数量的 影响。吸蒸馏水上千倍的吸水剂，吸含0.1%NaCl 的水只有几十倍。 离子浓度越大，吸水量越小，离子价数越高 ，吸水越少，目前这是吸水剂的致命弱点。 • ⑷稳定性： 是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子 吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长。
CH2OH
O O
CH2OH
O
活化 17.5%NaOH n-2
mCH2
CHCN K+盐引发剂
O
OH
O
CH CH2 CN m n-2
OH
O
OH
CH2OH
O
OH
水解
NaOH
O
OH
O
CH2 n-2 OH
CH
y
高吸水性树脂(SAR)
高吸水性树脂（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，可达自身质量的数十倍，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。
由于SAR具有许多优异的性能，从而被广泛应用于农业、林业、园艺、医药、医疗、生理卫生、石油、化工、环境保护、美容化妆、建材、生化技术和食品等众多领域，并越来越受到人们的关注和青睐。
卫生用品是最早使用SAR且应用研究比较成规模的一个领域。
由于SAR具有吸水率高、保水性强、安全无毒、重量轻、吸液量大等优点，一问世就受到卫生用品厂家的重视，被制成一次性婴儿尿布、妇女卫生巾、宇航员尿袋、餐巾、手帕、母乳垫片、手术衬垫等。
目前，卫生用品是SAR的主要应用领域，占其消费总量的80～95%。
SAR在农业、林业、园艺领域的应用也非常广泛，作为土壤的改良剂和保水剂，可以改善土壤的团粒结构，增加土壤的透气性和透水性，现已被许多国家用来治理沙漠。
SAR可作种子保水剂，提高发芽率；涂于植物根部，可防止根部干燥，减少移植休克，提高成活率。
此外，还可用作水果保鲜、农用薄膜防雾、农药和化肥的缓释剂等。
SAR也广泛用于医疗卫生，如用于保持医用检验切片中的被检液；制作含水量大、使用舒适的外用软膏；制作能吸收浸出液、防止化脓、杀菌消臭的治伤绷带。
另外，SAR在释放性药物、微胶囊、软膏、乳剂、纱布、抗血栓药物、人造皮肤、避孕药、人造脏器、软接触透镜、热敷剂等方面的应用也受到越来越高的重视。
SAR可用作食品包装材料、保鲜材料，保鲜效果比聚烯烃薄膜要好得多。
由于SAR吸水不吸油，故可用于油水分离剂、灭火剂、灭火布、耐用碱性电池。
高吸水性树脂
高吸水性树脂定义
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer，简称 SAP) 是一种新型的功能高分子材料,是一种含有羟基 、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的具有三维 网络结构新型功能高分子材料，它具有超强的吸水保 水能力，广泛应用林、园艺、工业、医疗、环保等各 个领域 。它无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上 人们把它比喻为"微型水库"。
高吸水性树脂的应用
（1）日常生活 :婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、妇女卫生用 品、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉等。 （2）农林园艺：SAP 保水剂广泛用于农业、林业、园艺等 领域,可起到保水、节水、抗旱的作用。 （3）医药领域 ：用于含水量大、使用舒适的外用软膏，生 产医用绷带及棉球， 制造抗感染皮肤。 （4）建材工业：SAP 可用作混凝土添加剂,改善混凝土的性 能，还可用于沥青改性、防洪工程等 。 （5）食品工业:包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂 等。 （6）光电缆业：包括膨胀橡胶、电线和电缆用阻水带、阻 水纱、阻水油膏等。
高吸水性树脂吸水原理
阶段 1
阶段2
2
阶段 3
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。
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。
按交联方法分类
a. b. c. d.
用交联剂网状化反应； 自身交联网状化反应； 辐射交联； 在水溶性聚合物中引入疏水基 团或结晶结构。
按产品形状分类
a. b. c. d.
粉末状； 颗粒状； 薄片状； 纤维状。
高吸水树脂的制备及其性质研究
高吸水树脂的制备及其性质研究高吸水树脂，也叫超级吸水树脂，是一种高分子材料，能够吸收数倍于自身重量的水或其他液体。
它具有良好的吸水性、保水性、离子交换性和吸附性等特点，因而被广泛应用于卫生、农业、环保、化工等领域。
本文将介绍高吸水树脂的制备、特性及其在实际应用中的优缺点。
一、高吸水树脂的制备高吸水树脂的制备方法较多，主要包括自由基聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法等。
以下将分别介绍这三种方法的原理及特点。
1、自由基聚合法自由基聚合法是目前应用最广泛的高吸水树脂制备方法之一。
该方法是利用双烯丙基醚、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺等单体和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）等交联剂在反应器中，在引发剂的作用下发生自由基聚合反应，形成高分子网状结构。
自由基聚合法的优点是操作简单、工艺成熟、产量高，且制备出的高吸水树脂具有较为均匀和稳定的孔隙结构、较高的吸水性能和化学稳定性。
但缺点也明显，由于聚合反应过程中存在多种副反应，如交联度不均、水解、分解等，导致产品品质不稳定，耐久性差，且合成出的高吸水树脂多为非无毒或半无毒的产物。
2、原位聚合法原位聚合法是在水溶液中通过加入不同的单体，即可得到高吸水树脂的制备方法。
该方法的关键在于加入丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物等水溶性单体，并反应后形成高分子材料的过程。
与自由基聚合法不同，原位聚合法需要在低温下进行反应，以控制高分子的交联度，并加入交联剂促进交联反应的进行。
原位聚合法的优点在于制备出的高吸水树脂结构较为优化，分子间的相互作用增强，吸水性能更好，且水分子运动更加自由，有利于离子交换反应的进行。
缺点是需要对反应温度、反应物和交联剂等进行较为严格的控制，否则会产生聚合不完全、交联不均和晶体生成等副作用。
3、悬浮聚合法悬浮聚合法是一种新型的高吸水树脂制备方法，主要通过将单体和交联剂等散布在水中，形成悬浮液，并在引发剂的作用下进行自由基聚合反应。
与自由基聚合法相比，悬浮聚合法的优点在于制备工艺简单、成本低、产能高，且吸水性能和耐久性都得到了很大的改进。