高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为 个阶段 合成系 淀粉接枝聚合反应常为3个阶段 淀粉接枝聚合反应常为
第一阶段
链的引发
第一步先在淀粉链上形成自由基 第二步由自由基引发单体 以硝酸铈铵引发剂为例： 以硝酸铈铵引发剂为例：
高亲水性树脂
若用M表示人工高分子单体， 若用 表示人工高分子单体，在与具有自由基的淀粉相遇 表示人工高分子单体 时，产生接枝反应： 产生接枝反应：
高亲水性树脂
阶段1 阶段 阶段2 阶段
三、吸水原理
阶段3 阶段
较慢。通过毛细 较慢。通过毛细 管吸附和 管吸附和分散作 吸水。 用吸水。
水分子通过氢键与 水分子通过氢键与 氢键 树脂的亲水基团作 用, . 亲水基团离解, 离 亲水基团离解 子之间的静电排斥 力使 树脂的网络扩张。 树脂的网络扩张。
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高吸水性树脂材料
组员：
徐敏珊 30320082200068 薛 娜 30320082200071
许国云 30320082200070 姜 玲 30320082200023
钟凤容 30320082200094 庄静雯 30320082200097
高分子化学小组报告
目录
1
报告摘要 2 3 应用前景 吸水原理
区 别 与 联 系
纤维素系
抗霉解性优
合成系
工艺简单吸水、 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
缺 点
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。
优 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。
例如： 例如：M 为丙烯酸或丙烯腈
高亲水性树脂
第二阶段为链增长阶段 第二阶段为链增长阶段
由于自由基的转移使支链端部一直保留自由基， 由于自由基的转移使支链端部一直保留自由基， 此链式反应得以继续下去。 因此链式反应得以继续下去。
这样就形成了n 个单体聚合成的侧链。 这样就形成了 个单体聚合成的侧链。
4
制备方法
高亲水性树脂
一、报告摘要
高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料, 由于它能吸 收自身质量几百至上千倍的水, 且吸水膨胀后生成的凝胶 具有优良的保水性。因而在生理卫生用品、土木建筑、食 品、农业、医药等方面具有广阔的应用前景。 淀粉系高吸水性材料，主要是指以淀粉为骨架，通过与其 他单体接枝共聚形成的一类高分子材料。目前纤维素系高 吸水性材料发展迅速，产品种类和应用领域不断扩大，已 成为高吸水性材料的主要产品之一。 本报告介绍了高吸水性树脂的应用前景、吸水机理以及制 备方法, 并对高吸水性树脂的存在的一些不足及可发展方 向进行概述。
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
差.适用于工业生 产

本项目不足之处与可发展方向
存在问题与发展方向 目前, 国内吸水性材料仍面临种类少, 成本高的问题, 使 得其应用范围受到限制。 结合该材料的特点和我国的具体状况,高吸水性材料应 该着重向以下几个方面发展。 ( 1) 拓宽合成渠道, 简化生产工艺, 降低生产成本; ( 2) 深入理论研究, 探索作用机理; ( 3) 加大环保力度, 开展/ 绿色0可降解研究进度; ( 4) 拓宽应用领域, 加大复合型材料开发力度。
随着吸水量的增大, 随着吸水量的增大 网络内外的渗透压 差趋向于零;而网络 差趋向于零 而网络 扩张的同时,其弹性 扩张的同时 其弹性 收缩力也在增加,逐 收缩力也在增加 逐 渐抵消阴离子的静 电排斥,最终达到 最终达到吸 电排斥 最终达到吸 水平衡。 水平衡。

3
劳保防护用品： 劳保防护用品： 高吸水性材料在添 加颜料后, 加颜料后, 可用于 制作军服、消防服、 制作军服、消防服、 防化服、 防化服、手套等用 品，可获得很好的 收汗效果。 收汗效果。
超强吸水高分子材料
SAP的用途广泛:
用途
女性卫生用品
医用吸水胶布
超强吸水高分子材料
用途
植物养护泥
各式吸潮剂
高吸水性树脂
聚丙烯酸盐类 聚丙烯腈 水解物
合成系高亲水性 树脂制备 类别
醋酸乙烯酯 共聚物 改性聚 乙烯醇类
合成系高吸水性树脂
（1）聚丙烯酸盐类 目前生产最多的一类合成高吸水性树脂， 由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。 制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两种。 吸水倍率较高，一般均在千倍以上。
高亲水性树脂
第三阶段为链的终止 第三阶段为链的终止
随着反应不断进行，支链数目及其长度不断增加。 随着反应不断进行，支链数目及其长度不断增加。 单体浓度不断降低， 单体浓度不断降低，自由基相互碰头的机会也越来 越多，增长的活性链头端有单独电子， 越多，增长的活性链头端有单独电子，当两个自由 基相遇时，单独电子消失而使链终止。 基相遇时，单独电子消失而使链终止。
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高亲水性树脂
1
家居装修、 家居装修、装饰： 通过合理使用高吸 水性材料, 水性材料 达到有效 调节室内环境, 调节室内环境 降低 能耗的目的。 能耗的目的。
二、应用前景
2
环境保护方面： 环境保护方面： 尤其是在气溶胶沉 降方面, 降方面 将高分子 吸水材料应用在矿 山企业路面抑制较 大颗粒尘埃以及空 气净化。 气净化。
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
原料
糊化
通氮净化
产品
粉碎
调PH 干燥
离心中和
高吸水性树脂
纤维素系超高吸水高分子 纤维素结构
O
O O
O O
O O
纤维素改性高吸水性树脂的两种形式
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； 另一种是由纤维素与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、保水能力的缺点。
高吸水性树脂
CH2OH
O O
CH2OH
O
活化
mCH2
CHCN K+盐引发剂
O
OH O
CH CH2 CN m n-2
OH
O
17.5%NaOH n-2 OH
OH
高吸水性树脂
CH2OH
O
水解
NaOH
O
OH
O
CH2 n-2 OH
CH
y
CH2
CH
中和
x
湿料
2HNOC
COONa
沉析
烘干
粉碎
纤维素吸水树 脂干料
高亲水性树脂
三、吸水原理
网络内外产生渗透压，水分进一步渗入
吸水剂微球吸水过程 的体积变化示意图
（外）
H2O 交联点 （内）
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高吸水性树脂
四、制备
分类
淀粉系
SAP
合成高分子系
纤维素系
高亲水性树脂
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 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
高亲水性树脂
通过化学或高能射线辐照方法活化淀粉大分 子，使所希望的低聚物成为一个“支链状”接 到淀粉大分子上。接枝变性淀粉的结构与原淀 粉有较大差异，不仅具有淀粉的主链结构，还 具有一定聚合度接枝支链结构，此为第三代变 性淀粉. 淀粉的接枝共聚是通过自由基反应来实现的。 常用引发剂：硫酸亚铁胺、过硫酸铵、双氧 水、硝酸铈盐等
合成系高亲水性树脂 （4）改性聚乙烯醇类 由聚乙烯醇与环状酸酐反应而成，不需外加交联剂 即可成为不溶于水的产物。由日本可乐丽公司首先 开发成功， 吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较低，但初 期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好，故是一 类适用面较广的高吸水性树脂。
淀 粉 系
价格低廉、生物降解性能好
合成系高吸水性树脂
（2）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，故吸水倍率不太高，一般在500～1000倍左右。
合成系高吸水性树脂
（3）醋酸乙烯酯共聚物 将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进行共聚，然后将产 物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共聚物，不 加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树酯。 在吸水后有较高的机械强度，适用范围较广。