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 由于自由基的转移使支链端部一直保留自
由基， 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。
高亲水性树脂
• 第三阶段为链链的终止
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，自由基相互碰头的机会 也越来
➢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。
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。
高亲水性树脂 应用
1
家居装修、装饰：
通过合理使用高吸 水性材料, 达到有效 调节室内环境, 降低 能耗的目的。
2
环境保护方面： 尤其是在气溶胶沉 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。
3
劳保防护用品： 高吸水性材料在添 加颜料后, 可用于 制作军服、消防服、 防化服、手套等用 品，可获得很好的 收汗效果。
OH
CH m
高吸水性树脂
水解
NaOH
CH2OH
O
OH O
CH2 CH
O
n-2 2HNOC
OH
CH2 y
CH
中和 湿料
x
COONa
沉析
烘干
粉碎
纤维素吸水树
脂干料
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
改性聚 乙烯醇类
类别
醋酸乙烯酯 共聚物
合成系高吸水性树脂
（1）聚丙烯酸盐类
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
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
➢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
高亲水性树脂
合成系---淀粉接枝聚合反应常为3个阶段
• 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（第一步)
高亲水性树脂
• （第二步）若用M表示人工高分子单体，在 与具有自由基的淀粉相遇时，产生接枝反 应：
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关于凝胶的吸水机理和水凝胶中水的性质和状怂， 王果庭等曾进行过探讨。他们认为凝胶 的吸水可能以微孔吸附为主，另外还有渗透压、 氢键等作用。水凝胶中的水按作用力的强弱可分 为4种状态：(1)靠氢键与吸水剂相互作用的水； (2)亲水基团周围的极化水层；(3)网络微孔中的 水；(4)颗粒间隙和大孔中的水。在这4种状态的 水中，(1)、(2) 占很小一部分，含量在5g／g聚 合物以下．但与聚合物的作用力很强。第(3)部 分水，含量可达百分之几十，但其运动受到限制。 第(4)部分水，含量也很大．它虽存在于凝胶中， 但能自由运动，和本体水的性质没有差别。
➢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
液体吸收剂、土壤保水剂、化妆品增稠剂
高吸水性树脂
• 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 。
第七节 几种重要的凝胶
这里介绍几种重要凝胶的基本情况， 它们不仅在胶体化学中具有许多典型性质、 在工业或科研中也具有实际意义。
一、高吸水性树脂材料
高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材
料, 不仅应含有相当多的亲水基因，而且本 身还要不溶于水。近20多年来，人们研究 了亲水性天然多羟基骨架高分子和亲水性 合成高分子的接枝共聚体(例如淀粉—丙烯 脂接枝共聚水解物、淀粉—丙烯酸接枝共 聚物)，发现它们具有很高的吸水能力，这 些聚合物的吸水量可达到自身质量的500— 1000倍，最高的达5300倍。因此它们可以 认为是一种新型超高吸水性材料，可作为
超强吸水高分子材料
用途
SAP的用途广泛:
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
高亲水性树脂 三、吸水原理
阶段1
阶段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。
高吸水性树脂
四、制备
分类
淀粉系
SAP
纤维素系
合成高分子系
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
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
H H
HO H
OH O HO
OH HO
H H
OH O
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.
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。
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
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
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。
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）