1、會(huì)計(jì)學(xué)1超強(qiáng)吸水高分子材料超強(qiáng)吸水高分子材料(cilio)第一頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1n附，范德華力，靜電力，配位鍵及離子鍵的形成第1頁(yè)/共46頁(yè)第二頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第2頁(yè)/共46頁(yè)第三頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第3頁(yè)/共46頁(yè)第四頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第4頁(yè)/共46頁(yè)第五頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第5頁(yè)/共46頁(yè)第六頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第6頁(yè)/共46頁(yè)第七頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第7頁(yè)/共46頁(yè)第八頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第8頁(yè)/共46頁(yè)第九頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第9頁(yè)/共46頁(yè)第十頁(yè)，共46頁(yè)。2021-1

2、2-1第10頁(yè)/共46頁(yè)第十一頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第11頁(yè)/共46頁(yè)第十二頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1超強(qiáng)吸水高分子材料超強(qiáng)吸水高分子材料(cilio)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)用途用途(yngt)一、吸一、吸 水水 原原 理理二、分類二、分類三、基本結(jié)構(gòu)三、基本結(jié)構(gòu)四、四、SAPSAP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語(yǔ)五、合成高吸水分子中一些重要術(shù)語(yǔ)六、接枝共聚反應(yīng)實(shí)例六、接枝共聚反應(yīng)實(shí)例第12頁(yè)/共46頁(yè)第十三頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1高吸水性樹脂高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SAP)也稱為高吸水性樹脂、超強(qiáng)吸水劑、高吸水性聚合

3、物，也稱為高吸水性樹脂、超強(qiáng)吸水劑、高吸水性聚合物，是一種具有是一種具有(jyu)優(yōu)異吸水能力和保水能力的新型功能高分優(yōu)異吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。子材料。 高吸水性樹脂高吸水性樹脂(shzh)第13頁(yè)/共46頁(yè)第十四頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1既然安上既然安上super這個(gè)頭銜這個(gè)頭銜(tuxin),那我們就要看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別那我們就要看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別普通普通(ptng)吸水材料吸水材料SAP超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料(cilio)綜述綜述第14頁(yè)/共46頁(yè)第十五頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1吸水能力高吸水

4、能力高:可達(dá)自身可達(dá)自身(zshn)重量的幾百倍至幾千倍。重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)吸水前吸水前吸水后吸水后超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料(cilio)綜述綜述第15頁(yè)/共46頁(yè)第十六頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1SAP優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)保水能力(nngl)高:即使受壓也不易失水 超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料(cilio)綜述綜述第16頁(yè)/共46頁(yè)第十七頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1用途(yngt)超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料(cilio)綜述綜

5、述第17頁(yè)/共46頁(yè)第十八頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1用途(yngt)植物植物(zhw)(zhw)養(yǎng)護(hù)泥養(yǎng)護(hù)泥各式吸潮劑各式吸潮劑超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料超 強(qiáng) 吸 水 高 分 子 材 料(cilio)綜述綜述第18頁(yè)/共46頁(yè)第十九頁(yè)，共46頁(yè)。2021-12-1第19頁(yè)/共46頁(yè)第二十頁(yè)，共46頁(yè)。第20頁(yè)/共46頁(yè)第二十一頁(yè)，共46頁(yè)。一、吸一、吸 水水 原原 理理1.吸吸 水水 實(shí)實(shí) 質(zhì)質(zhì)化學(xué)化學(xué)(huxu)吸附吸附物理物理(wl)吸附吸附棉花、紙張棉花、紙張(zhzhng)、海、海綿等。綿等。毛細(xì)管的吸附原理。毛細(xì)管的吸附原理。有壓力時(shí)水會(huì)流出。有壓力時(shí)水會(huì)流出。通過化

6、學(xué)鍵的方式把水和親水性物通過化學(xué)鍵的方式把水和親水性物質(zhì)結(jié)合在一起成為一個(gè)整體。加壓質(zhì)結(jié)合在一起成為一個(gè)整體。加壓也不能把水放出。也不能把水放出。第21頁(yè)/共46頁(yè)第二十二頁(yè)，共46頁(yè)。H2O階段(jidun)2吸水樹脂(shzh)的離子型網(wǎng)絡(luò)2.SAP2.SAP的吸水原理的吸水原理(yunl)(yunl)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓滲透壓, ,水份進(jìn)一步滲入水份進(jìn)一步滲入. .階段1 較慢。通過毛細(xì)管吸附和分散作用吸水。水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團(tuán)作用,親水基團(tuán)離解, 離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張。 交交聯(lián)聯(lián)點(diǎn)點(diǎn)（內(nèi)）（內(nèi)）（外）（外）第22頁(yè)/共46頁(yè)第二十三頁(yè)，共46頁(yè)。 隨

7、著(su zhe)吸水量的增大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張的同時(shí),其彈性收縮力也在增加,逐漸抵消陰離子的靜電排斥,最終達(dá)到吸水平衡。階段(jidun)3吸水劑微球吸水過程的體積(tj)變化示意圖 第23頁(yè)/共46頁(yè)第二十四頁(yè)，共46頁(yè)。第24頁(yè)/共46頁(yè)第二十五頁(yè)，共46頁(yè)。SAP合成合成(hchng)(hchng)高分子系高分子系淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)系系纖維素系纖維素系二、分二、分 類類甲殼質(zhì)衍生物第25頁(yè)/共46頁(yè)第二十六頁(yè)，共46頁(yè)。聚丙烯酸類聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物聚丙烯酸鈉交聯(lián)物丙烯酸丙烯酸乙烯醇共聚物乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物丙烯腈聚合皂化物其它其它

8、聚乙烯醇類聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物聚乙烯醇交聯(lián)聚合物乙烯醇乙烯醇其它親水性單體接枝共聚物其它親水性單體接枝共聚物其它其它純合成純合成(hchng)高分高分子子第26頁(yè)/共46頁(yè)第二十七頁(yè)，共46頁(yè)。淀粉類淀粉類淀粉淀粉丙烯腈接枝聚合水解物丙烯腈接枝聚合水解物淀粉淀粉丙烯酸共聚物丙烯酸共聚物淀粉淀粉丙烯酰胺接枝聚合物丙烯酰胺接枝聚合物其它其它纖維素類纖維素類纖維素接枝共聚物纖維素接枝共聚物纖維素衍生物交聯(lián)物纖維素衍生物交聯(lián)物其它其它其它其它多糖類多糖類(瓊脂糖、殼多糖瓊脂糖、殼多糖)、蛋白質(zhì)類等、蛋白質(zhì)類等天然(tinrn)高分子加工產(chǎn)物第27頁(yè)/共46頁(yè)第二十八頁(yè)，共46頁(yè)。第28頁(yè)/共4

9、6頁(yè)第二十九頁(yè)，共46頁(yè)。 目前主要分為聚丙烯酸（鹽） ，聚乙烯醇兩大類。 其中，聚丙烯酸（鹽）類的研究(ynji)最多，產(chǎn)量最大。類別類別聚聚 丙烯酸（鹽）類丙烯酸（鹽）類 聚聚 乙乙 烯烯 醇醇 類類比比較較 吸水性強(qiáng)，工藝成吸水性強(qiáng)，工藝成熟，合成方法多樣。熟，合成方法多樣。 吸水倍率不及聚丙烯酸吸水倍率不及聚丙烯酸類類,但它的特點(diǎn)是吸水速度但它的特點(diǎn)是吸水速度快快,23分鐘內(nèi)即可達(dá)到飽和分鐘內(nèi)即可達(dá)到飽和吸水量的一半。吸水量的一半。三、基本三、基本(jbn)(jbn)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第29頁(yè)/共46頁(yè)第三十頁(yè)，共46頁(yè)。線型聚丙線型聚丙 烯烯 酸酸 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖示意圖 合成(hc

10、hng)超高吸水高分子材料第30頁(yè)/共46頁(yè)第三十一頁(yè)，共46頁(yè)。80年代我國(guó)開始了對(duì)淀粉年代我國(guó)開始了對(duì)淀粉(dinfn)系高吸水性樹脂的研究。系高吸水性樹脂的研究。超強(qiáng)吸水劑的研究起源于淀粉系，美國(guó)北方農(nóng)業(yè)省研究所從淀粉接枝丙烯腈開始，接著于1966年完成該項(xiàng)研究，并投入(tur)生產(chǎn)。淀粉淀粉(dinfn)系超高吸水系超高吸水高分子材料高分子材料直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉支鏈淀粉淀粉結(jié)構(gòu)淀粉結(jié)構(gòu)OHOHH OHO HHO HOOHH OO HHHHO HOOHH OO HOHHO H第31頁(yè)/共46頁(yè)第三十二頁(yè)，共46頁(yè)。纖維素系超高吸水高分子材料(cilio)OOOOOOO纖維素結(jié)構(gòu)纖維

11、素結(jié)構(gòu)(jigu)第32頁(yè)/共46頁(yè)第三十三頁(yè)，共46頁(yè)。區(qū)區(qū)別別與與聯(lián)聯(lián)系系 淀淀 粉粉 系系纖維素系纖維素系合成系合成系價(jià)格低廉、生物降解性能好價(jià)格低廉、生物降解性能好抗霉解性優(yōu)抗霉解性優(yōu)工藝簡(jiǎn)單，吸水、工藝簡(jiǎn)單，吸水、保水能力強(qiáng)保水能力強(qiáng) 吸吸水速度較快耐水水速度較快耐水解，吸水后凝膠解，吸水后凝膠強(qiáng)度大，保水性強(qiáng)度大，保水性強(qiáng)強(qiáng).抗菌性好抗菌性好.但但可降解性差可降解性差.適適用于工業(yè)生產(chǎn)用于工業(yè)生產(chǎn)缺缺點(diǎn)點(diǎn) 合成工藝復(fù)雜，易腐敗，耐熱性合成工藝復(fù)雜，易腐敗，耐熱性不佳，吸水后凝膠強(qiáng)度低，長(zhǎng)期保水不佳，吸水后凝膠強(qiáng)度低，長(zhǎng)期保水性差，耐水解性較差性差，耐水解性較差。 優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) 儲(chǔ)量豐富

12、，可不斷再生，成本低儲(chǔ)量豐富，可不斷再生，成本低;無毒且能微生物分解，可減少對(duì)環(huán)境無毒且能微生物分解，可減少對(duì)環(huán)境的污染。的污染。共共同同點(diǎn)點(diǎn) 均是葡萄糖的多聚體，可以采用均是葡萄糖的多聚體，可以采用相類似的單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑進(jìn)行相類似的單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑進(jìn)行吸水樹脂的制備吸水樹脂的制備第33頁(yè)/共46頁(yè)第三十四頁(yè)，共46頁(yè)。第34頁(yè)/共46頁(yè)第三十五頁(yè)，共46頁(yè)。第35頁(yè)/共46頁(yè)第三十六頁(yè)，共46頁(yè)。四、四、SAP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu) 主鏈或側(cè)鏈上含有(hn yu)親水性基團(tuán)，如 -3、 -、 -2、 -等 吸水能力：-3-2- 低交聯(lián)度的三維網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的骨架可以是低交聯(lián)度的三維網(wǎng)絡(luò)。

13、網(wǎng)絡(luò)的骨架可以是淀粉、纖維素等天然淀粉、纖維素等天然(tinrn)(tinrn)高分子，也可以是合成樹脂高分子，也可以是合成樹脂( (如聚丙烯酸類）。如聚丙烯酸類）。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：從化學(xué)結(jié)構(gòu)看：從物理結(jié)構(gòu)看：第36頁(yè)/共46頁(yè)第三十七頁(yè)，共46頁(yè)。第37頁(yè)/共46頁(yè)第三十八頁(yè)，共46頁(yè)。淀粉聚丙烯酸鈉接枝聚合物模型圖淀粉聚丙烯酸鈉接枝聚合物模型圖微觀(wigun)結(jié)構(gòu)多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第38頁(yè)/共46頁(yè)第三十九頁(yè)，共46頁(yè)。術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ) 解釋解釋 影影 響響引引發(fā)發(fā)劑劑 引發(fā)自由引發(fā)自由基聚合反應(yīng)基聚合反應(yīng) 用量：一般為單體的用量：一般為單體的0.010.8% 用量過多：用量過多： 網(wǎng)絡(luò)變小

14、網(wǎng)絡(luò)變小 吸水率吸水率 用量過少：用量過少： 可溶部分增多可溶部分增多 吸水率吸水率交交聯(lián)聯(lián)劑劑 令聚合物令聚合物鏈相互交聯(lián)鏈相互交聯(lián) 決定了樹決定了樹脂空間網(wǎng)絡(luò)脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小的大小 用量：一般為用量：一般為0.20.8% 用量過多：網(wǎng)絡(luò)收縮用量過多：網(wǎng)絡(luò)收縮 吸水率吸水率 用量太少：樹脂溶解度用量太少：樹脂溶解度 吸水率吸水率五、合成高吸水分子中一些重要五、合成高吸水分子中一些重要(zhngyo)術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)第39頁(yè)/共46頁(yè)第四十頁(yè)，共46頁(yè)。第40頁(yè)/共46頁(yè)第四十一頁(yè)，共46頁(yè)。第41頁(yè)/共46頁(yè)第四十二頁(yè)，共46頁(yè)。OOOHOCH2OHn-2OCH2OHOOHOOHn-2活化17.5%NaOHmCH2CHCNK+鹽引發(fā)劑CH2CHCN mOH第42頁(yè)/共46頁(yè)第四十三頁(yè)，共46頁(yè)。水解OOOHOCH2OHOHn-2CH2CH2HNOCyCH2CHCOONax中和濕料沉析烘干粉碎纖維素吸水樹脂干料NaOH第43頁(yè)/共46頁(yè)第四十四頁(yè)，共46頁(yè)。原料原料糊化糊化通氮凈化通氮凈化硝酸鈰胺硝酸鈰胺硝硝酸酸丙烯腈丙烯腈氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液離心中離心中(xn zh