大学材料科学与工程经典课件第八章——超强吸水高分子材料

分类制备性能应用*材料是一种具有物质传递功能的高分子材料利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或者化学作用，使两者发生暂时或者永久性结合，进而发生各种功效物理或者化学作用包括物理吸附，范德华力，静电力，配位键及离子键的形成*材料*材料 According to the source 天然 Natural Absorbent polymeric materials always biodegradable 改性淀粉，纤维素，壳聚糖（ Modified starch， cellulose, chitosan） 合成 Synthetic Absorbent polymeric materials 离子交换树脂（聚苯乙烯骨架） ion exchange resin 高分子螯合剂（骨架含 O， N， P， S，可与金属形成配位键） polymeric chelator 高吸水树脂（骨架上含亲水基团，如 -OH， -COOH， COOM， -NH2等） Super water-absorbent resin*材料*材料引入不同官能团调节极性 Polarity调整交联度 (Cross-linking degree)改善溶胀性 (swelling capacity)调节制备工艺以制备多规格多孔材料 (Pore size and density)*材料*材料*材料*材料*材料*材料*材料*材料超强吸水高分子材料 优点用途一、吸 水 原 理二、分类三、基本结构四、 SAP结构五、合成高吸水分子中一些重要术语六、接枝共聚反应实例Super* 材料高吸水性树脂 (Super Absorbent Polymer简称 SAP)也称为 高吸水性树脂 、 超强吸水剂 、 高吸水性聚合物 ，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料 。 高吸水性树脂Super* 材料既然安上 super这个头衔 ,那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别普通吸水材料 SAP超强吸水高分子材料综述Super* 材料吸水能力高 :可达自身重量的几百倍至几千倍。SAP优点吸水前 吸水后超强吸水高分子材料综述Super* 材料SAP优点保水能力高 :即使受压也不易失水 超强吸水高分子材料综述Super* 材料用途超强吸水高分子材料综述Super* 材料用途植物养护泥 各式吸潮剂超强吸水高分子材料综述Super* 材料一、吸 水 原 理1.吸水实质化学吸附物理吸附 棉花、纸张、海绵等。毛细管的吸附原理。有压力时水会流出。通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。加压也不能把水放出。H2O阶段 2吸水树脂的离子型网络2.SAP的吸水原理网络内外产生 渗透压,水份进一步渗入 .阶段 1 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。 交联点（内）（外）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 。阶段 3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图 SAP合成高分子系淀粉系 纤维素系二、分 类 甲壳质衍生物聚丙烯酸类 聚丙烯酸钠交联物丙烯酸 乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇类 聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇 其它亲水性单体接枝共聚物其它纯合成高分子淀粉类 淀粉 丙烯腈接枝聚合水解物淀粉 丙