高吸附樹(shù)脂PPT課件

1、 6060年代末期，美國(guó)首先開(kāi)發(fā)成功高吸水性樹(shù)脂。這是一年代末期，美國(guó)首先開(kāi)發(fā)成功高吸水性樹(shù)脂。這是一種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料。種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并通常具有一定交聯(lián)度的高分子材料。它不溶于水和有機(jī)溶劑，吸水能力可達(dá)自身重量的它不溶于水和有機(jī)溶劑，吸水能力可達(dá)自身重量的50050020002000倍，最高可達(dá)倍，最高可達(dá)50005000倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，有優(yōu)良的保水性，即使受壓也不易擠出。吸收了水的樹(shù)脂干燥后，良的保水性，即使受壓也不易擠出。吸收了水的樹(shù)脂干燥后，吸水能力仍可恢復(fù)。吸水能力仍可恢復(fù)。第1頁(yè)/共67頁(yè) 由于上述的奇

2、特性能，高吸水性樹(shù)脂引起了人們較大的由于上述的奇特性能，高吸水性樹(shù)脂引起了人們較大的興趣。問(wèn)世興趣。問(wèn)世3030多年來(lái)，發(fā)展極其迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到多年來(lái)，發(fā)展極其迅速，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。如在石油、化工、等部門中被用作堵水劑、脫水各行各業(yè)。如在石油、化工、等部門中被用作堵水劑、脫水劑、等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料等；在農(nóng)業(yè)部門中用作土壤改良劑等。在日劑、抗血栓材料等；在農(nóng)業(yè)部門中用作土壤改良劑等。在日常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。常生活，用作吸水性抹布、一次性尿布、插花材料等。

3、第2頁(yè)/共67頁(yè) 高吸水性樹(shù)脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存高吸水性樹(shù)脂是一類高分子電解質(zhì)。水中鹽類物質(zhì)的存在會(huì)顯著影響樹(shù)脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的應(yīng)在會(huì)顯著影響樹(shù)脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的應(yīng)用。提高高吸水性樹(shù)脂對(duì)含鹽液體（如尿液，血液、肥料水用。提高高吸水性樹(shù)脂對(duì)含鹽液體（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，將是今后高吸水性樹(shù)脂研究工作中的一個(gè)等）的吸收能力，將是今后高吸水性樹(shù)脂研究工作中的一個(gè)重要課題。此外，對(duì)高吸水性樹(shù)脂吸水機(jī)理的理論研究工作重要課題。此外，對(duì)高吸水性樹(shù)脂吸水機(jī)理的理論研究工作也將進(jìn)一步開(kāi)展，以指導(dǎo)這一類功能高分子材料向更高水平也將進(jìn)一步開(kāi)展，以

4、指導(dǎo)這一類功能高分子材料向更高水平發(fā)展。發(fā)展。第3頁(yè)/共67頁(yè)3.2 3.2 高吸水性樹(shù)脂的類型和制備方法高吸水性樹(shù)脂的類型和制備方法3.2.13.2.1高吸水性樹(shù)脂的類型高吸水性樹(shù)脂的類型 根據(jù)原料來(lái)源、親水基團(tuán)引入方法、交聯(lián)方法、產(chǎn)品形根據(jù)原料來(lái)源、親水基團(tuán)引入方法、交聯(lián)方法、產(chǎn)品形狀等的不同，高吸水性樹(shù)脂可有多種分類方法，如表狀等的不同，高吸水性樹(shù)脂可有多種分類方法，如表3-13-1所所示。其中以原料來(lái)源這一分類方法最為常用。按這種方法分示。其中以原料來(lái)源這一分類方法最為常用。按這種方法分類，高吸水性樹(shù)脂主要可分為淀粉類、纖維素類和合成聚合類，高吸水性樹(shù)脂主要可分為淀粉類、纖維素類和合成

5、聚合物類三大類。下面分別介紹之。物類三大類。下面分別介紹之。第4頁(yè)/共67頁(yè)表表3-1 3-1 高吸水性樹(shù)脂分類高吸水性樹(shù)脂分類分分 類類 方方 法法類類 別別按原料來(lái)源分類按原料來(lái)源分類a.a. 淀粉類；淀粉類；b.b. 纖維素類；纖維素類；c.c. 合成聚合物類：聚丙烯酸鹽系；合成聚合物類：聚丙烯酸鹽系； 聚乙烯醇系；聚乙烯醇系； 聚氧乙烯系等。聚氧乙烯系等。按親水基團(tuán)引入方式分類按親水基團(tuán)引入方式分類a.a. 親水單體直接聚合；親水單體直接聚合；b.b. 疏水性單體羧甲基化；疏水性單體羧甲基化；c.c. 疏水性聚合物用親水單體接枝；疏水性聚合物用親水單體接枝；d.d. 腈基、酯基水解。腈

6、基、酯基水解。第5頁(yè)/共67頁(yè)按交聯(lián)方法分類按交聯(lián)方法分類a.用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；用交聯(lián)劑網(wǎng)狀化反應(yīng)；b.自身交聯(lián)網(wǎng)狀化反應(yīng)；自身交聯(lián)網(wǎng)狀化反應(yīng)；c.輻射交聯(lián)；輻射交聯(lián)；d.在水溶性聚合物中引入疏水基團(tuán)或在水溶性聚合物中引入疏水基團(tuán)或結(jié)晶結(jié)構(gòu)。結(jié)晶結(jié)構(gòu)。按產(chǎn)品形狀分類按產(chǎn)品形狀分類a.粉末狀；粉末狀；b.顆粒狀；顆粒狀；c.薄片狀；薄片狀；d.纖維狀。纖維狀。第6頁(yè)/共67頁(yè)1 1）淀粉類）淀粉類 淀粉類高吸水性樹(shù)脂主要有兩種形式。一種是淀粉與丙淀粉類高吸水性樹(shù)脂主要有兩種形式。一種是淀粉與丙烯腈進(jìn)行接枝反應(yīng)后，用堿性化合物水解引入親水性基團(tuán)的烯腈進(jìn)行接枝反應(yīng)后，用堿性化合物水解引入親水性基團(tuán)

7、的產(chǎn)物，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究中心開(kāi)發(fā)成功；另一類是淀粉產(chǎn)物，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究中心開(kāi)發(fā)成功；另一類是淀粉與親水性單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用與親水性單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，是由日本三洋化成公司首開(kāi)先河的。交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，是由日本三洋化成公司首開(kāi)先河的。第7頁(yè)/共67頁(yè)2 2）纖維素類）纖維素類 纖維素改性高吸水性樹(shù)脂也有兩種形式。一種是纖維素纖維素改性高吸水性樹(shù)脂也有兩種形式。一種是纖維素與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用交聯(lián)劑交聯(lián)而成的產(chǎn)物；另與一氯醋酸反應(yīng)引入羧甲基后用交聯(lián)劑交聯(lián)而成的產(chǎn)物；另一種是由纖維素與親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。一種是

8、由纖維素與親水性單體接枝共聚產(chǎn)物。 纖維素改性高吸水性樹(shù)脂的吸水倍率較低，同時(shí)亦存在纖維素改性高吸水性樹(shù)脂的吸水倍率較低，同時(shí)亦存在易受細(xì)菌的分解失去吸水、保水能力的缺點(diǎn)。易受細(xì)菌的分解失去吸水、保水能力的缺點(diǎn)。第8頁(yè)/共67頁(yè)3 3）合成聚合物類）合成聚合物類 合成高吸水性樹(shù)脂目前主要有四種類型：合成高吸水性樹(shù)脂目前主要有四種類型：（1 1）聚丙烯酸鹽類）聚丙烯酸鹽類 這是目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹(shù)脂，由丙烯酸這是目前生產(chǎn)最多的一類合成高吸水性樹(shù)脂，由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體共聚而成。制備方法有溶液或其鹽類與具有二官能度的單體共聚而成。制備方法有溶液聚合后干燥粉碎和懸浮聚合兩

9、種。這類產(chǎn)品吸水倍率較高，聚合后干燥粉碎和懸浮聚合兩種。這類產(chǎn)品吸水倍率較高，一般均在千倍以上。一般均在千倍以上。第9頁(yè)/共67頁(yè)（2 2）聚丙烯腈水解物）聚丙烯腈水解物 將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián)劑交聯(lián)，即得將聚丙烯腈用堿性化合物水解，再經(jīng)交聯(lián)劑交聯(lián)，即得高吸水性樹(shù)脂。如將廢晴綸絲水解后用氫氧化鈉交聯(lián)的產(chǎn)物高吸水性樹(shù)脂。如將廢晴綸絲水解后用氫氧化鈉交聯(lián)的產(chǎn)物即為此類。由于氰基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團(tuán)含量即為此類。由于氰基的水解不易徹底，產(chǎn)品中親水基團(tuán)含量較低，故這類產(chǎn)品的吸水倍率不太高，一般在較低，故這類產(chǎn)品的吸水倍率不太高，一般在50050010001000倍倍左右。左右。

10、第10頁(yè)/共67頁(yè)（3 3）醋酸乙烯酯共聚物）醋酸乙烯酯共聚物 將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進(jìn)行共聚，然后將產(chǎn)物用堿將醋酸乙烯酯與丙烯酸甲酯進(jìn)行共聚，然后將產(chǎn)物用堿水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的共聚物，不加交聯(lián)劑即可成水解后得到乙烯醇與丙烯酸鹽的共聚物，不加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的高吸水性樹(shù)酯。這類樹(shù)脂在吸水后有較高的機(jī)為不溶于水的高吸水性樹(shù)酯。這類樹(shù)脂在吸水后有較高的機(jī)械強(qiáng)度，適用范圍較廣。械強(qiáng)度，適用范圍較廣。第11頁(yè)/共67頁(yè)（4 4）改性聚乙烯醇類）改性聚乙烯醇類 這類高吸水性樹(shù)脂由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐反應(yīng)而成，不這類高吸水性樹(shù)脂由聚乙烯醇與環(huán)狀酸酐反應(yīng)而成，不需外加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的產(chǎn)

11、物。這類樹(shù)脂由日本可需外加交聯(lián)劑即可成為不溶于水的產(chǎn)物。這類樹(shù)脂由日本可樂(lè)麗公司首先開(kāi)發(fā)成功，吸水倍率為樂(lè)麗公司首先開(kāi)發(fā)成功，吸水倍率為150150400400倍，雖吸水能倍，雖吸水能力較低，但初期吸水速度較快，耐熱性和保水性都較好，故力較低，但初期吸水速度較快，耐熱性和保水性都較好，故是一類適用面較廣的高吸水性樹(shù)脂。是一類適用面較廣的高吸水性樹(shù)脂。第12頁(yè)/共67頁(yè)3.2.2.3.2.2.高吸水性樹(shù)脂的制備方法高吸水性樹(shù)脂的制備方法1 1）淀粉類高吸水性樹(shù)脂的制備方法）淀粉類高吸水性樹(shù)脂的制備方法 美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究中心最早開(kāi)發(fā)的淀粉類高吸水性樹(shù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究中心最早開(kāi)發(fā)的淀粉類高吸水性

12、樹(shù)脂是采用接枝合成法制備的。即先將丙烯腈接枝到淀粉等親脂是采用接枝合成法制備的。即先將丙烯腈接枝到淀粉等親水性天然高分子上，再加入強(qiáng)堿使氰基水解成羧酸鹽和酰胺水性天然高分子上，再加入強(qiáng)堿使氰基水解成羧酸鹽和酰胺基團(tuán)。這種接枝化反應(yīng)通常采用四價(jià)鈰作引發(fā)劑，反應(yīng)在水基團(tuán)。這種接枝化反應(yīng)通常采用四價(jià)鈰作引發(fā)劑，反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行。溶液中進(jìn)行。第13頁(yè)/共67頁(yè) 丙烯腈的接枝率與支鏈分子量對(duì)最終產(chǎn)品吸水能力有極丙烯腈的接枝率與支鏈分子量對(duì)最終產(chǎn)品吸水能力有極大影響。大影響。 例如，使用未膠化的粒狀淀粉進(jìn)行接枝反應(yīng)所得支鏈的例如，使用未膠化的粒狀淀粉進(jìn)行接枝反應(yīng)所得支鏈的重均分子質(zhì)量為重均分子質(zhì)量為10

13、10萬(wàn)，接枝頻率（即一個(gè)接枝支鏈所對(duì)應(yīng)的萬(wàn)，接枝頻率（即一個(gè)接枝支鏈所對(duì)應(yīng)的脫水葡萄糖單元數(shù)）為脫水葡萄糖單元數(shù)）為500500。而使用在。而使用在70 70 膠化處理膠化處理3030分鐘分鐘的淀粉進(jìn)行接枝，所得的支鏈重均分子質(zhì)量為的淀粉進(jìn)行接枝，所得的支鏈重均分子質(zhì)量為8080萬(wàn)，接枝頻萬(wàn)，接枝頻率為率為40004000。前者吸水能力為自重的。前者吸水能力為自重的300300倍，而后者則為倍，而后者則為12001200倍。倍。第14頁(yè)/共67頁(yè) 用該方法制得的高吸水性樹(shù)脂雖有較好的吸水能力，但用該方法制得的高吸水性樹(shù)脂雖有較好的吸水能力，但由于反應(yīng)體系的粘度通常很大，水解反應(yīng)不可能十分徹底，

14、由于反應(yīng)體系的粘度通常很大，水解反應(yīng)不可能十分徹底，最終產(chǎn)品中會(huì)殘留有毒的丙烯腈單體，故限制了它們的應(yīng)用。最終產(chǎn)品中會(huì)殘留有毒的丙烯腈單體，故限制了它們的應(yīng)用。 日本三洋化成公司采取的改進(jìn)方法是將淀粉和丙烯酸在日本三洋化成公司采取的改進(jìn)方法是將淀粉和丙烯酸在引發(fā)劑作用下進(jìn)行接枝共聚。這種方法的單體轉(zhuǎn)化率較高，引發(fā)劑作用下進(jìn)行接枝共聚。這種方法的單體轉(zhuǎn)化率較高，殘留單體僅殘留單體僅0.40.4以下，而且無(wú)毒性。以下，而且無(wú)毒性。第15頁(yè)/共67頁(yè) 國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所采用國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所采用Co60Co60射線輻照玉米射線輻照玉米淀粉和土豆淀粉產(chǎn)生自由基，然后在水溶液中引發(fā)接枝丙烯淀

15、粉和土豆淀粉產(chǎn)生自由基，然后在水溶液中引發(fā)接枝丙烯酰胺，也得到了吸水率達(dá)酰胺，也得到了吸水率達(dá)20002000倍的高吸水性淀粉樹(shù)脂。倍的高吸水性淀粉樹(shù)脂。 制備高吸水性樹(shù)脂的淀粉主要采用玉米淀粉和小麥淀粉，制備高吸水性樹(shù)脂的淀粉主要采用玉米淀粉和小麥淀粉，也可采用土豆、紅薯和大米的淀粉為原料，甚至有直接采用也可采用土豆、紅薯和大米的淀粉為原料，甚至有直接采用面粉為原料的。面粉為原料的。第16頁(yè)/共67頁(yè) 高吸水性樹(shù)脂是高分子電介質(zhì)，對(duì)含有離子的液體吸收高吸水性樹(shù)脂是高分子電介質(zhì)，對(duì)含有離子的液體吸收能力顯著下降，因此，產(chǎn)品的凈化程度對(duì)吸水率影響很大。能力顯著下降，因此，產(chǎn)品的凈化程度對(duì)吸水率影

16、響很大。 通常采用滲析、醇沉淀、漂洗凈化，再用堿中和處理。通常采用滲析、醇沉淀、漂洗凈化，再用堿中和處理。產(chǎn)品的最終形式隨凈化和干燥的方式而異。醇沉淀及鼓風(fēng)干產(chǎn)品的最終形式隨凈化和干燥的方式而異。醇沉淀及鼓風(fēng)干燥的一般為粒狀產(chǎn)品；滲析和酸沉淀及轉(zhuǎn)鼓干燥的一般制成燥的一般為粒狀產(chǎn)品；滲析和酸沉淀及轉(zhuǎn)鼓干燥的一般制成膜，也可加工為粒狀；若用冷凍干燥，則可制得海綿狀產(chǎn)品。膜，也可加工為粒狀；若用冷凍干燥，則可制得海綿狀產(chǎn)品。這些形式都有各自的獨(dú)特用途。這些形式都有各自的獨(dú)特用途。第17頁(yè)/共67頁(yè)2 2）纖維素類高吸水性樹(shù)脂的制備方法）纖維素類高吸水性樹(shù)脂的制備方法 纖維素類高吸水性樹(shù)脂的制備方法是

17、纖維素類高吸水性樹(shù)脂的制備方法是19781978年由德國(guó)赫爾年由德國(guó)赫爾斯特（斯特（HolstHolst）公司首先報(bào)道的。）公司首先報(bào)道的。 纖維素分子中含有可反應(yīng)的活性羥基，在堿性介質(zhì)中，纖維素分子中含有可反應(yīng)的活性羥基，在堿性介質(zhì)中，以多官能團(tuán)單體作為交聯(lián)劑，鹵代脂肪酸（如一氯醋酸）或以多官能團(tuán)單體作為交聯(lián)劑，鹵代脂肪酸（如一氯醋酸）或其他醚化劑（如環(huán)氧乙烷）進(jìn)行醚化反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，可得其他醚化劑（如環(huán)氧乙烷）進(jìn)行醚化反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，可得不同吸水率的高吸水性樹(shù)脂。不同吸水率的高吸水性樹(shù)脂。第18頁(yè)/共67頁(yè) 纖維素也可采用與其他單體進(jìn)行接枝共聚引入親水性基纖維素也可采用與其他單體進(jìn)行接枝共

18、聚引入親水性基團(tuán)的方法來(lái)制取高吸水性樹(shù)脂。團(tuán)的方法來(lái)制取高吸水性樹(shù)脂。 制備方法與淀粉類基本相同。如單體可采用丙烯腈、丙制備方法與淀粉類基本相同。如單體可采用丙烯腈、丙烯酸及其鹽、丙烯酰胺等，交聯(lián)劑可采用雙丙烯酰胺基化合烯酸及其鹽、丙烯酰胺等，交聯(lián)劑可采用雙丙烯酰胺基化合物，如物，如N, NN, N亞甲基二丙烯酰胺等，引發(fā)體系則可采用亞亞甲基二丙烯酰胺等，引發(fā)體系則可采用亞鹽鹽過(guò)氧化氫、四價(jià)鈰鹽、黃原酸酯等，也可用過(guò)氧化氫、四價(jià)鈰鹽、黃原酸酯等，也可用射線輻射射線輻射引發(fā)。不同的引發(fā)方法所得的共聚物，其分子量和支鏈數(shù)量引發(fā)。不同的引發(fā)方法所得的共聚物，其分子量和支鏈數(shù)量差別很大差別很大. .第

19、19頁(yè)/共67頁(yè) 與淀粉類高吸水性樹(shù)脂相比，纖維素類的吸水能力比較與淀粉類高吸水性樹(shù)脂相比，纖維素類的吸水能力比較低，一般為自身重量的幾百倍，但是作為纖維素形態(tài)的吸水低，一般為自身重量的幾百倍，但是作為纖維素形態(tài)的吸水性樹(shù)脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉類往往無(wú)法取代。性樹(shù)脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉類往往無(wú)法取代。 例如，與合成纖維混紡制作高吸水性織物，以改善合成例如，與合成纖維混紡制作高吸水性織物，以改善合成纖維的吸水性能。這方面的應(yīng)用顯然非纖維素類莫屬。纖維的吸水性能。這方面的應(yīng)用顯然非纖維素類莫屬。第20頁(yè)/共67頁(yè)3 3）合成聚合物類高吸水性樹(shù)脂的制備方法）合成聚合物類高吸水性樹(shù)

20、脂的制備方法 合成聚合物類高吸水性樹(shù)脂目前主要有聚丙烯酸鹽系和合成聚合物類高吸水性樹(shù)脂目前主要有聚丙烯酸鹽系和聚乙烯醇系兩大系列。根據(jù)所用原料、制備工藝和親水基團(tuán)聚乙烯醇系兩大系列。根據(jù)所用原料、制備工藝和親水基團(tuán)引入方式的不同，衍生出許多品種。引入方式的不同，衍生出許多品種。第21頁(yè)/共67頁(yè)（1 1）聚丙烯酸鹽系）聚丙烯酸鹽系 聚丙烯酸鹽系高吸水性樹(shù)脂的制備方法主要采用丙烯聚丙烯酸鹽系高吸水性樹(shù)脂的制備方法主要采用丙烯酸直接聚合皂化法、聚丙烯腈水解法和聚丙烯酸酯水解法酸直接聚合皂化法、聚丙烯腈水解法和聚丙烯酸酯水解法三種工藝路線，最終產(chǎn)品均為交聯(lián)型結(jié)構(gòu)。三種工藝路線，最終產(chǎn)品均為交聯(lián)型結(jié)構(gòu)

21、。 (a) (a) 丙烯酸直接聚合皂化法丙烯酸直接聚合皂化法 丙烯酸在聚合過(guò)程中由于氫鍵作用十分強(qiáng)烈，自動(dòng)加丙烯酸在聚合過(guò)程中由于氫鍵作用十分強(qiáng)烈，自動(dòng)加速效應(yīng)嚴(yán)重。因此，反應(yīng)后期極易發(fā)生疑膠。故在工藝上速效應(yīng)嚴(yán)重。因此，反應(yīng)后期極易發(fā)生疑膠。故在工藝上常采用丙烯酸鈉與二烯類單體直接共聚的方法來(lái)解決聚合常采用丙烯酸鈉與二烯類單體直接共聚的方法來(lái)解決聚合上的困難。上的困難。 丙烯酸及其鹽類是水溶性單體，若欲制得顆粒狀的高丙烯酸及其鹽類是水溶性單體，若欲制得顆粒狀的高吸水性樹(shù)脂，常采用有機(jī)溶劑逆向懸浮聚合工藝。吸水性樹(shù)脂，常采用有機(jī)溶劑逆向懸浮聚合工藝。第22頁(yè)/共67頁(yè)CH2CHCOOH+CH2

22、CHRCHCH2引發(fā)劑CH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHNaOHCOONaCOONaCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCOONaCOONa反應(yīng)歷程如下：反應(yīng)歷程如下：第23頁(yè)/共67頁(yè)(b) (b) 聚丙烯腈水解法聚丙烯腈水解法 將聚丙烯腈用堿水解，再用甲醛、氫氧化鋁等交聯(lián)劑交將聚丙烯腈用堿水解，再用甲醛、氫氧化鋁等交聯(lián)劑交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子，也是制備高吸水性樹(shù)脂的有效方法之一。聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子，也是制備高吸水性樹(shù)脂的有效方法之一。這種方法較適用于腈綸廢絲的回收利用

23、。這種方法較適用于腈綸廢絲的回收利用。 如用氫氧化鋁交聯(lián)腈綸廢絲的皂化產(chǎn)物，最終產(chǎn)品的吸如用氫氧化鋁交聯(lián)腈綸廢絲的皂化產(chǎn)物，最終產(chǎn)品的吸水率為自身重量的水率為自身重量的700700倍。倍。第24頁(yè)/共67頁(yè)反應(yīng)歷程：反應(yīng)歷程：第25頁(yè)/共67頁(yè)(c) (c) 聚丙烯酸酯水解法聚丙烯酸酯水解法 通過(guò)聚丙烯酸酯的水解引入親水性基團(tuán)是目前制備聚丙通過(guò)聚丙烯酸酯的水解引入親水性基團(tuán)是目前制備聚丙烯酸鹽系高吸水性樹(shù)脂最常用的方法。這是因?yàn)楸┧狨テ废┧猁}系高吸水性樹(shù)脂最常用的方法。這是因?yàn)楸┧狨テ贩N多樣，自聚、共聚性能都十分好，可根據(jù)不同聚合工藝制種多樣，自聚、共聚性能都十分好，可根據(jù)不同聚合工藝制備

24、不同外形的樹(shù)脂。用堿水解后，根據(jù)水解程度的不同，就備不同外形的樹(shù)脂。用堿水解后，根據(jù)水解程度的不同，就可得到粉末狀、顆粒狀甚至薄膜狀的吸水能力各異的高吸水可得到粉末狀、顆粒狀甚至薄膜狀的吸水能力各異的高吸水性樹(shù)脂。性樹(shù)脂。第26頁(yè)/共67頁(yè) 最常用的是將丙烯酸酯與二烯類單體在分散劑存在下最常用的是將丙烯酸酯與二烯類單體在分散劑存在下進(jìn)行懸浮聚合，再用堿進(jìn)行部分水解的方法。產(chǎn)物的吸水進(jìn)行懸浮聚合，再用堿進(jìn)行部分水解的方法。產(chǎn)物的吸水率為率為30030010001000倍。倍。 用醋酸乙烯與丙烯酸酯共聚后水解，可得性能更好的用醋酸乙烯與丙烯酸酯共聚后水解，可得性能更好的高吸水性樹(shù)脂。如用醋酸乙烯與

25、丙烯酸甲酯共聚后用堿皂高吸水性樹(shù)脂。如用醋酸乙烯與丙烯酸甲酯共聚后用堿皂化，產(chǎn)物在高吸水狀態(tài)下仍具有較高強(qiáng)度，對(duì)光和熱的穩(wěn)化，產(chǎn)物在高吸水狀態(tài)下仍具有較高強(qiáng)度，對(duì)光和熱的穩(wěn)定性良好，且具有優(yōu)良的保水性。定性良好，且具有優(yōu)良的保水性。第27頁(yè)/共67頁(yè)2 2）聚乙烯醇系）聚乙烯醇系 聚乙烯醇是一種水溶性高分子，分子中存在大量活性羥聚乙烯醇是一種水溶性高分子，分子中存在大量活性羥基，用一定方法使其交聯(lián)，并引入電離性基團(tuán)，可獲得高吸基，用一定方法使其交聯(lián)，并引入電離性基團(tuán)，可獲得高吸水性的交聯(lián)產(chǎn)物。所用的交聯(lián)劑有順丁烯二酸酐、鄰苯二甲水性的交聯(lián)產(chǎn)物。所用的交聯(lián)劑有順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、雙丙烯酰

26、胺脂肪酸等。這些交聯(lián)劑在起交聯(lián)作用的同酸酐、雙丙烯酰胺脂肪酸等。這些交聯(lián)劑在起交聯(lián)作用的同時(shí)，引入了電離性基團(tuán)，起到了一舉兩得的效果。根據(jù)交聯(lián)時(shí)，引入了電離性基團(tuán)，起到了一舉兩得的效果。根據(jù)交聯(lián)劑的不同，吸水率一般為自身重量的劑的不同，吸水率一般為自身重量的70070015001500倍。倍。第28頁(yè)/共67頁(yè)例如，用順丁烯二酸酐交聯(lián)聚乙烯醇的反應(yīng)歷程如下：例如，用順丁烯二酸酐交聯(lián)聚乙烯醇的反應(yīng)歷程如下：第29頁(yè)/共67頁(yè)3.33.3高吸水性樹(shù)脂的吸水機(jī)理高吸水性樹(shù)脂的吸水機(jī)理 主要從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)討論對(duì)吸水性能的影響主要從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)討論對(duì)吸水性能的影響 高吸水性樹(shù)脂可吸收相當(dāng)于自

27、身重量幾百倍到幾千倍的高吸水性樹(shù)脂可吸收相當(dāng)于自身重量幾百倍到幾千倍的水，是目前所有吸水劑中吸水功能最強(qiáng)的材料。水，是目前所有吸水劑中吸水功能最強(qiáng)的材料。 從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹(shù)脂是分子中含有從化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹(shù)脂是分子中含有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。從直觀上理解，親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。從直觀上理解，當(dāng)親水性基團(tuán)與水分子接觸時(shí)，會(huì)相互作用形成各種水合狀當(dāng)親水性基團(tuán)與水分子接觸時(shí)，會(huì)相互作用形成各種水合狀態(tài)。態(tài)。第30頁(yè)/共67頁(yè) 水分子與親水性基團(tuán)中的金屬離子形成配位水合，與電水分子與親水性基團(tuán)中的金屬離子形成配位水合，與電負(fù)性很強(qiáng)的氧原子

28、形成氫鍵等。負(fù)性很強(qiáng)的氧原子形成氫鍵等。 高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的疏水基團(tuán)因疏水作用而易于斥向網(wǎng)高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的疏水基團(tuán)因疏水作用而易于斥向網(wǎng)格內(nèi)側(cè)，形成局部不溶性的微粒狀結(jié)構(gòu)，使進(jìn)入網(wǎng)格的水分格內(nèi)側(cè)，形成局部不溶性的微粒狀結(jié)構(gòu)，使進(jìn)入網(wǎng)格的水分子由于極性作用而局部?jī)鼋Y(jié)，失去活動(dòng)性，形成子由于極性作用而局部?jī)鼋Y(jié)，失去活動(dòng)性，形成“偽冰偽冰”（False iceFalse ice）結(jié)構(gòu)。親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的這些作用，）結(jié)構(gòu)。親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的這些作用，顯然都為高吸水性樹(shù)脂的吸水性能作了貢獻(xiàn)。顯然都為高吸水性樹(shù)脂的吸水性能作了貢獻(xiàn)。第31頁(yè)/共67頁(yè) 實(shí)驗(yàn)證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸

29、水性樹(shù)脂實(shí)驗(yàn)證明，由于親水性水合作用而吸附在高吸水性樹(shù)脂中親水基團(tuán)周圍的水分子層厚度約為中親水基團(tuán)周圍的水分子層厚度約為5 51010-10-106 61010-10-10 m m，相當(dāng)于相當(dāng)于 2 23 3個(gè)水分子的厚度。研究認(rèn)為，第一層水分子是個(gè)水分子的厚度。研究認(rèn)為，第一層水分子是由親水性基團(tuán)與水分子形成了配位鍵或氫鍵的水合水，第二、由親水性基團(tuán)與水分子形成了配位鍵或氫鍵的水合水，第二、三層則是水分子與水合水形成的氫鍵結(jié)合層。再往外，親水三層則是水分子與水合水形成的氫鍵結(jié)合層。再往外，親水性基團(tuán)對(duì)水分子的作用力已很微弱，水分子不再受到束縛。性基團(tuán)對(duì)水分子的作用力已很微弱，水分子不再受到束

30、縛。第32頁(yè)/共67頁(yè) 按這種結(jié)構(gòu)計(jì)算，每克高吸水性樹(shù)脂所吸收的水合水的按這種結(jié)構(gòu)計(jì)算，每克高吸水性樹(shù)脂所吸收的水合水的重量約為重量約為6 68 g8 g，加上疏水性基團(tuán)所凍結(jié)的水分子，也不過(guò)，加上疏水性基團(tuán)所凍結(jié)的水分子，也不過(guò)15 g15 g左右。這個(gè)數(shù)字，與高吸水性樹(shù)脂的吸水量相比，相差左右。這個(gè)數(shù)字，與高吸水性樹(shù)脂的吸水量相比，相差1 12 2個(gè)數(shù)量級(jí)，而與棉花、海綿等的吸水量相當(dāng)。顯然，還個(gè)數(shù)量級(jí)，而與棉花、海綿等的吸水量相當(dāng)。顯然，還有更重要的結(jié)構(gòu)因素在影響著樹(shù)脂的吸水能力。有更重要的結(jié)構(gòu)因素在影響著樹(shù)脂的吸水能力。第33頁(yè)/共67頁(yè) 研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹(shù)脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)吸水性有很

31、大研究發(fā)現(xiàn)，高吸水性樹(shù)脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)吸水性有很大的影響。未經(jīng)交聯(lián)的樹(shù)脂基本上沒(méi)有吸水功能。而少量交聯(lián)的影響。未經(jīng)交聯(lián)的樹(shù)脂基本上沒(méi)有吸水功能。而少量交聯(lián)后，吸水率則會(huì)成百上千倍地增加。但隨著交聯(lián)密度的增加，后，吸水率則會(huì)成百上千倍地增加。但隨著交聯(lián)密度的增加，吸水率反而下降。圖吸水率反而下降。圖3-13-1為交聯(lián)劑聚乙二醇雙丙烯酸鹽為交聯(lián)劑聚乙二醇雙丙烯酸鹽（PAGDAPAGDA）對(duì)聚丙烯酸鈉系高吸水性樹(shù)脂吸水能力的影響。）對(duì)聚丙烯酸鈉系高吸水性樹(shù)脂吸水能力的影響。第34頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-1 3-1 交聯(lián)劑用量對(duì)吸水能力的影交聯(lián)劑用量對(duì)吸水能力的影響響第35頁(yè)/共67頁(yè) 由圖中可見(jiàn)，當(dāng)交聯(lián)

32、劑用量從由圖中可見(jiàn)，當(dāng)交聯(lián)劑用量從0.02 g0.02 g增至增至0.4 g0.4 g時(shí)，聚時(shí)，聚合物的吸水能力下降合物的吸水能力下降6060以上。另外，從淀粉與丙烯腈接以上。另外，從淀粉與丙烯腈接枝共聚所得共聚物的吸水能力變化來(lái)看，隨聚丙烯腈用量枝共聚所得共聚物的吸水能力變化來(lái)看，隨聚丙烯腈用量和平均分子量的增大，吸水量也隨之增加（見(jiàn)圖和平均分子量的增大，吸水量也隨之增加（見(jiàn)圖3-23-2）。）。 這些例子都證明，適當(dāng)增大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于吸水能這些例子都證明，適當(dāng)增大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于吸水能力的提高。力的提高。第36頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-2 AN3-2 AN含量對(duì)吸水能力的影含量對(duì)吸水能力的影響

33、響第37頁(yè)/共67頁(yè) 由此可見(jiàn)，被高吸水性樹(shù)脂吸收的水主要是被束縛在由此可見(jiàn)，被高吸水性樹(shù)脂吸收的水主要是被束縛在高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。據(jù)測(cè)定，當(dāng)網(wǎng)格的有效鏈長(zhǎng)為高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。據(jù)測(cè)定，當(dāng)網(wǎng)格的有效鏈長(zhǎng)為1010-9-91010-8-8m m時(shí)，樹(shù)脂具有最大的吸水性。時(shí)，樹(shù)脂具有最大的吸水性。 網(wǎng)格太小，水分子不易滲入，網(wǎng)格太大，則不具備保網(wǎng)格太小，水分子不易滲入，網(wǎng)格太大，則不具備保水性。此外，樹(shù)脂中親水性基團(tuán)的存在也是必不可少的條水性。此外，樹(shù)脂中親水性基團(tuán)的存在也是必不可少的條件，親水性基團(tuán)吸附水分子，并促使水分子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)件，親水性基團(tuán)吸附水分子，并促使水分子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透。

34、部的滲透。第38頁(yè)/共67頁(yè) 因?yàn)樵谄胀ㄋ校肿邮且詺滏I形式互相連結(jié)在一因?yàn)樵谄胀ㄋ?，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運(yùn)動(dòng)受到一定限制。而在親水性基團(tuán)作用下，水分起的，運(yùn)動(dòng)受到一定限制。而在親水性基團(tuán)作用下，水分子易于擺脫氫鍵的作用而成為自由水分子，這就為網(wǎng)格的子易于擺脫氫鍵的作用而成為自由水分子，這就為網(wǎng)格的擴(kuò)張和向網(wǎng)格內(nèi)部的滲透創(chuàng)造了條件。擴(kuò)張和向網(wǎng)格內(nèi)部的滲透創(chuàng)造了條件。第39頁(yè)/共67頁(yè) 水分子進(jìn)入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分水分子進(jìn)入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運(yùn)動(dòng)受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，因此，具有子的熱運(yùn)動(dòng)受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，

35、因此，具有良好的保水性。良好的保水性。 差熱分析結(jié)果表明，吸水后的樹(shù)脂在受熱至差熱分析結(jié)果表明，吸水后的樹(shù)脂在受熱至100100時(shí)，時(shí)，失水僅失水僅1010左右；受熱至左右；受熱至150150時(shí)，失水不超過(guò)時(shí)，失水不超過(guò)5050，可見(jiàn)，可見(jiàn)其保水性之優(yōu)良（見(jiàn)表其保水性之優(yōu)良（見(jiàn)表3-23-2）。）。第40頁(yè)/共67頁(yè)表表7 72 2 丙烯腈接枝淀粉的熱失水率丙烯腈接枝淀粉的熱失水率牌牌 號(hào)號(hào)100時(shí)失水率（）時(shí)失水率（） 150時(shí)失水率（）時(shí)失水率（）SAN529.944.6SAN5311.139.3SAN615.4SAN6210.547.3SAN6311.649.2第41頁(yè)/共67頁(yè) 高吸水

36、性樹(shù)脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過(guò)高吸水性樹(shù)脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過(guò)程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴(kuò)展，方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴(kuò)展，使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進(jìn)一步滲入。使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進(jìn)一步滲入。當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時(shí)，溶脹達(dá)到了平衡，吸水量當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時(shí)，溶脹達(dá)到了平衡，吸水量達(dá)到最大。達(dá)到最大。第42頁(yè)/共67頁(yè)3.4 3.4 高吸水性樹(shù)脂的基本特性及影響因素高吸

37、水性樹(shù)脂的基本特性及影響因素3.4.1 3.4.1 高吸水性高吸水性 作為高吸水性樹(shù)脂，高的吸水能力是其最重要的特征作為高吸水性樹(shù)脂，高的吸水能力是其最重要的特征之一。從目前已經(jīng)研制成功的高吸水性樹(shù)脂來(lái)看，吸水率之一。從目前已經(jīng)研制成功的高吸水性樹(shù)脂來(lái)看，吸水率均在自身重量的均在自身重量的5005001200012000倍左右，最高可達(dá)倍左右，最高可達(dá)40004000倍以上，倍以上，是紙和棉花等材料吸水能力的是紙和棉花等材料吸水能力的100100倍左右。倍左右。第43頁(yè)/共67頁(yè) 考察和表征高吸水性樹(shù)脂吸水性的指標(biāo)通常有兩個(gè)，考察和表征高吸水性樹(shù)脂吸水性的指標(biāo)通常有兩個(gè)，是吸水率，二是吸水速度

38、。是吸水率，二是吸水速度。1.1.吸水率吸水率 吸水率是表征樹(shù)脂吸水性的最常用指標(biāo)。物理意義為每吸水率是表征樹(shù)脂吸水性的最常用指標(biāo)。物理意義為每克樹(shù)脂吸收的水的重量。單位為克樹(shù)脂吸收的水的重量。單位為g g水水/g/g樹(shù)脂。樹(shù)脂。第44頁(yè)/共67頁(yè) 影響樹(shù)脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本身的化學(xué)組成影響樹(shù)脂吸水率有很多因素，除了產(chǎn)品本身的化學(xué)組成之外，還與產(chǎn)品的交聯(lián)度、水解度和被吸液體的性質(zhì)等有關(guān)。之外，還與產(chǎn)品的交聯(lián)度、水解度和被吸液體的性質(zhì)等有關(guān)。（1 1）交聯(lián)度對(duì)吸水性的影響）交聯(lián)度對(duì)吸水性的影響 高吸水性樹(shù)脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不具備高吸水性樹(shù)脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不

39、具備吸水性或吸水性很低，因此通常需要進(jìn)行交聯(lián)。吸水性或吸水性很低，因此通常需要進(jìn)行交聯(lián)。 但實(shí)驗(yàn)表明，交聯(lián)密度過(guò)高對(duì)吸水性并無(wú)好處。交聯(lián)密但實(shí)驗(yàn)表明，交聯(lián)密度過(guò)高對(duì)吸水性并無(wú)好處。交聯(lián)密度過(guò)高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，度過(guò)高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。此造成吸水能力的降低。第45頁(yè)/共67頁(yè) 如用三乙二醇雙丙烯酸酯（如用三乙二醇雙丙烯酸酯（TEGDMATEGDMA）作為交聯(lián)劑與部）作為交聯(lián)劑與部分水解聚丙烯酸甲酯（分水解聚丙烯酸

40、甲酯（HPMAHPMA）反應(yīng)時(shí)，當(dāng)交聯(lián)劑用量為單體）反應(yīng)時(shí)，當(dāng)交聯(lián)劑用量為單體重量的重量的0.60.6以下時(shí)，吸水率隨交聯(lián)劑的用量增加而增加；以下時(shí)，吸水率隨交聯(lián)劑的用量增加而增加；當(dāng)交聯(lián)劑用量大于當(dāng)交聯(lián)劑用量大于1.11.1時(shí)，吸水率隨交聯(lián)劑用量的增加而時(shí)，吸水率隨交聯(lián)劑用量的增加而顯著降低。對(duì)鹽溶液、合成尿、合成血的吸收能力與交聯(lián)劑顯著降低。對(duì)鹽溶液、合成尿、合成血的吸收能力與交聯(lián)劑的關(guān)系，都遵循上述同樣的規(guī)律（見(jiàn)圖的關(guān)系，都遵循上述同樣的規(guī)律（見(jiàn)圖3-43-4、圖、圖3-53-5）。）。第46頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-4 HPMA3-4 HPMA吸水率與吸水率與TEGDMATEGDMA用量的關(guān)

41、系用量的關(guān)系 第47頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-5 HPMA3-5 HPMA吸液率與吸液率與TEGDMATEGDMA用量的關(guān)系用量的關(guān)系第48頁(yè)/共67頁(yè)（2 2）水解度對(duì)吸水率的影響）水解度對(duì)吸水率的影響 高吸水性樹(shù)脂的吸水率一般隨水解度的增加而增加。但高吸水性樹(shù)脂的吸水率一般隨水解度的增加而增加。但事實(shí)上，往往當(dāng)水解度高于一定數(shù)值后，吸水率反而下降。事實(shí)上，往往當(dāng)水解度高于一定數(shù)值后，吸水率反而下降。這是因?yàn)殡S著水解度的增加，親水性基團(tuán)的數(shù)目固然增加，這是因?yàn)殡S著水解度的增加，親水性基團(tuán)的數(shù)目固然增加，但交聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹(shù)脂的網(wǎng)格受到破壞，但交聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹(shù)脂的網(wǎng)

42、格受到破壞，從而影響吸水性。表從而影響吸水性。表3-33-3表明了部分水解聚丙烯酸甲酯表明了部分水解聚丙烯酸甲酯（HPMAHPMA）的水解度與吸水性的關(guān)系。）的水解度與吸水性的關(guān)系。第49頁(yè)/共67頁(yè)表表3-3 HPMA3-3 HPMA的水解度與吸水率的關(guān)系的水解度與吸水率的關(guān)系水解度水解度 /2444505867808592吸水率吸水率 /(g/g)21740968572186510821100390吸液率吸液率/(g/g)0.9NaCl溶液溶液2735628490655231合成尿合成尿2032687688625326合成血合成血1930567285554627第50頁(yè)/共67頁(yè)（3 3）

43、被吸液的）被吸液的pHpH值與鹽分對(duì)吸水率的影響值與鹽分對(duì)吸水率的影響 高吸水性樹(shù)脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類物質(zhì)的存在和高吸水性樹(shù)脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類物質(zhì)的存在和pHpH值的變化都會(huì)顯著影響樹(shù)脂的吸水能力。這是因?yàn)樗帷A、值的變化都會(huì)顯著影響樹(shù)脂的吸水能力。這是因?yàn)樗?、堿、鹽的存在，一方面影響親水的羧酸鹽基團(tuán)的解離，另鹽的存在，一方面影響親水的羧酸鹽基團(tuán)的解離，另方面方面由于鹽效應(yīng)而使原來(lái)在水中應(yīng)擴(kuò)張的網(wǎng)格收縮，與水分子的由于鹽效應(yīng)而使原來(lái)在水中應(yīng)擴(kuò)張的網(wǎng)格收縮，與水分子的親和力降低。親和力降低。第51頁(yè)/共67頁(yè) 表表3-33-3、表、表3-43-4、圖、圖3-63-6、圖、圖3-73

44、-7幾種的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均反映了幾種的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均反映了這種傾向。因此，將高吸水性樹(shù)脂用于吸收尿液、血液，以這種傾向。因此，將高吸水性樹(shù)脂用于吸收尿液、血液，以及農(nóng)業(yè)、園林部分用于肥料水等含鹽液體時(shí)，吸收能力將大及農(nóng)業(yè)、園林部分用于肥料水等含鹽液體時(shí)，吸收能力將大大降低，這也是今后研究高吸水性樹(shù)脂要解決的一個(gè)重要問(wèn)大降低，這也是今后研究高吸水性樹(shù)脂要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。題。第52頁(yè)/共67頁(yè)表表3-4 Sanwet IM3-4 Sanwet IM300300的吸液能力的吸液能力被吸液被吸液吸液率（吸液率（g/gg/g）去離子水去離子水700700生理鹽水（生理鹽水（1.61.6NaClNaCl）656

45、5羊血羊血7070第53頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-6 Sanwet IM3-6 Sanwet IM10001000對(duì)電解質(zhì)溶液的吸收能力對(duì)電解質(zhì)溶液的吸收能力第54頁(yè)/共67頁(yè)圖圖3-7 pH3-7 pH值對(duì)值對(duì)HPMAHPMA吸水率的影響吸水率的影響 第55頁(yè)/共67頁(yè)2.2.吸水速率吸水速率 在樹(shù)脂的化學(xué)組成、交聯(lián)度等因素都確定之后。高吸水在樹(shù)脂的化學(xué)組成、交聯(lián)度等因素都確定之后。高吸水性樹(shù)脂的吸水速度主要受其形狀所影響。一般來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂的性樹(shù)脂的吸水速度主要受其形狀所影響。一般來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂的表面積越大，吸水速度也越快。所以，薄膜狀樹(shù)脂的吸水速表面積越大，吸水速度也越快。所以，薄膜狀樹(shù)脂的吸水速度通

46、常較快，而與水接觸后易聚集成團(tuán)的粉末狀樹(shù)脂的吸水度通常較快，而與水接觸后易聚集成團(tuán)的粉末狀樹(shù)脂的吸水速度相對(duì)較慢。圖速度相對(duì)較慢。圖3-83-8為不同形狀的為不同形狀的Sanwet IMSanwet IM300300的吸水的吸水速率。速率。第56頁(yè)/共67頁(yè) 與紙張、棉花、海綿等吸水材料相比，高吸水性樹(shù)脂的與紙張、棉花、海綿等吸水材料相比，高吸水性樹(shù)脂的吸水速率較慢，一般在吸水速率較慢，一般在1 1分種至數(shù)分鐘內(nèi)吸水量達(dá)到最大。分種至數(shù)分鐘內(nèi)吸水量達(dá)到最大。圖圖3-8 3-8 樹(shù)脂形狀對(duì)樹(shù)脂形狀對(duì)吸水速率的影響吸水速率的影響第57頁(yè)/共67頁(yè)3.4.2 3.4.2 加壓保水性加壓保水性 與紙張

47、、棉花和海綿等材料的物理吸水作用不同，高吸與紙張、棉花和海綿等材料的物理吸水作用不同，高吸水性樹(shù)脂的吸水能力是由化學(xué)作用和物理作用共同貢獻(xiàn)的。水性樹(shù)脂的吸水能力是由化學(xué)作用和物理作用共同貢獻(xiàn)的。 即利用分子中大量的羧基、羥基和酰氧基團(tuán)與水分子之即利用分子中大量的羧基、羥基和酰氧基團(tuán)與水分子之間的強(qiáng)烈范得華力吸收水分子，并由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的橡膠彈性作間的強(qiáng)烈范得華力吸收水分子，并由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的橡膠彈性作用將水分子牢固地束縛在網(wǎng)格中。一旦吸足水后，即形成溶用將水分子牢固地束縛在網(wǎng)格中。一旦吸足水后，即形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強(qiáng)，即使在加壓下也脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強(qiáng)，即使在加壓

48、下也不易擠出來(lái)。不易擠出來(lái)。第58頁(yè)/共67頁(yè) 例如，將例如，將300 g300 g砂子與砂子與0.3 g0.3 g（0.10.1）高吸水性樹(shù)脂混）高吸水性樹(shù)脂混合，加入合，加入100 g100 g水，置于水，置于2020、相對(duì)濕度、相對(duì)濕度6060的環(huán)境下，大的環(huán)境下，大約約3030天后，水才蒸發(fā)干，而如果不加高吸水性樹(shù)脂，則在天后，水才蒸發(fā)干，而如果不加高吸水性樹(shù)脂，則在同樣條件下，只需同樣條件下，只需7 7天，水分就完全蒸發(fā)。天，水分就完全蒸發(fā)。 表表3-5 3-5 高吸水性樹(shù)脂與棉花保水性比較高吸水性樹(shù)脂與棉花保水性比較吸水材料吸水材料吸收液吸收液吸液率（吸液率（g/gg/g）未加壓未加壓加壓加壓7 kg/cm7 kg/cm2 2棉花棉花去離子水去離子水尿液尿液404032322.12.11.81.8HSPANHSPAN去離子水去離子水尿液尿液85085054548108104040第59頁(yè)