⑴ 什麼是高吸水性樹脂
世界上吸抄水本領最大的要數海綿。但現在人們已合成出一種吸水性勝過海綿的高分子材料,稱為高吸水性樹脂,其吸水量可達自身重量的500—3000倍。
這是一種神奇的白色粉末,每顆高分子樹脂微粒,就像一個小小的蓄水池。把它們撒到乾旱少雨的沙漠地,能在夜間汲取從地下滲上來的水分。如果預先拌好肥料和水,就能在沙漠地區栽培農作物。用它做尿布,吸水好,又衛生。用來做衛生棉、清潔餐巾,更受人們歡迎。這種高吸水性樹脂沒有毒性,它和葯物、化妝品混在一起,葯物會緩慢地釋放出來,延長葯效。用它做成水果的包裝袋,新鮮水果就能長久保鮮。
高吸水性樹脂的吸水本領,在於聚合物中有許多能吸引住水的「基團」,它像一雙雙能拉住水分子的「手」一樣。當整個大分子上的「手」拉住了許許多多的水分子後,一顆白色的粉末,變成了一個「吃飽」水的小水球。
這種神奇的粉末,有的是用澱粉、纖維素天然高分子為骨架,通過接枝共聚的方法製造的;有的是用化學合成方法製造的;還有的是用腈綸廢絲綜合利用得到的。
⑵ 高分子吸水樹脂的原理
—CH2=CH-COOH + NaOH → —CH2=CH-COONa+H2O
n(—CH2=CH-COONa)→[-CH2-CH(COONa)]n
聚丙烯酸鈉→ 架橋成網路結構
內部離子濃度較外部高,造成滲回透壓。答
SAP具有三次元的交聯架橋,可抑制擴張的現象,即產生了高吸水性樹脂的吸水力。
⑶ 高吸水樹脂的簡介
高吸水樹脂一般為含有親水基團和交聯結構的高分子電解質。吸水前,高分子鏈相互靠攏纏在一起,彼此交聯成網狀結構,從而達到整體上的緊固。與水接觸時,水分子通過毛細作用及擴散作用滲透到樹脂中,鏈上的電離基團在水中電離。由於鏈上同離子之間的靜電斥力而使高分子鏈伸展溶脹。由於電中性要求,反離子不能遷移到樹脂外部,樹脂內外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓的作用下進一步進入樹脂中,形成水凝膠。
同時,樹脂本身的交聯網狀結構及氫鍵作用,又限制了凝膠的無限膨脹。
當水中含有少量鹽類時,反滲透壓降低,同時由於反離子的屏蔽作用,使高分子鏈收縮,導致樹脂的吸水能力大大下降。通常,高吸水樹脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去離子水中的1/10左右。
吸水和保水是一個問題的兩個方面,林潤雄等對此進行了熱力學探討。在一定溫度和壓力下,高吸水樹脂能自發地吸水,水進入樹脂中,使整個體系的自由焓降低,直到平衡。若水從樹脂中逸出,使自由焓升高,則不利於體系的穩定。差熱分析表明,高吸水樹脂吸收的水在150°C以上仍有50%封閉在凝膠網路中。因此,常溫下即使施加壓力,水也不會從高吸水樹脂中逸出,這是由高吸水樹脂的熱力學性質決定的。 高吸水聚合物用途廣泛,應用前景非常廣闊。目前其主要用途仍然是衛生用品,約占市場總量的70%左右。由於聚丙烯酸鈉高吸水樹脂吸水能力很大,並具有優異的保水性能,所以作為土壤保水劑在農業、林業方面應用范圍很廣。如果在土壤中加入少量的高吸水性聚丙烯酸鈉,就能提高某些豆類的發芽率和豆苗的抗旱能力,使土壤的透氣性能增強。另外,由於高吸水樹脂的親水性及優良的防霧性和抗結露性能,所以又可作為新的包裝材料。利用高吸水聚合物獨特性能製成的包裝薄膜可有效地保持食品鮮度。在化妝品中加入少量的高吸水聚合物,還可使其乳液粘度增大,是一種理想的增稠劑。利用高吸水聚合物只吸水不吸油或有機溶劑的特點,在工業上又可作為脫水劑。
由於高吸水聚合物具有無毒、對人體無刺激性、無副反應、不引起血液凝固等特點,近年來,已被廣泛應用於醫葯領域。例如,用於含水量大、使用舒適的外用軟膏;生產能吸收手術及外傷出血和分泌液,並可防止化膿的醫用綳帶及棉球;製造能使水分和葯劑通過而微生物不能透過的抗感染性人造皮膚等。 隨著科學技術的發展,環境保護已越來越受到人們的關注。如果將高吸水聚合物裝入到一個可溶於污水的袋中,並將此袋浸入污水中,當袋子被溶解後,高吸水聚合物就可迅速地吸收液體而使污水固體化。
在電子工業中,高吸水聚合物還可用作濕度感測器、水分測量感測器及漏水檢測器等。高吸水聚合物可作為重金屬離子吸附劑及吸油材料等。
總之,高吸水聚合物是一種用途非常廣泛的高分子材料,大力開發高吸水聚合物樹脂具有巨大的市場潛力。今年在我國北方大部分地區乾旱少雨的情況下,如何進一步推廣和使用高吸水聚合物,是擺在農業和林業科技工作者面前的一項迫切任務。在西部大開發戰略實施過程中,在改良土壤的工作中,大力開發和應用高吸水聚合物的多種實用功能,具有現實的社會效益和潛在的經濟效益。
⑷ 高吸水性樹脂的發展歷史
1950年微架橋聚合丙烯酸(增粘劑)的工業化(Goodrich 公司;USA)
1960年親水性高分子上市,架橋聚氧化乙烯(土壤保水劑),架橋聚乙烯醇(人工水晶體)
增粘劑
1974美國農業部發表了吸水性樹脂的研究成果.
1978年世界上最早的吸水性樹脂的商業化生產開始 (三洋化成)
吸水性樹脂
1982年用於紙尿褲的需求增大。高分子凝膠的相轉移理論的發表(田中豊一)
90年代高分子學會開始成立「高分子凝膠研究會」(對於機能性凝膠的研究發表日趨活躍)
機能性凝膠
它能夠吸收自身重量幾百倍至千倍的水分,無毒、無害、無污染;吸水能力特強,保水能力特高,通過丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物→高保水量,高負荷下吸收量的平衡,所吸水分不能被簡單的物理方法擠出,並且可反復釋水、吸水。應用於農林業方面,可在植物根部形成「微型水庫」。高吸水性樹脂除了吸水,還能吸收肥料、農葯,並緩慢的釋放出來以增加肥效和葯效。高吸水性樹脂以其優越的性能,廣泛用於農林業生產、城市園林綠化、抗旱保水、防沙治沙,並發揮巨大的作用。此外,高吸水性樹脂還可應用於醫療衛生、石油開采、建築材料、交通運輸等許多領域。
現有的高吸水性樹脂的廠家有:三大雅精細化學品有限公司、日本觸媒、得米化工、住友精化、巴斯夫、台塑這幾大公司佔了全球產量的99%,其中三大雅佔55%。
⑸ 哪些因素會影響高吸水性樹脂的高吸水性
高吸水性樹脂發展很快,種類也日益增多,並且原料來源相當豐富,由於高吸水性樹脂在分子結構上帶有的親水基團,或在化學結構上具有的低交聯度或部分結晶結構又不盡相同,由此在賦予其高吸水性能的同時也形成了一些各自的特點。從原料來源、結構特點、性能特點、製品形態以及生產工藝等不同的角度出發,對高吸水性樹脂進行分類,形成了多種多樣的分類方法。
1
按原料來源進行分類
隨著人們對高吸水性樹脂研究的不斷深入對傳統的高吸水性樹脂分為澱粉系列、纖維素系列和合成樹脂系列的分類方法,已不能滿足分類要求。因此,鄒新禧教授結合自己的研究成果,提出了六大系列的分類
。
澱粉系:包括接枝澱粉、羧甲基化澱粉、磷酸酯化澱粉、澱粉黃原酸鹽等;
纖維素系:包括
接枝纖維素、羧甲基化纖維素、羥丙基化纖維素、黃原酸化纖維索等;
合成聚合物系:包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類、無機聚合物類等;
蛋白質系列:包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷蛋白類等;
其他天然物及其衍生物系:包括果膠、藻酸、殼聚糖、肝素等;
共混物及復合物系:包括高吸水性樹脂的共混、高吸水性樹脂與無機物凝膠的復合物、高吸水性樹脂與有機物的復合物等。
2
按親水化方法進行分類
高吸水性樹脂在分子結構上具有大量的親水性化學基團,而這些基團的親水性很大程度上影響著高吸水性樹脂的吸水保水性能,如何有效獲得這些化學基團在高吸水性樹脂化學結構上的組織結構,充分發揮各化學基團所在親水點的效能,已經成為現在對高吸水性樹脂研究的重點。故可以從親水化方法進行分類。
親水性單體的聚合(如聚丙烯酸鹽、聚丙烯醯胺、丙烯酸-丙烯醯胺共聚物等);
疏水性(或親水性差的)聚合物的羧甲基化(或羧烷基化)反應(如澱粉羧甲基化反應、纖維素羧甲基化反應、聚乙烯醇(pva)-順丁烯二酸酐的反應等);
疏水性(或親水性差的)聚合物接枝聚合親水性單體(如
澱粉接枝丙
烯酸鹽、淀
粉接枝
丙烯醯胺、纖維素接枝丙烯酸鹽、澱粉-丙烯酸-丙烯醯胺接枝共聚物等);
含氰基、酯基、醯胺基的高分子的水解反應(如澱粉接枝丙烯腈後水解、丙烯酸酯-醋酸乙烯酯共聚物的水解、聚丙烯醯胺的水解等)。
3
按交聯方式進行分類
高吸水性樹脂交聯控制是控制其空間組織結構狀態的重要方面,其交聯點的密度大小直接影響高吸水性樹脂
的吸水和保水能力。因此根據交聯點形成方式的不同,可進行如下分類
。
交聯劑進行網狀化反應(如多反應官能團的交聯劑水溶性的聚合物、多價金屬離子交聯水溶性的聚合物、用高分子交聯劑對水溶性的聚合物進行交聯等);
自交聯網狀化反應(如聚丙烯酸鹽、聚丙烯醯胺等的自交聯聚合反應);
放射線照射網狀化反應(如聚乙烯醇、聚氧化烷烴等通過放射線照射而進行交聯);
水溶性聚合物導入疏水基或結晶結構
(如聚丙烯酸與含長鏈(c12~c20)的醇進行酯化反應得到不溶性的高吸水性聚合物等)
。
4
其他分類方法
以製品形態分類,高吸水性樹脂可分為粉末狀、纖維狀、膜片狀、微球狀等
。
以制備方法分類,高吸水性樹脂可分為合成高分子聚合交聯、羧甲基化、澱粉接枝共聚、纖維素接枝共聚等。
以降解性能分類,sar可分為非降解型(包括丙烯酸鈉、甲基丙烯酸甲酯等聚合產品)、可降解型(包括澱粉、纖維素等天然高分子的接枝共聚產品)。
⑹ 高分子吸水樹脂是化學什麼成分
一般的是輕度交聯的聚丙烯酸鈉。
⑺ 高吸水性材料的高吸水保水材料按原料來源分類
一 、天然及改性高分子類高吸水性樹脂
二、人工合成類吸水性樹脂
⑻ 高分子吸水樹脂用什麼提煉出來
高分子抄吸水樹脂
一種以澱粉襲為基礎原料、以硝酸鈰銨為化學引發劑、以丙烯腈為單體制備高吸水樹脂的有效方法。所得產品可吸自身重量1362倍的蒸餾水,92倍的0.9%的食鹽水。
澱粉是植物體中貯存的養分,貯存在種子和塊莖中,各類植物中的澱粉含量都較高,大米中含澱粉62%~86%,麥子中含澱粉57%~75%,玉蜀黍中含澱粉65%~72%,馬鈴薯中則含澱粉不到20%。澱粉是食物的重要組成部分,咀嚼米飯等時感到有些甜味,這是因為唾液中的唾液澱粉酶將澱粉水解成了二糖--麥芽糖。食物進入小腸後,還能被胰腺分泌出來的唾液澱粉酶和腸液水解,形成的葡萄糖(單糖)被小腸絨毛吸收,成為人體組織器官的營養物。支鏈澱粉部分水解可產生稱為糊精的混合物。糊精主要用作食品添加劑、膠水、漿糊,並用於紙張和紡織品的製造(精整)等。
⑼ 高吸水性樹脂是什麼植物中提取的
高吸水性樹脂是一種吸水量可達自向重量幾十倍甚至幾千倍的樹脂。這種樹脂不但吸水量大,而且保水能力強,並有很強的增稠性能,因此可廣泛應用於生理衛生用品,家林園世、改造沙漠、醫葯土木工程、工業用品、保鮮包裝材料、日用品等領域。高吸水性樹脂是一種具有吸水功能的透明粉劑,本品同時含有植物生長所需的氨、磷等元素、降解後元素無殘留、不污染土壤。用作土壤改良劑:將高吸水性樹脂與栽培土按一定比例混合,可以改善團粒結構,提高土壤的保水性、透水性和透氣性,縮小土壤晝夜溫差變化,調節土壤的干濕度,減少灌溉次數,達到改良劣質土壤、抗旱保心的目的。用作種子培育促進劑和苗木移植保存劑:高吸水性樹脂以混合法、片法和塗覆法用於植物種子培育,可使其提早發育,提高警惕發芽率,縮短發芽時間,促進生長。將高吸水性樹脂與草籽拌種,可提高飛機在乾旱地區播種的成活率;將高吸水性樹脂吸水凝膠塗覆在出土幼苗的根部,進行保水處理,可大大提高幼苗的成活率和移植存放時間。用作化肥緩釋劑:用高吸水性樹脂對化肥進行包衣後施肥,可使肥料緩慢釋放,提高化肥的利用率,減少肥料流失造成的浪費和對環境的污染。其它:高吸水性樹脂還可用於土壤培土、家葯擴散劑、菌固培養等方面。
⑽ 高吸水性樹脂的簡介
高吸水性樹脂是一種新型的高分子材料,聚丙烯酸系列SUPER-ABSORBENT POLYMER,1976年,日本三洋化成是全球最早研究和生產吸水性樹脂的廠家.