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1、医药日化级高吸水性树脂项目商业计划医药日化级高吸水性树脂项目商业计划 书书篇一：高吸水性树脂的吸水机理姓名：赵林玲学号：SA110XX3班级：11 级高分子科学与材料高吸水性树脂的吸水机理 自然界中能吸水的物质很多 ,按其吸附水的性质来分 ,基本上分 类 ,一类是物理吸附 ,像传统的棉花 、纸张 、海绵等 ,其吸附主要是毛细管的吸附原理 ,所以此类物质吸水能力不高 ,只能吸收自身重量的 20 倍水 ,一旦有压力 ,水便会从中流出。另一类是化学吸附 ,通常是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。此种吸附结合很牢 ,加压也不能把水放出 。 高吸水性树脂是由三维空间网络构成的聚合物
2、 ,它的吸水,既有物理吸附 ,又有化学吸附 ,所以 ,它能吸收成百上千倍的水 。一高吸水性树脂与水的作用当水与高分子表面接触 时 ,有 种相互 作用 ,一是水分子与高分子 电负性强 的氧原子形成氢键结合 二是水分子与疏水基 团的相互作用 三是水分子与亲水基团的相互作用 。 高吸水性树脂本身具有的亲水基和疏水基与水分子相互作用形成自为水合状态 。树脂的疏水基部分可因疏水作用而 易于折向内侧 ,形成为不溶性的粒状结构 ,疏水基周 围的水分子形成与普通水不同的结构水 。用 DSC、NMR 分析 、高吸水性树脂处于凝胶状态时 ,存在大量的冻结水和少量的不冻水 。发现亲水性水合 ,在分子表面形成厚度为
3、一的一个水的分子层 。第一层 ,极性离子基团与水分子通过配位键或氢键形成的水合水 。第二层 ,水分子与水合水通过氢键形成的结合水层 。由此计算 ,水合水的总量不超过一水极性分子 ,这些水合水的数量与高吸水性树脂的高吸水量相 比 ,相差 一 个数量级 ,由此可见高吸水性树脂的吸水 ,主要是靠树脂 内部的三维空间网络间的作用 ,吸收大量的自由水贮存在聚合物内 ,也就是说 ,水分子封闭在边长为一聚合物网络内 ,这些水的吸附不是纯粹毛细管的吸附 ,而是高分子网络的物理吸附。这种吸附不如化学吸附牢固 ,仍具有普通水的物理化学性质 ,只是水分子的运动受到限制 。二高吸水性树脂的离子网络高吸水性树脂在结构上
4、是轻度变联的空间网络结构 ,它是 由化学交联和树脂分子链 间的相互缠绕物理交联构成的。吸水前 ,高分子长链相互靠拢缠在一起 ,彼此交联成网状结构 ,从而达到整体上的紧固程度 。高吸水性树脂可以看成是高分子电介质组成的离子网络和水的构成物 。在这种离子 网络中 ,存在可移动的离子对 ,它们是由高分子电介质的离子组成的 其离子网络结构如图高吸水性树脂的吸水过程是一个很复杂的过程 。吸水前 ,高分子 网络是固态网束 ,未电离成离子对 ,当高分子遇水时 ,亲水基与水分子的水合作用 ,使高分子 网束张展 ,产生网内外离子浓度差 。如高分子网结构中有一定数量的亲水离子 ,从而造成网结构内外产生渗透压 ,水
5、分子以渗透压作用向网结构内渗透 。同理 ,如被吸附水中含有盐时 ,渗透压下降 ,吸水能力降低、由此可见 ,高分子网结构的亲水基离子是不可缺的 ,它起着张网作用 ,同时导致产生渗透功能 。亲水离子对是高吸水性树脂能够完成吸水全过程的动力因素 ,这一点也可从式中看出。高分子 网结构特有多量的水合离子 ,是高吸水性树脂提高吸水能力 ,加快吸水速度的另一个因素 。高吸水性树脂三维空间网络的孔径越大 ,吸水率越高 ,反之 ,孔径越小 ,吸水率越低 。树脂的网络结构是能够吸收大量水的结构因素 。三吸水性与保水性吸水和保水是一个问题 的两个方面 在一定温度和压力下 ,高吸水性树脂能 自发地吸水 ,水进入到树
6、脂中 ,使整个体系的自由能降低 ,直到满足平衡为止 。如水从树脂中放出 , 使自由能升高 ,不利于体系的稳定。通过差热分析表明,高吸水性树脂吸收的水在 150 以上时 ,仍有 50% (转载自：www.xiaocaOfaNW 小草 范 文 网:医药日化级高吸水性树脂项目商业计划书)的水封闭在水凝胶的网络中 ,当温度达到 200 时 ,水分子的热运动超过高分子网络的束缚力后 ,水才挥发逸出。因此 在常温下 ,加多大的压力 ,水也不从高吸水性树脂中溢出。另外 ,高吸水性树脂的吸水能力还与网络链上的离子密度和所吸附介质等因素有关 ,这已被实验所证明。篇二：丙烯酸高吸水性树脂的制备聚丙烯酸高吸水性树脂
7、的制备 何 琪 琪 摘 要淀粉类高吸水性树脂，由于其降解性好，对环境友好，成为吸水树脂领域的研究重点，并取得了较大的研究成果。高吸水性树脂或水凝胶是一类重要的部分交联聚合材料，它能够吸收大量的液体，通常是水。高吸水性树脂的制备方法多种多样，商业上，高吸水性聚合物主要是以丙烯酸作为主要成分来生产的。本文是以过硫酸铵为引发剂，将淀粉与丙烯酸、丙烯酰胺在水溶液中接枝聚合制备高吸水性树脂，通过考察单体与淀粉、交联剂、引发剂的质量比、反应时间、反应温度等不同的影响因素，探寻制备高吸水性树脂的最佳工艺条件与方法，从而得到吸水率高、吸水性强且能够多次反复有效吸水的高吸水性树脂。实验结果表明：当单体与淀粉的质
8、量比为 6-7，单体与交联剂的质量比为 3-3.5，引发剂占单体的质量分数为 0.5%，反应时间2.5-3h，反应温度 60时，可以合成具有较好吸水性能的高吸水性树脂，在自来水中吸水倍率可达 65-75g/g。关键词：高吸水性树脂；丙烯酸；丙烯酰胺；淀粉 I 目 录摘 要 . I Abstract .错误！未定义书签。第 1 章 引 言 .11.1 论文选题缘由 . 11.2 课题的研究背景 . 11.2.1 国内外研究进展 .11.2.2 高吸水性树脂的应用 .21.2.3 高吸水性树脂的性能研究 .41.3 .61.4 .61.5 今后产品研发的方向和展望 . 7第 2 章 实验部分 .9
9、2.1 实验试剂 . 92.2 实验仪器 . 92.3 实验原理 . 92.4 实验步骤 . 102.4.1 丙烯酸中和 .102.4.2 淀粉糊化 .102.4.3 接枝共聚 .102.4.4 吸水能力测试 错误！未定义书签。2.4.5 接枝特征参数的计算 .10第 3 章 . 错误！未定义书签。3.1 .错误！未定义书签。3.2 .错误！未定义书签。3.3 .错误！未定义书签。3.4 .错误！未定义书签。3.5 .错误！未定义书签。第 4 章 结 论 .12参考文献 . 20致 谢 . 14 II第 1 章 引 言1.1 论文选题缘由淀粉原料来源广，种类多，产量丰富，用途广泛。近年来随着淀
10、粉科学技术的发展，对淀粉进行二次加工，改变其性质使其更适于应用的要求，这种二次加工的产品统称为变性淀粉，淀粉接枝共聚是淀粉改性的重要方法之一。高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度网络结构的高分子聚合物1。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，具有独特的吸水和保水性能，同时具备高分子材料的优点，具有吸水容量大、速度快、保水能力强等卓越性能，明显优于传统的吸水材料如纸、棉、海绵等2。由于 SAP的用途极为广泛，受到各国高度重视，可见进一步开发 SAP仍然有很重大的意义。1.2 课题的研究背景1.2.1 国内外研究进展自从
11、 1958 年 Mino 和 Kaizerman 发现铈（）盐引发烯类单体在淀粉上接枝以来，人们对这种具有独特性能的变性淀粉进行了广泛的研究。1974 年美国农业部北方研究所的 G. F. Fanta 等人在前人合成淀粉接枝共聚物的基础上，制得了淀粉接枝丙烯腈共聚物，引起了各国学者的浓厚兴趣，此后淀粉接枝共聚物逐渐成为一个独立、新兴的科研领域。近几十年各国学者对这个领域进行了广泛而深入的研究，涉及的国家有美、英、法、德、前苏联、意、日、印度和中国等十几个主要国家。80 年代初，淀粉接枝共聚在我国的研究才引起注意和重视。近年来，接枝共聚淀粉以其应用范围的广阔性，引起了不少专家学者的注意。目前国内
12、研究淀粉接枝共聚的文献报道和专利层出不穷3。进入 80 年代，由于日木、欧美等国纸尿片的迅速普及，高吸水性树脂的用量也迅猛增加，各生产公司因而竞相采用不同的原料、不同的合成工艺进行生产，使高吸水性树脂的品种除了早期的淀粉接枝聚丙烯腈类、淀粉接枝聚丙烯酸类外，还开发了纤维素类、聚丙烯酸盐类、醋酸乙烯类等。合成方法从接枝共聚逐渐转向多糖类的羧甲基化及亲水性乙烯基单体的交联聚合。1到了 90 年代，高吸水性树脂需求量继续膨胀，平均年增长率高 30%40%，对其品种、合成途径、性能及应用领域等方面的研究日趋成熟。如在聚合实施方法上，采用了工艺较先进的反相悬浮聚合代替水溶液聚合，反相悬浮聚合解决了水溶液
13、聚合的传热、搅拌困难等问题，且反应条件温和，副反应少。目前，交联聚合吸水性树脂大多采用这一工艺。我国高吸水性树脂的研制工作起步较晚，1982 年中科院化学研究所的黄美玉等在国内最先合成了聚丙烯酸盐类的高吸水性树脂。1983 年上海大学研制的淀粉-丙烯酸共聚物（SDL-A-700,SDL-B-1000）等系列产品，通过了上海高教局鉴定。1987 年北京纤维研究所、纺织科学研究院与山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，并建起国内第一套 100t/a 的生产装置。我国先后有 40 多家单位从事过这方面的研究。从 1988 年开始有专利。但随着我国改革开放的深入，人民生活水平的提高，高吸
14、水性树脂的需求市场潜力十分巨大。20 世纪 90 年代至今，高吸水性树脂的合成研究和应用就更为广泛，在吸水剂的性能改进和提高、制备方法的简化实用、应用领域的不断拓宽上进展很快。欣凯等人以过硫酸铵为引发剂，环氧氯丙烷为交联剂，先将丙烯酸钠、丙烯酰胺进行预聚，再加入淀粉的二步聚合法制备超强吸水剂，所得产品对去离子水及 0. 9%食盐水的吸水率最高分别为 2800g/g 和 160g/g，吸水速度快，可用作农用保水剂、土壤改良剂和增粘剂，更适用于生理卫生用品和纸尿布。1.2.2 高吸水性树脂的应用由于高吸水性树脂良好的吸水能力和保水性，农业上用作土壤保水剂。只要在土壤中混入 0.1%的高吸水性树脂，
15、土壤的干湿程度会得到很好的调节，使作物长势旺盛，产量提高，节省劳力。当水分过多时，树脂会把多余的水分吸收掉，当干涸时，又会把水分释放出来，这在缺水地区尤为重要。用高吸水性树脂直接包覆电缆或制成带子包覆电缆，可以防止水对电缆的侵害，目前在电力电缆和通讯电缆方面正在扩大应用，尤其是在光纤电缆方面有广阔的市场。在包装方面，高吸水性树脂可用于危险品、高中级实验室用化学品、花卉和植物等的包装运输;也可用于食品类的包装，例如用高吸水性树脂作肉类食品的衬 2 托垫片，可防止从袋中取出时有液体物流出。另外还可用干粒状高吸水性树脂吸附溅落或泄漏的油品以及酸等类腐蚀性物质，还可用于油类、树脂添加剂、填料和溶剂脱水
16、，以及吸收蓄冷剂、空气过滤、防静电密封等方面。作为土壤保水剂在农、林业应用很广。添加少量的高吸水性树脂的土壤，能提高某些豆类的发芽率和豆苗的抗旱能力5，并且使土壤的透气性增加。由于高吸水性树脂的亲水性，具有防雾性、抗结露性能的薄膜，将有效保持鲜度6。利用高吸水性树脂的高吸水性，可将其应用于纸尿布、生理巾等卫生用品。高吸水树脂可作增稠剂用，添加 0.5 %可使水的粘度增加 400010000 倍7。在工业上也应用很广。吸水性树脂由于吸水能力强，应用于油田采油堵水8。高吸水性树脂与橡胶、塑料共混可得亲水膨胀性塑料、橡胶共混物，用作防渗漏和建筑封材等9。由于高吸水性树脂只吸水，不吸油或有机溶剂，可用其除去油或有机溶剂中的水分，在工业上作脱水剂用。油井酸化饱和，添加少量的用乙醛交联的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物凝胶，可使酸液释放程度降低，有利于地层的深部酸化，也可以用凝胶树脂作为酸化液的转向剂，使酸液进入低渗透层，提高原油采收率。在水力压裂和三次采油中作凝胶剂，还可作为废钻井液的固化剂等
