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1、目 录摘要3关键词3Abstract3Key words3引言41 高吸水性树脂的吸水、保水原理42 高吸水性树脂的分类53 高吸水性树脂的合成方法63.1 传统合成方法63.1.1 本体聚合法63.1.2 水溶液聚合法73.1.3 反相悬浮聚合法83.1.4 反相乳液聚合法83.1.5 固相合成法93.1.6 接枝聚合93.2 微波辅助合成方法93.3 辐射聚合104 高吸水性树脂的性能114.1 吸水性114.2 凝胶强度114.3 保水性114.4 水溶解性114.5 稳定性124.6 增稠性124.7 选择吸水性124.8 平安性124.9 相容性134.10 吸氨性135 高吸水性树
2、脂的应用135.1 医疗、卫生用品135.2 农林、园艺135.3 生物医药145.4 土木建筑145.5 工业生产155.6 日用化工155.7 电子工业165.8 废水处理165.9 其他166 实验局部166.1 实验药品166.2 实验仪器及设备176.2.1 实验仪器176.2.2 实验设备176. 3 样品的制备实验步骤176. 4 样品的处理吸水倍率的测定186. 5 考前须知196. 6 数据分析及结果分析197 展望20致谢20参考文献21聚丙烯酸钠超级吸水性树脂的制备及性能测试摘要：高吸水性树脂是一类新型的功能性高分子材料。由于其独特的吸水、保水性能,在医药卫生、农林园艺、
3、荒漠治理等方面获得了广泛的应用。国内外对高吸水性树脂的研究主要集中在合成方法和反响机理等方面。丙烯酸系高吸水树脂的制备原料来源广泛、合成工艺简单，但耐盐、防潮性能较差，严重影响其应用性能；在实际的使用过程中，高吸水性树脂受气候及周围环境的影响较大，常常需要短时间内树脂能够到达饱和，这就要求树脂具有较好的吸液速率，因而高吸水性树脂的制备过程及提高高吸水性树脂的吸水性能十分关键。关键词：高吸水性树脂；吸水性；应用The preparation of sodium polyacrylate super absorbent resin and the performance testAbstract:
4、 Superabsorbent is a new type of functional polymer materials. Because of its unique water absorption, water retention, in medicine, agriculture, forestry, horticulture, desert governance gained wide application. Researches on the superabsorbent focused on synthesis and reaction mechanism. Larger in
5、 actual use, superabsorbent climate and environment effects; preparation of superabsorbent material acrylic resin wide variety of sources, simple synthesis process, but salt, moisture poor performance, seriously affect the performance of their applications it is often necessary to achieve short resi
6、n saturation, which requires liquid absorbing resin has good speed, and therefore the preparation of superabsorbent resin, superabsorbent absorbent and improve energy is crucial.Key words: superabsorbent; absorbent; application引言高吸水性树脂Super Absorbent Resin，简称SAR是一种典型的功能高分子材料，是一种三维网状结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成
7、高含水凝胶，也称超级吸水聚合物、超强吸水剂等，主要性能是吸水性和保水性，它能迅速吸收和保持自身质量几百倍甚至上千倍的水分，要具有这种特性，其分子中必须有强吸水性集团和一定的网络结构，即一定的交联度。研究说明，吸水性集团极性越强，含量越多，吸水率就越高，保水性就越好。而交联要适中。1961年，美国农业部北方研究所率先用淀粉与丙烯酸接枝共聚制成高吸水性树脂，并由Henki公司首次实现了工业化生产，随后，日本、德国、法国、英国、俄罗斯等国家也对高吸水性树脂进行了大量的开发研究及应用。1988年，中国开始高吸水性树脂的开发研究。这种具有优异吸水能力和保水能力的新型高分子材料，在工业、农业、食品、医疗卫
8、生、生活用品和环境保护等方面得到了广泛的应用，并已成为人类日常生活中不可缺少的物质1-2。高吸水性树脂按原料来源主要分为三大系列：淀粉系列、纤维素系列和合成树脂系列。淀粉系列包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉和淀粉黄原酸盐等；纤维素系列包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素和黄原酸化纤维素等；合成树脂系列包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类和无机聚合物类等。高吸水性树脂的性能包括树脂的吸收能力、吸液速率、保水能力、强度和稳定性等，其中吸水倍率是高吸水性树脂最重要的性能指标。1 高吸水性树脂的吸水、保水原理2、3、4、了解高吸水树脂的根本吸水机理是进行树脂研究和应用的前提，因
9、此备受人们的关注。SAP是一类具有亲水基团及低交联度三维空间网络结构的高分子化合物，其骨架可以是淀粉、纤维素或合成高分子链，单体主要为亲水性及水解后变成亲水性的烯类化合物4，从化学结构看，高吸水性树脂主链或接枝侧链上含有亲水性基团如羧基、酰胺基、羟基、磺酸基等；从物理结构看，高吸水性树脂是一个低交联度的三维网络，其骨架可以是淀粉、纤维素或合成树脂5。从微观结构看，高吸水性树脂的微观结构因合成体系不同而呈现出多样性：淀粉接枝丙烯酸的海岛型结构6、纤维素接枝局部水解丙烯酰胺的蜂窝型结构7、局部水解聚丙烯酰胺的粒状结构(Granular Struc-ture)7等，I.Sakata等7。高吸水性树脂
10、为轻度交联结构的高分子聚合物，它是由水溶性聚合物在一定条件下接枝、共聚、交联形成的不溶于水但能高度溶涨的聚合物，其分子结构上具有疏水基团如羟基、羧基、酰胺基等，在保水剂内部形成了三维空间网状结构。亲水基团与水分子接触时相互作用形成各种水合状态；而疏水局部因疏水作用而易于折向内侧，成为局部不溶性的微粒结构，导致进入的水分子失去活动性，局部冻结，形成“伪冰Falseice。分子网络能将吸收的水分全部凝胶化，成为高吸水性的状态。SAR的交联度较低，水分子进入网络后，网络弹性束缚水分子的热运动，使其不易从网络中逸出。从热力学角度看，SAR的自动吸水性降低了整体自由能，而排除水分子会使自由能升高，不利于
11、体系稳定，这就是高吸水性树脂特有的、在受压条件下仍具有很强保水性的原因9、10。在高吸水性树脂内部，高分子电解质的离子间相互作用渗透压作用，使树脂因水进入分子而扩张，但交联作用使水凝胶具有一定的强度橡胶弹性力，当二者到达平衡时，树脂吸水到达饱和，此饱和值即为吸水率。高吸水性树脂还具有反复吸水功能，释水后变为固态，再吸水又膨胀为凝胶11。与传统的吸水材料如海绵、脱脂棉、纤维素、硅胶相比，高吸水性树脂具有3个优点：1吸水能力高，吸水量可达自身质量的几百倍至几千倍，而传统吸水材料仅有几十倍；2保水能力强，即使受压也不易失水；3具有高分子材料的弹性、可塑性，性能可调，易于加工12，其溶于水后溶液呈弱碱
12、性或弱酸性，无毒、无刺激性，使用平安13。目前大局部相关高吸水树脂的吸水溶胀理论主要基于Flory理论4开展起来的。2高吸水性树脂的分类高吸水性树脂种类繁多，其分子结构上带有亲水的基团、或在化学结构上具有的低交联度或局部结晶结构不尽相同，由此在赋予其高吸水性的同时也形成了各自的特点，从原料来源、结构特点、性能特点、制品形态以及生产工艺等不同的角度出发，就形成了多种分类方法14。以所用原料分类，高吸水性树脂可以分为天然高分子系及合成系两大类。前者包括淀粉类、纤维素类等，其中淀粉类主要为：淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸盐，淀粉接枝丙烯酰胺，淀粉羧甲基化反响，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐接枝
13、共聚合等；纤维素类主要为：纤维素羧甲基化，纤维素接枝丙烯腈，纤维素接枝丙烯酸盐，纤维素黄原酸化接枝丙烯酸盐等；后者包括聚丙烯酸类、聚乙烯醇类等，其中聚丙烯酸类主要为：聚丙烯酸盐，聚丙烯酰胺，丙烯酸与丙烯酰胺共聚等；聚乙烯醇类主要为：聚乙烯醇-酸酐交联共聚，聚乙烯醇-丙烯酸接枝共聚，醋酸乙烯-丙烯酸脂共聚水解等4、15。以亲水化方法分类，高吸水性树脂可分为亲水性单体直接聚合类，疏水性聚合物亲水化法类，聚合物与亲水性单体接枝共聚类，含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反响类等2。以交联方式分类，高吸水性树脂可分为用交联剂进行网状化反响结构、自交联网状化反响结构、辐射交联网状化反响结构、水溶性聚合物导入
14、疏水基结构或结晶结构2。以制品形态分类，高吸水性树脂可分为粉末状、纤维状、膜片状、微球状等2。以制备方法分类，高吸水性树脂可分为合成高分子聚合交联、羧甲基化、淀粉接枝共聚、纤维素接枝共聚等2。以降解性能分类，高吸水性树脂可分为非降解型包括丙烯酸钠、甲基丙烯酸甲酯等聚合产品、可降解型包括淀粉、纤维素等天然高分子的接枝共聚产物2。3 高吸水性树脂的合成方法3.1 传统合成方法 高吸水性树脂传统合成方法主要有本体聚合、水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合、固相合成与接枝聚合等6种方法16。3.1.1 本体聚合法本体聚合法是指在无溶剂存在的条件下，只有反响物本身与引发剂作用下的合成反响，大多数采用液
15、相本体聚合。该方法具有产品纯度高，可直接加工成型或挤出造粒，无需产物与介质别离及介质回收等后处理工艺操作，所用设备相对简单等优点。但是该方法也存在反响体系粘度高，反响条件不易控制，产生的热量难以排除，且产物易结块，不易出料以及反响中易发生爆聚等问题，因而在工业规模上的使用较少17-18。3.1.2 水溶液聚合法溶液聚合是将反响物溶于一定溶剂中进行的聚合反响，为防止有机溶剂对环境的污染，一般用水作溶剂，将丙烯酸等单体进行聚合和交联生产高吸水树脂。此方法的特点是聚合体系粘度较低，有利于引发剂分散均匀，引发效率高。合成反响所需的溶剂是水，本钱较低。产物分子量均匀，可制成膜状、粉末状等多种形式的产品。对生产设备要求低，投资省，合成反响条件容易控制，生产过程不产生污染，易于实现目前大力倡导的清洁化生产，该方法适用于
