7.高吸水性树脂资料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高吸水性树脂,1 概述,自古以来，吸水材料的任务始终是由纸、,棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等材料所担当,的。但这些材料的吸水力量通常很低，所吸水,量最多仅为自身重量的20倍左右，而且一旦受,到外力作用，则很简洁脱水，保水性很差。,1,60年月末期，美国首先开发成功高吸水性,树脂。这是一种含有强亲水性基团并通常具有,肯定交联度的高分子材料。它不溶于水和有机,溶剂，吸水力量可达自身重量的5002023,倍，最高可达5000倍，吸水后马上溶胀为水凝,胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出。,吸取了水的树脂枯燥后，吸水力量仍可恢复。,高吸水性树脂,2,由于上述的奇怪性能，高吸水性树脂引起,了人们较大的兴趣。问世 30多年来，进展极其,快速，应用领域已经渗透到各行各业。如在石,油、化工、等部门中被用作堵水剂、脱水剂、,等；在医疗卫生部门中用作外用药膏的基材、,缓释性药剂、抗血栓材料等；在农业部门中用,作土壤改进剂等。在日常生活，用作吸水性抹,布、一次性尿布、插花材料等。,高吸水性树脂,3,高吸水性树脂是一类高分子电解质。水中,盐类物质的存在会显著影响树脂的吸水力量，,在肯定程度上限制了它的应用。提高高吸水性,树脂对含盐液体如尿液，血液、肥料水等,的吸取力量，将是今后高吸水性树脂争论工作,中的一个重要课题。此外，对高吸水性树脂吸,水机理的理论争论工作也将进一步开展，以指,导这一类功能高分子材料向更高水平进展。,高吸水性树脂,4,2 高吸水性树脂的类型和制备方法,1.1 高吸水性树脂的类型,依据原料来源、亲水基团引入方法、交联方法、产品外形等的不同，高吸水性树脂可有多种分类方法。其中以原料来源这一分类方法最为常用。按这种方法分类，高吸水性树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类。,高吸水性树脂,5,表1 高吸水性树脂分类,分 类 方 法,类 别,按原料来源分类,淀粉类；,纤维素类；,合成聚合物类：聚丙烯酸盐系；,聚乙烯醇系；,聚氧乙烯系等。,按亲水基团引入方式分类,亲水单体直接聚合；,疏水性单体羧甲基化；,疏水性聚合物用亲水单体接枝；,腈基、酯基水解。,高吸水性树脂,6,高吸水性树脂,按交联方法分类,用交联剂网状化反应；,自身交联网状化反应；,辐射交联；,在水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶结构。,按产品形状分类,粉末状；,颗粒状；,薄片状；,纤维状。,7,1.1.1 淀粉类,淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一,种是淀粉与丙烯腈进展接枝反响后，用碱性化,合物水解引入亲水性基团的产物，由美国农业,部北方争论中心开发成功；另一类是淀粉与亲,水性单体如丙烯酸、丙烯酰胺等接枝聚,合，然后用交联剂交联的产物，是由日本三洋,化成公司首开先河的。,高吸水性树脂,8,淀粉改性的高吸水性树脂的优点是原料来,源丰富，产品吸水倍率较高，通常都在千倍以,上。缺点是吸水后凝胶强度低，长期保水性,差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸,水、保水作用。,高吸水性树脂,9,1.1.2 纤维素类,纤维素改性高吸水性树脂也有两种形式。,一种是纤维素与一氯醋酸反响引入羧甲基后用,交联剂交联而成的产物；另一种是由纤维素与,亲水性单体接枝共聚产物。,纤维素改性高吸水性树脂的吸水倍率较,低，同时亦存在易受细菌的分解失去吸水、保,水力量的缺点。,高吸水性树脂,10,1.1.3 合成聚合物类,合成高吸水性树脂目前主要有四种类型：,1聚丙烯酸盐类,这是目前生产最多的一类合成高吸水性树,脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体,共聚而成。制备方法有溶液聚合后枯燥粉碎和,悬浮聚合两种。这类产品吸水倍率较高，一般,均在千倍以上。,高吸水性树脂,11,2聚丙烯腈水解物,将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联,剂交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水,解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰,基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较,低，故这类产品的吸水倍率不太高，一般在,5001000倍左右。,高吸水性树脂,12,3醋酸乙烯酯共聚物,将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进展共聚，然,后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的,共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸,水性树酯。这类树脂在吸水后有较高的机械强,度，适用范围较广。,高吸水性树脂,13,4改性聚乙烯醇类,这类高吸水性树脂由聚乙烯醇与环状酸酐,反响而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水,的产物。这类树脂由日本可乐丽公司首先开发,成功，吸水倍率为150400倍，虽吸水力量较,低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都,较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。,高吸水性树脂,14,1.2 高吸水性树脂的制备方法,1.2.1 淀粉类高吸水性树脂的制备方法,美国农业部北方争论中心最早开发的淀粉,类高吸水性树脂是承受接枝合成法制备的。即,先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性自然高分子,上，再参加强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基,团。这种接枝化反响通常承受四价铈作引发,剂，反响在水溶液中进展。,高吸水性树脂,15,高吸水性树脂,16,丙烯腈的接枝率与支链分子量对最终产品,吸水力量有极大影响。例如，使用未胶化的粒,状淀粉进展接枝反响所得支链的重均分子质量,为10万，接枝频率即一个接枝支链所对应的,脱水葡萄糖单元数为500。而使用在70 胶,化处理30分钟的淀粉进展接枝，所得的支链重,均分子质量为80万，接枝频率为4000。前者吸,水力量为自重的300倍，而后者则为1200倍。,高吸水性树脂,17,用该方法制得的高吸水性树脂虽有较好的,吸水力量，但由于反响体系的粘度通常很大，,水解反响不行能特别彻底，最终产品中会残留,有毒的丙烯腈单体，故限制了它们的应用。,日本三洋化成公司实行的改进方法是将淀,粉和丙烯酸在引发剂作用下进展接枝共聚。这,种方法的单体转化率较高，残留单体仅0.4以,下，而且无毒性。,高吸水性树脂,18,国内的长春应用化学争论所承受Co60,射线辐照玉米淀粉和土豆淀粉产生自由基，然,后在水溶液中引发接枝丙烯酰胺，也得到了吸,水率达2023倍的高吸水性淀粉树脂。,制备高吸水性树脂的淀粉主要承受玉米淀,粉和小麦淀粉，也可承受土豆、红薯和大米的,淀粉为原料，甚至有直接承受面粉为原料的。,高吸水性树脂,19,高吸水性树脂是高分子电介质，对含有离,子的液体吸取力量显著下降，因此，产品的净,化程度对吸水率影响很大。通常承受渗析、醇,沉淀、漂洗净化，再用碱中和处理。产品的最,终形式随净化和枯燥的方式而异。醇沉淀及鼓,风枯燥的一般为粒状产品；渗析和酸沉淀及转,鼓枯燥的一般制成膜，也可加工为粒状；假设用,冷冻枯燥，则可制得海绵状产品。这些形式都,有各自的独特用途。,高吸水性树脂,20,1.2.2 纤维素类高吸水性树脂的制备方法,纤维素类高吸水性树脂的制备方法是1978,年由德国赫尔斯特Holst公司首先报道的。,纤维素分子中含有可反响的活性羟基，在,碱性介质中，以多官能团单体作为交联剂，卤,代脂肪酸如一氯醋酸或其他醚化剂如环,氧乙烷进展醚化反响和交联反响，可得不同,吸水率的高吸水性树脂。,高吸水性树脂,21,纤维素也可承受与其他单体进展接枝共聚,引入亲水性基团的方法来制取高吸水性树脂。,制备方法与淀粉类根本一样。如单体可承受丙,烯腈、丙烯酸及其盐、丙烯酰胺等，交联剂可,承受双丙烯酰胺基化合物，如N, N亚甲基二,丙烯酰胺等，引发体系则可承受亚盐过氧化,氢、四价铈盐、黄原酸酯等，也可用射线辐,射引发。不同的引发方法所得的共聚物，其分,子量和支链数量差异很大.,高吸水性树脂,22,与淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素类的,吸水力量比较低，一般为自身重量的几百倍，,但是作为纤维素形态的吸水性树脂在一些特殊,形式的用途方面，淀粉类往往无法取代。例,如，与合成纤维混纺制作高吸水性织物，以改,善合成纤维的吸水性能。这方面的应用明显非,纤维素类莫属。,高吸水性树脂,23,1.2.3 合成聚合物类高吸水性树脂的制备方法,合成聚合物类高吸水性树脂目前主要有聚,丙烯酸盐系和聚乙烯醇系两大系列。依据所用,原料、制备工艺和亲水基团引入方式的不同，,衍生出很多品种。,高吸水性树脂,24,1聚丙烯酸盐系,聚丙烯酸盐系高吸水性树脂的制备方法主,要承受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三种工艺路线，最终产,品均为交联型构造。,(a) 丙烯酸直接聚合皂化法,反响历程如下：,高吸水性树脂,25,高吸水性树脂,26,丙烯酸在聚合过程中由于氢键作用特别强,烈，自动加速效应严峻。因此，反响后期极易,发生疑胶。故在工艺上常承受丙烯酸钠与二烯,类单体直接共聚的方法来解决聚合上的困难。,丙烯酸及其盐类是水溶性单体，假设欲制得,颗粒状的高吸水性树脂，常承受有机溶剂逆向,悬浮聚合工艺。,高吸水性树脂,27,(b) 聚丙烯腈水解法,将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化,铝等交联剂交联成网状构造分子，也是制备高,吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用,于腈纶废丝的回收利用。,如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物，,最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反响,历程如下：,高吸水性树脂,28,高吸水性树脂,29,(c) 聚丙烯酸酯水解法,通过聚丙烯酸酯的水解引入亲水性基团是,目前制备聚丙烯酸盐系高吸水性树脂最常用的,方法。这是由于丙烯酸酯品种多样，自聚、共,聚性能都特别好，可依据不同聚合工艺制备不,同外形的树脂。用碱水解后，依据水解程度的,不同，就可得到粉末状、颗粒状甚至薄膜状的,吸水力量各异的高吸水性树脂。,高吸水性树脂,30,最常用的是将丙烯酸酯与二烯类单体在分,散剂存在下进展悬浮聚合，再用碱进展局部水,解的方法。产物的吸水率为3001000倍。,用醋酸乙烯与丙烯酸酯共聚后水解，可得,性能更好的高吸水性树脂。如用醋酸乙烯与丙,烯酸甲酯共聚后用碱皂化，产物在高吸水状态,下仍具有较高强度，对光和热的稳定性良好，,且具有优良的保水性。,高吸水性树脂,31,2聚乙烯醇系,聚乙烯醇是一种水溶性高分子，分子中存,在大量活性羟基，用肯定方法使其交联，并引,入电离性基团，可获得高吸水性的交联产物。,所用的交联剂有顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸,酐、双丙烯酰胺脂肪酸等。这些交联剂在起交,联作用的同时，引入了电离性基团，起到了一,举两得的效果。依据交联剂的不同，吸水率一,般为自身重量的7001500倍。,高吸水性树脂,32,例如，用顺丁烯二酸酐交联聚乙烯醇的反,应历程如下：,高吸水性树脂,33,3 高吸水性树脂的吸水机理,3.1 化学组成和分子构造对吸水性能的影响,高吸水性树脂可吸取相当于自身重量几百,倍到几千倍的水，是目前全部吸水剂中吸水功,能最强的材料。,从化学组成和分子构造看，高吸水性树脂,是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联,型高分子。从直观上理解，当亲水性基团与水,分子接触时，会相互作用形成各种水合状态。,高吸水性树脂,34,水分子与亲水性基团中的金属离子形成配,位水合，与电负性很强的氧原子形成氢键等。,高分子网状构造中的疏水基团因疏水作用而易,于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结,构，使进入网格的水分子由于极性作用而局部,冻结，失去活动性，形成“伪冰”False ice,构造。亲水性基团和疏水性基团的这些作用，,明显都为高吸水性树脂的吸水性能作了奉献。,高吸水性树脂,35,试验证明，由于亲水性水合作用而吸附在,高吸水性树脂中亲水基团四周的水分子层厚度,约为5101061010 m，相当于 23个水,分子的厚度。争论认为，第一层水分子是由亲,水性基团与水分子形成了配位键或氢键的水合,水，其次、三层则是水分子与水合水形成的氢,键结合层。再往外，亲水性基团对水分子的作,用力已很微弱，水分子不再受到束缚。,高吸水性树脂,36,按这种构造计算，每克高吸水性树脂所吸,收的水合水的重量约为68 g，加上疏水性基,团所冻结的水分子，也不过15 g左右。这个数,字，与高吸水性树脂的吸水量相比，相差12,个数量级，而与棉花、海绵等的吸水量相当。,明显，还有更重要的构造因素在影响着树脂的,吸水力量。,高吸水性树脂,37,争论觉察，高吸水性树脂中的网状构造对,吸水性有很大的影响。未经交联的树脂根本上,没有吸水功能。而少量交联后，吸水率则会成,百上千倍地增加。但随着交联密度的增加，吸,水率反而下降。图1为交联剂聚乙二醇双丙,烯酸盐PAGDA对聚丙烯酸钠系高吸水性,树脂吸水力量的影响。,高吸水性树脂,38,由图中可见，当交联剂用量从0.02 g增至,0.4 g时，聚合物的吸水力量下降60以上。另,外，从淀粉与丙烯腈接枝共聚所得共聚物的吸,水力量变化来看，随聚丙烯腈用量和平均分子,量的增大，吸水量也随之增加见图2。,这些例子都证明，适当增大网状构造，有利于,吸水力量的提高。,高吸水性树脂,39,图1 交联剂用量对吸水力量的影响,高吸水性树脂,40,图2 AN含量对吸水力量的影响,高吸水性树脂,41,由此可见，被高吸水性树脂吸取的水主要,是被束缚在高分子的网状构造内。据测定，当,网格的有效链长为109108m时，树脂具有,最大的吸水性。网格太小，水分子不易渗入，,网格太大，则不具备保水性。此外，树脂中亲,水性基团的存在也是必不行少的条件，亲水性,基团吸附水分子，并促使水分子向网状构造内,部的渗透。,高吸水性树脂,42,由于在一般水中，水分子是以氢键形式互,相连结在一起的，运动受到肯定限制。而在亲,水性基团作用下，水分子易于摆脱氢键的作用,而成为自由水分子，这就为网格的扩张和向网,格内部的渗透制造了条件。,高吸水性树脂,43,水分子进入高分子网格后，由于网格的弹,性束缚，水分子的热运动受到限制，不易重新,从网格中逸出，因此，具有良好的保水性。差,热分析结果说明，吸水后的树脂在受热至100,时，失水仅10左右；受热至150时，失,水不超过50，可见其保水性之优良见表,2。,高吸水性树脂,44,表2 丙烯腈接枝淀粉的热失水率,牌 号,100时失水率（）,150时失水率（）,SAN52,9.9,44.6,SAN53,11.1,39.3,SAN61,5.4,SAN62,10.5,47.3,SAN63,11.6,49.2,高吸水性树脂,45,高吸水性树脂吸取水后发生溶胀，形成凝,胶。在溶胀过程中，一方面，水分子力图渗入,网格内使其体积膨胀，另一方面，由于交联高,分子体积膨胀导致网格向三维空间扩展，使网,键受到应力而产生弹性收缩，阻挡水分子的进,一步渗入。当这两种相反的作用相互抵消时，,溶胀到达了平衡，吸水量到达最大。,高吸水性树脂,46,3.2 似晶格模型溶液理论和高弹性统计理论,从以上的争论不难理解，假设不考虑亲水,性基团电解质离子强度的影响，吸水率Q吸,水后的体积与吸水前的体积之比与树脂的交,联度和所吸水的性质有关。它们之间的关系可,以从弗洛利哈金斯FloryHuggins的似,晶格模型溶液理论和高弹性统计理论导出。,高吸水性树脂,47,在溶胀过程中，体系的自由能变化由两部,分所奉献，一局部是高聚物与溶剂的混合自由,能Fm，另一局部是网格的弹性自由能Fel。,由弗洛利哈金斯理论知,由高弹性统计理论则可导出,71,72,73,高吸水性树脂,48,上两式中，R为气体常数；T为确定温度；,n1和n2分别为体系中水和高分子的摩尔数；1,和2则分别为体系中水分子和高分子的体积分,数；1为哈金斯参数，表征溶剂与高分子的亲,和力量；N为单位体积中交联高分子的有效链,数目相邻两交联点之间的链称为一个有效,链，k为玻尔兹曼常数；是溶胀后与溶胀前,交联高分子各边长之比，高吸水性树脂通常是,各向同性的，故溶胀后各边长的都相等见,图3。,73,高吸水性树脂,49,图73 各向同性交联高分子的溶胀示意图,高吸水性树脂,50,因此，,将上述关系代入式73，可得,式中，2为高分子的密度，是有效链的平均分,子量。,(74),(75),高吸水性树脂,51,在吸水到达溶胀平衡时，溶胀体内部水的,化学位与溶胀体外部水的化学位相等，即：,对于交联网络，链段数可作无穷大处,理，并且， ，因此由上式可得,(76),(77),高吸水性树脂,52,上式中，V1 为水的摩尔体积，2 是高吸,水性树脂在溶胀体中所占的体积，亦即吸水率,Q的倒数：,高吸水性树脂的交联度不高，较大，吸水,率Q可达几百至几千，故2很小。将式7,7中的ln(1-2)开放，略去高次项，可得如下,近似式：,(78),高吸水性树脂,53,其中，V2为高吸水性树脂的摩尔体积。,由式79可见，高吸水性树脂的交联,密度较小 较大，有利于吸水率提高。,所吸液体与树脂的亲和力越大1越小吸水,率也越大。这些结果都与试验事实相符。,(79),高吸水性树脂,54,上述争论仅考虑了交联网络对树脂吸水性,的影响。实际上，高吸水性树脂中亲水性基团,的电解质离子强度对树脂的吸水力量也有打算,性的影响。因此，争论中必需考虑这一因素。,在高吸水性树脂的立体网格间，高分子电,解质吸引着与它成对的可动离子和水分子。由,于网格内外侧的可动离子浓度不同，使网络内,侧产生比外侧高的渗透压。,高吸水性树脂,55,正是这种渗透压上升的驱动力作用和高分,子电解质与水分子之间的亲和力，使聚合物产,生了特别的吸水现象。另一方面，网格的橡胶,弹性则抑制吸水过程的进展。这两种因素的平,衡打算了树脂的吸水力量。弗洛利Flory在,大量争论的根底上，对式79进展了如下,的修正：,(710),高吸水性树脂,56,其中，V2为高吸水性树脂的摩尔体积；i/V2,为单位体积树脂中的电荷浓度；s为被吸液体中,电解质的离子强度；Vc为有效网格的摩尔体,积；V0为体系的总体积。,不难看出，式710中的第一项的物理,意义为电解质离子强度的影响，其次项表示树,脂与水的亲和力，分母的交联密度则打算了网,格的橡胶弹性。,高吸水性树脂,57,式710能较好解释纤维素类和合成树,脂类具有网状构造的高吸水性树脂的吸水性，,但尚不能解释局部并不交联的淀粉类树脂的高,吸水现象。因此对高吸水性树脂的吸水机理，,还有待于进一步的争论。,高吸水性树脂,58,4 高吸水性树脂的根本特性及影响因素,4.1 高吸水性,作为高吸水性树脂，高的吸水力量是其最,重要的特征之一。从目前已经研制成功的高吸,水性树脂来看，吸水率均在自身重量的500,1200倍左右，最高可达4000倍以上，是纸和,棉花等材料吸水力量的100倍左右。,高吸水性树脂,59,考察和表征高吸水性树脂吸水性的指标通,常有两个，是吸水率，二是吸水速度。,4.1.1 吸水率,吸水率是表征树脂吸水性的最常用指标。,物理意义为每克树脂吸取的水的重量。单位为,g水/g树脂。,高吸水性树脂,60,影响树脂吸水率有很多因素，除了产品本,身的化学组成之外，还与产品的交联度、水解,度和被吸液体的性质等有关。,1交联度对吸水性的影响,高吸水性树脂在未经交联前，一般是水溶,性的，不具备吸水性或吸水性很低，因此通常,需要进展交联。,高吸水性树脂,61,但试验说明，交联密度过高对吸水性并无,好处。式710也说明白这一点。交联密,度过高，一方面，网格太小而影响水分子的渗,透，另一方面，橡胶弹性的作用增大，也不利,于水分子向网格内的渗透，因此造成吸水力量,的降低。,高吸水性树脂,62,如用三乙二醇双丙烯酸酯TEGDMA作,为交联剂与局部水解聚丙烯酸甲酯HPMA,反响时，当交联剂用量为单体重量的0.6以下,时，吸水率随交联剂的用量增加而增加；当交,联剂用量大于1.1时，吸水率随交联剂用量的,增加而显著降低。对盐溶液、合成尿、合成血,的吸取力量与交联剂的关系，都遵循上述同样,的规律见图4、图5。,高吸水性树脂,63,图4 HPMA吸水率与TEGDMA用量的关系,高吸水性树脂,64,图5 HPMA吸液率与TEGDMA用量的关系,高吸水性树脂,65,2水解度对吸水率的影响,高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增,加而增加。但事实上，往往当水解度高于肯定,数值后，吸水率反而下降。这是由于随着水解,度的增加，亲水性基团的数目固然增加，但交,联剂局部也将发生水解而断裂，使树脂的网格,受到破坏，从而影响吸水性。表3说明白部,分水解聚丙烯酸甲酯HPMA的水解度与吸,水性的关系。,高吸水性树脂,66,表3 HPMA的水解度与吸水率的关系,水解度 /,24,44,50,58,67,80,85,92,吸水率 /(g/g),217,409,685,721,865,1082,1100,390,吸液率/(g/g),0.9NaCl溶液,27,35,62,84,90,65,52,31,合成尿,20,32,68,76,88,62,53,26,合成血,19,30,56,72,85,55,46,27,高吸水性树脂,67,3被吸液的pH值与盐分对吸水率的影响,高吸水性树脂是高分子电解质，水中盐类,物质的存在和pH值的变化都会显著影响树脂的,吸水力量。这是由于酸、碱、盐的存在，一方,面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另方面由,于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩，,与水分子的亲和力降低，理论上反映在式,710中哈金斯参数的增大，因此吸水,率Q降低。,高吸水性树脂,68,表3、表4、图6、图7种的试验结果均反映了这种倾向。因此，将高吸水性树脂用于吸取尿液、血液，以及农业、园林局部用于肥料水等含盐液体时，吸取力量将大大降低，这也是今后争论高吸水性树脂要解决的一个重要问题。,高吸水性树脂,69,表4 Sanwet IM300的吸液力量,被吸液,吸液率（g/g）,去离子水,700,生理盐水（1.6NaCl）,65,羊血,70,高吸水性树脂,70,图6 Sanwet IM1000对电解质溶液的吸取力量,高吸水性树脂,71,图7 pH值对HPMA吸水率的影响,高吸水性树脂,72,4.1.2 吸水速率,在树脂的化学组成、交联度等因素都确定,之后。高吸水性树脂的吸水速度主要受其外形,所影响。一般来说，树脂的外表积越大，吸水,速度也越快。所以，薄膜状树脂的吸水速度通,常较快，而与水接触后易聚拢成团的粉末状树,脂的吸水速度相对较慢。图8为不同外形的,Sanwet IM300的吸水速率。,高吸水性树脂,73,与纸张、棉花、海绵等吸水材料相比，高,吸水性树脂的吸水速率较慢，一般在1分种至,数分钟内吸水量到达最大。,图8 树脂外形对吸水速率的影响,高吸水性树脂,74,4.2 加压保水性,与纸张、棉花和海绵等材料的物理吸水作,用不同，高吸水性树脂的吸水力量是由化学作,用和物理作用共同奉献的。即利用分子中大量,的羧基、羟基和酰氧基团与水分子之间的猛烈,范得华力吸取水分子，并由网状构造的橡胶弹,性作用将水分子坚固地束缚在网格中。一旦吸,足水后，即形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的,保水力量很强，即使在加压下也不易挤出来。,高吸水性树脂,75,例如，将300 g砂子与0.3 g0.1高吸水,性树脂混合，参加100 g水，置于20、相对湿,度60的环境下，大约30天后，水才蒸发干，,而假设不加高吸水性树脂，则在同样条件下，,只需7天，水分就完全蒸发。,表5也显示了同样的结果。,高吸水性树脂,76,表5 高吸水性树脂与棉花保水性比较,吸水材料,吸收液,吸液率（g/g）,未加压,加压7 kg/cm,2,棉花,去离子水,尿液,40,32,2.1,1.8,HSPAN,去离子水,尿液,850,54,810,40,高吸水性树脂,77,4.3 吸氨性,高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高,分子，为提高吸水力量，必需进展皂化，使大,局部羧酸基团转变为羧酸盐基团。但通常树脂,的水解度仅70左右，另有30左右的羧酸基,团保存下来，使树脂呈现肯定的弱酸性。这种,弱酸性使得它们对氨那样的碱性物质有猛烈的,吸取作用。,高吸水性树脂,78,高吸水性树脂的这种吸氨性，特殊有利于,尿布、卫生用品和公共厕所等场合的除臭，因,为尿液是生物体的排泄物，其中含有尿素酶。,在尿素酶的作用下，尿液中的尿素渐渐分解成,氨。而高吸水性树脂不仅能吸取氨，使尿液呈,中性，同时还有抑制尿素酶的分解作用的功,能，从而防止了异味的产生。图9说明白高,吸水性树脂的吸氨性和对尿素酶的抑制作用。,高吸水性树脂,79,图9 吸水性材料吸氨力量的比较,高吸水性树脂,80,4.4 增稠性,聚氧乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等,均可作为水性体系的增稠剂使用。高吸水性树,脂吸水后体积可快速膨胀至原来的几百倍到几,千倍，因此增稠效果远远高于上述增稠剂。例,如，用0.4wt的高吸水性树脂，能使水的,粘度增大约1万倍，而用一般的增稠剂，参加,0.4，水的粘度几乎不变。需要参加2以上,才到达这么高的粘度。,高吸水性树脂,81,高吸水性树脂的增稠作用在体系的pH值为,510 时表现得尤为突出。例如，含淀粉类高,吸水性树脂 HSPAN 0.1的水，粘度为 1900,mPas，而在其中参加8氯化钾，粘度上升至,5000 mPas。经高吸水性树脂增稠的体系，通,常表现出明显的触变性。即体系的粘度在受到,剪切力后随时间快速下降，而剪切停顿后，粘,度又可恢复见图10。,高吸水性树脂,82,图10 HPMA增稠体系的触变性,高吸水性树脂,83,5 高吸水性树脂的应用,1日常生活 婴儿一次性尿布、宇航员尿,巾、妇女卫生用品、餐巾、手帕、绷带、脱脂,棉等。,2农用保水剂,3用作医疗卫生材料,4工业吸水剂,5食品工业 包装材料、保鲜材料、脱水,剂、食品增量剂等。,高吸水性树脂,84,