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发表于 2023-5-25 09:04:04
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本帖最后由 搞笑促进剂 于 2023-5-25 09:13 编辑
f% g/ I+ m- B5 W8 [
+ U& U) O3 v" y- N: X5 h. a高吸水树脂; W: h& S* j# D `" v8 \
高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP)是一种新型功能高分子材料。具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的
: T% Q+ c1 G9 Q7 R$ r! x1 k合成树脂,如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接7 J" d/ e( Z4 h: e! r
枝丙烯酰胺聚合物等,一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分,最高的吸水率可达1000倍以上,一般作为医用材料,如尿布、卫生
9 c' h9 `, s# N* g/ S3 t8 H巾等,工业上亦用作堵漏材料。
; A) z8 B& s4 w( m6 _2 q按原料分类" g' G' k3 s0 P2 l+ A$ g
高吸水树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子,最早由Fanta 等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分,有淀粉系(接枝物、* W p4 K: o6 o0 U1 N7 t
羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树% e3 M' l+ g, {) n# u: j
脂较淀粉系及纤维素系相比,具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点,成为当前该领域的研究
; I* w$ C5 e1 n# A热点。目前世界高吸水树脂生产中,聚丙烯酸系占到80%以上。
0 J% T) B6 p8 n吸水性能
, U% t" Q) |; s n8 ?% Q高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前,高分子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4 m3 |; L! w: q, o) p E
的紧固。与水接触时,水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中,链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高# @" E- n) M$ m: e9 e" I
分子链伸展溶胀。 由于电中性要求,反离子不能迁移到树脂外部,树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下2 [; _% F/ F: E; O! a( r0 q9 a+ o
进一步进入树脂中,形成水凝胶。同时,树脂本身的交联网状结构及氢键作用,又限制了凝胶的无限膨胀。8 x( J$ A! f/ B# ]# B r
当水中含有少量盐类时,反渗透压降低,同时由于反离子的屏蔽作用,使高分子链收缩,导致树脂的吸水能力大大下降。通常,高吸水树脂
3 \! F$ @. [; h# e0 ^! M# D6 B在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。% q' t. f- d- `: g
吸水和保水是一个问题的两个方面,在一定温度和压力下,高吸水树脂能自发地吸水,水进入树脂中,使整个体系的自由焓降低,直到平衡。
/ \. ^3 A8 `% @9 W2 E6 v3 ?4 G若水从树脂中逸出,使自由焓升高,则不利于体系的稳定。差热分析表明,高吸水树脂吸收的水在150°C以上仍有50%封闭在凝胶网络中。
5 W3 R; x) B- @* z/ e7 F8 s4 i) U因此,常温下即使施加压力,水也不会从高吸水树脂中逸出,这是由高吸水树脂的热力学性质决定的。 |
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