大学材料科学与工程——超强吸水高分子材料.pptx
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1、第八章 吸附性高分子材料主要内容分类分类制备制备性能性能应用应用2024/4/7 周日周日材料材料高分子吸附剂的定义是一种具有物质传递功能的高分子材料利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或者化学作用,使两者发生暂时或者永久性结合,进而发生各种功效物理或者化学作用包括物理吸附,范德华力,静电力,配位键及离子键的形成2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料CLASSIFICATIONAccording to the source天然天然Natural Absorbent polymeric materials always biodegradable改性淀粉,纤维素,壳
2、聚糖(Modified starch,cellulose,chitosan)合成合成Synthetic Absorbent polymeric materials离子交换树脂(聚苯乙烯骨架)ion exchange resin高分子螯合剂(骨架含O,N,P,S,可与金属形成配位键)polymeric chelator高吸水树脂(骨架上含亲水基团,如-OH,-COOH,COOM,-NH2等)Super water-absorbent resin2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料MOLECULAR ARCHITECTURE DESIGN引入不同官能团调节极性Pol
3、arity调整交联度(Cross-linking degree)改善溶胀性(swelling capacity)调节制备工艺以制备多规格多孔材料(Pore size and density)2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料2024/4/7 周日周日材料材料超强吸水高分子材料超强吸水高分子材料优点优点用途用途一、吸一、吸 水水 原原 理理二、分类二、分类三、基本结构三、基本结构四、四、SAPS
4、AP结构结构五、合成高吸水分子中一些重要术语五、合成高吸水分子中一些重要术语六、接枝共聚反应实例六、接枝共聚反应实例Super2024/4/7 周日材料高吸水性树脂高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称简称SAP)也称为也称为高吸水性树脂高吸水性树脂、超强吸水剂超强吸水剂、高吸水性聚合物高吸水性聚合物,是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。高吸水性树脂高吸水性树脂Super2024/4/7 周日材料既然安上既然安上super这个头衔这个头衔,那我们就要看看它们和传统吸水材料的区别那我们就要看看它们和传
5、统吸水材料的区别普通吸水材料普通吸水材料SAP超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述Super2024/4/7 周日材料吸水能力高吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。可达自身重量的几百倍至几千倍。SAP优点优点吸水前吸水前吸水后吸水后超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述Super2024/4/7 周日材料SAP优点优点保水能力高保水能力高:即使受压也不易失水即使受压也不易失水 超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述Super2024/4/7 周日材料用途用途超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述Super2024/4/7 周日材料用途用途植物养护泥植物养护泥各式
6、吸潮剂各式吸潮剂超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述Super2024/4/7 周日材料一、吸一、吸 水水 原原 理理1.吸吸 水水 实实 质质化学吸附化学吸附物理吸附物理吸附棉花、纸张、海绵等。棉花、纸张、海绵等。毛细管的吸附原理。毛细管的吸附原理。有压力时水会流出。有压力时水会流出。通过化学键的方式把水和亲水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性物质结合在一起成为一个整体。加压也不能把水放出。体。加压也不能把水放出。H2O阶段阶段2吸水树脂的离子型网络吸水树脂的离子型网络2.SAP2.SAP的吸水原理的吸水原理网络内外产生网络内外产生渗透压渗透压,水份进一步渗入水份
7、进一步渗入.阶段阶段1 较慢。通过较慢。通过毛细管吸附毛细管吸附和和分散作用分散作用吸水。吸水。水分子通过水分子通过氢键氢键与树脂的亲水基团作用与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。树脂的网络扩张。交交联联点点(内)(内)(外)(外)随着吸水量的增大随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加其弹性收缩力也在增加,逐渐抵逐渐抵消阴离子的静电排斥消阴离子的静电排斥,最终达到最终达到吸水平衡吸水平衡。阶段阶段3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图吸水
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