第八章吸附性高分子材料主要內(nèi)容定義分類制備性能定義吸附性材料主要指那些對某些特定離子或分子有選擇性親和作用使兩者之間發(fā)生暫時或永久性結合，進而發(fā)生各種功效的材料。分類根據(jù)性質(zhì)和用途，可以分為：非離子型吸附樹脂（有疏水結構，吸附有機小分子）高吸水樹脂（骨架上含親水基團，如：-OH,-COOH等）高分子螯合劑（分子骨架含N,S,P,S,可與金屬形成配位鍵，吸附金屬離子）離子交換樹脂（帶陰，陽離子基團，吸附有機，無機離子）弱酸型陽離子大孔樹脂凝膠樹脂制備一般采用常規(guī)的懸浮聚合方法大孔型樹脂母體的制備大孔型樹脂母體主要是通過在共聚單體中添加致孔劑的方法制備的。一般合成過程如下

致孔劑通常是一類不參與聚合，能與單體混溶，使交聯(lián)共聚物溶脹或沉淀的有機溶劑。聚合過程中，致孔劑分布在單體及已聚合的共聚物中。隨著聚合轉化率提高，油珠逐漸固化。聚合反應完成后，用水蒸氣蒸餾或溶劑提取方法除去致孔劑，結果留下孔穴，形成具大孔結構的球狀樹脂母體。作為致孔劑，可以是良溶劑，也可以是不良溶劑。前者既能與單體混溶，又能使交聯(lián)共聚物溶脹；后者能與單體混溶，但不能使交聯(lián)共聚物溶脹。良溶劑與不良溶劑也可混合使用。能用作致孔劑的不良溶劑有庚烷、異辛烷、汽油、異戊醇，2-乙基己酸等。能用作致孔劑的良溶劑有甲苯、二甲苯、二乙苯等。應用舉例（1）有機物的分離由于吸附樹脂具有巨大的比表面，不同的吸附樹脂有不同的極性，所以可用來分離有機物。例如，含酚廢水中酚的提取，有機溶液的脫色等等。（2）在制酒工業(yè)中的應用

酒中的高級脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因此當制備低度白酒時，需向高度酒中加水稀釋。隨著高級脂肪酸脂類溶解度的降低，容易析出而呈渾濁現(xiàn)象，影響酒的外觀。吸附樹脂可選擇性地吸附酒中分子較大或極性較強的物質(zhì)，較小或極性較弱的分子不被吸附而存留。如油酸乙酯和亞油酸乙酯等分子較大的物質(zhì)被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等相對分子質(zhì)量較小的香味物質(zhì)不被吸附而存留，達到分離、純化的目的。離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂應用較廣泛，（酸、中、堿介質(zhì)均可用）弱酸性陽離子交換樹脂的H+不易電離，所以在酸性溶液中不能應用，但它的選擇性較高而且易于洗脫，可用酸洗脫。陽離子交換樹脂制備方法苯乙烯與少量二乙烯基苯共聚，可得到交聯(lián)聚苯乙烯：

將交聯(lián)聚苯乙烯制成微孔狀小球，再在苯環(huán)上引入磺酸基、羧基、氨基等，可得到各種陽離子交換樹脂：陽離子交換樹脂能夠交換陽離子。例如：陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂具有同樣的有機骨架，只是所聯(lián)的活性基團為堿性基團。陰離子交換樹脂的化學穩(wěn)定性及耐熱性能都不如陽離子交換樹脂穩(wěn)定。陰離子交換樹脂（高分子堿催化劑）簡介陰離子交換樹脂（高分子堿催化劑）分類季胺(-N(CH3)3)強堿性陰離子交換樹脂伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)弱堿性陰離子交換樹脂水化后分別形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH和R-N(CH3)3OH等氫氧型陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂在交聯(lián)苯乙烯分子中的苯環(huán)上引入季銨堿基，則得到陰離子交換樹脂：陰離子交換樹脂——能交換陰離子的離子交換樹脂。離子交換樹脂的再生使用過的陰、陽離子交換樹脂可分別用NaOH、HCl溶液再生，以便繼續(xù)使用干擾離子的分離同性電荷離子的分離：已知陽離子交換樹脂對下列離子的親和力順序為Li+<Na+<Ca2+<Fe3+，將離子交換樹脂裝在玻璃柱中，用一定pH的水溶液淋洗含有以上四種離子的溶液，則離子的流出順序為？SuperAbsorbentPolymer超強吸水高分子材料超強吸水高分子材料優(yōu)點用途一、吸水原理二、分類三、基本結構四、SAP結構五、合成高吸水分子中一些重要術語六、接枝共聚反應實例高吸水性樹脂(SuperAbsorbentPolymer簡稱SAP)也稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、高吸水性聚合物，是一種具有優(yōu)異吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。高吸水性樹脂首先看看它們和傳統(tǒng)吸水材料的區(qū)別V.S普通吸水材料SAP超強吸水高分子材料綜述吸水能力高:可達自身重量的幾百倍至幾千倍。SAP優(yōu)點吸水前吸水后超強吸水高分子材料綜述SAP優(yōu)點保水能力高:即使受壓也不易失水超強吸水高分子材料綜述用途超強吸水高分子材料綜述用途植物養(yǎng)護泥各式吸潮劑超強吸水高分子材料綜述SAP是怎樣吸水的？一、吸水原理1.吸水實質(zhì)化學吸附物理吸附棉花、紙張、海綿等。毛細管的吸附原理。有壓力時水會流出。通過化學鍵的方式把水和親水性物質(zhì)結合在一起成為一個整體。加壓也不能把水放出。H2O階段2吸水樹脂的離子型網(wǎng)絡2.SAP的吸水原理網(wǎng)絡內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,水份進一步滲入.階段1

較慢。通過毛細管吸附和分散作用吸水。水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團作用,親水基團離解,

離子之間的靜電排斥力使樹脂的網(wǎng)絡擴張。

（內(nèi)）（外）決定性作用

隨著吸水量的增大,網(wǎng)絡內(nèi)外的滲透壓差趨向于零;而網(wǎng)絡擴張的同時,其彈性收縮力也在增加,逐漸抵消陰離子的靜電排斥,最終達到吸水平衡。階段3吸水劑微球吸水過程的體積變化示意圖

SAP有哪些種類？SAP合成高分子系淀粉系纖維素系二、分類甲殼質(zhì)衍生物聚丙烯酸類聚丙烯酸鈉交聯(lián)物丙烯酸—乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇類聚乙烯醇交聯(lián)聚合物乙烯醇—其它親水性單體接枝共聚物其它純合成高分子淀粉類淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物淀粉—丙烯酸共聚物淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物其它纖維素類纖維素接枝共聚物纖維素衍生物交聯(lián)物其它其它多糖類(瓊脂糖、殼多糖)、蛋白質(zhì)類等天然高分子加工產(chǎn)物制造SAP的原料是怎樣的？合成超高吸水高分子材料目前主要分為聚丙烯酸（鹽），聚乙烯醇兩大類。其中，聚丙烯酸（鹽）類的研究最多，產(chǎn)量最大。類別聚丙烯酸（鹽）類聚乙烯醇類比較吸水性強，工藝成熟，合成方法多樣。吸水倍率不及聚丙烯酸類,但它的特點是吸水速度快,2～3分鐘內(nèi)即可達到飽和吸水量的一半。三、基本結構線型聚丙烯酸結構示意圖

合成超高吸水高分子材料輕度交聯(lián)80年代我國開始了對淀粉系高吸水性樹脂的研究。超強吸水劑的研究起源于淀粉系，美國北方農(nóng)業(yè)省研究所從淀粉接枝丙烯腈開始，接著于1966年完成該項研究，并投入生產(chǎn)。淀粉系超高吸水高分子材料直鏈淀粉支鏈淀粉淀粉結構纖維素系超高吸水高分子材料纖維素結構區(qū)別與聯(lián)系淀粉系纖維素系合成系價格低廉、生物降解性能好抗霉解性優(yōu)工藝簡單，吸水、保水能力強吸水速度較快耐水解，吸水后凝膠強度大，保水性強.抗菌性好.但可降解性差.適用于工業(yè)生產(chǎn)缺點

合成工藝復雜，易腐敗，耐熱性不佳，吸水后凝膠強度低，長期保水性差，耐水解性較差。優(yōu)點

儲量豐富，可不斷再生，成本低;無毒且能微生物分解，可減少對環(huán)境的污染。共同點

均是葡萄糖的多聚體，可以采用相類似的單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑進行吸水樹脂的制備甲殼質(zhì)衍生物SAP的結構怎樣？四、SAP結構主鏈或側鏈上含有親水性基團，如-ＳＯ3Ｈ、-ＣＯＯＨ、-ＣＯＮＨ2、-ＯＨ等

吸水能力：-ＳＯ3Ｈ>-ＣＯＯＨ>-ＣＯＮＨ2>-ＯＨ

低交聯(lián)度的三維網(wǎng)絡。網(wǎng)絡的骨架可以是淀粉、纖維素等天然高分子，也可以是合成樹脂(如聚丙烯酸類）。從化學結構看：從物理結構看：淀粉－聚丙烯酸鈉接枝聚合物模型圖微觀結構多孔網(wǎng)狀結構術語解釋影響引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應用量：一般為單體的0.01~0.8%用量過多：網(wǎng)絡變小吸水率用量過少：可溶部分增多吸水率交聯(lián)劑令聚合物鏈相互交聯(lián)決定了樹脂空間網(wǎng)絡的大小用量：一般為0.2～0.8%用量過多：網(wǎng)絡收縮吸水率用量太少：樹脂溶解度吸水率五、合成高吸水分子中一些重要術語如何制備高吸水性樹脂天然產(chǎn)物的接枝改性淀粉接枝共聚反應過程原料糊化通氮凈化硝酸鈰胺硝酸丙烯腈氫氧化鈉溶液離心中和產(chǎn)品粉碎調(diào)PH干燥淀粉與丙烯腈制造實例用該方法制得的高吸水性樹脂雖有較好的吸水能力，但由于反應體系的粘度通常很大，水解反應不可能十分徹底，最終產(chǎn)品中會殘留有毒的丙烯腈單體，故限制了它們的應用。日本三洋化成公司采取的改進方法是將淀粉和丙烯酸在引發(fā)劑作用下進行接枝共聚。這種方法的單體轉化率較高，殘留單體僅0.4％以下，而且無毒性。

NaOH丙烯酸在聚合過程中自動加速效應嚴重。因此，反應后期極易發(fā)生疑膠。故在工藝上常采用丙烯酸鈉與二烯類單體直接共聚的方法來解決聚合上的困難。(b)聚丙烯腈水解法將聚丙烯腈用堿水解，再用甲醛、氫氧化鋁等交聯(lián)劑交聯(lián)成網(wǎng)狀結構分子，也是制備高吸水性樹脂的有效方法之一。這種方法較適用于腈綸廢絲的回收利用。如用氫氧化鋁交聯(lián)腈綸廢絲的皂化產(chǎn)物，最終產(chǎn)品的吸水率為自身重量的700倍。反應歷程如下：最常用的是將丙烯酸酯與二烯類單體在分散劑存在下進行懸浮聚合，再用堿進行部分水解的方法。產(chǎn)物的吸水率為300～10