四種用途高吸水性高分子材料的分析、選擇、改性1項(xiàng)目29的六組任務(wù)2第一組：請(qǐng)為嬰兒尿布的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請(qǐng)為土壤保濕材料的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第三組：請(qǐng)為水果保鮮材料的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第四組：請(qǐng)為防止建筑物潮濕、結(jié)霜材料的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。教學(xué)目的3通過(guò)對(duì)項(xiàng)目29

所涉及到四種用途高吸水性高分子材料的分析、選擇、改性的整個(gè)實(shí)施過(guò)程，使學(xué)生進(jìn)

一步了解并掌握完成一個(gè)完整項(xiàng)目的每個(gè)細(xì)節(jié)，初

步形成實(shí)施每個(gè)細(xì)節(jié)過(guò)程的能力，最終達(dá)到根據(jù)產(chǎn)

品需要對(duì)高分子材料進(jìn)行合理分析、合理選擇、合

理改性的總能力；進(jìn)而結(jié)合學(xué)生所選擇出來(lái)的材料

從理論上歸納、總結(jié)與高分子物理的研究對(duì)象直接

相關(guān)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；同時(shí)在完成項(xiàng)目過(guò)程中

對(duì)課程整體方案所規(guī)定的拓展能力進(jìn)行初步的鍛煉。能力（技能）目標(biāo)4能根據(jù)高吸水性高分子的不同用途要求，合

理的選擇高分子材料；并能合理的分析所選

擇材料的結(jié)構(gòu)、性能；如果不能直接選擇到

合適材料時(shí)，能提出合理的改進(jìn)意見(jiàn)與方案。知識(shí)目標(biāo)5被選用的高分子材料的主要結(jié)構(gòu)特征、主要性能及應(yīng)用范圍。其中第29個(gè)項(xiàng)目重點(diǎn)學(xué)習(xí)增加高分子吸水性能的知識(shí)。素質(zhì)目標(biāo)6初步建立良好的學(xué)習(xí)方法；資料收集的方法；處理問(wèn)題的方法；團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)；用戶至上的意識(shí)；安全環(huán)保意識(shí)；表述與合理辯解能力。參考資料7潘文群,高分子材料分析與測(cè)試.化學(xué)工業(yè)出版社2005；戚亞光,高分子材料改性.化學(xué)工業(yè)出版社,2005；聶垣凱,橡膠材料與配方,化學(xué)工業(yè)出版社,2004；王文廣,塑料材料的選用.化學(xué)工業(yè)出版社,2002；高俊剛,高分子材料.化學(xué)工業(yè)出版社,2002；桑永,塑料材料與配方.化學(xué)工業(yè)出版社,2001一、高吸水性塑料的特點(diǎn)8傳統(tǒng)的吸水性材料為棉、紙及海綿等，其吸水能力一般只用自重的20

倍以下，且保水性不好，稍微加壓即可擠出。高吸水性塑料為分子中含有輕基等強(qiáng)吸水基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的功能性高分子材料。從其定義中可以看出，高吸水性塑料必須具備兩個(gè)條件:一是分子內(nèi)含有大量的強(qiáng)吸水性基團(tuán)，二是大分子鏈之間必須有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度。高吸水性塑料的吸水特點(diǎn)如下。(1)吸水率高高吸水性塑料最高可吸收自重千倍以上的水分，通常其吸水率為100～1000范圍內(nèi)，如此高的吸水率是其他任何材料達(dá)不到的。(2)保水性好高吸水性塑料具有優(yōu)異的保水性能，即其吸人的水加壓也不易擠出。這主要是因?yàn)楦呶运芰系奈畽C(jī)理與傳統(tǒng)吸水材料不同，水分子同大分子鏈之間不是簡(jiǎn)單的物理吸附，而是與大分子中的羥基形成氫鍵，并變成高分子凝膠。高吸水性塑料的保水性與紙漿比較如表29-1所示。9表29-1不同吸水材料的保水性10吸水材料吸水率/%04.5MPa16MPa塑料500430380紙漿1821(3)與人體相容性好高吸水性塑料吸水后在適度交聯(lián)的三維空間中含有大量水，這與人體的生物組織十分接近，具有優(yōu)良的溶質(zhì)透過(guò)性、組織適應(yīng)性及抗

血栓性，本身又柔軟適度。因此，在與人體接觸時(shí)，具有極好的生理相容性，適用于制作與人體接觸的

吸水材料。(4)吸氨性好高吸水性塑料是含有羥基的陰離子聚合物，適當(dāng)調(diào)節(jié)其pH

值，使部分羥基呈酸性即可吸氨，從而使其具有除臭的特點(diǎn)，非常適用于制作衛(wèi)生巾和尿布。高吸水性塑料最早于1975年由美國(guó)谷物加工公司開(kāi)發(fā)，其品種為淀粉接枝丙烯腈共聚物。由此引起人們對(duì)高吸水性塑料的廣泛關(guān)注，并相繼開(kāi)發(fā)出許多品種，性能得到不斷改進(jìn)。目前，高吸水性塑料已成功地應(yīng)用于嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生巾、農(nóng)業(yè)、園藝及建筑中。11二、常用的高吸水性塑料12常用的吸水性塑料包括：天然高分子改性材料、聚丙烯酸系列材料、聚丙烯腈系列材料、聚乙烯醇系列材料及其他吸水材料等，具體介紹如下。1、天然高分子改性吸水塑料天然高分子材料有淀粉、纖維素等。(1)天然高分子接枝改性吸水材料淀粉接枝改性吸水材料這是最早開(kāi)發(fā)的高吸水性塑料材料。常用的品種為淀粉接枝丙烯腈共聚物，其缺點(diǎn)為耐熱性不好，長(zhǎng)期保水性也不高。纖維素接枝吸水材料纖維素可與丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸及氯乙酸等接枝制成高吸水性材料。例如，纖維素與氯乙酸的接枝共聚物進(jìn)行交聯(lián)后即為纖維素吸水材料CML，它吸水性雖不高，但成纖性好。(2)天然高分子羧甲基化吸水材料纖維素、淀粉等多糖類高分子材料中的羥基經(jīng)過(guò)羧甲基化改性后，即可制成高吸水性塑料，其中以纖維素類最為常用。例如，用羧甲基置換度為0.6

左右的纖維素，加熱交聯(lián)或用環(huán)氧氯丙烯、乙二醇二縮水甘油醚等交聯(lián)劑交聯(lián)可制成高吸水性塑料。再如，將淀粉在環(huán)氧氯丙烷中預(yù)先交聯(lián)，再將交聯(lián)物羥甲基化，便得到高吸水性塑料。132、聚丙烯酸系列高吸水性塑料14聚丙烯酸鹽和聚丙烯酸酯都可制成高吸水性塑料，這類吸水性材料的吸水能力強(qiáng)、無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味，可用于①嬰兒尿布。例如，聚丙烯酸鹽的最大吸水率可達(dá)到1200

倍。再如，甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙烯的共聚物在加壓下水解，轉(zhuǎn)變成羧基和羥基，可制備成高吸水性塑料，其吸水性和保水性都很高。又如，以非離子型酰胺基為親水基，用丙烯酰胺與丙烯酸鋇共聚并交聯(lián)，可制成高吸水性塑料。3、聚丙烯腈系列高吸水性塑料在純聚丙烯腈中加入磺酸基單體進(jìn)行交聯(lián)處理，可得到高效率水性塑料。用丙烯腈與乙酸乙烯共聚，將共聚物紡絲后用堿加水分解也能得到纖維狀高吸水性材料。4、聚乙烯醇系列高吸水性塑料用聚乙烯醇與粉狀酸酐如馬來(lái)酸酐或苯酐等反應(yīng)，可制成聚乙烯醇系高吸水性材料。155、其他高吸水性塑料16(1)聚環(huán)氧乙烯吸水塑料將聚環(huán)氧乙烯進(jìn)行交聯(lián)處理后，即可得到幾十倍吸水率的高吸水性塑料。(2)異丁烯順酐吸水性塑料將異丁烯與順酐進(jìn)行共聚，然后再交聯(lián)處理。即可得到吸水性塑料，其耐熱和耐候性好。(3)乙酸乙烯/順丁烯二酸酯共聚物吸水性塑料乙酸乙烯與順丁烯二酸醋共聚物經(jīng)皂化處理可制成吸水性塑料。三、高吸水性塑料的應(yīng)用17目前，高吸水性塑料的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，主要應(yīng)用在如下幾個(gè)方面。(1)衛(wèi)生及醫(yī)用方面在衛(wèi)生方面，已廣泛應(yīng)用在婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿布材料；在醫(yī)用方面，可用于醫(yī)療包扎帶，高吸水樹(shù)脂凝膠，還可作為抗血栓材料，消炎止痛膏的凝化劑。(2)農(nóng)林、園藝方面用作土壤保水劑，可在土壤多水時(shí)吸收大量的水分?當(dāng)土壤干旱時(shí)，它釋放出水。在土壤中添加0.3%，即能提高土壤的保墑能力，尤其適用于沙漠地區(qū)。用作苗木移植的保水材料，可提高成活率。用作液體播種材料，包覆種子，可提高發(fā)芽率。(3)食品方面可用于水果和蔬菜的保鮮劑，延長(zhǎng)其儲(chǔ)藏期。用于保冷劑和蓄冷劑，延長(zhǎng)冷凍時(shí)間。(4)建筑方面 摻入涂料，可制成防潮防結(jié)霜的墻面涂料，用于澡堂、食堂等潮濕的場(chǎng)合。用作鉆井灌漿的稠漿劑、防止鉆井時(shí)，地下泥漿外溢。用作污泥固化劑，與污泥混合后，加速污泥凝膠化，利于泥漿的清除。加入水泥中，可吸收堿性析出水防止水泥地面產(chǎn)生裂縫、麻點(diǎn)和白化等。在隧道中使用高吸水性材料，可防止地下水流入隧道。18項(xiàng)目29的總結(jié)部分圖片：吸水丙烯酸鹽聚磷酸胺羥丙基纖維素醚19項(xiàng)目29的總結(jié)部分聚丙烯酰胺SAPPVA20