吸附性高分子材料ppt

1、吸附性高分子材料吸附性高分子材料Absorbent polymeric materials 中北大学信息商务学院 14020242班 1402024228 张亚腾第一篇第一篇 吸附性高分子材料概述吸附性高分子材料概述 吸附性高分子材料是指具有吸附性高分子材料是指具有突出吸附或吸突出吸附或吸收能力收能力的高分子功能材料。的高分子功能材料。第二篇第二篇 吸附性高分子材料的分类及吸附性高分子材料的分类及制备制备 高吸水性树脂高吸水性树脂3 活性碳纤维活性碳纤维2 吸附树脂吸附树脂1 高吸油性树脂高吸油性树脂4v概述概述(Summary) 吸附树脂是一类多孔性的、高度交联的高分子共吸附树脂是一类多孔性

2、的、高度交联的高分子共聚物，亦称为高分子吸附剂。聚物，亦称为高分子吸附剂。 吸附树脂具有多孔结构，其外观为球形颗粒，颗吸附树脂具有多孔结构，其外观为球形颗粒，颗粒内部由众多微球堆积、连接在一起。正是这种多孔粒内部由众多微球堆积、连接在一起。正是这种多孔结构赋予吸附树脂优良的吸附性能。结构赋予吸附树脂优良的吸附性能。一、吸附树脂一、吸附树脂v制备制备（Preparation） 吸附树脂的制备技术主要包括吸附树脂的制备技术主要包括成球成球和和致孔致孔两方面。两方面。（1 1）成球：一般采用悬浮聚合方法制成粒径为）成球：一般采用悬浮聚合方法制成粒径为0.3-1.0mm0.3-1.0mm的吸附树的吸附

3、树脂；脂；（2 2）致孔：在球形聚合物颗粒内形成孔隙的技术，一般是在聚合过）致孔：在球形聚合物颗粒内形成孔隙的技术，一般是在聚合过程中加入致孔剂。致孔剂可区分为低分子和高分子两种。程中加入致孔剂。致孔剂可区分为低分子和高分子两种。 新的致孔技术：后交联成孔技术、乳液致孔技术、无机微粒新的致孔技术：后交联成孔技术、乳液致孔技术、无机微粒致孔技术。致孔技术。v特性与应用特性与应用（Properties and application）吸附树脂具有吸附选择性，一般规律如下：吸附树脂具有吸附选择性，一般规律如下： 水溶性不大的有机物易被吸附，在水中的吸附性越小，水溶性不大的有机物易被吸附，在水中的吸附

4、性越小，越易被吸附。无机酸、碱、盐不被吸附；越易被吸附。无机酸、碱、盐不被吸附； 不能吸附溶于有机溶剂的有机物。如溶于水中的苯酚可被不能吸附溶于有机溶剂的有机物。如溶于水中的苯酚可被吸收，而溶于乙醇、丙酮的苯酚不能被吸收；吸收，而溶于乙醇、丙酮的苯酚不能被吸收； 当吸附树脂与有机物形成氢键时，可增加吸附量和吸附选当吸附树脂与有机物形成氢键时，可增加吸附量和吸附选择性。择性。 吸附树脂已广泛应用于天然食品添加剂的提取、药物提取纯吸附树脂已广泛应用于天然食品添加剂的提取、药物提取纯化、环境保护以及血液净化等方面。化、环境保护以及血液净化等方面。v概述概述 活性碳纤维是以活性碳纤维是以高聚物高聚物为

5、原料，经为原料，经高温碳化和活化高温碳化和活化而制成的而制成的一种纤维状高效吸附分离材料。一种纤维状高效吸附分离材料。 一般根据原料的名称分类和命名，例如：以聚丙烯腈为原料一般根据原料的名称分类和命名，例如：以聚丙烯腈为原料制得的称为聚丙烯腈活性碳纤维等。制得的称为聚丙烯腈活性碳纤维等。 二、活性碳纤维二、活性碳纤维 活性碳纤维的制备工艺可概括为活性碳纤维的制备工艺可概括为预处理、碳化和活化预处理、碳化和活化三个三个主要阶段。主要阶段。v特性与应用特性与应用（Properties and application） 活性碳纤维具有与传统活性碳等吸附材料不同的化学结构活性碳纤维具有与传统活性碳等吸

6、附材料不同的化学结构和物理结构，优异的性能特征，碳含量高、比表面积大、微孔和物理结构，优异的性能特征，碳含量高、比表面积大、微孔丰富、孔径小且分布窄，因而吸附量大、吸附速度快、再生容丰富、孔径小且分布窄，因而吸附量大、吸附速度快、再生容易。易。 在环境保护、医疗卫生、军工等领域具有良好的应用前景，在环境保护、医疗卫生、军工等领域具有良好的应用前景，已被成功地用于废水废气净化、毒气微生物及放射性物质的吸已被成功地用于废水废气净化、毒气微生物及放射性物质的吸收处理等方面。收处理等方面。v概述概述(Summary) 高吸水性树脂高吸水性树脂(Super Absorbent P(Super Absor

7、bent Polymerolymer简称简称SAP)SAP)一种一种吸水能吸水能力高、保水能力强力高、保水能力强的功能高分子材料。的功能高分子材料。 三、高吸水性树脂三、高吸水性树脂V.S普通吸水材料普通吸水材料SAPSAP吸水能力高：吸水能力高： 可达自身重量的几十倍乃至上千倍。可达自身重量的几十倍乃至上千倍。吸水前吸水前吸水后吸水后膨胀袋吸水对比图膨胀袋吸水对比图植物养护泥吸水对比图植物养护泥吸水对比图保水能力超强保水能力超强SAP有哪些种类？分类分类SAPSAP纤维素系纤维素系淀粉系淀粉系合成高分子系合成高分子系v淀粉类高吸水性树脂淀粉类高吸水性树脂 超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北

8、方农业省研究所从超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始，接着于淀粉接枝丙烯腈开始，接着于19661966年完成该项研究，并投入生产。年完成该项研究，并投入生产。8080年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。制备方法：制备方法： 淀粉淀粉和和取代烯烃取代烯烃在在引发剂引发剂存在下进行存在下进行接枝共聚接枝共聚，如用淀粉，如用淀粉和丙烯腈在引发剂存在下进行接枝共聚，聚合产物在强碱条件和丙烯腈在引发剂存在下进行接枝共聚，聚合产物在强碱条件下加压水解，接枝的丙烯腈变成丙烯酰胺或丙烯酸盐，干燥后下加压水解，接枝的丙烯腈变成丙烯

9、酰胺或丙烯酸盐，干燥后即得产品。这种接枝的吸水树脂吸水率较高，可达自身质量的即得产品。这种接枝的吸水树脂吸水率较高，可达自身质量的千倍以上，但长期保水性和耐热性较差。千倍以上，但长期保水性和耐热性较差。v合成高吸水性树脂合成高吸水性树脂 目前主要分为聚丙烯酸（盐）目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。其中，聚乙烯醇两大类。其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。类别类别聚丙烯酸（盐）类聚丙烯酸（盐）类聚聚 乙乙 烯烯 醇醇 类类比比较较吸水性强，工艺成熟，吸水性强，工艺成熟，合成方法多样。合成方法多样。吸水倍率不及聚丙烯酸类吸水倍率不及聚丙烯酸

10、类, ,但但它的特点是吸水速度快它的特点是吸水速度快,2,23 3分钟内即可达到饱和吸水量分钟内即可达到饱和吸水量的一半。的一半。v纤维素类高吸水性树脂纤维素类高吸水性树脂OOOHOCH2OHn-2OCH2OHOOHOOHn-2活化17.5%NaOHmCH2CHCNK+盐引发剂CH2CHCN mOH水解OOOHOCH2OHOHn-2CH2CH2HNOCyCH2CHCOONax中和湿料沉析烘干粉碎纤维素吸水树脂干料NaOH纤维素接枝共聚反应过程纤维素接枝共聚反应过程区区别别与与联联系系 淀淀 粉粉 系系纤维素系纤维素系合成系合成系价格低廉、生物降解性能好价格低廉、生物降解性能好抗霉解性优抗霉解性

11、优工艺简单，吸水、工艺简单，吸水、保水能力强吸水速保水能力强吸水速度较快耐水解、吸度较快耐水解、吸水后凝胶强度大、水后凝胶强度大、保水性强、抗菌性保水性强、抗菌性好，但可降解性差。好，但可降解性差。适用于工业生产。适用于工业生产。缺缺点点合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。 优优点点储量丰富，可不断再生，成本低储量丰富，可不断再生，成本低; ;无毒且能微无毒且能微生物分解，可减少对环境的污染。生物分解，可减少对环境的污染。共共同同点点 均是葡萄糖的多聚体，可以采用相类似均

12、是葡萄糖的多聚体，可以采用相类似的单体、引发剂、交联剂进行吸水树脂的制备的单体、引发剂、交联剂进行吸水树脂的制备SAP是怎样吸水的？v吸水原理吸水原理吸吸 水水 实实 质质物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附棉花、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。通过通过化学键化学键的方式把水和亲水性物的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。加压质结合在一起成为一个整体。加压也不能把水放出。也不能把水放出。vSAPSAP的吸水原理的吸水原理阶段阶段1 1阶段阶段2 2 较慢。通过较慢。通过毛细管吸附毛细管吸附和和分散分散作用吸水。作用吸水

13、。 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, ,亲水基团亲水基团离解离解, , 离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。 网络内外产生渗透压，网络内外产生渗透压，水份进一步渗入。水份进一步渗入。H H2 2O O（外）交交联联点点吸水树脂的离子型网络吸水树脂的离子型网络（内） 随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而网络随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而网络扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电排斥，最终达到排斥，最终达到吸水平衡吸水平衡

14、。阶段阶段3 3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图 SAPSAP用途广泛：用途广泛： 植物养护泥植物养护泥婴儿卫生用品婴儿卫生用品各式防潮剂各式防潮剂医用吸水纸与吸水垫医用吸水纸与吸水垫四、高吸油性树脂四、高吸油性树脂分类分类种类种类应用领域应用领域优点优点缺点缺点无无机机包藏型包藏型黏土、二氧化硅、黏土、二氧化硅、珠层铁、石灰珠层铁、石灰工厂废油处理、工厂废油处理、漏油处理漏油处理低价低价、安全、安全吸油少、吸油少、体体积大积大、不可、不可燃弃燃弃天 然 包 藏天 然 包 藏型型棉、活炭沼、木棉、活炭沼、木棉、纸浆棉、纸浆油炸食品废油处油炸食品废油处理、漏油处理理、漏油处理低价低价、安全、安全、可燃弃、可燃弃体积大体积大有有机机合 成 包 藏合 成 包 藏型型PPPP织物、聚苯乙织物、聚苯乙烯织物、聚氨酯烯织物、聚氨酯泡沫泡沫工厂废油处理、工厂废油处理、漏油处理、流出漏油处理、流出油处理油处理吸速快、可吸速快