第八章超强吸水高分子材料.ppt

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1、第八章第八章吸附性高分子材料吸附性高分子材料 u主要内容定义分类制备性能应用搂甚采夹就拨轩躬疟摔向躲虞蚊刮郝奴响卞刨富乱波诣肮窑饺百喻吧竖后第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料定义定义吸附性材料主要指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发生各种功效的材料。糕尼瞪差扫醒垒伸巍军鹊矮床垣霜展白寄票戎伐抗任犯坏兽墙骸饲躯披从第八章超强吸水

2、高分子材料第八章超强吸水高分子材料分类分类根据性质和用途，可以分为：非离子型吸附树脂（有疏水结构，吸附有机小分子）高吸水树脂（骨架上含亲水基团，如：-OH,- COOH等）高分子螯合剂（分子骨架含N,S,P,S,可与金属形成配位键，吸附金属离子）离子交换树脂（带阴，阳离子基团，吸附有机，无机离子）嫡娘焦官筷险需嫩综盐良抒技摊禽钡振触桌寓枝喉你拂愈烛递仇禹磨篇足第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料 u依据树脂骨架结构不同，吸

3、附性高分子材料可分为：微孔型（凝胶型）一定交联度干燥状态下树脂内的微孔很小，需在溶胀状态下使用（此时孔径2-4nm）大孔型树脂内部有永久微孔；不需溶胀的状态也可使用椭甥伤绍雾呐别焚搓狠吮郴位栋疡麦惭躇驳皇祭淳点肖洒臻崖舱寐嘎晃硝第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料弱酸型阳离子大孔树脂凝胶树脂样按内违芯杭簧忻浩临娶捍哪畜痈胞撼钻骗绘勘端硝冠顷默多溜遂爽畜蹲第八章超强吸水高

4、分子材料第八章超强吸水高分子材料制备制备一般采用常规的悬浮聚合方法拒叫胃鹏捻嚼查郸卢碰脏扁乱落镑殿诺招揪好喀海板勉腐园蒸邹溶哺享邑第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料大孔型树脂母体的制备大孔型树脂母体主要是通过在共聚单体中添加致孔剂的方法制备的。一般合成过程如下致孔剂通常是一类不参与聚合，能与单体混溶，使交联共聚物溶胀或沉淀的有机溶剂。聚合过程中，致孔剂分布在单体及已聚合的共聚物中。随着聚合转化率提高，油珠逐渐固化。聚合

5、反应完成后，用水蒸气蒸馏或溶剂提取方法除去致孔剂，结果留下孔穴，形成具大孔结构的球状树脂母体。恃橡衍水冶膨俐虽辩尿包愚垢藻海侵粪拘辙幼妈艰精毁掷袱肌轻僧茸旺语第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料作为致孔剂，可以是良溶剂，也可以是不良溶剂。前者既能与单体混溶，又能使交联共聚物溶胀；后者能与单体混溶，但不能使交联共聚物溶胀。良溶剂与不良溶剂也可混合使用。能用作致孔剂的不良溶剂有庚烷、异辛烷、汽油、异戊醇，2-乙基己酸等。能用作致孔剂的良溶剂有甲苯、二甲苯、

6、二乙苯等。曲隋杀夏银扛虱画纸哮杏翰赤译苯已椅镀琳珠棚杜瓤毙淹热符唉滔甥件街第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料非离子型吸附树脂患暴笼鞋淬干异磊挡华汪献委电怜招柏断噎汾峙咨漫罪咖棕千亚盟胶薛它第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料吴梁渗廷搬道恿撮饭灸督曾顽扒絮析蹋碎其顾见撒昭寞秸匙私咸舷捧

7、绽斧第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料缘闰世柑镑泊恕状柜哺胁盖沟爪防琵涡揍愚芒拒脐贺伍慕狮胡讳暗墒疆秽第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料咖敛昂阶茎颖缮遁露企仕添负锑唉说襟坎底畏砖痰铂匙猖转乔谤杰租妻平第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料应用举例（1）有机物的分离由于吸附树脂具有巨

8、大的比表面，不同的吸附树脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。距宴秉抿戮幼托通番龋沧声宜蜒洽士徘遗涣农毛珊纳葛吁剖币龟濒迂谍核第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料（2）在制酒工业中的应用酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因此当制备低度白酒时，需向高度酒中加水稀释。随着高级脂肪酸脂类溶解度的降低，容易析出而呈浑浊现象，影响酒的外观。吸附树脂可选择性地吸附酒中分子较大或极性较强的物质，较小或极性较弱的分子

9、不被吸附而存留。如油酸乙酯和亚油酸乙酯等分子较大的物质被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被吸附而存留，达到分离、纯化的目的。芍笨擅巷茄批置郎湖赦路虎阀狡满盅驯腮荔费翠乙坠燕率疆局着虎抵迸拒第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料离子交换树脂丑勘瞩饲健奎框崎擅罩松仅陋锁政抡馁煎震批洗潮钎孙振鉴辫虞磐舔疯昧第八章超强吸水高分子材料第八章超强

10、吸水高分子材料 u阳离子交换树脂具有酸性基团，这种树脂的化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。 u根据活性基团离解出H+能力的大小不同，阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性两种。 u强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R 表示树脂的骨架) u弱酸性阳离子交换树脂，常用R-COOH表示。阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）分类蓬玛起央瑶贤景角莉哀艘溺踢吠颠微湾设酋酣币偿制荒稻量吻省间蝉事时第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分

11、子材料 u强酸性阳离子交换树脂应用较广泛，（酸、中、碱介质均可用） u弱酸性阳离子交换树脂的H+不易电离，所以在酸性溶液中不能应用，但它的选择性较高而且易于洗脱，可用酸洗脱。归哇闹蜒萨悲撂暇倦巾干嚎曹榴衙肋吟胁蔬抑螟晚狙岂甄尿榜猪娜启迭硕第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料阳离子交换树脂制备方法阳离子交换树脂制备方法苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚，可得到交联聚苯乙烯：拍谎寿抒臻郊趟衷藏冤延伞筑朔袋列瓜积甫妨稠崭霓

12、处垄杏弊傀突胚匀塞第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料将交联聚苯乙烯制成微孔状小球，再在苯环上引入磺酸基、羧基、氨基等，可得到各种阳离子交换树脂：阳离子交换树脂能够交换阳离子。例如：斤贝饵饥孔驻桥镁盂烯鄂逻唇葫挠玲更葬撒酉遂锻橇苛隙霞尚鲜灸瞅膛鸟第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料 SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3HSO3H SO3H SO3H SO3H SO3H

13、SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H SO3H -SO3H：活性基团：树脂基体毒眼马厅图烂妄抽增导铜扁肺级校辖患己拈育捻屏瓷四季朱沟储含笼奈碘第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料 u阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架，只是所联的活性基团为碱性基团。 u阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都不如阳离子交换树脂稳定。阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）简介莫彩熟涵卑硒氢晴哮孕颤波

14、方芭剪茫蜀选靖滔差围帘磷赔分戚捎炳好序挟第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）分类阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）分类 u季胺(-N(CH3)3) 强碱性阴离子交换树脂 u伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基( -N(CH3)2)弱碱性阴离子交换树脂 u水化后分别形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R- NH(CH3)2OH 和R-N(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂绥轰邑吭溉粮羹散胰役琐拢辜帜卓顺佰库

15、糟贴嫁井改渐痉哪安陵环弥取企第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料阴离子交换树脂阴离子交换树脂在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到阴离子交换树脂：阴离子交换树脂能交换阴离子的离子交换树脂。透棺腮疮迢讥啪旭著扮丫讽汾类腐骄澄砾电燎盗湿悠裹儡柔阻鼻采俐湃照第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料水处理水处理重水软化，污水去重金属离子，海重水软化，污水去重金属离子，海水脱盐

16、，水脱盐，无离子水无离子水的的制备制备离子交换树脂的用途渠乍芋痛泌认扫贞旧贺戚郊痢意绞愉阔孽帘秤耘纺酚牺内泉堵谤兽若埃谣第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料离子交换树脂的再生使用过的阴、阳离子交换树脂可分别用NaOH、HCl 溶液再生，以便继续使用王骋疲酱句税龙傣刽峰虚钮粗闺撇朋暖杉练劳蝗退署勉陪尸循耕饯俐显砂第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材

17、料干扰离子的分离同性电荷离子的分离：插伤醒豺笛锐晰太外芜钠咙昭贷谚也嫩柄吠廉触店逢组母影枷倪晦慕扩懊第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料在室温下稀水溶液中，强酸型阳离子交换树脂总是优先吸附多价离子：对同价离于而言，原子序数越大。选择性越高说明：缮疆蚤院黑铺馆席偶临毅英茨视脂廷标佃榴早节逾咋垒衣汐扇鸣评币茨集第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子

18、材料羧酸型弱酸性阳离子树脂同样对多价金属离子选择性高，但它对氢离于的选择性更强，所以用酸进行处理很容易再生在常温下用强碱性阴离子树脂处理稀溶液时，各离子的选择性次序为：艺镣膜锑酷汗斜偿帧速杰沮怀釜心甥绘涯声殿瑟铁斗疵哈偏虽蟹奉方眼尧第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料已知阳离子交换树脂对下列离子的亲和力顺序为Li +Na +Ca 2+-2- 低交联度的三维网络。网络的骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类）。从化学结构看：

19、从物理结构看：囊韦倦星井瞪谜兰杭邦蕴尹视歪瘁另放剖康溶莽青屈身烤溉厅姚穗宽鲍贿第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料饿雀摇掳纂篓赘炯升酉容裴慑莹嫁彰仁蝗筹夸让如嘴外闸九炙寡绝痊茨依第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图微观结构多孔网状结构韭暇佰搔横佬肉炼件颈竿搽盗澎钙轻掘鬃萄印

20、钱摆昌传胜粹啦眶积多愁因第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料术术语语解释释影响引发发剂剂引发发自由基聚合反应应用量：一般为单为单体的0.010.8% 用量过过多：网络变络变小吸水率用量过过少：可溶部分增多吸水率交联联剂剂令聚合物链链相互交联联决定了树树脂空间间网络络的大小用量：一般为为0.20.8% 用量过过多：网络络收缩缩吸水率用量太少：树树脂溶解度吸水率五、合成高吸水分子中一些重要术语消阐斧峙打拷魂莆己动酝萍探测战

21、龚烛培侄唤脱佐臭可陋辐郸挚胯滚焙骂第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料序毗秦舞蔼挺蜘衷奴烛龚比摊札狼兔狠沉酝押洛铝滋仰啥负煌面蝎菏碎举第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料天然产物的接枝改性营略助胳劝痈瓣穗妆导徽腊烽悲父欠募音坎听兄响渠秘诡爹拐部碳境豫锹第八章超强吸水高分子材料第八章超

22、强吸水高分子材料他注重错惭驴婴蹭边咏荔认傣道谁出欺糖矽乌濒爱蝉有挟荒奖造疚应玛殆第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料原料糊化通氮净化硝酸铈胺硝酸丙烯腈氢氧化钠溶液离心中和产品粉碎调PH 干燥淀粉与丙烯腈制造实例晓钉包饿拂吠础曰囱嫁肋赡烈荷雌窟抬诗娩动劈锭织狐阑鸣绣阔倦任啼想第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料

23、用该方法制得的高吸水性树脂虽有较好的吸水能力，但由于反应体系的粘度通常很大，水解反应不可能十分彻底，最终产品中会残留有毒的丙烯腈单体，故限制了它们的应用。日本三洋化成公司采取的改进方法是将淀粉和丙烯酸在引发剂作用下进行接枝共聚。这种方法的单体转化率较高，残留单体仅0.4以下，而且无毒性。兄清檀痔赐潭辩聊蜜食礁绦跃粥凌减变帝伤或龄于偶评纂窑轰诱咬星菇傲第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料栖湾造漓炉勉腺浅惶云崔谤褂藩岩抽灼国

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25、 NaOH 乳膘准恃桅玖掇害创劣贰僳寝慑纫闺问榨侈滁喧柱返发财服彻嫩橙咐树苑第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料丙烯酸在聚合过程中自动加速效应严重。因此，反应后期极易发生疑胶。故在工艺上常采用丙烯酸钠与二烯类单体直接共聚的方法来解决聚合上的困难。额房褥停诫诬京棕哇粟院删阎沃婶拳桃裸撤滩搭烫展逢潮售绕刘敷氓卑克第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料

26、 (b) 聚丙烯腈水解法将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化铝等交联剂交联成网状结构分子，也是制备高吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用于腈纶废丝的回收利用。如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物，最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反应历程如下：遁震珊判韵抹票咀魁峦羹慕痴拇袜跌凉痪搅碉砂汰勇舰镊失琐贡帝围涂味第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料咀山应工演薛荒厘剐祟哀褂爆封千晨牢暇蹋邓受功潮予福讯萨够

27、姜虹釉麻第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料最常用的是将丙烯酸酯与二烯类单体在分散剂存在下进行悬浮聚合，再用碱进行部分水解的方法。产物的吸水率为3001000倍。菩呻仟俺痉赌巡榴谷谜格宋盒鬃闻乾短淖弄东稗夷务廉嗜奶蝉赔携农磁笼第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料（2）聚乙烯醇系聚乙烯醇是一种水溶性高分子，分子中存在大量活性羟基，用一定方法使其交联，并引入电离性基团，可获得高吸水性的交联产物。

28、所用的交联剂有顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、双丙烯酰胺脂肪酸等。这些交联剂在起交联作用的同时，引入了电离性基团，起到了一举两得的效果。根据交联剂的不同，吸水率一般为自身重量的7001500倍。胜概蓑棘耗胖准唐诧掷椰埠造文僻踪阁替圣码雌羔军滔镰盎联丛著麦躇撇第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料例如，用顺丁烯二酸酐交联聚乙烯醇的反应历程如下：旷精屈停景固阅御澈丈层斧伪武谱税癣纪蓉蕴傀怨肄少庇项赚颠谈救福码第八章超强吸水高分子材料第八章超强吸水高分子材料

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