1樓:崇光熙
高吸水性樹脂含有大量氨基、羧基、羥基等強親水基團和獨特的三維空間網路結構,且對金屬有螯合作用,是一類新型功能高分子材料。高吸水性樹脂通過水合作用能夠迅速吸收比自身高數百倍甚至千倍質量的液態水,且在常溫下具有良好的保水能力,即使在受熱或受壓下也不易失水,在光、熱、酸、鹼中的穩定性也較好。因此,相比於傳統的吸水材料,高吸水性樹脂具有交聯密度低、高吸水膨脹、高保水效能、對弱鹼性物質強吸收、不溶於水和有機溶劑、可反覆使用等優點。
高吸水性樹脂的種類
目前,使用最廣泛的分類方式是按原材料**分類,可分為四大類:澱粉類、纖維素類、合成樹脂類及有機–無機復合類。
澱粉類高吸水性樹脂
傳統聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂,其原材料丙烯酸為石化產品,在自然界中需要 500年才能完全降解,對環境危害大。澱粉類高吸水性樹脂主要是指以澱粉為骨架,通過與其它單體接枝共聚形成的一類高分子材料,其作為最早被發現的高吸水性樹脂種類,一般由天然澱粉改性處理得到。澱粉類高吸水性樹脂常以小麥澱粉、玉公尺澱粉、馬鈴薯澱粉等作為基本原材料,這些原材料在生活中隨處可見,不僅**廣泛,且生產成本低,再加上原材料為生物質,一般能被微生物降解,因此為環境友好材料。
纖維素類高吸水性樹脂
澱粉類高吸水性樹脂為可降解生物質環境友好材料,與澱粉一樣,纖維素也是自然界分布最廣、含量最多的生物質原材料之一。天然纖維素分子含有大量親水基團,具有剛性平整結構,且內部分布眾多毛細管,可增大其比表面積,這些特性使得該種材料非常適合做吸水材料。纖維素是天然可再生資源,可持續利用,具有無毒、可降解、與環境相容等優點,因此纖維類高吸水性樹脂有著廣闊的應用前景。
合成樹脂類高吸水性樹脂
不同於澱粉類及纖維素類高吸水性樹脂,合成樹脂類高吸水性樹脂的分子鏈上存在大量親水基團以及交聯而成的網狀結構,使得該種材料能迅速吸水且將水儲存在網狀結構中。石油化工產品給高吸水性樹脂的生產帶來了大量原材料,該類原材料豐富易得,製備簡便,如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺等。合成類高吸水性樹脂吸水率較高,但易受 ph 值和鹽度影響,吸水後凝膠強度較小,再加上其耐鹽性、生物降解性差,廢棄後易造成環境汙染,極大地限制了該類吸水材料的使用範圍。
合成類高吸水性樹脂種類中,應用面最為廣泛的是聚丙烯酸鹽系列,其次是聚乙烯醇系列。
有機 – 無機復合類高吸水樹脂
為了克服澱粉類與纖維素類高吸水性樹脂生產工藝複雜、凝膠強度較低以及合成樹脂類高吸水性樹脂難**利用等問題,在天然類、合成樹脂類樹脂中引入新的官能團或通過共混等手段來改善樹脂的綜合性能,得到可降解、高效能、多功能的復合類高吸水性樹脂,已成為高吸水性樹脂的乙個發展方向。根據複合材料種類的不同,主要可分為有機/無機復合高吸水性樹脂和有機/有機復合高吸水性樹脂兩大類。
高吸水性樹脂的應用
高吸水性樹脂具有優良的吸水性和保水性特點,作為一種新型多功能材料,其在農林園藝、衛生醫療和建材工業等領域均有較為廣泛的應用。
農林園藝
高吸水性樹脂在農林園藝中常用於土壤改良劑、保濕劑、沙漠治理、無土栽培等,其中以土壤改良劑使用最廣。作為土壤改良劑,高吸水性樹脂可有效改善土壤結構,不但能節約灌溉用水,減少灌溉次數,提高土壤透氣和透水性能,提高植物的出苗率和移栽成活率,同時還能提高土壤持水量,降低植物的死亡率,促進植物根系生長,使作物產量倍增。在施肥和打藥的過程中,使用高吸水性樹脂,能使肥料和農藥的利用率和有效性得以提高,並減少傳統化肥及農藥對環境的危害。
2樓:匿名使用者
吸水樹脂在低溫和常溫下,可以正常使用,吸水基本可以達到飽和。
但在較高的溫度下,吸水量隨著溫度的公升高,而慢慢減少,一般到120℃左右,吸水效果已經非常差了。溫度再高,吸附的水分就會解吸,使吸水樹脂再生。
求高吸水性樹脂工藝比較
3樓:
高吸水性樹脂的合成與應用
高吸水性樹脂(spa)又稱超強吸水劑,是一種新型的功能高分子材料。吸水倍數可達自身質量的數百乃至數千倍。最早的高吸水性樹脂是2023年美國學業部北方研究所研製的澱粉接枝丙烯腈共聚物的水解物,但20世紀80年代初卻是日本的高吸水性樹脂開發技術佔據了主導地位。
雖然高吸水性樹脂的開發時間較短,但各方面發展非常快,如2023年世界總產量為6000t,到2023年僅日本的產量就達到了36000t;目前全世界生產高吸水性樹脂的廠家達30-40個,主要分布在日本、美國及歐洲;產品從澱粉接枝丙烯腈發展到澱粉接枝丙烯酸、交聯纖維素類、聚丙烯酸鹽、共聚物水解、聚醚、聚氨酯等類;高吸水性樹脂的吸水率從80年代的百倍提高到目前的四五千倍。我國開展高吸水性樹脂研製的時間較短(20世紀80年代初開始),但研究、生產單位已達數十家,高吸水性樹脂的專利已達數十種。2023年的累計產量已達近千噸,但仍存在品種單
一、質量參差不齊等問題,缺少高功能的產品,某些含量的指標偏高。目前世界上佔主導地位的是聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂。
1 高吸水性樹脂生產方法
1.1 天然高分子的接枝
通過天然高分子的接枝改性合成的高吸水性樹脂的優點是成本較低、產物超過使用週期可以分解,缺點是工藝複雜、產品易腐敗,強度較差。天然高分子的接枝主要有以下幾種方法。
澱粉-丙烯腈接枝共聚物:澱粉-丙烯腈接枝共聚物的水解產物是世界上第乙個開發的高吸水性樹脂。特點是吸水倍數高(1000-3000倍)、成本低。
缺點是水解工藝比較複雜,乾燥效率低。合成所用的硝酸鈰銨是至今澱粉接枝不飽和單體最有效的引發劑,其工藝過程為:澱粉糊化→冷卻→接枝共聚→加壓水解→冷卻→酸化→離心分離→中和→乾燥→成品包裝。
如果採用三價錳鹽-硫酸亞鐵銨雙氧水組成的復合引發體系,則接枝效率可達95%。合成時需要控制引發劑用量、加入方式、溫度、澱粉種類和丙烯腈用量等。但關鍵是控制共聚物的皂化方法和皂化程度。
澱粉-混合單體的接枝共聚物:即在澱粉上除了接枝丙烯腈外,還可以接枝丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯醯胺等單體。其優點是進一步提高產物的吸水倍數,此外,如採用顆粒澱粉,可省去糊化工序,縮短皂化時間,產品容易過濾、分離、清洗、貯存。
澱粉-聚丙烯酸鈉的接枝共聚物優點是將澱粉和聚丙烯酸鈉水溶液在加熱條件下進行混煉,即過程力化學接枝形成產物。
纖維素的接枝共聚物:即將丙烯腈等單體分散在纖維素漿液中,在鈰鹽引發劑的作用下進行接枝共聚,再加壓水解。其優點是:
雖然吸水倍數不如澱粉類共聚物,但可製成高吸水性織物,可與纖維混紡,改善最終產品的吸水性能。
天然高分子羧甲基化:特點是控制羧甲基化的程度,交聯後可得吸水性不同的產物。
1.2 交聯水溶性合成樹脂
以水溶性合成樹脂為原料合成高吸水樹脂是目前的主導,其優點是克服了天然高分子接枝後改性的不足,並且原料豐富,缺點是成本偏高。具體合成方法為:
聚乙烯醇的交聯改性:主要通過酸酐的交聯,並引入-coona基團。特點是吸水性能可調。
聚丙烯醯胺的交聯改性:主要通過輻射引發或引發劑引發磷酸、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐等與聚丙烯醯胺交聯,如採用丙烯酸鈉與丙烯醯胺共聚交聯,可得吸水量可達2000g/g的高吸水性樹脂。
聚丙烯腈的改性:主要是通過丙烯腈與甲基丙烯酸、n-羥甲基丙烯醯胺進行共聚、紡絲、再硫酸浸漬制得纖維狀吸水樹脂。
聚丙烯酸的改性:主要是通過丙烯酸鹽類單體的水溶液聚合或反相懸浮聚合制得,其產量是最大的。交聯方法可以採用交聯劑交聯、自身交聯、離子交聯等方法。
2 高吸水性樹脂的應用
2.1 在農業與園藝方面的應用
用於農業與園藝方面的高吸水性樹脂又稱為保水劑和土壤改良劑。我國是世界上缺水較嚴重的國家,因此,保水劑的應用就顯得越來越重要,目前國內已有十幾家科研院所的研製高吸水性樹脂產品用於糧、棉、油、糖、煙、果、菜、林等60多種植物上進行應用試驗,推廣面積超過7萬多公頃,並在西北、內蒙等地利用高吸水性樹脂進行大面積防砂綠化造林。用於這方面的高吸水性樹脂主要是澱粉接枝丙烯酸鹽聚合交聯物和丙烯醯胺-丙烯酸鹽共聚交聯物,其中鹽已由鈉型轉向鉀型。
使用的方法主要有拌種、噴撤、穴施、或用水調成糊狀後浸泡植物根部。同時,還可以利用高吸水性樹脂對化肥進行包衣後施肥,充分發揮化肥的利用率,防止浪費和汙染。國外還利用高吸水性樹脂作為水果、蔬菜、食品保鮮包裝材料。
2.2 在醫用、衛生方面的應用
主要用作衛生巾、嬰兒尿布、餐巾、醫用冰袋;用於調節環境氣氛的膠狀日用芳香材料。用作軟膏、霜劑、擦劑、巴布劑等的基質醫用材料,具有保濕、增稠、**浸潤、膠凝的作用。還可以製作成控制藥物釋放量、釋放時間、釋放空間的智慧型載體。
2.3 在工業方面的應用
利用高吸水性樹脂高溫吸水低溫釋放水的功能製作工業防潮劑。在油田採油作業中,尤其老油田的採油作業,利用超高相對分子質量的聚丙烯醯胺的水溶液進行驅油效果非常好。還可以用於有機溶劑的脫水,尤其對極性小的有機溶劑其脫水效果十分顯著。
還有工業用的增稠劑、水溶性塗料等。
2.4 在建築方面的應用
在水利工程使用的遇水快速膨脹材料,是純粹的高吸水性樹脂,主要用於汛期大壩洞的堵漏、地下室、隧道、地鐵預製縫的堵水;用於城市汙水處理和疏竣工程的泥漿固化,以便於挖掘和運輸等。
哪種高吸水性樹脂在高於100攝氏度時基本完全脫水,室溫時又可恢復高吸水性?
4樓:匿名使用者
高吸水性樹脂是一種吸水量可達自向重量幾十倍甚至幾千倍的樹脂。這種樹脂不但吸水量大,而且保水能力強,並有很強的增稠效能,因此可廣泛應用於生理衛生用品,家林園世、改造沙漠、醫藥土木工程、工業用品、保鮮包裝材料、日用品等領域。高吸水性樹脂是一種具有吸水功能的透明粉劑,本品同時含有植物生長所需的氨、磷等元素、降解後元素無殘留、不汙染土壤。
用作土壤改良劑:將高吸水性樹脂與栽培土按一定比例混合,可以改善團粒結構,提高土壤的保水性、透水性和透氣性,縮小土壤晝夜溫差變化,調節土壤的乾濕度,減少灌溉次數,達到改良劣質土壤、抗旱保心的目的。用作種子培育促進劑和苗木移植儲存劑:
高吸水性樹脂以混合法、片法和塗覆法用於植物種子培育,可使其提早發育,提高警惕發芽率,縮短發芽時間,促進生長。將高吸水性樹脂與草籽拌種,可提高飛機在乾旱地區播種的成活率;將高吸水性樹脂吸水凝膠塗覆在出土幼苗的根部,進行保水處理,可大大提高幼苗的成活率和移植存放時間。用作化肥緩釋劑:
用高吸水性樹脂對化肥進行包衣後施肥,可使肥料緩慢釋放,提高化肥的利用率,減少肥料流失造成的浪費和對環境的汙染。其它:高吸水性樹脂還可用於土壤培土、家藥擴散劑、菌固培養等方面。
地理 氣候 多少度到多少度為寒冷 溫和 高溫 炎熱?多少毫公升降水到多少毫公升降水為乾燥 少雨 多雨
1 寒冷 溫和 高溫 炎熱 0 以下 0 15 15 25 25 以上 2 乾燥 少雨 多雨 200 400 800 冬季15度以上為高溫,0度以上為溫和,0度以下為寒冷。400毫公升以下為乾燥少雨,800毫公升以上為多雨。氣候兩大指標,氣溫和降水。描述氣候的格式 季節 溫度 降水。季節 夏季,冬季...
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