四种用途高吸水性高分子材料的分析.ppt

四种用途高吸水性高分子材料的分析、选择、改性 项目29的六组任务 第一组：请为婴儿尿布的生产选择合适的高分子材料； 第二组：请为土壤保湿材料的生产选择合适的高分子材料； 第三组：请为水果保鲜材料的生产选择合适的高分子材料； 第四组：请为防止建筑物潮湿、结霜材料的生产选择合适的高分子材料。 教学目的 通过对项目29 所涉及到四种用途高吸水性高分子材料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，初步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。 能力（技能）目标 能根据高吸水性高分子的不同用途要求，合理的选择高分子材料；并能合理的分析所选择材料的结构、性能；如果不能直接选择到合适材料时，能 提出合理的改进意见与方案。 知识目标 被选用的高分子材料的主要结构特征、主要性能及应用范围。 其中第29个项目重点学习增加高分子吸水性能的知识。 素质目标 初步建立良好的学习方法； 资料收集的方法； 处理问题的方法； 团队合作的意识； 用户至上的意识； 安全环保意识； 表述与合理辩解能力。 参考资料 潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社 2005； 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005； 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004； 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002； 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002； 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001 一、高吸水性塑料的特点 传统的吸水性材料为棉、纸及海绵等，其吸水能力一般只用自重的 20 倍以下，且保水性不好，稍微加压即可挤出。高吸水性塑料为分子中含有轻基等强吸水基团并具有一定交联度的功能性高分子材料。从其定义中可以看出，高吸水性塑料必须具备两个条件:一是分子内含有大量的强吸水性基团，二是大分子链之间必须有适当的交联度。 高吸水性塑料的吸水特点如下。 (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，通常其吸水率为 100～1000 范围内，如此高的吸水率是其他任何材料达不到的。 (2)保水性好 高吸水性塑料具有优异的保水性能，即其吸人的水加压也不易挤出。这主要是因为高吸水性塑料的吸水机理与传统吸水材料不同，水分子同大分子链之间不是简单的物理吸附，而是与大分子中的羟基形成氢键，并变成高分子凝胶。高吸水性塑料的保水性与纸浆比较如表 29-1所示。 表 29-1不同吸水材料的保水性 吸水材料 吸水率/% 0 4.5MPa 16MPa 塑料 500 430 380 纸浆 18 2 1 (3)与人体相容性好 高吸水性塑料吸水后在适度交联的三维空间中含有大量水，这 与人体的生物组织十分接近，具有优良的溶质透过性、组织适应性及抗血栓性，本身又柔软适度。因此，在与人体接触时，具有极好的生理相容性，适用于制作与人体接触的吸水材料。 (4)吸氨性好 高吸水性塑料是含有羟基的阴离子聚合物，适当调节其 pH 值，使部分羟基呈酸性即可吸氨，从而使其具有除臭的特点，非常适用于制作卫生巾和尿布。 高吸水性塑料最早于 1975 年由美国谷物加工公司开发，其品种为淀粉接枝丙烯腈共聚物。由此引起人们对高吸水性塑料的广泛关注，并相继开发出许多品种，性能得到不断改进。 目前，高吸水性塑料已成功地应用于婴儿尿布、妇女卫生巾、农业、园艺及建筑中。 二、常用的高吸水性塑料 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，具体介绍如下。 1、天然高分子改性吸水塑料 天然高分子材料有淀粉、纤维素等。 (1)天然高分子接枝改性吸水材料 淀粉接枝改性吸水材料 这是最早开发的高吸水性塑料材料。常用的品种为淀粉接枝丙烯腈共聚物，其缺点为耐热性不好，长期保水性也不高。纤维素接枝吸水材料 纤维素可与丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸及氯乙酸等接枝制成高吸水性材料。例如，纤维素与氯乙酸的接枝共聚物进行交联后即为纤维素吸水材料 CML，它吸水性虽不高，但成纤性好。 (2)天然高分子羧甲基化吸水材料 纤维素、淀粉等多糖类高分子材料中的羟基经过羧甲基化改性后，即可制成高吸水性塑料，其中以纤