超强高分子吸水材料的研究进展与应用
高吸水树脂的现状、发展与前景
[摘要］本文综述了超强高分子吸水材料的发展历史、现状、发展方向及应用情况，并简述了超强高分子吸水剂的分类、结构特点、吸水机理及合成原理和方法。
[关键词]超强高分子吸水剂;高吸水性树脂;研究进展
超强高分子吸水材料即高吸水性树脂，是一类新型的功能高分子材料。它具有吸水量大和保水性强两大特点,它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水,而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。这是传统的吸水材料如纸、海棉、泡沫塑料等所无法比拟的。
高吸水性树脂的研究与开发只有几十年的历史。60 年代初美国农业部北方研究中心的
L. Ａ. Gugliｅmelli[１]等最早开始淀粉接枝丙烯腈研究,其后同中心的G. F. Fａnta[2 ]等人接着研究,并与19６6 年首先宣布,他们制定出了淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂,并指出，这种树脂比以往的任何材料的吸水性能都要好。他们的研究结果立即引起了世界各国的广泛关注,相继开展了这方面的研究,并取得了不错的进展。美国、日本、德国、法国等发达国家一直走在前列,到80 年代已实现了工业化生产。我国是从８0 年代才开始高吸水性树脂研的,１982 年中科院化学所［3 ]在国内最先合成出聚丙烯酸钠类树脂,直至目前国内研究高吸水性树脂一直是一个热点，每年有大量的文献报道,已有专利几十项。但这些多是基础性研究,在应用研究和工业化生产方面与国外尚有很大的差距。
１高吸水性树脂的分类与特点
高吸水性树脂的种类很多,总的来说,可以分成天然高分子与合成高分子两大类．
高吸水性树脂的品种很多,但目前国内外研究与应用最多的集中在:
（1) 聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类;
(2) 聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类；
(3）纤维素类;
(4) 聚乙烯醇类。
其中应用最为广泛的聚丙烯酸类。
1.淀粉类
淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接枝共聚反应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。
2．合成树脂系
它的种类很多，且随着研究的深入,也越来越多。主要有丙烯酸类、聚丙烯醇类等，其中以丙烯酸类最重要。
3.纤维系类
由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人们想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。纤维原料来源广泛,能与多种低分子反应，是近十年来高吸水树脂发展的一个方面。
4．有机-无机复合高吸水性树脂
20世纪80年代Ｐaｎdｕrａnge等将高吸水性树脂与其他材料复合，发现可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。因此有机-无机复合材料能得到迅速的发展，并在高吸水性树脂领域占据了重要天然高分子加工产物
各类高吸水性树脂的应用广泛程度是由它们各自的特点所决定的。对于淀粉类树脂,由
于它是由极性吸水基团组成的,吸水后凝胶强度比较低,在吸水状态下会发生缓慢水解,尤其
是在光照或加热情况下，容易出现凝胶溶解现象,因而淀粉类高吸水性树脂仅适合于一次性使用。但是它无毒性,具有生物降解性,对环境无害。目前多用来制造妇女卫生巾和婴儿尿布。纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一,由于人口的增长，对粮食的需求增加,为了节约淀粉,人们对纤维素类高吸水性树脂的研究会越来越多。目前,这一类吸水树脂的吸水倍率普遍
不高,这是有待解决的问题。
对于纯合成的高吸水性树脂,目前研究最多、产量最大的是聚丙烯酸类。这类树脂的聚合方法和生产工艺都已相当成熟,生产的树脂的各种性能指标都较好。近年来人们不断探索新的合成方法[４，5 ］,使聚丙烯酸类树脂的吸水能力不断提高,并通过引入非离子性单体,提高了吸水树脂的耐盐能力。聚丙烯酸类高吸水树脂还有一个优点是经过适当处理后可以制成纤维状树脂,可以用一般的纺织机械加工制成成品,这大大简化了卫生用品的制造工艺。
聚乙烯醇类高吸水树脂的吸水倍率不及聚丙烯酸类，但它的特点是吸水速度快,２～3 分
钟内即可达到饱和吸水量的一半。如果它的吸水能力能进一步提高,有望成为重要的吸水材料。
2 高吸水性树脂的结构特征与吸水机理
2. 1 结构特征
高吸水性树脂是在水溶性聚合物的基础上通过交联水解技术制得，它具有低交联度、高溶
胀率、不溶于水的结构和性能特征。
从化学结构看，高吸水性树脂主链或侧链上含有亲水性基因如羟基、酰胺基、羧基、磺酸基等;从物理结构看,这是一个低交联度的三维网络。
2． 2 吸水机理
高吸水性树脂的吸水分几个阶段。最初阶段其吸水速率很慢,因为此时的吸水是通过毛
细管吸附和分散作用来实现的,接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解, 阴离子固定在高分子链上,阳离子则可以自由移动。随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张;同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散，导致阳离子在树脂网络内浓度增大，于是网络内外产生渗透压，水份进一步渗入。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排斥，最终达到吸水平衡。
3 高吸水性树脂的合成与研究方向
３. １合成原理与方法
高吸水性树脂的合成原理是自由基引发聚合，可分为亲水性单体均聚、共聚和接枝共聚，其引发方法以化学引发为主,还有少数使用于γ一射线辐射引发、紫外光辐射引发和微波辐射引发。高吸水性对脂的合成方法主要有溶液聚合、反相乳液聚合,反相悬浮聚合等。反相悬浮聚合与传统的溶液聚合相比,具有反应体系稳定、产物颗粒均匀、吸水率高等特点。而反相乳液聚合则具有产率高的优点。目前，高吸水性树脂合成体系的研究主要集中于合成树脂和淀粉接枝共聚物,纤维素接枝共聚体系研究较少,可能是因为其反应条件苛刻、工艺复杂。
3．3 吸水性树脂的研究方向
目前,对吸水性树脂的研究多是从吸水速度、吸水率、凝胶强度三个方面做工作。通过改进树脂粒子的形状,增大比表面积，可以提高其吸水率。离子型的高吸水性树脂,如聚丙烯酸盐,由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差,通过于非离子型单体共聚,可以提高其耐盐性。复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。林建明等人[１1 ]合成了膨润土的部分水解交联的聚丙烯酰胺树脂,通过SEM 电镜观察,发现膨润土全部吸附于树脂交联网络,使凝胶的刚性增强。日本三菱公司[12 ］将淀粉接枝丙烯酸与PVＣ塑料共混，不仅提高了吸水树脂的凝胶强度,也增强了PVC 的吸水能力。为了提高吸水性树脂的吸水性能,广大科研工作者已经做了大量工作,不断优化和改进已有的合成体系,同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系[13～1６ ] 。
4 高吸水性树脂的市场与应用
自从高吸水性树脂实现工业化生产以来,由于市场需求不断增加,其产量增长迅猛。198３年全世界高吸水性树脂年产量为6000 吨左右,而到了1996 年增长为4５万吨，据最新报道,其产量仍以每年8 ％的速度增长。1982 年美国树脂的平均售价为7. 6 美元/ 公斤,199６年已降到1. 87 美元/ 公斤[17 ] ,价格的下调,刺激了消费,促进了产量的增长。目前，全球生产的高吸水性树脂大约有９0 %用于生产个人
卫生用品[1８ ]如婴儿尿布和妇女卫生巾等。高吸水性树脂还可用在农业和园林上作为土壤保湿剂[19 ] ,这在沙漠防治和植草
绿化方面极具应有前景;可作为建筑和电缆用的防渗漏剂［20 ］；由于高吸水性树脂无毒、无腐蚀，作为调湿剂特别适用于蔬菜、水果、花卉的储存、包装和运输［21 ] ;另外,高吸水性树脂还可用作空气清新剂、人造雪、膨胀玩具等。随着产量的不断增加,价格的不断下降,高吸水性树脂的应用领域将会不断拓宽,其发展前景广阔。
参考文献
[1 ] Ｇugｌiｅmelli L A ，Ｗｅａver M Ｏ , Ruｓsel C R. Ｐrepａration oｆｓtarch － gr ａｆteｄ polyａcry2
lonｉt rile poｌymers[J ] . ＪAppl Ｐoｌym Sci , 1969 ,1３:2０07 - 201８.
［２] Fanta Ｇ F ，Russel R C． Sｙｎtｈeseｓoｆ sｔarch - graｆted polyａｃryloni ｔ rilｅ polｙｍerｓ[Ｊ ] . J
Appl Poｌyｍ Sｃi ,１9６９ , 10 :929 － 936.
[3 ] 黄美玉．超高吸水性聚丙烯酸钠的制备[Ｊ ] . 高分子通讯, 1984 ,2 ：12９ - 13４.
［4 ] 廖列文, 崔英德, 康正, 邓志城. 高保水性淀粉接枝聚丙烯酸钠高吸水性树脂合成
研究[J ] . 现代化工, 200１ , 21 (２) : 2７－２９.
［５] 陈时忠, 徐伟亮. 聚丙烯酸吸水树脂的反相悬浮聚合研究［J ] . 科技通报, 2０0１ , １7 (１) ５2 - ５５.
[ 6 ］Ｌｅe W Y, WｕＲ J ．Studieｓ on the sｙｎtｈesis of wａter － absｏrbｉng polymｅrs［J ］. Ｊ Appl
Ｐolym Sｃi ，１996 , ６2 :1０09 － 101７.
[7 ] Ｌiu ＩＳ , Remｐel G L. Eｆfecｔｓｏf oｒｇanic ｓｏｌｖｅnｔｓｏｎ thｅ syｎtｈｅsis ｏｆ superａbsｏrbeｎt s
[J ] . J Appl Pｏlym Sci ， 1９97 , 64 :1345 - １351.
［8 ］朱秀林, 程振平, 路建美．反相悬浮聚合制备高吸醇树脂及性能研究［J ] . 胶体与
聚合物, 2０00 , 18 (1) : ２5 － 2８.
[9 ] 陈军武, 赵耀明. 反相悬浮聚合法制备高吸水树脂及其性能研究[Ｊ ] ．高分子材料
科学与工程, 20０0 , 16 (１) :６7 - 69.
[1０ ] 程振平, 朱秀林，路建美．反相悬浮聚合法珠状高吸醇性树脂的制备及性能[Ｊ］ .
石油化工, 2０01 , 3０ (6) : ４4４ - 44７.
[11 ] 林建明, 林建明, 杨正方．膨润土／聚丙烯酸钠盐高吸水性复合材料研究[Ｊ] . 矿
物学报, 200１ , 2１ (3) : . 427 －４３０.
[ 12 ] Hori K．淀粉接枝丙烯酸与PVC 共混制备吸水树脂［ P] ．日本专利: J P 091３7015 ,
1９９７ - 0３－０23．
［１３ ] 林纪辰, 黄毓礼, 熊光超．光聚合法合成聚丙烯酸- 丙烯酸钠高吸水性树脂[Ｊ] .
北京化工大学学报, 2０01 , 28 （2) : . 26 - 2９.
[14 ] 崔英德, 郭建维，廖列文, 康正. 二元共聚高吸水性树脂的合成与溶涨性能[J ] .
化工学报２０01 , ５２（7) :601 - ６05.
［15 ] 郭建维, 崔英德, 康正, 廖列文. 反相悬浮法合成高吸水性树脂的研究［J ] . 精细
化工, 2001 ，１8 (６) :34８ - 350 ,３68.
[16 ] 项爱民，赵玉玲, 何德林, 王锡臣. 微波法合成淀粉- 丙烯酸接枝高吸水性树脂
［J ] ．现代塑料加工应用，２001 , 13 （３） :7 - 9.
［17 ] 闫春绵，方少明. 高吸水性树脂的研究及应用［Ｊ ] ．精细石油化工, １999 , 9 : 2９- 33.
［18 ] 陈卫星，石玉. 高吸水性树脂的合成与应用[J ］．西安工业学院学报， 2001 , 2１
(1) :67 - 72.
[19 ］闫辉, 张丽华, 周秀苗. 高吸水性树脂保水、保肥性能研究[J ] ．化工科技, ２001 ,
９ (5） :4 － 7.
[20 ] 王文志，荣家成, 佘万能．吸水膨胀阻水型电缆填充膏的特性与应用[J ] ．绝缘材
料通讯, ２00０ , 3 :22 - 24.
[21 ] WAN G GJ , ＬI M , CHＥN X F. Preｐａratｉｏn ａnd wａter - abｓoｒbent proｐerties of a
waｔer - swellabｌe rubber [Ｊ］ . J Aｐpl Polym Ｓｃi , 199８ , 6８（6） :121９－１22４.＿_
高吸水树脂的现状、发展与前景
[摘要］高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料,应用广泛，市场前景广阔。近年来,高吸水性树脂的开发在我国发展较快，经过多年努力,研制一系列新型有机无机复合高效吸水树脂,实现低成本耐盐碱和多功能化。这些研究将我国高吸水树脂生产和应用提高到新的层次。[关键词]高吸水树脂；发展现状;应用前景;新型复合高吸水树脂
高吸水树脂是一种典型的功能高分子材料,能吸收并保持自身质量数百倍至数千倍的水分。由于其在分子结构上带有大量具有很强的亲水性的化学基因,而这些化学基因又可形成各种相应的复杂结构,从而使得该类材料高吸水和高保水特性。
一、高吸水树脂
(一）高吸水性树脂的结构特征与吸水机理
１、结构特征
高吸水性树脂是在水溶性聚合物的基础上通过交联水解技术制得,它具有低交联度、高溶胀率、不溶于水的结构和性能特征。从化学结构看,高吸水性树脂主链或侧链上含有亲水性基因如羟基、酰胺基、羧基、磺酸基等;从物理结构看,这是一个低交联度的三维网络。
2、吸水机理
高吸水性树脂的吸水分几个阶段。最初阶段其吸水速率很慢,因为此时的吸水是通过毛
细管吸附和分散作用来实现的，接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解, 阴离子固定在高分子链上，阳离子则可以自由移动。随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张；同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散，导致阳离子在树脂网络内浓度增大,于是网络内外产生渗透压，水份进一步渗入。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排斥,最终达到吸水平衡。
（二）高吸水树脂的特点
1．吸水量高
常用的吸水材料海绵等吸水能力为自身重量20倍左右,而淀粉类树脂可吸收自身重量的
数百千倍的水。
2.保水性好
普通吸水材料吸水后，受到压力,易放出水,但高吸水性树脂受压,水不容易从树脂中放出来,也就是说它在外加压力下仍具有良好的保水性。
3．热稳定性好
不同吸水树脂，有不同的热稳定性。淀粉类在1５0度加热１h,开始变黑,吸水能力下降，如把高吸水树脂储存在密封容器中,可储存3-４h,其吸水能力不变。
4.增稠性
高吸水性树脂吸水后呈水凝状,比普通水溶性的更高的黏度，明显的增稠效果。
（二)高吸水树脂的分类
1.淀粉类
淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接枝共聚应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。
２.合成树脂系
它的种类很多,且随着研究的深入，也越来越多。主要有丙烯酸类、聚丙烯醇类等，其中以丙烯酸类最重要。
3.纤维系类
由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人们想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。纤维原料来源广泛，能与多种低分子反应，是近十年来高吸水树脂发展的一个方面。
4．有机-无机复合高吸水性树脂
二、国内高吸水树脂的发展现状
2０世纪8０年代Pａｎduｒange等将高吸水性树脂与其他材料复合,发现可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。因此,有机-无机复合材料能得到迅速的发展，并在高吸水性树脂领域占据了重要位置。国内高吸水树脂的研究工作起步较晚,始于20 世纪初，经过多年发展，全国已有３0多家单位从事超强吸水树脂研究。其在我国经历了剖析仿制、跟踪研发和自主创新三个阶段。２0世纪中后期,经过众多研究单位和努力,取得了一批成果。９０年代中后期，研究工作的深入,开发发展较快，生产一系列农用高吸水树脂，并在节水农业等方面得到了应用。
三、高吸水树脂的应用前景
从我国的农业生产环境和生态恢复等客观条件来看,高吸水树脂市场前景良好，其原因如下：其一，近年来，全球干旱面积在扩大,在旱涝病虫害等灾害中,旱灾已经成为对农作物影响最大的天灾;其二,我国水资源紧缺,而且水资源分布不均匀。高吸水树脂有巨大的市场需求,但没有在我国广泛应用其制约因素如下：
(一）理论吸水倍率高，实际使用效果差
在实际使用过程中，金属离子和环境的ph等因素对其吸水保水性能有显著影响。在纯水中高吸水树脂在高盐碱地区的实际使用过程中仅有几十倍甚至几倍的吸水能力。
(二)一次吸水倍率高,而反复使用性能差
高吸水倍率的树脂,因交联强度低,反复使用性能差,如粉末状的保水剂吸水后呈糊状,透气差，造成板结土壤;反复使用性能提高后，树脂的吸水倍率又较低,因此如何协调好二者之间的关系是需要进一步解决的关键。
(三）成本高，功能单一
目前高吸水性树脂的价格偏高,淀粉类一般具有较高的吸水倍率但是其耐盐碱性差,凝胶差，使用寿命短,纤维素类有良好的耐盐碱性，但是其吸水倍率差。所以农用高吸水树脂的高性能化、复合化和低成本成为未来研究的发展方向。我国的研究起步较晚，尚未形成规模生产能力，因此未来在研究和应用高吸水性树脂应主要加强以下几个方面的工作:
１．加强其制备方法的研究
它的综合性能的改善取决于多种因素，但制备方法的研究非常重要。反应原料不同的聚合工艺或采用相同的反应原料而不同的合成手段，其产物的性能有较大差别。
2．加强有机-无机复合研究
复合化是改进树脂吸水性能和强度的新方法。树脂可易于无机物、有机物复合,制备出性能优良,成本低廉的吸水材料,其兼有多种性能。
3.加强多功能的研究
目前在农业应用中,单一用高吸水性树脂很难发挥作用,需要与各种肥料抗旱剂和微量元素配合使用,以提高土壤的保水抗旱能力和肥力。
四、吸水性树脂的研究方向
目前，对吸水性树脂的研究多是从吸水速度、吸水率、凝胶强度三个方面做工作。通过改进树脂粒子的形状,增大比表面积,可以提高其吸水率。离子型的高吸水性树脂,如聚丙烯酸盐,由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差,通过于非离子型单体共聚,可以提高其耐盐性。复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。林建明等人［1１ ]合成了膨润土的部分水解交联的聚丙烯酰胺树脂，通过ＳＥＭ电镜观察,发现膨润土全部吸附于树脂交联网络,使凝胶的刚性增强。日本三菱公司[1２]将淀粉接枝丙烯酸与PＶC塑料共混,不仅提高了吸水树脂的凝胶强度,也增强了PVC 的吸水能力。为了提高吸水性树脂的吸水性能,广大科研工作者已经做了大量工作，不断优化和改进已有的合成体系,同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系[1３~16]。
五、高吸水性树脂的市场与应用
自从高吸水性树脂实现工业化生产以来,由于市场需求不断增加,其产量增长迅猛。1983年全世界高吸水性树脂年产量为6000 吨左右,而到了19９６年增长为45 万吨,据最新报道，其产量仍以每年8 ％的速度增长。198２年美国树脂的平均售价为7． 6 美元/ 公斤,1996 年已降到１. 87 美元/ 公斤[１７］，价格的下调,刺激了消费,促进了产量的增长。目前,全球生产的高吸水性树脂大约有90 %用于生产个人卫生用品[１8 ]如婴儿尿布和妇女卫生巾等。高吸水性树脂还可用在农业和园林上作为土壤保湿剂[19 ] ,这在沙漠防治和植草绿化方面极具应有前景;可作为建筑和电缆用的防渗漏剂[2０］；由于高吸水性树脂无毒、无腐蚀，作为调湿剂特别适用于蔬菜、水果、花卉的储存、包装和运输[２1 ] ;另外,高吸水性树脂还可用作空气清新剂、人造雪、膨胀玩具等。随着产量的不断增加,价格的不断下降,高吸水性树脂的应用领域将会不断拓宽，其发展前景广阔。
参考文献
[1]程丝,高吸水性树脂材料的复合化及进展。合成技术及应用2002(3)
[２]黄祥斌,于淑娟。高吸水性树脂最新进展,生活用纸2002(３）
[3]杨晓玲，我国高吸水性树脂的性能制备研究进展。广西化工,200１（２)
［4]黄占斌，李茂松,夏春良等2005,农用保水剂应用原理与技术,中国农业科学技术出版社[５]殷树梅等，高吸水树脂的合成。精细石油化工，19９4（1）
［6]吕仪军,高吸水树脂的生产与应用[Ｊ]。四川化工与腐蚀控制，1９９8（４)
［7]张黎明,纤维素基高吸水材料的制备及发展。高分子材料，１996（2)
[８］潘桂晚，高吸水树脂的合成及应用。湖北化工,１997（2）
[９]李开扬,任天瑞。高吸水树脂在农业中的应用。过程工程学宝，20０２（１）＿
高吸水性树脂的应用
2．１在农业与园艺方面的应用
用于农业与园艺方面的高吸水性树脂又称为保水剂和土壤改良剂。我国是世界上缺水较严重的国家,因此，保水剂的应用就显得越来越重要，目前国内己有十几家科研院所的研制高吸水性树脂产品用于粮、棉、油、糖、烟、果、菜、林等60 多种植物上进行应用试验,推广面积超过7 万多公顷,并在西北、内蒙等地利用高吸水性树脂进行大面积防砂绿化造林。用于这方面的高吸水性树脂主要是淀粉接枝丙烯酸盐聚合交联物和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物，其中盐已由钠型转向钾型。使用的方法主要有拌种、喷撒、穴施、或用水调成糊状后浸泡植物根部。同时,还可以利用高吸水性树脂对化肥进行包衣后施肥,充分发挥化肥的利用率,防止浪费和污染。国外还利用高吸水性树脂作为水果、蔬菜、食品保鲜包装材料。
２．2 在医用、卫生方面的应用
主要用作卫生巾、婴儿尿布、餐巾、医用冰袋;用于调节环境气氛的胶状日用芳香材料。用作软膏、霜剂、擦剂、巴布剂等的基质医用材料,具有保湿、增稠、皮肤浸润、胶凝的作用。还可以制作成控制药物释放量、释放时间、释放空间的智能载体。
2. 3 在工业方面的应用
利用高吸水性树脂高温吸水低温释放水的功能制作工业防潮剂。在油田采油作业中,尤其老油田的采油作业,利用超高相对分子质量的聚丙烯酰胺的水溶液进行驱油效果非常好。还可以用于有机溶剂的脱水,尤其对极性小的有机溶剂其脱水效果十分显著。还有工业用的增稠剂、水溶性涂料等。
2. 4 在建筑方面的应用
在水利工程使用的遇水快速膨胀材料,是纯粹的高吸水性树脂，主要用于汛期大坝洞的堵漏、地下室、隧道、地铁预制缝的堵水;用于城市污水处理和疏竣工程的泥浆固化等。
高吸水性树脂(SPA）又称超强吸水剂,是一种新型的功能高分子材料。吸水倍数可达自身质
量的数百乃至数千倍。最早的高吸水性树脂是１974 年美国学业部北方研究所研制的淀粉接
枝
丙烯腈共聚物的水解物，但20 世纪8０年代初却是日本的高吸水性树脂开发技术占据了主
导地位。虽然高吸水性树脂的开发时间较短,但各方面发展非常快，如1983 年世界总产量为6 00０ｔ，到１９8７年仅日本的产量就达到了３6 ００0 t ;目前全世界生产高吸水性树脂的厂家达３0~40 个,主要分布在日本、美国及欧洲;产品从淀粉接枝丙烯腈发展到淀粉接枝丙烯酸、交联纤维素类、聚丙烯酸盐、共聚物水解、聚醚、聚氨酯等类；高吸水性树脂
的吸水率从80 年代的百倍提高到目前的四五千倍。我国开展高吸水性树脂研制的时间较短(２0 世纪8０年代初开始) ，但研究、生产单位已达数十家,高吸水性树脂的专利已达数十种。1999年的累计产量已达近千吨,但仍存在品种单一、质量参差不齐等问题,缺少高功能的
产品,某些含量的指标
高吸水性树脂因具有较强的吸水能力，较好的保水性能, 在个人用品、农业生产、农林园艺、生物医药、日用化工等领域中得到了广泛的应用．目前的应用研究主要在以下几个
方面.
3. 1农业生产[ 8 ]
我国是一个农业大国, 而且长江以北的广大地区缺水日趋严重, 尤其是今年, 河南、
内蒙古、新疆、宁夏、甘肃等省份干旱更为严重，有的部分地区小麦减产达60%～70％.
现在我国又启动了西部大开发战略, 面临的最大问题首先是水的缺乏, 为此, 研究高吸水
性树脂在农业中的应用对于当前有着极其重要的意义. 中国农科院和河北农林科学院一起就
高吸水性树脂应用于农业，进行了从实验田到大田的实际种植为期两年的试验, 其结果表明, 高吸水性树脂可以有效地抑制水分的蒸发, 防止土壤中的水分流失, 并减小土壤的容重, 加入旱田中可将农作物的产量提高20％左右［３５， 36 ].用沥青铺底, 上面撒上一些高吸水性树脂，再铺上一层十几厘米厚的土层, 种植上几年农作物以后就可以将沙漠绿化. 这是治理沙漠的一个重要途径, 在撒哈拉沙漠已经取得了成功. 这对沙漠化越来越严重的我国
来说有着极其重要的意义[ 1０].
3． 2生物医药［ 7, 10 ］
制造卫生及医用材料是高吸水性树脂应用较为成熟的领域. 有的国家90% 左右的高吸水
性树脂用于生产卫生及医用材料. 高吸水性树脂作为吸水剂，已用于能保持部分被测溶液的医用检验试片, 含水量大、使用舒适的外用药膏，能耐吸收浸出液并可防止化脓的治伤绷带及人工皮肤、缓释药剂等. 最近有人研制出含有高吸水性树脂的抗血栓材料．在甲基丙烯酸
羟乙酯2丙烯酸甲酯共聚物的凝胶中分散氟化钠, 可以控制氟离子缓慢放出, 达到延长保护
牙齿的作用, 制成药膏可以达到有效地防止伤口感染的目的.
3. 3土木建筑［ 10, 3７, 38 ]
利用高吸水性树脂在水中膨胀的性能, 可以制备水膨胀性密封件、管路施工润滑剂、防结露墙纸、止水板等, 达到“以水治水”的目的; 加入混凝土中，可以通过它吸收碱性析出水, 以防止水泥地面产生裂缝、麻点和白化等; 在隧道工程中，在含有大量水的泥浆中加入吸水树脂使其凝胶化, 使泥浆容易排出，在隧道内使用高吸水性树脂则可以防止地下水流入隧道.
３．4日用化工［ 7， 1０, ３9 ]
在制造雪花膏、香粉、花露水等化妆品的过程中加入０. ５%~ 1% 的高吸水性树脂代替强碱, 既可以(总第８0 期) 高吸水性树脂的性能及研究进展（阎辉等) 433防止刺激皮肤及香料和酒精的挥发, 又可以保持香味持久, 还能起到保水增稠, 防止贮存变干, 滋润皮肤的作用,使皮肤润滑、不干裂．在染发剂中加入聚丙烯酸盐高吸水性树脂，可以提高染色效果; 在洗发水中加入高吸水性树脂既可以利用增稠性适当提高其粘度又可以对头发和头皮起到一定的保护作用, 不会造成头皮过度的脱脂干燥, 且泡沫少容易冲洗干净, 洗后头
发既光滑又柔软; 在头发定型剂中加入高吸水性树脂后, 在使用时易清洗, 使用后易于梳理, 无粘滞感, 且可使泡沫稳定.把香料加入到高吸水性树脂中后得到的固体香料剂可保持
香味持久且不变. 最近几年留香材料发展很快, 现在已有空气新鲜胶、飘香纸, 已广泛应用于挂历、台历、广告画、食品包装以及各种香料薄膜中．将高吸水性树脂与乙酸共聚物混合, 用吹塑成型法可以吹塑成儿童玩具. 用高吸水性树脂的凝胶作冷冻剂可用于食品加工.
4、展望
高吸水性树脂是一类具有实用价值的功能高分子材料, 应用广泛．随着高吸水性树脂的不断开发、新工艺的不断出现, 高吸水性树脂今后必将以独具的优异性受到人们的青睐. 根据国内外研究和有关文献资料, 高吸水性树脂今后的发展应着重以下几个方面:
(1) 应尽快使吸水率、吸水速率测定的方法标准化, 使各类树脂可以进行优劣比较；
（2) 尽快使高吸水性树脂的实验室合成技术向工业化生产转化;
(３）开发新的种类, 进一步提高吸水性和吸水速率, 尤其是提高含离子水的吸水能力; （4）加快关于高吸水性树脂应用于农业方面的研究;
(5）加快高吸水性树脂的其他应用领域的开拓;
(6) 加快基础理论的研究;
(７）降低生产成本．
参考文献:
[1 ]林润雄, 黄毓礼. 吸水性树脂吸水性及保水性的研究[J ]. 高分子材料与工程, 1999，(4）: 117～ 118.
［２］邹新禧．超强吸水剂[Ｍ ]. 北京: 化学工业出版社, 1９９1: 2０5~ ２０7. [3 ]F lo rry ＰＪ. Ｐ rincip le oｆ po lｙｍer cheｍ isｔ ry［M ］．Ｉth ａca, N ew Yo ｒｋＣo ｒhell P reｓs，１952. 5８９.
［4 ]刘廷栋, 刘京. 高吸水性树脂的吸水机理[J ]. 高分子通报， 1994， (3) : 1８1～185.
[5 ]张林栋, 李佐邦, 任志宽．高吸水性树脂性能分析的研究[Ｊ ]. 精细化工, 19９3, (6） : 1０~ １3.
［6 ］杨艳春, 于秦. 高吸水性树脂的吸水能力的测定方法探讨［J ］. 河南化工, 1９９９, （2) ： 29～30.
[7 ]季鸿渐, 张万喜, 潘振远. 高吸水性树脂的合成和应用[Ｊ]. 高分子通报, 19９２，(2) : 111~ 115.
[8 ]王锡臣, 赵华. 高吸水性树脂的性能与应用［J ]. 现代塑料加工与应用, １999, (3）: ３0~ 3２．
[９ ]金林生．高吸水性树脂的特性、合成方法及应用[J ]. 杭州化工, 1９98, （１) : 13～2０.
[10 ］赵华, 范瑞生．高吸水性聚合物的应用发展[J ]．中国塑料，１9９9， (4) : 11~ 14.
[11 ]柳明珠, 吴靖嘉. 超高吸水性高分子材料的性能及应用[J ]. 甘肃化工, 19９１，(4） : 23~ 26.
[1２ ]王贵公．高吸水性树脂的工业生产及应用开发[J ］. 辽宁化工, 1990, (4）：１
3~ 15.
[１３ ]郑邦乾. 高吸水性树脂[Ｊ ]. 功能高分子学报, 1993, 3 (6) : ３2９~ 3３１. ［14 ］杨俊华. 国内外高吸水性树脂的发展概况[J ］. 化工新型材料, 19９2, (２) ： 1~ ９．
[15 ]特开昭． 60- 30３29[P ], 19８５.
[16 ］刘廷栋, 李佐邦. 淀粉接枝改性制备高吸水性树脂[Ｊ］. 精细化工, 1993, (5）：51～ 55.
[17 ]特开昭. 5１- 1444７6［P ］， 198５
［18 ]蒋文伟. 高吸水性树脂研究进展［J ］. 化学世界, 1９９６, (1） : ３~ ５. 434 华北工学院学报2001 年第6 期
[1９]殷树梅，李博, 李明．高吸水性树脂的合成[J ]. 精细石油化工，1９９4, (5）：７４~ 77.
[ 20 ］李万捷，沈敬之, 赵彦生. 甲醛改性高吸水性树脂的合成和性能研究[J ]. 太原
工业大学学报, 1９93, (12) : 64～67.
[21 ]王直刚. 高吸水性树脂的合成与应用［J ]. 石油化工， 1９96, 25 (９） : ６67～6７1.
[22 ]特开昭58- 1０591５[P ］, １9８3
[２3 ]特开昭58- ６8174４[Ｐ ], 198３
[2４ ]季鸿渐，潘振远，张万喜. 含膨润土的部分水解交联聚丙烯酰胺高吸水性树脂的研
究［ J ]. 高分子学报, １993, (5） :5９5~ 599.
[25 ]路建美, 朱秀林, 顾梅. 微波法合成聚丙烯酸高吸水性树脂[Ｊ]. 高分子材料科学
与工程，１９９6，（４) : ５5～5８.
[26 ]路建美, 朱秀林, 王丽华, 等．微波法合成两性高吸水性树脂[J ］. 石油化工, 1997, （4) ：１52~ 15５.
[27 ]蒋笃孝, 宋龄英, 罗新祥．高吸水性树脂的制备及交联剂对吸水性能的影响［J ]. 化学与粘合, 1９98, (1) : 1~ 3．
[28 ]蒋笃孝, 宋龄英．聚乙二醇双马来酸酯作交联剂制备高吸水性树脂的研究［Ｊ ]．化学与粘合, 1９99, (３）: 115~ １１7．
［2９ ]路建美, 顾梅, 赵峰. 高岭土2聚丙烯酸钠高吸水性复合树脂的合成及性能研究[J ］. 高分子材料科学与工程, 19９４,
(5) : 46～ 49.
［30 ]何培新, 肖卫东, 黄鹤. 高吸水性三元共聚树脂的合成及性能研究［J ]．高分子材料科学与工程，１994, 15 （6）： 65~
6８.
[3１ ]何培新，肖卫东, 罗晓峰．丙烯酸2丙烯酰胺的反相悬浮聚合及吸水性能的研究[Ｊ ]. 高分子材料科学与工程，１999,1４（4) : 23~ 27.
［３2 ］周勤, 郑邦乾. 高吸水性Ｈ (MA ２VA ｃ) 树脂的结构与性能［J ]．成都科技
大学学报，１９90, (1) ：9～１6.
[33 ]蒋序林, 郑邦乾, 张洁辉, 等. 吸水HP (MA 2VA c2MMA )?PＶＣ共混物的研究
[Ｊ］. 高分子材料科学与工程, 19９3,(2) : ９6~ 101.
[34 ]郑邦乾, 张洁辉．高吸水ＨP (MＡ 2VA c）树脂的制备与性质[J ]．高分子材料科学与工程, 1９９１, (4) : 8２～８6.
［3５］张林栋, 李佐邦, 任志宽. 高吸水性树脂在农业中的应用试验［Ｊ]. 精细化工, 19９５，15 （2) : ６4～ 66.
[36 ]贾朝霞, 郑焰. 高吸水性树脂用于水土保持和节水农业的新思路［J ]．农业环境与发展, 1999, １6 (3）： 38~ ４1．
[37 ] T sajiM ，Sh ｉtamａK, Isoｂeda I[J ]. Zairｙo， 19９９, 4８ (11) ：1308～ 13１5.
[ 38 ] L evy R. Eｎvｉｒonｍental cleaｎup usiｎg ｓupeｒaｂso rbｅnt po lｙmers ａｎd coｎtａm inant2ｒｅducing aｇｅnts［M ]. U S５, 885，
6０２, 1999.
[39 ]刘廷栋, 刘京．高吸水性树脂在日用化学工业中的应用[J ]．日用化学工业, 1９95, （1) : ２2~ 2４.
3 SAＰ应用技术的开发与研究
3、1 卫生巾产品中SAＰ的用量及吸收衬垫结构的改进
第一代吸水卫生产品起始于70 年代后期。目前开发朝着超薄型,即其含有更高含量的S ＡP
方向发展(见表5) ，由环境保护和经济性两个因素促使超薄型产品成为发展趋势。
90 年代初期，超吸水材料的应用趋势向更薄的一次性卫生巾产品方向发展,因此降低了其中绒毛纸屑的用量,提高了卫生巾产品中SAP 含量。从平均６ g／块增至8～9 g/ 块,有的已达1４g/ 块。还可根据年龄段的不同确定不同的用量范围。将来可能平均用量在１2～14 g/ 块。
3、2 SAP 生产中抑制剂的使用
Dｏw 化学公司研究了一定负荷下优异吸附性加入聚合抑制剂量的关系。为消除自由基,防止聚合物链断裂或自身氧化,加入抑制剂,如GAＰE（镓酸丙基醚),浓度50×１0-６～200×10-６。
浓度大小取决于所处理聚合物的量，以达到残余单体的含量最低。在50 ℃下,将GAPＥ加入剪切碎裂的凝胶中,并加入30 %的异丙醇和2０00×1０-6的PSL （polyoxyｅthylene222sorbi ｔol lａnoｌiｎ) 衍生物。所处理的凝胶聚合物于1７0 ℃下干燥。这种聚合物材料,在较低压力下,吸收率得以提高。在较高压力下,材料的吸附性能也很好。
3、3 设计各种不同粒径规格,提高SAP 的性能
提高高负荷下吸附性能的技术，还包括改进大小的规格,以提高渗透性。典型的尿布生产厂的产品为颗粒２0 目(８40μm)、3０目(600 μm）、5０目（300 μｍ）、170 目(90μm)、325 目（45μm) 。美国Hoechsｔ Ceｌanse 公司曾研究过离子型交联颗粒,粒子大小在15０μm 时,具有最佳吸收性能。
3、４二次交联核心设计（ core deｓign) 的开发
一些SAP 生产厂通过对现有生产工艺改进,采用二次交联,改进产品性能。将二次交联剂喷洒布在SAP 颗粒的表面,并在高温下处理,所生成的壳形物,或是双倍交联产品,具有更高
稳定性与吸咐性能。这种改进,称为核心设计。预计核心设计在未来将会占据市场。
３、5 SAＰ颗粒状态的控制
SＡP 颗粒形状的改进可增大表面积，或者更为规则的颗粒大小分布可改进渗透性。防止不规则聚合物颗粒凝聚的产生或聚合物颗粒表面出现洞孔。
SAP 的其他开发研究
Dｏw 化学公司正在研究一种可掺混的分散剂。以帮助交联剂的分散。所制备的聚合物显示出具有很高的吸附能力及更低的水溶性聚合物单体含量。聚合发生于羰基酸单体的酸结构上。或当用碱金属盐时,发生于碱结构上。这种聚合物显示出优良的凝胶性能,对液体的吸附性能高。通过对水凝胶和水溶性膨胀吸附剂添加表面交联剂,可提高吸附能力。约170 ℃，干燥时加入交联剂。干燥后颗粒的大小降低。表面交联剂与羰基反应将树脂交联固定在颗粒表面。Ｄoｗ化学公司研究了一种悬浮剂来克服聚合物团块的凝聚。采用聚乙烯氧化物型不饱和交联单体,可在液相中溶解。采用一种有机相引发剂，使在聚合物表面发生聚合反应形成多孔的聚合物团块。团块的表面积越大,吸收速度越快。日本Shｏｋubaｉ(触媒) 公司研究了一种具有高吸附能力的树脂。在有或无负荷两种情况下,将树脂与具有不同溶解性参数的交联剂混合。该公司开发的一种采用特殊吸附颗粒的产品。其厚度仅为常规卫生巾的一半。该公司还研究了采用羰基丙二酸盐的效果。当羰基丙二酸盐浓度小于1 ０00 ×10 - 6时，生成的亲水树脂，具有小于20０×10 - 6的低残余单体含量，且吸附性能良好。美国Hoechst Ｃe ｌaｎse 公司发现强力混合表面离子交联剂和细型的聚合物颗粒,可提高吸附性。吸水聚合物的颗粒分布,最佳应小于15０μm。采用交联剂可为0105 %左右的金属阳离子(硫酸铜、硫酸铁等) 、铵离子、氨离子、乙烯二胺。使用惰性无机亲水添加剂也可产生高的吸附性能。纳科尔(Nacoｌ) 公司采用加入碳酸盐溶液,来提高产品的吸附性能。如向羰基酸单体和表面交联剂溶液中加入Ｎa2CO3 或K2CO3 溶液。
3、７日本Ｓhokubａi 公司的一种吸附产品
Shokubai 公司的一种尿布产品，产品的正面具有高强液体渗透性，背面具有抗液体渗透性,一
种纤维型的吸附薄膜在两者之间。其中含乙烯基不饱和单体,通过聚合形成具有吸附能力的聚合物, 使单体液体生成一种纤维网状组分。所开发策略要善于进行和运用自主创新和模仿创新,有效提高企业新产品的开发效率和效益。
４、国内现状与发展建议
1９99 年,国内SＡP 生产企业约有数十家，合计生产能力约为10 kt ，产量为2~3 kt 。由于国内目前尚没有大规模的高纯度丙烯酸生产,加之产品性能方面的缺陷,使产品的应用范围受到很大限制,因此国内ＳAP 生产装置的开工率很低。１999 年，估计国内ＳAP 的消费量为12~１3
kt ,其中个人卫生用品方面的消费量约为61２ kt ,农林和其他方面的消费量约为2~3 kt ,其他为进口纸尿片的折算量。目前国内卫生用品方面使用的SAP 全部靠进口，主要是从日本的住友精化、三洋化成和三菱油化公司进口。根据预测,2005 年国内SＡP 的市场需求量将达到２5～3０ｋｔ，占世界总消费量２１5 %~310 %。随着我国国民经济的发展，高吸水树脂材料有着广阔的市场前景。目前,国内高吸水树脂材料应用技术的开发显得滞后。国内有关的科研单位及生产厂对SAP 的技术开发与生产应该拓展思路,有所借鉴。努力将我国的精细化学品生产提高到一个新的水平。
高吸水性高分子材料
高吸水性高分子材料 具有选择分离功能的高分子材料*、高吸水性高分子材料、离子交换树脂*功能高分子材料：指在高分子链上接上带有某种功能的宫能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料。 几种功能高分子材料的应用:（）高吸水性材料亲水性高聚物（分子链带有许多亲水原子团）旱地种植、改良土壤、改造沙漠、尿不湿等**强吸水能力的功能高分子材料：如无土栽培、改良土壤、改造沙漠等。 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。 无毒无害反复吸水、释水“微型水库”。 同时它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放增加肥效、药效。 高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。 **聚丙烯腈水解物将聚丙烯腈用碱性化合物水解再经交联剂交联即得高吸水性树脂。 如将废晴纶丝水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。 由于氰基的水解不易彻底产品中亲水基团含量较低故这类产品的吸水倍率不太高一般在～倍左右。 高吸水性树脂*《时代周刊》评出世纪最伟大的项发明其中“尿不湿”榜上有名为什么“尿不湿”能评为世纪最伟大的项发明呢最初是为谁专门设计的呢？*美国在上世纪六十年代初航天事业崛起如何解
决宇航员的排尿问题迫在眉睫华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人后来他被誉为美国“太空服之父”。 美国从起甄选的位宇航员合影太空服之父唐鑫源*“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”航天员专用“尿不湿”克能吸收约克水吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿”*“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用还有供特殊成人使用的更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达以保护公共卫生。 资料显示：年英国一次性尿布销售利润达亿英镑。 设想一下我们中国这样一个人口大国利润有多么惊人！*吸水前吸水后尿不湿吸水前后的变化*你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料具有很强的吸水能力。 它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠)聚丙烯酸钠如何合成？CH=CHCOOHCH=CHCOONa加交联剂得网状结构*吸水机理基于高分子电解质的离子网络理论：在高分子电解质的立体网络构造的分子间存在可移动的离子对由于显示高分子电解质电荷吸引力强弱的可移动离子浓度在高吸水性树脂的内侧比外侧高即产生渗透压。 渗透压及水和高分子电解质之间的亲和力产生了异常的吸水现象。 *实例：含羧酸钠盐的高吸水性树脂在未接触水时是固态网络与水接触后亲水基与水作用水渗入树脂内部羧酸基解离成羧酸根和Na,羧
光敏高分子材料的研究进展
光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。
根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的
超强高分子吸水材料的研究进展与应用
高吸水树脂的现状、发展与前景 [摘要］本文综述了超强高分子吸水材料的发展历史、现状、发展方向及应用情况，并简述了超强高分子吸水剂的分类、结构特点、吸水机理及合成原理和方法。 [关键词]超强高分子吸水剂;高吸水性树脂;研究进展 超强高分子吸水材料即高吸水性树脂，是一类新型的功能高分子材料。它具有吸水量大和保水性强两大特点,它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水,而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。这是传统的吸水材料如纸、海棉、泡沫塑料等所无法比拟的。 高吸水性树脂的研究与开发只有几十年的历史。60 年代初美国农业部北方研究中心的 L. Ａ. Gugliｅmelli[１]等最早开始淀粉接枝丙烯腈研究,其后同中心的G. F. Fａnta[2 ]等人接着研究,并与19６6 年首先宣布,他们制定出了淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂,并指出，这种树脂比以往的任何材料的吸水性能都要好。他们的研究结果立即引起了世界各国的广泛关注,相继开展了这方面的研究,并取得了不错的进展。美国、日本、德国、法国等发达国家一直走在前列,到80 年代已实现了工业化生产。我国是从８0 年代才开始高吸水性树脂研的,１982 年中科院化学所［3 ]在国内最先合成出聚丙烯酸钠类树脂,直至目前国内研究高吸水性树脂一直是一个热点，每年有大量的文献报道,已有专利几十项。但这些多是基础性研究,在应用研究和工业化生产方面与国外尚有很大的差距。 １高吸水性树脂的分类与特点 高吸水性树脂的种类很多,总的来说,可以分成天然高分子与合成高分子两大类． 高吸水性树脂的品种很多,但目前国内外研究与应用最多的集中在: （1) 聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类; (2) 聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类； (3）纤维素类; (4) 聚乙烯醇类。 其中应用最为广泛的聚丙烯酸类。 1.淀粉类 淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。与淀粉进行接枝共聚反应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。目前合成高吸水树枝通常采用的是自由基型接枝共聚。 2．合成树脂系 它的种类很多，且随着研究的深入,也越来越多。主要有丙烯酸类、聚丙烯醇类等，其中以丙烯酸类最重要。 3.纤维系类 由于淀粉系高吸水性树脂的出现，人们想到用纤维素为原料制备高吸水树脂。纤维原料来源广泛,能与多种低分子反应，是近十年来高吸水树脂发展的一个方面。 4．有机-无机复合高吸水性树脂 20世纪80年代Ｐaｎdｕrａnge等将高吸水性树脂与其他材料复合，发现可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。因此有机-无机复合材料能得到迅速的发展，并在高吸水性树脂领域占据了重要天然高分子加工产物 各类高吸水性树脂的应用广泛程度是由它们各自的特点所决定的。对于淀粉类树脂,由 于它是由极性吸水基团组成的,吸水后凝胶强度比较低,在吸水状态下会发生缓慢水解,尤其 是在光照或加热情况下，容易出现凝胶溶解现象,因而淀粉类高吸水性树脂仅适合于一次性使用。但是它无毒性,具有生物降解性,对环境无害。目前多用来制造妇女卫生巾和婴儿尿布。纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一,由于人口的增长，对粮食的需求增加,为了节约淀粉,人们对纤维素类高吸水性树脂的研究会越来越多。目前,这一类吸水树脂的吸水倍率普遍
功能高分子材料研究进展
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
生活中的材料课题5几种高分子材料的应用练习1鲁科版选修10921142
1 解析：真毛皮含有蛋白质，焚烧时有烧焦羽毛的味道，而人造皮毛不含蛋白质，焚烧时 则没有烧焦羽毛的味道，所以 B 选项错误。 答案：B 解析：尿不湿之所以具有强的吸水性，是因为其中添加了高吸水性树脂。 答案：D 4.高吸水性树脂中含有羧基和羟基等基团，这些基团属于 B .强憎水基团 D.不属于任何基团 解析：羧基和羟基等基团属于强亲水基团。 答案：A 5.牛筋底鞋底耐磨性好而且坚固耐用富有弹性。而牛筋底一般用两种材料制成，这两 种材料是（ ） 主题4认识生活中的材料 课题5几种高分子材料的应用 课堂演练当堂达标 1.下列物质不属于高分子化合物的是 （ ） A. G0H22 A .纤维素 B.蛋白质 C.聚乙烯 答案：A 2. 人造毛皮越来越以假乱真，下列关于真假毛皮的说法不正确的是 A. 真毛皮的主要成分是蛋白质 B . 焚烧人造毛皮和真毛皮都有烧焦羽毛的味道 C . 人造毛皮和真毛皮的成分不同 D . 聚氨酯树脂可用于生产人造毛皮 3. 尿不湿之所以具有强的吸水性是因为 （ ） A. 其成分是滤纸 B. 其中有烧碱等易潮解物质 C. 其中有氯化钙等吸水剂 D. 其中添加了高吸水性树脂 A 强亲水基团 C.酸根 A. 聚四氟乙烯和玻璃钢 B. 热塑性丁苯橡胶和聚氨酯塑料 C. 乙丙橡胶和聚四氟乙烯 D. 聚甲基丙烯酸甲酯和顺丁橡胶
2 解析：电脑中的光盘盘片原料采用聚甲基丙烯酸甲酯或透明的聚酯; 高分子材料等制成；尿素不属于高分子材料；橡胶属于高分子材料，故选择 答案：C 3.为配合“限塑令”的有效推行，许多地区采取了免费发放无纺布袋的措施，已知生 产无纺布的主要原料为：聚丙烯、聚酯和粘胶等。下列有关说法不正确的是 解析：生产无纺布的原料中聚丙烯、聚酯属于合成材料。A. 大部分塑料在自然环境中很难降解 B . 使用无纺布袋有利于减少“白色污染” C . 生产无纺布与棉布的原料都是天然纤维 D . 聚丙烯、聚酯都属于合成材料 答案：B 6. 丁苯橡胶是以丁二烯和另一种材料为单体发生聚合反应而制得的, 这种材料是（ ） A.苯乙烯 B .丙烯 C.乙烯 D.甲醛 解析：丁苯橡胶的结构为: —CH>—C H=CH —C H 少一(H —「H i 可知其单体为1, 3 丁二烯CH 2===C — CH===C 和苯乙烯。 答案：A 课后作业知能强化 1.与聚乙烯的制作工艺类似，可以将四氟乙烯进行加聚反应而得到一种特别好的高分 子材料，这种材料的性质特别稳定，所以被称为 （ ） A.国防金属 B .尿不湿 C.橡胶王 D.塑料王 解析：由于聚四氟乙烯具有特殊的化学稳定性， 能够耐强酸、强碱甚至“王水”的腐蚀, 既耐高温又耐低温，绝缘性好而且在水中也不会浸湿或膨胀，所以被称作是塑料王。 答案：D 2. 下列用途中与高分子材料无关的是 （ ） A. 电脑中的光盘 B. 录音机中的磁带 C. 庄稼施加尿素以补充氮肥 D. 氟橡胶制造火箭衬里 录音机中的磁带用 C 项。
高分子材料的应用
高分子材料的应用——防水防尘新型材料等方面的研究进展的介绍 高分子材料是门内容广泛，与其他许多学科交叉渗透，相互关联的综合性新兴学科随着社会的发展，普通的材料已经不能满足需求，高分子材料则越来越多的用于人们的日常生活.目前高分子材料的发展迅猛，应用的方面也越来越多，越来越广！下面就高分子材料用于防水方面的研究进展进行介绍！ 一开始想到这个方面是由于一年前班主任开班会时候对高分子进行的介绍，其中有一点就是应用于防水方面。当时他举了个列子——荷叶.众所周知，荷叶表面的水可以聚成水珠，不会粘在荷叶上，从这个出发研究荷叶的结构从而得到防水防尘方面的启发！ 荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”，“山包”上长满绒毛，好像山上密密的植被，“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此，在“山包”的凹陷处充满了空气，这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说，无异于庞然大物，于是，当雨水和灰尘降落时，隔着一层纳米空气，它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触，无法进一步“入侵”。水形成水珠，滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构，不仅有利于它自洁，还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害！ 对于这方面我从一些文献中找出了一点将荷叶的功能应用的实际的列子——德国Sto 上市公司下属ISPO 公司，根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果，经过3 年研究工作，成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中，开发了微结构有机硅乳胶漆，即荷叶效应乳胶漆。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能 但是荷叶的防水防尘功能是有限的，我们需要做的就是从荷叶的结构方面进行改进，用高分子技术做出更加全面的防水防尘材料！荷叶只是一个列子，只是给我们一个启发。真正要研究的是高分子的结构和结构所表现出来的功能！ 1防水方面 世界各地对高分子的研究都是积极的。以前用于防水的材料主要是沥青和砂浆虽然这2种方法能起到防水作用但是作用远远没有高分子的作用好台湾一流的防水中心｛张百兴张凯然｝在土木建筑工程中使用了一种新型的施工方法——高分子涂膜防水！
高分子吸水纸
高分子吸水纸 高分子吸水纸又称：纸尿裤芯片，卫生巾芯片，高分子吸水纸，SAP吸水纸，高分子复合纸，是用超级吸收性材料SAP、无纺布、无尘纸复合而成。是超薄的女性护理用品和成人、婴儿尿裤、尿片的最佳选择。 高分子复合吸水纸广泛应用于卫生用品领域，如妇女卫生巾、妈咪巾、婴儿纸尿裤/片、成人多功能护理垫、防溢乳垫等。使得此类产品大大轻度化、小型化、舒适化，给人们带来了福音，是卫生用品领域不可替代的理想产品。 主要用于妇女卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤、尿垫、成人尿垫、医疗卫生、隔离衣等。 芯片内呈蜂窝状锁水，吸水颗粒在吸水膨胀后被立即牢牢锁住，有效防止了尿裤内材料遇水断裂成团，同时能分流液体，且柔软舒适，保持干爽。 规格尺寸可根据客户要求生产，品种齐备、供货快捷、价格优惠、服务专业。具体分类如下： 品种：尿裤芯片、卫生巾芯片等。 结构：三层复合、五层复合、七层复合
南通江潮纤维制品有限公司是生产高分子吸水纤维的生产厂家。我们南通江潮纤维制品有限公司是和中国纺织科学研究院共同研制开发了高分子吸水纤维。在全球总共有4家高分子吸水纤维的生产厂家，他们分别是：美国Camelot super absorbents、日本东洋纺公司和英国TAL公司，中国的南通江潮纤维制品有限公司（也是国内唯一一家生产高分子吸水纤维的生产厂家。我们的产品已被世界各国广泛应用在工业光缆电缆阻水、机用油过滤、食品包装及卫生方面。我们公司的高分子吸水纤维（通称SAF，商品名为白兰牌）具有如下优势和特点： 1) 具有大的表面积，吸水速度快； 2) 吸水倍率高，约120-200倍，吸生理盐水的倍率为60； 3) 无特殊气味； 4）可以与其他纤维混合后制成无纺布或纱或无尘纸； 5) 当吸水纤维吸水并干燥后，可恢复原来的形态，且仍具有吸水能力； 6）具有吸湿散热以达到调温、调湿功能； 7）无皮肤剌激性，皮肤致敏性、突变性等反应，是一种安全的纤维
高吸水性高分子材料
高吸水性高分子材料 高材091 姚丽琴 高吸水性高分子材料主要指高吸水性树脂，又称超级吸水剂。它与日常生活中的一些 其他的吸水剂，如：聚氨酯海绵、棉花、手纸等高分子材料不同，日常生活中的吸水剂能吸收水分最高可达自身重量的20倍，而我们这里所要介绍的超级吸水剂，是指其吸水能力至少超过自身重量说数百倍的特殊性树脂，能够表现出超强的吸水能力。 高吸水性树脂从其原料角度出发主要分为两类，即天然高分子改性高吸水性树脂和全合成高吸水性树脂。前者是指对淀粉、纤维素、甲壳质等天然高分子进行结构改造得到的高吸水性材料。其特点是生产成本低、材料来源广泛、吸水能力强，而且产品具有生物降解性，不造成二次环境污染，适合作为一次性使用产品。但是产品的机械强度低，热稳定性差，特别是吸水后性能较差，不能应用到诸如吸水性纤维、织物、薄膜等场合。淀粉和纤维是具有多糖结构的高聚物，最显著的特点是分子中具有大量羟基作为亲水基团，经过结构改造后还可以引入大量离子化基团，增加吸水性能。后者主要指对聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物进行交联改造，使其具有高吸水树脂的性质。特点是结构清晰、质量稳定、可以进行大工业化生产，特别是吸水后机械强度较高，热稳定性好。但是生产成本较高，而吸水率偏低。在材料的外形结构上来说，目前已经有粉末型、颗粒型、薄膜型、纤维型等高吸水性产品，其中纤维型和薄膜型材料具有使用方便，便于在特殊场合使用的特点。高吸水性树脂由于采用原料不同，制备方法各
异，产品牌号繁多，单从产品名称上不易判断其结构归属。 高吸水性高分子材料之所以能够吸收高于自身重量数百倍，甚至上千倍的水分，其特殊结构特征起到了决定性的作用。作为高吸水性树脂从化学结构上来说主要具有以下的特点： 1）树脂分子中具有强亲水基团，如羟基、羧基等。这类聚合物分子都能够与水分子形成氢键，因此对水有很高的亲和性，与水接触后可以迅速吸收并被水所溶胀。 2）树脂具有交联结构，这样才能在与水相互作用时不被溶解成溶液。 3）聚合物内部应该具有浓度较高的离子性基团，大量离子性基团的存在可以保证体系内部具有较高的离子浓度，从而在体系内外形成较高的指向体系内部的渗透压，在此渗透压作用下，环境中的水具有向体系内部扩散的趋势，因此，较高的离子性基团浓度将保证吸水能力的提高。 4）聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，吸水后的机械强度增加，同时吸水能力也可以提高。 高吸水性树脂的性能 高吸水性树脂作为一种功能材料应用，其应用领域不同，对它的性能也有各种各样的要求。高吸水性树脂主要有以下几项性能： 1）吸水性高吸水性树脂的吸水性可从两个方面反映：一是其吸水溶胀的能力，以吸水率表示，目前报道的最大吸水率是5000 倍;另一个是其保水性。其吸水能力不仅决定于聚合物的组成，结构，形态，分子量，交联度等内在因素，外界条件对其影响也很大.高吸水性树脂吸水性的测定方法很多,有筛网法，茶袋
生物功能材料的研究进展
生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如：迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质，海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分，丝素蛋白是一种优质的生物医学材料，具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅
高分子材料按应用分类
高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、、高分子涂料和高分子基复合材料等。①橡胶是一类线型柔性。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和两种。②高分子纤维分为天然和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。③塑料是以合成树脂或的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和。④高分子胶粘剂是以合成为主体制成的。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为涂料、天然树脂涂料和。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。⑦。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子和医用、等。高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。 按高分子主链结构分类 ①碳链高分子：分子主链由C原子组成，如：PP、PE、PVC②杂链高聚物：分子主链由C、O、N等原子构成。如：聚、聚酯③元素有机高聚物：分子主链不含C原子，仅由一些杂原子组成的高分子。如：硅橡胶 新型高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、和涂料等。其中，被称为现代高分子的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 高分子分离膜 是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或差为动力，使混合物、液体混合物或、无机物的等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用交换膜电解可减少污染、节约能源：利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小；利用从中富集氧可大大提高回收率等。
吸水高分子材料
神奇的功能高分子材料—高吸水性树脂 随着科学技术和国民经济的发展，高分子材料已经渗透到各个领域。各种塑料制品、薄膜、人造皮革、合成橡胶、合成纤维等已经成为人们生活中不可缺少的材料。功能高分子材料是20世纪60年代发展起来的新型领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。 功能高分子有时也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。 高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。 高吸水性树脂的种类很多，所用原料及工艺方法也各不相同。主要类型有聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接校共聚物类等，此外还有与橡胶共混的复合性吸水材料。在上述各种类型中，研究开发较多的为聚丙烯酸酯类。该树脂系以丙烯酸和烧碱为主要原料，采用逆向聚合法而制得。由于工艺较为简单，易于操作，制得的树脂吸水率高，生产成本较低，因此发展非常迅速。 高吸水性树脂是一种白色或徽黄色、无毒无味的中性小颗粒。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水，因此可用作农业、园林、苗不移植用保水剂。在蔬菜，花卉种植中，预先在土壤中撒千分之几的高吸水性树脂，可使蔬菜长势旺盛，增加产量。在植树造林中，各种苗木移植期间往往因为保管不善而干枯死亡。如果将刚出土的苗木用高吸水性树脂的水凝胶液进行保水处理，其成活率可显著提高。有人做过山茶花、珊瑚树的移植试验。经保水处理的成活率达百分之百，而未作处理的成活率很低或全部死亡。高吸水性树脂还可作为种子涂覆剂，在飞播造林、入早草原方面大显身手。 高吸水性树脂除具有吸水量高，保水性好、吸水性快，吸氨力强、无毒副作用等特点外，其最突出的特点是它与苯、甲苯、丙酮、乙醚、甲醇、乙醇、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂发生化学反应。它吸收试剂中的水份后，变成一种凝胶状的物质。如果把吸足水份的保水剂分离出来，烘干后可重复使用。高吸水性树脂用于化工生产，可大大提高各种化学试剂的浓度、纯度和产品的质量。它可以取代化工生产中的精馏塔，从根本上改革生产工艺，大大降低了生产成本，经济效益十分可观。 高吸水性树脂，可以做成吸血纸，代替医用药棉。坯可加工成妇女卫生巾、婴幼儿纸尿布、纸手帕以及纸餐巾等。妇女卫生巾携带方便，卫生、柔软舒适，
生物医用高分子材料研究进展及趋势
JI A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年10 月
生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科
谈谈高分子材料在现代生活中的应用
谈谈高分子材料在现代生活中的应用 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，由相对分子质量较高的化合物构成。高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 一高分子材料在生活中的应用简介 高分子按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础，我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成
织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料；高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等 一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯；合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、
高分子高能材料研究进展
高分子高能材料研究进展材料化学091班 091304131 洪荣
摘要: 系统地介绍了几类新一代功能高分子材料，旨在为进一步的研究开发与应用。提供有价值的参考方法，在分析现有功能高分子材料结构特征的基础上着重阐述了几种新一代功能高分子材料的性能特点、功能原理及发展动态。介绍了几种新型功能高分子材料的发展及应用,包括二氧化碳功能高分子材料、形状记忆功能高分子材料、糠醛系功能高分子材料、导电高分子材料、生态可降解高分子材料等,并展望了功能高分子的未来。 关键词:功能高分子材料;进展;导电；医用；复合；生物降解；智能；展望。 功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60 年代迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。功能高分子材料分为两类:一类是在原来高分子材料的基础上,使其成为更高性能和功能的高分子材料,另一类是具有新型功能的高分子。而功能高分子材料又分为:化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、高分子液晶等。新型功能高分子材料因为其特殊的功能而受到人们广泛关注。
二氧化碳功能高分子材料 CO2 是污染环境的废气,不活泼且难以利用,作为一种配位能力较强的物质,它具有与金属形成种种络合物的能力,故CO2 有很多机会被活化而参加某些化学反应,在一定条件下CO2 能插入到金属、碳、硅、氢等元素组成的化学键中,反应过程中CO2的碳或与被插入键较贫电子的一端连接。它与其他共聚单体轮流与催化剂金属络合物而插入金属杂原子键中。这种插入反应是制备各种羧酸或羧酸盐、氨基甲酸酯、碳酸酯、有机硅、有机磷化合物的基础,作为可聚合单体, 利用CO2 可得到许多有机物。 自 1969 年, Inoue S.等报道二氧化碳与环氧丙烷(PO)共聚制备高交替的聚丙撑碳酸酯（PPC）以来,以二氧化碳作为单体合成全降解脂肪族聚碳酸酯已成为各国化学家研究的热点之一。在此领域，研究最为广泛的是二氧化碳与PO共聚合成PPC 和二氧化碳与环氧环己烷(CHO)共聚合成聚环己撑碳酸酯(PCHC)。但由于PPC 的玻璃化转变温度低（35-40℃左右）和PCHC 较脆而大大限制了它们的应用范围。用稀土三元催化剂合成了二氧化碳、环氧丙烷和环氧环己烷的三元共聚物,并研究了单体配比对三元共聚物的组成、微结构、热力学性能和力学性能的影响。 以CO2 为基本原料与其他化合物在不同催化剂作用下,可缩聚合成多种共聚物,其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2 与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2 共聚物脂肪族碳酸酯。目前只有美、日、韩等国已建成脂肪
保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料
保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料,无毒无害,反复释水、吸水。因此农业上人们把它比喻成?微型水库#。同时它还能吸收肥料、农药,并缓慢释放,增加肥效、药效,广泛用于农业、林业、园艺建筑材料等方面。(1)提高成活率。幼苗移栽时由于根部失水,导致城市绿化的成活率只有60%~90%,而道路边坡绿化更低至30%~60%。尤其是名贵苗木或古树长途移栽,死一株都损失惨重。如用本剂将幼苗蘸根后运输、定植,可周转几天根部不失水,成活率高达98%~100%。尤其可反季节种草植树、随时建植绿化。(2)解决没法浇水或浇水投入大的问题。保水剂用后仅需很少的雨水或浇灌水,即可长期保持根部恒湿,解决全年浇水问题。大多数植物可连旱2~3个月而不需浇水,减少浇水次数5~10倍,节省养护成本60%以上。相对铺设管道、或每天用洒水车养护、耗费水源、以及高昂的工资和水价而言,既省钱省力,绿化效果又好。(3)节省运输成本。很多苗木移栽需带土球,造成运量少且运费高,如去掉土球用本剂将幼苗蘸根后运输,可极大地增加运量而减少运费,节约运输成本40%以上。(4)节肥省药。可将几种水溶性氮肥、生长素和根用药剂等,水溶后吸到本剂中,即成为肥药缓释剂,使肥药不流失,达到均衡供水、施肥、给药三重效果。尤其是高档花卉用的生物菌肥,因需要封潮湿才能促使菌体活化繁殖,如与本剂复合施用,即为菌肥促活剂,能显著提高肥药效、又节省肥药用量。(5)绿化见效快。本剂始终保持根土恒湿均衡供水,同时吸溶肥料,使植株长期水肥充足,从而保持长势旺盛,绿化效果立竿见影,提高绿化效果60%以上。(6)低本高效。本剂用量很少,使用一次的成本仅0.1~0.8元/m2,而且用一次长久有效。这点投入仅从上述?提高成活率#中即可完全抵消,一般还有盈余。(7)用途广泛。适用于城市绿化中的花草灌木、景观乔木、盆景花坛、租摆植物、社区公园绿地、球场草地、无土栽培、透明观根花卉、楼顶绿化植被和道路护坡绿化等
化学与生活《几种高分子材料的应用》教案2(鲁科版选修1)
课题5 几种高分子材料的应用 教学目标 1.了解几种高分子材料的成分及特点。 2.学会根据不同材料的特性区别不同物质的组成。 3.联系实际，根据生活中的应用，认识到高分子材料的发展趋势及前景。 教学重点： 1.了解几种高分子材料的成分及特点 2.学会根据不同材料的特性区别不同物质的组成。 联想.质疑： 有些优质的滑雪板的表面贴一层非常光滑的薄膜，这种薄膜是由一种高分子材料制成的，可以大大提高滑雪速度；另外，如果用这种材料制作水龙头的垫片，密闭性好，经久耐用；电缆电线的绝缘层、电热毯中间的发热层常用它作为绝缘材料；化工生产也会用它来保护设备不受酸碱的侵蚀…你知道这是一种什么材料吗？ 一、聚四氟乙烯 阅读思考：聚四氟乙烯的成分？性能？用途？ 1、成分：-[CF2-CF2]n- 2、制备：反应类型----加聚反应 3、性能： ①具有特殊的化学稳定性：耐酸碱、耐高低温、绝缘性、防水性 ②摩擦系数小，极其光滑。 4、用途：广泛应用于化学化工、机械、电器、建筑、医疗等领域 二、耐磨鞋底和轮胎 阅读思考：橡胶的分类？各种橡胶的成分、性能及用途？ 1、橡胶的分类：天然橡胶和合成橡胶 2、丁苯橡胶 ①成分
②制备 单体：CH2=CH—CH=CH2 ③性能：兼有橡胶和塑料的性能 ④用途：广泛用于制鞋、沥青改性、塑料改性和黏合剂行业等 3、丁顺橡胶 性能:耐磨、弹性、耐低温、耐热等 4、丁基橡胶 单体:异丁烯和少量异戊二烯 性能:气密性好、耐热、耐老化 用途:做汽车内胎、探空气球、无内胎轮胎 5、乙丙橡胶 成分:乙烯和丙稀 制备 单体：乙烯、丙烯 性能：柔韧性好 用途：制造汽车或建筑门窗的密封胶条 三、“尿不湿”与荒漠绿化 活动探究： （1）取一片纸尿片，用天平称量它的质量，使其充分吸水后再称其质量，计算单位质量纸尿片的最大吸水量。 （2）用同样的方法测定其它材料的吸水能力，与纸尿片进行比较。 （3）把充分吸水的几种材料放到窗口通风处，每隔一段时间后称其质量，比较哪种材料更易失水. 1、“尿不湿”原理 尿不湿既能吸水又能保水的原因是：“尿不湿”中添加了一种高吸水树脂。高吸水树脂是含