《材料化学导论》课程授课教案（讲稿）第20讲 6.4功能高分子材料

第20讲86.4功能高分子材料材料化学导论课程教案86.4功能高分子材料【目的要求】通过本讲课程的学习，了解功能高分子材料的应用，掌握离子交换树脂的特点、分类和功能；了解高吸水树脂的类型和制备方法，掌握高吸水树脂的特点、吸水机理、基本特性和影响因素。本讲课的教学强调基础理论的应用，注意启发学生，加强学生对基础理论知识灵活应用能力的培养；并引导学生学以致用的理念，让学生充分感受到学有所用，提高学生的学习兴趣。【重点】离子交换树脂的特点和功能；高吸水树脂的吸水机理，基本特性和影响因素。【难点】离子交换树脂的特点和功能；高吸水树脂的吸水机理【本讲课程的内容】定义：一般是指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类新型高分子材料。这类高分子对光、电、磁、力、热、化学、生物化学具有反应，表现出选择性和特异功能。6.4.1离子交换树脂（一）离子交换树脂的定义1.定义：离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能离解的基团两个基本组分所构成的不溶性、多孔的、固体高分子电解质。2.功能：它能在液相中与带相同电荷的离子进行交换反应，此交换反应是可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有状态，可供再次利用（再生）。（二）离子交换树脂的特点（1）离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不同于普通的溶剂，如乙醇，丙酮等。（2）交联骨架上带有许多可反应的基团，如阳离子或阴离子键连于聚合物骨架上，配对反离子可以被交换掉。（三）离子交换树脂的分类1.按功能特性来分：阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和特种离子交换树脂（1）阳离子交换树脂：带有酸性功能基团，并能与溶液中的阳离子（如Ca，Mg,Na，K

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 §6.4 功能高分子材料 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解功能高分子材料的应用，掌握离子交换树脂的特点、 分类和功能；了解高吸水树脂的类型和制备方法，掌握高吸水树脂的特点、吸水机理、基本 特性和影响因素。本讲课的教学强调基础理论的应用，注意启发学生，加强学生对基础理论 知识灵活应用能力的培养；并引导学生学以致用的理念，让学生充分感受到学有所用，提高 学生的学习兴趣。 【重 点】离子交换树脂的特点和功能；高吸水树脂的吸水机理，基本特性和影响因素。 【难 点】离子交换树脂的特点和功能；高吸水树脂的吸水机理 【本讲课程的内容】 定义：一般是指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能 或化学活性的一类新型高分子材料。这类高分子对光、电、磁、力、热、化学、生物化学具 有反应，表现出选择性和特异功能。 6.4.1 离子交换树脂 （一）离子交换树脂的定义 1.定义： 离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能离解的基团两个基本组分所构成的不溶 性、多孔的、固体高分子电解质。 2. 功能： 它能在液相中与带相同电荷的离子进行交换反应，此交换反应是可逆的，即可用适当的 电解质冲洗，使树脂恢复原有状态，可供再次利用（再生）。 （二）离子交换树脂的特点 （1）离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状高分子材料，其外形一般为颗粒 状，不溶于水和一般的酸、碱，也不同于普通的溶剂，如乙醇，丙酮等。 （2）交联骨架上带有许多可反应的基团，如阳离子或阴离子键连于聚合物骨架上，配对 反离子可以被交换掉。 （三）离子交换树脂的分类 1. 按功能特性来分：阳离子交换树脂，阴离子交换树脂和特种离子交换树脂 （1）阳离子交换树脂：带有酸性功能基团，并能与溶液中的阳离子（如 Ca2+,Mg2+,Na= ,K+

第20讲$6.4功能高分子材料材料化学导论课程教案等）进行交换的树脂，且交换过程和再生过程是可逆反应。R-SO,H + NaCIO,Na +RRl阳离子交换树脂可分：《1）强酸性（聚苯乙烯系），如交换基：磺酸一SOsH《2）中酸性（聚苯乙烯系），如交换基：一P=0(OH)2(3）弱酸性（甲基丙烯酸系），交换基：羧基一COOH或酚基一OH（2）阴离子交换树脂：带有碱性功能基并能与阴离子进行交换的树脂。它实际上是一高分子碱，也分强碱（-N'R3C1）和弱碱（-NH2，-NRH，-NR2）。这类树脂具有活波的碱性基团，如-NH2，-NRH，-NR2，它在水中生成OH，可以与各种阴离子起交换作用，交换和再生过程是可逆的。R-N(CH,),OH + CI- R N(CH,),CI + OH《1）强碱性（聚苯乙烯系），交换基：-N'R.C1《2》弱碱性（聚苯乙烯系），如交换基：氨基一NH2（3）鳌合树脂：高分子骨架上连接有含配位原子（如0，S，N等）合功能基，对多种金属离子具有选择性螯合作用，因此可以多多种离子有浓缩和富集作用。因此，可以对各种离子有浓缩和富集作用，可广泛用于污水处理、环保等。（2）按物理结构不同区分离子交换树脂按物理结构不同可以分为凝胶型、大孔型及载体型三大类。从离子交换树脂出发，还衍生了一些很重要的功能高分子材料，如离子交换纤维，吸附树脂等，（四）离子交换作用的机理离子交换的机理是化学吸附的过程。整个吸附历程与液固相反应的历程类似，控制步骤为内扩散。①溶液内离子扩散至树脂表面；②由表面扩散到树脂内部；③离子交换：④被交换的离子从树脂内部扩散至表面；③被交换的离子再扩散至溶液中。（五）离子交换树脂的功能1、离子交换性交换过程：溶液内离子扩散至树脂表面，再由表面扩散到树脂内功能基所带的可交换离

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 等）进行交换的树脂，且交换过程和再生过程是可逆反应。 3 3 R SO H NaCl O Na HCl    RS 阳离子交换树脂可分： 〈1〉强酸性（聚苯乙烯系）， 如交换基：磺酸 －SO3H 〈2〉中酸性（聚苯乙烯系），如交换基：—P=O(OH)2 〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系），交换基：羧基—COOH 或酚基—OH （2）阴离子交换树脂：带有碱性功能基并能与阴离子进行交换的树脂。它实际上是一种 高分子碱，也分强碱（-N + R3Cl）和弱碱(-NH2, -NRH,-NR2)。这类树脂具有活波的碱性基团， 如-NH2,-NRH,-NR2,它在水中生成 OH-，可以与各种阴离子起交换作用，交换和再生过程是可逆 的。  3 3    3 3 – R N CH OH Cl R N CH Cl OH      〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系），交换基：-N + R3Cl 〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系），如 交换基：氨基—NH2 （3）螯合树脂：高分子骨架上连接有含配位原子（如 O，S，N 等）螯合功能基，对多种 金属离子具有选择性螯合作用，因此可以多多种离子有浓缩和富集作用。因此，可以对各种 离子有浓缩和富集作用，可广泛用于污水处理、环保等。 （2）按物理结构不同区分 离子交换树脂按物理结构不同可以分为凝胶型、大孔型及载体型三大类。从离子交换树 脂出发，还衍生了一些很重要的功能高分子材料，如离子交换纤维，吸附树脂等。 （四）离子交换作用的机理 离子交换的机理是化学吸附的过程。整个吸附历程与液固相反应的历程类似，控制步骤 为内扩散。 ①溶液内离子扩散至树脂表面； ②由表面扩散到树脂内部； ③离子交换； ④被交换的离子从树脂内部扩散至表面； ⑤被交换的离子再扩散至溶液中。 （五）离子交换树脂的功能 1、离子交换性 交换过程：溶液内离子扩散至树脂表面，再由表面扩散到树脂内功能基所带的可交换离

第20讲S6.4功能高分子材料材料化学导论课程教案子附近，进行离子交换，之后被交换的离子从树脂内部扩散到表面，再扩散到溶液中。常用来评价离子交换树脂的性能指标有：交换容量、选择性、交联度、孔度、机械强度和化学稳定性等。（1）交换容量：指一定数量的交换树脂所带的也可以说是储存的可交换离子的数量。交换容量是表示树脂交换能力大小的量，常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。一般说：加大交联度提高了机械强度，同时降低了交换容量，甚至可失去交换能力。大孔树脂比小孔树脂容量大。树脂组成中，引入较多的官能团，以提高其交换容量（2）选择性：指离子交换树脂对溶液中不同离子亲和力大小的差异，用选择性系数表征。（3）机械强度：一般说：加大交联度、减小粒度，机械强度提高。机械强度是由高分子骨架的化学结构和交联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定的。（4）再生：离子交换树脂交换某种离子到一定程度下，就不再起交换作用，需再生。离子交换树脂的交换过程和再生过程是可逆反应。2、吸附功能吸附量的大小和吸附的选择性，主要取决于表面的极性和被吸附物质的极性。吸附功能虽树脂表面积的增大而增大，因此大孔型树脂的吸附功能远远大于凝胶型树脂。3、催化作用离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可对许多化学反应起到催化作用。4、脱水功能离子交换树脂的吸水性与交联度、化学基团的性质和数量有关。交联度增加，吸水性下降树脂的化学基团极性越强，吸水性越强。（六）、离子交换树脂的应用水处理：水的软化、脱盐、高纯水的制备，脱碱，脱盐等；治金行业：稀土、重金属、过渡金属等的分离、提纯和回收：海洋资源利用：海水淡化、重要化工原料的提取，如海水中提取I2,Br2，Mg等；化工工业：催化剂、吸附剂、干燥剂等食品工业：糖脱色、酒的脱色、去杂质等环境保护：污水处理等。6.4.2高吸水性树脂定义：是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物，既不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有吸收自身几百倍甚至上千倍水的能力，且吸收速率快，保水性能好，即使加压也难把水分离出来

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 子附近，进行离子交换，之后被交换的离子从树脂内部扩散到表面，再扩散到溶液中。 常用来评价离子交换树脂的性能指标有：交换容量、选择性、交联度、孔度、机械强度和 化学稳定性等。 （1） 交换容量：指一定数量的交换树脂所带的也可以说是储存的可交换离子的数量。 交换容量是表示树脂交换能力大小的量，常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。 一般说：加大交联度提高了机械强度，同时降低了交换容量，甚至可失去交换能力。大孔 树脂比小孔树脂容量大。树脂组成中，引入较多的官能团，以提高其交换容量 （2） 选择性：指离子交换树脂对溶液中不同离子亲和力大小的差异，用选择性系数表征。 （3） 机械强度：一般说：加大交联度、减小粒度，机械强度提高。 机械强度是由高分子骨架的化学结构和交联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定的。 （4）再生：离子交换树脂交换某种离子到一定程度下，就不再起交换作用，需再生。 离子交换树脂的交换过程和再生过程是可逆反应。 2、吸附功能 吸附量的大小和吸附的选择性，主要取决于表面的极性和被吸附物质的极性。吸附功能 虽树脂表面积的增大而增大，因此大孔型树脂的吸附功能远远大于凝胶型树脂。 3、催化作用 离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可对许多化学反应起到催化作用。 4、脱水功能 离子交换树脂的吸水性与交联度、化学基团的性质和数量有关。交联度增加，吸水性下降， 树脂的化学基团极性越强，吸水性越强。 （六）、离子交换树脂的应用 水处理：水的软化、脱盐、高纯水的制备，脱碱，脱盐等； 冶金行业：稀土、重金属、过渡金属等的分离、提纯和回收； 海洋资源利用：海水淡化、重要化工原料的提取，如海水中提取 I2,Br2，Mg 等； 化工工业：催化剂、吸附剂、干燥剂等 食品工业：糖脱色、酒的脱色、去杂质等 环境保护：污水处理等。 6.4.2 高吸水性树脂 定义：是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合 物，既不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有吸收自身几百倍甚至上千倍水的能力，且吸收速 率快，保水性能好，即使加压也难把水分离出来

第20讲86.4功能高分子材料材料化学导论课程教案（一）、高吸水性树脂的类型和制备方法按这种方法分类，高吸水性树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类。1、淀粉类：淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式：（1）淀粉与丙烯进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团的产物，由美国农业部北方研究中心开发：（2）淀粉与亲水单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物是由日本三洋化成公司研制。淀粉改性的高吸水性树脂的优点：原料来源丰富，产品吸水倍率教高，通常都在干倍以上。缺点：吸收后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸收、保水作用。2、纤维素类：纤维素改性的高吸水性树脂也有两种形式：（1）纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基后用交联剂交联而成的产物：（2）有纤维素与亲水性单体接枝的共聚产物。缺点：吸收倍率较低，同时存在易受细菌的分解失去吸收、保水的能力。3、合成聚合物类（合成高吸水性树脂目前主要有四种类型）：（1）聚丙烯酸盐类这是目前生产最多的一类合成高吸水树脂，有丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。制备方法有溶液聚合后十燥粉碎和悬浮聚合两种。特点：吸水倍率较高，一般均在千倍以上。（2）丙烯腈水解物将聚丙烯睛用碱性化合物水解，再经交联剂交联，即得到高吸水性树脂。如将废晴纶丝水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。特点：由于腈基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较低，故这类产品吸收倍率不高，一般在500-1000倍左右。（3）醋酸乙烯酯共聚物将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进行共聚，然后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树脂。特点：在吸收后有较高的机械强度，适用范围广。（4）改性聚乙烯醇类

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 （一）、高吸水性树脂的类型和制备方法 按这种方法分类，高吸水性树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类。 1、淀粉类： 淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式： （1）淀粉与丙烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团的产物，由美国 农业部北方研究中心开发； （2）淀粉与亲水单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物， 是由日本三洋化成公司研制。 淀粉改性的高吸水性树脂的优点：原料来源丰富，产品吸水倍率较高，通常都在千倍以上。 缺点：吸收后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸收、 保水作用。 2、纤维素类： 纤维素改性的高吸水性树脂也有两种形式： （1）纤维素与一氯醋酸反应引入羧甲基后用交联剂交联而成的产物； （2）有纤维素与亲水性单体接枝的共聚产物。 缺点：吸收倍率较低，同时存在易受细菌的分解失去吸收、保水的能力。 3、合成聚合物类(合成高吸水性树脂目前主要有四种类型）： （1）聚丙烯酸盐类 这是目前生产最多的一类合成高吸水树脂，有丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共 聚而成。制备方法有溶液聚合后干燥粉碎和悬浮聚合两种。 特点：吸水倍率较高，一般均在千倍以上。 （2）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，即得到高吸水性树脂。如将废晴纶丝 水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。 特点：由于腈基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较低，故这类产品吸收倍率不高， 一般在 500-1000 倍左右。 （3）醋酸乙烯酯共聚物 将醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯进行共聚，然后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的共 聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸水性树脂。 特点：在吸收后有较高的机械强度，适用范围广。 （4）改性聚乙烯醇类

第20讲86.4功能高分子材料材料化学导论课程教案这类树脂是由聚乙烯醇与环状酸酐反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。是由日本可乐丽公司首先开发成功。特点：吸收倍率不高（150-400倍），但初期吸收速度较快，耐热性和保水性都较好，是一类使用面较广的高吸水性树脂。（二）、超强吸收高分子材料的结构特点（1）分子中具有强吸收基团如-OH基、-COOH基等，聚合物分子能够与水分子形成氢键或其它化学键，因此对水等强极性物质有一定表面吸附能力：（2）聚合物具有特殊的立体结构，有利于吸收后保持一定机械强度，保持水分：（3）聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，溶解度下降，吸水后的机械强度也增加，同时吸收能力也可以提高。（三）、高吸水树脂的吸水机理高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中的极性基团的分散状态有关。从化学组成和分子结构看，高吸水性树脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。水分子与亲水性基团中的金属离子形成配位水合，与电负性很强的氧原子形成氢键等。高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子由于极性作用而局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”（Falseice）结构。亲水性基团和蔬水性基团的这些作用，显然都为高吸水性树脂的吸水性能作了贡献。研究发现，高吸水性树脂中的网状结构对吸水性有很大的影响。未经交联的树脂基本上没有吸水功能。而少量交联后，吸水率则会成百上千倍地增加。但随着交联密度的增加，吸水率反而下降。高吸水性树脂吸收水后发生溶胀，树脂中的强亲水基团与水的吸附作用强烈，很容易被水所溶胀，而交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，因此构成含有大量水的凝胶状物质，在溶胀过程中，一方面，水分子力图渗入网格内使其体积膨胀；另一方面，由于交联高分子体积膨胀导致网格向三维空间扩展，使网格受到应力二产生弹性收缩，阻止水分子的进一步渗入。当这两种相反的作用相反抵消时，溶胀达到了平衡，吸水量达到最大。（四）、高吸水性树脂的基本特性及影响因素1、高吸水性察和表征高吸水性树脂吸水性的指标通常有两个，一是吸水率，二是吸水速度。（1）吸水率：

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 这类树脂是由聚乙烯醇与环状酸酐反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水的产物。 是由日本可乐丽公司首先开发成功。 特点：吸收倍率不高（150-400 倍），但初期吸收速度较快，耐热性和保水性都较好，是 一类使用面较广的高吸水性树脂。 （二）、超强吸收高分子材料的结构特点 （1）分子中具有强吸收基团如-OH 基、-COOH 基等，聚合物分子能够与水分子形成氢键或 其它化学键，因此对水等强极性物质有一定表面吸附能力； （2）聚合物具有特殊的立体结构，有利于吸收后保持一定机械强度，保持水分； （3）聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，溶解度下降，吸水后的机械强度 也增 加，同时吸收能力也可以提高。 （三）、高吸水树脂的吸水机理 高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中的极性基团的分散状态有关。从化学组成和分 子结构看，高吸水性树脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。 水分子与亲水性基团中的金属离子形成配位水合，与电负性很强的氧原子形成氢键等。 高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结 构，使进入网格的水分子由于极性作用而局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”（False ice） 结构。亲水性基团和疏水性基团的这些作用，显然都为高吸水性树脂的吸水性能作了贡献。 研究发现，高吸水性树脂中的网状结构对吸水性有很大的影响。未经交联的树脂基本上 没有吸水功能。而少量交联后，吸水率则会成百上千倍地增加。但随着交联密度的增加，吸 水率反而下降。 高吸水性树脂吸收水后发生溶胀,树脂中的强亲水基团与水的吸附作用强烈，很容易被水 所溶胀，而交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，因此构成含有大量水的凝胶状物质。 在溶胀过程中，一方面，水分子力图渗入网格内使其体积膨胀；另一方面，由于交联高 分子体积膨胀导致网格向三维空间扩展，使网格受到应力二产生弹性收缩，阻止水分子的进 一步渗入。当这两种相反的作用相反抵消时，溶胀达到了平衡,吸水量达到最大。 （四）、高吸水性树脂的基本特性及影响因素 1、高吸水性 察和表征高吸水性树脂吸水性的指标通常有两个，—是吸水率，二是吸水速度。 （1）吸水率：

第20讲$6.4功能高分子材料材料化学导论课程教案物理意义：每克树脂吸收的水的重量，单位：g水/g树脂。影响树脂吸水率有很多因素，除了产品本身的化学组成之外，还与产品的交联度、水解度和被吸液体的性质等有关（a）交联度对吸水性的影响高吸水性树脂在未经交联前，不具备吸水性或吸水性很低，因此通常需要进行交联。但交联密度过高对吸水性并无好处。b）水解度对吸水率的影响高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增加而增加。但事实上，往往当水解度高于一定数值后，吸水率反而下降。（c）被吸液的pH值与盐分对吸水率的影响高吸水性树脂是高分子电解质，水中盐类物质的存在和pH值的变化都会显著影响树脂的吸水能力。这是因为酸、碱、盐的存在，一方面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另一方面由于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩，与水分子的亲和力降低，因此吸水率Q降低。2、吸水速率一般来说，树脂的表面积越大，吸水速度也越快。所以，薄膜状树脂的吸水速度通常较快，而与水接触后易聚集成团的粉末状树脂的吸水速度相对较慢。3、加压保水性一旦吸足水后，即形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，即使在加压下也不易挤出来。4、吸氨性高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高分子，为提高吸水能力，必须进行皂化，使大部分羧酸基团转变为羧酸盐基团。但通常树脂的水解度仅70%左右，另有30%左右的羧酸基团保留下来，使树脂呈现一定的弱酸性。这种弱酸性使得它们对氨那样的碱性物质有强烈的吸收作用。（五）、高吸水性树脂的应用（1）日常生活，如尿布、宇航员尿巾、手帕、绷带、脱脂棉等。（2）农用保水剂（3）用作医疗卫生材料（4）工业吸水剂（5）食品工业包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等。【本讲课程的小结】本讲课主要讨论了（1）离子交换树脂；（2）高吸水树脂

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 物理意义：每克树脂吸收的水的重量，单位：g 水/g 树脂。影响树脂吸水率有很多因素， 除了产品本身的化学组成之外，还与产品的交联度、水解度和被吸液体的性质等有关。 （a）交联度对吸水性的影响 高吸水性树脂在未经交联前，不具备吸水性或吸水性很低，因此通常需要进行交联。但 交联密度过高对吸水性并无好处。 b）水解度对吸水率的影响 高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增加而增加。但事实上，往往当水解度高于一定 数值后，吸水率反而下降。 （c）被吸液的 pH 值与盐分对吸水率的影响 高吸水性树脂是高分子电解质，水中盐类物质的存在和 pH 值的变化都会显著影响树脂 的吸水能力。这是因为酸、碱、盐的存在，一方面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另—方面 由于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩，与水分子的亲和力降低，因此吸水率 Q 降低。 2、吸水速率 一般来说，树脂的表面积越大，吸水速度也越快。所以，薄膜状树脂的吸水速度通常较 快，而与水接触后易聚集成团的粉末状树脂的吸水速度相对较慢。 3、加压保水性 一旦吸足水后，即形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，即使在加压下也不 易挤出来。 4、吸氨性 高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高分子，为提高吸水能力，必须进行皂化，使大 部分羧酸基团转变为羧酸盐基团。但通常树脂的水解度仅 70％左右，另有 30％左右的羧酸基 团保留下来，使树脂呈现一定的弱酸性。这种弱酸性使得它们对氨那样的碱性物质有强烈的 吸收作用。 （五）、高吸水性树脂的应用 （1）日常生活，如尿布、宇航员尿巾、手帕、绷带、脱脂棉等。 （2）农用保水剂 （3）用作医疗卫生材料 （4）工业吸水剂 （5）食品工业 包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等。 【本讲课程的小结】 本讲课主要讨论了（1）离子交换树脂；（2）高吸水树脂

第20讲S6.4功能高分子材料材料化学导论课程教案【本讲课程的作业】走超强吸水高分子材料主要包括哪些类型？结构上一般具有什么样的共同特征？【本讲课程的思考题】离子交换树脂除了常见的水处理应用外，还有哪些些重要应用？

§6.4 功能高分子材料 材料化学导论课程教案 第 20 讲 【本讲课程的作业】 超强吸水高分子材料主要包括哪些类型？结构上一般具有什么样的共同 特征？ 【本讲课程的思考题】离子交换树脂除了常见的水处理应用外，还有哪些些重要应用？