醫藥日化級高吸水性樹脂項目商業計劃書

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　　高吸水性樹脂的吸水機理

　　自然界中能吸水的物質很多,按其吸附水的性質來分,基本上分類,一類是物理吸附,像傳統的棉花、紙張、海綿等,其吸附主要是毛細管的吸附原理,所以此類物質吸水能力不高,只能吸收自身重量的20倍水,一旦有壓力,水便會從中流出。另一類是化學吸附,通常是通過化學鍵的方式把水和親水性物質結合在一起成為一個整體。此種吸附結合很牢,加壓也不能把水放出。

　　高吸水性樹脂是由三維空間網絡構成的聚合物,它的吸水,既有物理吸附,又有化學吸附,所以,它能吸收成百上千倍的水。

　　一、高吸水性樹脂與水的作用

　　當水與高分子表面接觸時,有種相互作用,一是水分子與高分子電負性強的氧原子形成氫鍵結合二是水分子與疏水基團的相互作用三是水分子與親水基團的相互作用。高吸水性樹脂本身具有的親水基和疏水基與水分子相互作用形成自為水合狀態。樹脂的疏水基部分可因疏水作用而易于折向內側,形成為不溶性的粒狀結構,疏水基周圍的水分子形成與普通水不同的結構水。

　　用DSC、NMR分析、高吸水性樹脂處于凝膠狀態時,存在大量的凍結水和少量的不凍水。發現親水性水合,在分子表面形成厚度為一的一個水的分子層。第一層,極性離子基團與水分子通過配位鍵或氫鍵形成的水合水。第二層,水分子與水合水通過氫鍵形成的結合水層。由此計算,水合水的總量不超過一水極性分子,這些水合水的數量與高吸水性樹脂的高吸水量相比,相差一個數量級,由此可見高吸水性樹脂的吸水,主要是靠樹脂內部的三維空間網絡間的作用,吸收大量的自由水貯存在聚合物內,也就是說,水分子封閉在邊長為一聚合物網絡內,這些水的吸附不是純粹毛細管的吸附,而是高分子網絡的物理吸附。這種吸附不如化學吸附牢固,仍具有普通水的物理化學性質,只是水分子的運動受到限制。

　　二、人高吸水性樹脂的離子網絡

　　高吸水性樹脂在結構上是輕度變聯的空間網絡結構,它是由化學交聯和樹脂分子鏈間的相互纏繞物理交聯構成的。吸水前,高分子長鏈相互靠攏纏在一起,彼此交聯成網狀結構,從而達到整體上的緊固程度。高吸水性樹脂可以看成是高分子電介質組成的離子網絡和水的構成物。在這種離子網絡中,存在可移動的離子對,它們是由高分子電介質的離子組成的其離子網絡結構如圖高吸水性樹脂的吸水過程是一個很復雜的過程。吸水前,高分子網絡是固態網束,未電離成離子對,當高分子遇水時,親水基與水分子的水合作用,使高分子網束張展,產生網內外離子濃度差。如高分子網結構中有一定數量的親水

　　離子,從而造成網結構內外產生滲透壓,水分子以滲透壓作用向網結構內滲透。同理,如被吸附水中含有鹽時,滲透壓下降,吸水能力降低、由此可見,高分子網結構的親水基離子是不可缺的,它起著張網作用,同時導致產生滲透功能。親水離子對是高吸水性樹脂能夠完成吸水全過程的動力因素,這一點也可從式中看出。高分子網結構特有多量的水合離子,是高吸水性樹脂提高吸水能力,加快吸水速度的另一個因素。

　　高吸水性樹脂三維空間網絡的孔徑越大,吸水率越高,反之,孔徑越小,吸水率越低。樹脂的網絡結構是能夠吸收大量水的結構因素。

　　三、吸水性與保水性

　　吸水和保水是一個問題的兩個方面在一定溫度和壓力下,高吸水性樹脂能自發地吸水,水進入到樹脂中,使整個體系的自由能降低,直到滿足平衡為止。如水從樹脂中放出,使自由能升高,不利于體系的穩定。通過差熱分析表明,高吸水性樹脂吸收的水在150℃以上時,仍有50%的水封閉在水凝膠的網絡中,當溫度達到200℃時,水分子的熱運動超過高分子網絡的束縛力后,水才揮發逸出。因此在常溫下,加多大的壓力,水也不從高吸水性樹脂中溢出。另外,高吸水性樹脂的吸水能力還與網絡鏈上的離子密度和所吸附介質等因素有關,這已被實驗所證明。

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