第一讲——高吸水性聚合物

让我来介绍一下您最近比较感兴趣的SAP！高吸水性聚合物（SAP）是一种新型功能高分子材料。具有高吸水功能，可吸收比自身重数百至数千倍的水，并具有优异的保水性能。一旦吸水膨胀成水凝胶，即使加压也很难将水分离。因此，它在个人卫生用品、工农业生产、土木工程等各个领域有着广泛的用途。

高吸水性树脂是一类含有亲水基团和交联结构的高分子材料。它首先由芬达等人将淀粉与聚丙烯腈接枝，然后皂化而生产。按原料分有淀粉系列（接枝、羧甲基化等）、纤维素系列（羧甲基化、接枝等）、合成聚合物系列（聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氧乙烯系列等）几大类。与淀粉、纤维素相比，聚丙烯酸高吸水性树脂具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点。已成为当前该领域的研究热点。

这个产品的原理是什么？目前，聚丙烯酸占世界高吸水性树脂产量的80%。高吸水性树脂通常是含有亲水基团和交联结构的聚合物电解质。在吸水之前，聚合物链彼此靠近并缠结在一起，交联形成网状结构，从而实现整体紧固。当与水接触时，水分子通过毛细作用和扩散渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上相同离子之间的静电斥力，聚合物链拉伸并膨胀。由于电中性的要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外溶液的离子浓度差形成反渗透压。在反渗透压力的作用下，水进一步进入树脂，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网络结构和氢键作用限制了凝胶的无限膨胀。当水中含有少量盐时，反渗透压会降低，同时由于反离子的屏蔽作用，高分子链会收缩，导致吸水能力大大下降。树脂。一般高吸水性树脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力仅为去离子水的1/10左右。吸水性和保水性是同一问题的两个方面。林润雄等.在热力学中讨论了它们。在一定的温度和压力下，高吸水性树脂能自发吸收水，水进入树脂，降低整个体系的自由焓，直至达到平衡。如果水从树脂中逸出，增加自由焓，不利于体系的稳定性。差热分析表明，在150℃以上，高吸水性树脂所吸收的水份仍有50%被封闭在凝胶网络中。因此，即使在常温下施加压力，水也不会从高吸水性树脂中逸出，这是由高吸水性树脂的热力学性质决定的。

下次再讲SAP的具体用途。