高吸水性树脂的制备
高吸水性高分子（Superabsorbent polymers，简称SAP，也叫高吸水性树脂，高吸水性聚合物），是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并能够吸收、保留相对于其本身质量要大得很多的液体的新型功能高分子材料。传统的吸水性材料如棉花、纸张、海绵、泡沫塑料等吸水倍率均较低，一般只有自身重量的20倍，且稍加挤压，极易失去水分，与之相比，高吸水树脂具有独特的优势：不溶于水喝任何有机溶剂，但能吸收相当于其自身重量几百倍乃至几千倍的水；其吸收的水份不易用机械压力压出，具有优异的保水性能；在吸收水分后能形成一定强度的凝胶，对生物组织无刺激作用；使用方法简单，具有成本低、高效益的绿色环保性。由于高吸水树脂具有以上的优点，已被广泛应用于生理卫生用品、农业园艺、沙漠防治与绿化、环境治理、建筑等领域，是今年来深受人们重视、发展较快的新型功能高分子材料。现在全世界高吸水树脂的年生产能力已超过14万吨。目前，美国和日本在高吸水树脂的研究开发方面居领先地位。我国这方面的研究起步较晚。
高吸水性树脂根据原料来源，高吸水树脂可分为淀粉体系、纤维素体系和合成树脂体系。
高吸水性树脂（SAP）又称超强吸水剂， 1. 淀粉接枝丙烯腈共聚物（HSPAN）
这种高吸水树脂有美国农业部提供。工业化后，商品名为“Super Slurper”。生产过程是将淀粉在90℃水中糊化，加入丙烯腈，以铈铵为引发剂，在20-30℃下，进行接枝共聚反应，产物在强碱作用下水解，使接枝的聚丙烯腈部分转变为相应的聚丙烯酰和聚丙烯酸盐，然后用甲醇作沉淀剂，分离、干燥得到成品，所形成的聚合物可吸收600-1000倍的水分，但长期保水性不好。 2. 淀粉-丙烯酸盐接枝共聚
生产过程与HSPAN相似，方法是使用淀粉和聚丙烯酸钠的水溶液经加热混炼，由于混炼加热，在高分子键上产生自由基，取代了通常的引发剂的作用，从而形成接枝共聚物。通常教练机用环氧氯丙烷或氯化钙。 3. 羧甲基纤维素
采用纤维素、淀粉等多糖类天人高分子为原料，经羧甲基化后可制得高吸水树脂。根据羧甲基化程度的不同，教练后得到不同吸水性能的产品。为了克服目
前的高吸水树脂对盐水吸收能力低的特点，有人提出首先用环氧乙烷进行羧乙基醚化后再用甲醛交联的方法。 4. 聚丙烯酸体系
近年来石油化工事业蓬勃发展，丙烯酸系列产品迅速增多，为高吸水树脂提供了大量的原料资源。采用甲基丙烯酸甲酯与醋酸乙烯聚合，在强碱存在下，加压水解，干燥后可达到高吸水树脂。将丙烯酸钠和少量二烯烃单体，有引发剂进行共聚，得到低交联度的聚丙烯酸钠。或者先让丙烯酸钠聚合成均聚物，后添交联剂进行交联。这种方法得到的高吸水性聚合物在聚合时交联剂的数量影响较大，含量过少，吸水能力不高，难以聚合；含量过多，引起体系粘度过高，形成在水中极难溶胀的高交联度聚合物。
一、实验目的
1. 了解高吸水树脂的基本功能及用途
2. 了解合成聚合物类高吸水性树脂制备的基本方法及性能的表征方法 3. 训练学生查阅有关资料，制定实验方案的能力
二、实验原理
高吸水性树脂主要的聚合方法要有：本体聚合法、溶液聚合法和反相悬浮聚合法等。本体聚合法由于反应热难以排除，加上聚合物出料难，用于实验室合成偏多。反相悬浮法以溶剂(油相)为分散介质，水溶性单体在悬浮剂和强烈搅拌作用下，分散成悬浮水相液滴，引发剂溶解在水相液滴中而进行的聚合反应。溶液聚合法反应单体和引发剂等在适当的溶剂中进行聚合，聚合工艺简单，单体转化率高，吸水能力和保水能力强，最主要是制备工艺具有物耗低、能耗低、污染小的特点，是一种符合环保节能的制备方法，特别适合于工业化生产。本实验主要采用溶液聚合法来合成丙烯酸系高吸水性树脂。
水溶液聚合法操作简单、环境友好，是通过单体的烯烃双键的游离加成反应完成的。生产工艺由聚合和聚合后处理2部分组成。在聚合工序，高纯丙烯酸先由氢氧化钠部分中和，再将一定中和度的丙烯酸钠盐水溶液配制成物料进入聚合釜聚合。在后处理工序，胶体聚合物被粉碎后输送到干燥机干燥，产品经筛分后包装。该工艺技术的优点是流程较短，操作比较容易控制
水溶液聚合法可以采用聚合后的溶胶干燥、粉碎、筛分的连续工艺技术，效率高，适合规模化生，污染物排放量很低，解决了一些放大效应，产品色泽洁白，吸水倍数和其他指标容易按要求控制，设备要求相对简单，是适合规模生产的工
艺。目前世界上80%一90%高吸水性树脂生产工艺为水溶液法。
三、实验试剂与药品
丙烯酸，N，N --亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)；丙烯酰胺；过硫酸铵；氢氧化钠
四、实验过程
1. 中和
称取一定量的丙烯酸，加入一定量的蒸馏水。配一定浓度的 NaOH 溶液，缓慢加入到丙烯酸溶液中，并不断搅拌。 2. 加交联剂和引发剂
按照配方在中和好的丙烯酸溶液中加入定量的单体丙烯酰胺，交联剂N，N -亚甲基双丙烯酰胺，搅拌到完全溶解。 3. 反应
在4颈烧瓶中先通5分钟氮气排出烧瓶中的氧气，防止瓶中氧气影响聚合反应。加入反应物，在40℃-90℃下反应数小时。 4. 后期处理
反应结束得到无色透明凝胶，将所得凝胶在70—80℃烘箱中烘干后用剪刀把烘干后的凝胶剪碎，然后继续在烘箱中烘数小时，完全烘干后用研钵把凝胶磨碎即得高吸水性树脂。
五、吸水性能测试
称取一定质量的树脂加入水中，待树脂充分溶胀一定时间后，采用网袋过滤，沥干水分，按公式计算吸水率Q=(M2-M1)/M1
式中Q—树脂的吸水率，g/g；
六、实验要求
通过实验方案的设计，进行正交试验，在对所得样品性能测试的基础上，寻找制备性能最优的实验条件。
