高吸水性材料的研究的論文

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1、高吸水性材料的研究的論文摘要：高吸水性樹(shù)脂是一種新型的功能性高分子材料，由于它能吸收自身質(zhì)量幾百至幾千倍的水，且吸水膨脹后生成的凝膠具有優(yōu)良的保水性，因此在生理衛(wèi)生用品、土木建筑、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文介紹了高吸水性樹(shù)脂的分類、吸水機(jī)理、制備方法及應(yīng)用，并對(duì)高吸水性樹(shù)脂的發(fā)展前景作了展望?！　￡P(guān)鍵詞：高吸水性樹(shù)脂；機(jī)理；制備方法；應(yīng)用?！　　　∏把裕骸　「呶詷?shù)脂（簡(jiǎn)稱sar）是一種典型的功能高分子材料。它能吸收其自身重量數(shù)百倍、甚至上千倍的水，并具有很強(qiáng)的保水能力的高分子材料，所以它又成為超強(qiáng)吸水劑或高保水劑。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，高吸水性樹(shù)

2、脂是具有許多親水基團(tuán)的低交聯(lián)度或部分結(jié)晶的高分子聚合物。［1］　　1、高吸水性樹(shù)脂的吸水機(jī)理　　1.1高吸水性樹(shù)脂的吸水結(jié)構(gòu)　　高吸水性樹(shù)脂是一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它不溶于水而大量吸水膨脹形成高含水凝膠。高吸水性樹(shù)脂的主要性能是具有吸水性和保水性。要具有這種特性，其分子中必須含有強(qiáng)吸水性基團(tuán)和一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即具有一定的交聯(lián)度。實(shí)驗(yàn)表明：吸水性基團(tuán)極性越強(qiáng)，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。而交聯(lián)度需要適中，交聯(lián)度過(guò)低則保水性差，尤其在外界有壓力時(shí)水很容易脫去；交聯(lián)度過(guò)高，雖然保水性好，但由于吸水空間減少，使吸水率明顯降低。　　1.2高吸水性樹(shù)脂吸水量的計(jì)算　　高吸水

3、性樹(shù)脂的吸水量可以量化。flory［4］考慮聚合物中固定離子對(duì)吸水能力的貢獻(xiàn)，從聚合物凝膠內(nèi)外離子濃度差產(chǎn)生的滲透壓出發(fā)，導(dǎo)出了高吸水性樹(shù)脂溶脹平衡時(shí)的最大吸水性公式：　　　　q3/5=[（i/2vus﹡1/2）2+(1/2-x1)/v1]/（ve/vo）　　1.3高吸水性樹(shù)脂與水的作用方式　　當(dāng)水與高聚物表面接觸時(shí)，有三種相互作用：一是水分子與高分子中的電負(fù)性強(qiáng)的氧原子間的氫鍵作用；二是水分子與疏水基團(tuán)間的相互作用；三是水分子與親水基團(tuán)間的相互作用。.［6］　　高吸水性樹(shù)脂本身具有的親水基和疏水基與水分子相互作用形成水合狀態(tài)。樹(shù)脂的疏水基團(tuán)部分由于疏水基團(tuán)作用而易

4、于折向內(nèi)側(cè)，形成不溶性的粒狀結(jié)構(gòu)，疏水基團(tuán)周圍的水分子形成與普通水不同的結(jié)構(gòu)水。［7］　　　　2、高吸水性樹(shù)脂的制備方法　　　　2.1淀粉型高吸水性樹(shù)脂的制備　　2.1.1淀粉接枝共聚　　合成淀粉型高吸水性樹(shù)脂，所使用的原料為淀粉和單體。此外還利用引發(fā)劑（或催化劑）、交聯(lián)劑、堿、分散劑、表面活性劑、洗滌劑等助劑?！　∧壳耙缘矸蹫樵现苽涓呶詷?shù)脂的合成方法主要通過(guò)自由基引發(fā)聚合將乙烯基單體接枝到淀粉上。引發(fā)的方法以化學(xué)引發(fā)為主，也采用輻射引發(fā)接枝。聚合方法主要有溶液聚合和反相懸浮聚合?！　?.1.2淀粉經(jīng)羧甲基化可制備高吸水性樹(shù)脂　　該方法制備的高吸水性樹(shù)脂大多以

5、纖維素為原料，以淀粉為原料不常用?！　?．2纖維素型高吸水性樹(shù)脂的制備　　天然纖維及其衍生物是制備高吸水性樹(shù)脂的重要原料。通過(guò)醚化、酯化、交聯(lián)、接枝共聚等一種或幾種方法，人們現(xiàn)已制備出一系列高吸水性樹(shù)脂。由于纖維素來(lái)源廣，易于獲取且價(jià)廉，因此以纖維素為原料制備高吸水性樹(shù)脂日益受到重視。［11］　　2.2.1醚化-交聯(lián)法　　該方法是制備纖維素基高吸水性樹(shù)脂的一類常用方法。一般有以下三種方法：先交聯(lián)后醚化、先醚化后交聯(lián)、醚化與交聯(lián)同時(shí)進(jìn)行?！　?.2.2直接酯化法　　利用纖維素或其衍生物分子中羥基易通酸酐或氯酐起反應(yīng)的特征，可制備纖維素基高吸水性樹(shù)脂，被開(kāi)發(fā)的材料有兩種

6、?！　、爬w維素黃原酸鹽吸水材料，該材料耐鹽性、耐堿性較好?！　、启燃谆w維素碳酸鹽吸水性材料［10］　　2.2.3直接交聯(lián)法　　直接交聯(lián)法雖不是常用方法，但可用于對(duì)一些商品纖維素作進(jìn)一步加工而制備高吸水性樹(shù)脂。其中日本學(xué)者在這方面進(jìn)行詳細(xì)的研究，制得的產(chǎn)品吸水能力很高。制備方法如下：［12］　　取代度0.55的羧甲基纖維素125g，氫氧化鈉36.5g，水1292g混合呈均勻溶液，加入環(huán)氧氯丙烷37.5g。在40℃反應(yīng)20h。用含90％甲醇溶液脫水、脫鹽得白色粒狀羧甲基纖維素交聯(lián)的鈉鹽137g。其吸鹽水（0.9％nacl）達(dá)97g/g,吸血液達(dá)63g/g?！　?.2

7、.4接枝共聚法　　是以纖維素為原料制高吸水性樹(shù)脂的主要途徑。其原料可以是天然纖維及其衍生物，人造纖維等。天然纖維接枝共聚是發(fā)展的重要方向，因?yàn)椴恍枰瞥裳苌?，利于降低成本?！　?.3合成聚合物類　　在這一類高吸水性樹(shù)脂中，聚丙烯酸鹽以其吸水率高，吸水速度快，不易霉變成為高吸水性樹(shù)脂中最重要的品種之一，其制備方法如下：［13］　　在反應(yīng)瓶中計(jì)量加入丙烯酸，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，逐漸加入20％氫氧化鈉溶液，使其中和度為60％～80％，再加入去離子水稀釋至單體濃度為30％～60％，再加入n，n-二甲基雙丙烯酰胺。將反應(yīng)瓶置于恒溫水浴中加熱并通氮?dú)怛?qū)氧，再加入過(guò)硫酸鉀進(jìn)行反應(yīng)。