高吸水性樹脂的合成及其應(yīng)用

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1、第18卷第5期高分子材料科學(xué)與工程VO1.18NO.52OO2年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGS.2OO2高吸水性樹脂的合成及其應(yīng)用龍明策王鵬鄭彤(哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系黑龍江哈爾濱15OOO1D摘要:對高吸水性樹脂的合成方法~性能改進及應(yīng)用的現(xiàn)狀進行了綜述討論了微波輻射用于高吸水性樹脂合成的技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用現(xiàn)狀對高吸水性樹脂的分子設(shè)計與顆粒形狀設(shè)計以及在吸水與保水性能方面的應(yīng)用等進行了評述O關(guān)鍵詞:高吸水性樹脂G接枝共聚G微波化學(xué)G應(yīng)用中圖分類號:TBB4文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1OOO-7555

2、(2OO2DO5-OOB1-O5高吸水性樹脂(亦稱超強吸水劑D是一種出的基礎(chǔ)上對近年來高吸水性樹脂的合成方法~現(xiàn)于2O世紀6O年代的新型功能高分子材料O性能改進及應(yīng)用進行了綜述對有關(guān)的新技術(shù)由于該材料分子中含有大量的羧基~羥基等強和新的研究方向進行了介紹O親水性基團而具有高分子電解質(zhì)的分子擴張性能同時由于其微交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙了分1高吸水性樹脂的合成方法子的進一步擴張二者的矛盾作用使得分子只1.1傳統(tǒng)合成方法高吸水性樹脂傳統(tǒng)合成方法主要有本體聚能在水中溶脹而不溶解它可以吸收和保持自合~溶液聚合~反相懸浮聚合和反相乳液聚合等身質(zhì)量幾百倍甚至幾千倍的水具

3、有奇特的吸[5]水和保水能力[1]4種方法OO高吸水性樹脂的特殊性能和本體聚合是在無溶劑存在的條件下由反應(yīng)用前景吸引著國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注各大應(yīng)物自身進行的聚合反應(yīng)O該方法由于固體產(chǎn)化學(xué)公司也紛紛開展了研究和開發(fā)高吸水性樹脂的工作[2]物不易出料以及反應(yīng)中易發(fā)生爆聚等問題目O前已很少采用O高吸水性樹脂按原料來源可分為B類:淀溶液聚合是將反應(yīng)物溶于一定溶劑中進行粉系列~纖維素系列和合成系列O前兩類是以淀的聚合反應(yīng)為避免有機溶劑對環(huán)境的污染一粉或纖維素為底物接枝共聚上親水性或水解般用水作溶劑O該方法適用于各類吸水樹脂的后有親水性的烯類單體G后一類多是用丙烯

4、酸合成是較為成熟的方法O以淀粉接枝共聚反應(yīng)鹽輕微交聯(lián)制得O工業(yè)化生產(chǎn)多以合成系列為為例下面幾個因素對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和產(chǎn)物吸水率主因為反應(yīng)易于實現(xiàn)且吸水率較高但此法制有很大影響人們也多是從這些角度考慮以提得的樹脂殘留丙烯酸不利于人體健康且不易高產(chǎn)品的吸水性能O被生物降解屬于非環(huán)境友好材料G淀粉接枝共聚生產(chǎn)的高吸水性樹脂吸水和保水率強也已(1D單體濃度:反應(yīng)溶液中的單體濃度影響著產(chǎn)物性能~反應(yīng)的動力學(xué)以及工藝的經(jīng)濟用于工業(yè)化生產(chǎn)G由于纖維素來源廣泛有降低性[6]成本~廢物資源化和成為環(huán)境友好材料的潛O高單體濃度下丙烯酸等單體聚合會放出力[B]近年來已成為新的高吸

5、水性樹脂研究開大量的熱使得溫度的控制非常重要也較難實發(fā)的熱點[B4]O本文在國內(nèi)外相關(guān)文獻研究工作收稿日期:2OOO-1O-18G修訂日期:2OO1-O2-26基金項目:哈爾濱工業(yè)大學(xué)跨學(xué)科交叉性研究基金資助項目(HITMD2OOO28D作者簡介:龍明策(1978D男碩士生.聯(lián)系人:王鵬.32高分子材料科學(xué)與工程2002年現(xiàn)Siddall等提出采用減壓蒸發(fā)冷卻方法控制聚合法是水溶性單體和引發(fā)劑在油包水的體系體系溫度[7]中進行聚合的方法它們也需要考慮單體濃度~<2>引發(fā)劑:淀粉的接枝共聚多是在水溶性引發(fā)劑~交聯(lián)劑和中和度等因素以得到最佳的引發(fā)劑引發(fā)下的

6、自由基反應(yīng)用于此類反應(yīng)的分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[13]這類方法得到的產(chǎn)物為顆粒引發(fā)劑可分為熱分解引發(fā)劑~氧化還原引發(fā)劑狀而且對于顆粒的大小和形狀可以進行控制和復(fù)合引發(fā)劑等3類常用的熱引發(fā)劑有過硫但是所得的粒徑一般只有幾十微米后處理工酸鹽~偶氮類~硝酸鈰銨等;氧化還原引發(fā)劑有藝產(chǎn)生的大量粉塵污染嚴重;而且反應(yīng)時間較過硫酸鹽/亞硫酸氫鹽~過硫酸鹽/硫代硫酸鹽長<需要數(shù)小時>;有機分散相的處理不可避免等;復(fù)合引發(fā)劑采用以上兩種引發(fā)劑復(fù)配它能地會帶來廢液排放及產(chǎn)品成本等問題夠在一個較大的范圍內(nèi)起作用因此使用合適1.2微波輔助合成方法的復(fù)合引發(fā)劑體系可獲得較為理想的常速率

7、的近年來國內(nèi)外對微波促進有機合成反應(yīng)的聚合反應(yīng)[8]研究進行了大量報道[14~17]而且不同引發(fā)劑間的協(xié)同作用還微波技術(shù)的應(yīng)用幾能大大提高引發(fā)劑效率[9]乎涉及了有機合成的各個領(lǐng)域微波加熱是一研究還表明在以淀粉等多糖為底物的接枝共聚反應(yīng)中接枝甲基種內(nèi)加熱極性物質(zhì)分子吸收電磁能高速振丙烯酸一般應(yīng)使用過硫酸鹽引發(fā)而鈰鹽作引動由于介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱能這種加熱方式具發(fā)劑會使接枝反應(yīng)中有均聚的傾向[10]有速度快~均勻~有選擇性~無滯后效應(yīng)等特點引發(fā)劑的選擇和用量直接影響反應(yīng)歷程和結(jié)果是一而且特別適合無溶劑的干反應(yīng)[1517]是一種節(jié)個非常重要的實驗控制因素能的清

8、潔技術(shù)有著傳統(tǒng)加熱無法比擬的優(yōu)越<3>交聯(lián)劑:由于高吸水性樹脂的交聯(lián)度很性為化學(xué)家和環(huán)境學(xué)家看