可生物降解高吸水材料研究新進展

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1、可生物降解高吸水材料研究新進展來源:中國化工信息網(wǎng)2009年3月19日高吸水材料是一類分子鏈上具有很多親水基團的輕度交聯(lián)聚合物。由于滲透壓及靜電作用，它能吸收自身重量的幾百倍甚至上千倍的水而呈凝膠狀，且保水性好，因而應用廣泛。近年來，超強吸水劑日益成為醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林園藝、水土治理、土木建筑、石油開采，皮革制造等領(lǐng)域重要的功能高分子材料。當前高吸水材料的主流產(chǎn)品一丙烯酸類聚合物，難以被土壤中的微生物所分解。目前，國內(nèi)外對高吸水材料的研究主要集中在合成方法和反應機理等方面，對其環(huán)境影響和生物降解性的研究較少。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，高吸水材料的需求量日益增長，這樣就存在著高吸水材料在大量廢棄后造

2、成環(huán)境污染的隱患。因此，研究可生物降解高吸水材料，對于將其應用在難以重復使用或回收再生的各個領(lǐng)域造成的環(huán)境污染問題具有重大的意義。目前，國內(nèi)外對可生物降解性高吸水材料的研究報道主要有以下幾類：天然高分子類、聚乳酸類、聚氨基酸類和微生物合成類。1天然高分子類高吸水材料以無毒、可生物降解的天然高分子材料為原料與親水性的乙烯基單體接枝聚合制備高吸水性樹脂是目前研究的熱點之一。1.1淀粉類淀粉是一種來源廣泛，價格低廉的天然高分子物質(zhì)。淀粉接枝共聚物，由于其吸水保水性好、成本低而發(fā)展迅速。PrafullaK.等由淀粉，甲基丙烯酸乙酯接枝共聚制備的高吸水性樹脂，經(jīng)過28d可降解約70%。P.Lan

3、thong等采用碳酸氫鈉做發(fā)泡劑，三元共聚物聚氧化乙烯/聚氧化丙烯/聚氧化乙烯做發(fā)泡穩(wěn)定劑，將丙烯酰胺，衣康酸接枝共聚到甘薯淀粉上合成可生物降解高吸水樹脂。F弗諾，H施密特發(fā)明的高吸水樹脂，是由吸水性聚合物在其制備、干燥、表面交聯(lián)的任意一階段或相承接的任意階段混合淀粉而制得。該吸水樹脂28d時可降解39%。淀粉類高吸水材料同時也存在著長期保水性不足、凝膠強度低、易受微生物分解而失去保水能力等問題，限制了其在一定范圍推廣應用。目前需要解決淀粉類高吸水材料適應各種使用環(huán)境、水質(zhì)條件和重復吸水的能力，以及減少其在應用中霉變等方面的難題?？稍诜磻褐屑尤肷嚼嫣菃斡仓嶙鞣栏瘎﹣硖岣咂淠兔菇庑?，

4、也可加入交聯(lián)劑提高其凝膠強度等。1.2纖維素類纖維素是一種可再生的綠色資源，價格低廉，可生物降解，且抗霉解性能優(yōu)于淀粉。利用纖維素資源不僅可有效的提高農(nóng)林廢棄產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，還可緩解以有限的石油資源為原料的工業(yè)生產(chǎn)，此外纖維素本身無毒無害，因此將其應用于制造降解材料有著廣闊的前景。纖維素本身具有很強的吸水性，廣泛的將其作為吸水劑材料。纖維素類高吸水材料的吸水倍率相對不高，利用纖維素衍生物接枝共聚可以大大提高其吸水能力。王丹等由羧甲基纖維素，丙烯酸，丙烯酰胺與2-異丁烯?；一谆Ｂ韧ㄟ^反相懸浮聚合制備新型兩性高吸水樹脂。ToshioYoshimura等由棉纖維和丁二酸酐制備的商吸水

5、樹脂，可吸收自身干重400倍的水，且降解性能較好，25d可基本完全降解。PrafllaK.Sahoo等將天然黃麻制漿，漂白后與丙烯酸丁酯接枝并與N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)，最后接枝共聚硅酸鈉，采用CuSO4/組氨酸/過硫酸鉀引發(fā)體系引發(fā)，制備高吸水樹脂。楊振等將廢紙漿通過兩段堿醚化處理得到醚化紙漿，并以此醚化紙漿為原料通過接枝丙烯酸、丙烯酰胺合成高吸水性樹脂。王存國等用棉花桿，麥稈，玉米桿等富含纖維素類農(nóng)作物桿與丙烯酸接枝共聚制備高倍率吸水樹脂。為棉花桿，麥稈，玉米桿等富含纖維素類農(nóng)作物桿的深加工與應用開辟了一條途徑。1.3海藻酸類海藻酸來源豐富、價格低廉、低毒、生物相容性好，且具

6、有易凝膠性，所以常應用于藥物釋放體系和組織工程領(lǐng)域。張小紅等以丙烯酸與海藻酸鈉為主要原料制備的高吸水樹脂不僅有著良好的吸水性能，且降解性較好。AliPourjavadi等將海藻酸鈉和無機高嶺土與丙烯酸溶液聚合接枝共聚制備了新型吸水材料。目前，海藻酸類高吸水材料主要用于微囊載體，以及軟骨組織工程材料，然而材料的力學性能較差，不能很好地起到承載作用，難以給細胞的生長提供良好的支撐環(huán)境。如何改善這一不足，提高它的力學參數(shù)，擴大其應用范圍則需要進一步深入的研究。1.4殼聚糖類殼聚糖成膠成膜性好，具有很好的生物兼容性和可生物降解性，且具有抗菌防霉、吸濕保濕、治傷、抗凝血等性能，使其成為藥物制劑研

7、究的熱點。張軍平等分別將殼聚糖，丙烯酸，綠坡縷石或蒙脫土接枝聚合，制備高吸水材料。其吸純水率為150～160g.g-1，吸生理鹽水率為40～50g.g-1。葛華才在無引發(fā)劑條件下，采用微波輻射引發(fā)合成殼聚糖一丙烯酸高吸水樹脂。其研究表明在無助劑下采用微波輻射法制備出的殼聚糖聚丙烯酸吸水樹脂，其結(jié)構(gòu)與采用引發(fā)劑和交聯(lián)劑的常規(guī)水浴加熱法制備的樹脂結(jié)構(gòu)類似，但對蒸餾水和鹽水的吸液率較高，接枝率亦較高。AliPourjavadi等在惰性氣體保護下，將丙