超強(qiáng)吸水劑及其性能影響因素

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1、超強(qiáng)吸水劑及其性能影響因素超強(qiáng)吸水劑(superabsorbentresin，簡稱SAR)即高吸水性樹脂。是一種含有羧基、羥基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并呈三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。它能迅速吸收自身質(zhì)量幾百到幾千倍的水，且保水性能強(qiáng)，對生物組織無刺激作用。超強(qiáng)吸水劑種類繁多，常見的有淀粉類、纖維素類、聚丙烯酸類，其中淀粉接枝共聚樹脂以其原料及樹脂性能上的獨(dú)特優(yōu)勢，成為該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。淀粉是一種天然高分子聚合物，由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分組成，支鏈淀粉是無定形結(jié)構(gòu)，只存在微晶，與直鏈淀粉相比，水分子易滲透進(jìn)去，容易糊化。淀粉品種不同，2種成分的含量也不同，因此

2、，淀粉品種的選擇對產(chǎn)物性能有重要影響。普通淀粉由于生產(chǎn)加工過程中的污染含雜質(zhì)比較多，其合成的產(chǎn)品可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)境保護(hù)等方面。但隨著SAR在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對淀粉質(zhì)量的要求也越來越高。藥用淀粉作為常見的藥用輔料，純度較高，以《中國藥典))2005年版二部要求為標(biāo)準(zhǔn)，并以附加值高、市場競爭能力強(qiáng)為特征，具有高吸水性、強(qiáng)力崩解等顯著優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景。近年來，SAR被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生等方面，可用于人工器官、醫(yī)用檢驗(yàn)試片，能吸收滲出液并用于制作防止感染的治傷繃帶等。此外，SAR在醫(yī)藥緩慢釋放技術(shù)中的應(yīng)用也引起了人們的重視，可通過調(diào)節(jié)其結(jié)

3、構(gòu)以適宜生物體特點(diǎn)及含水率，達(dá)到控制藥物釋放速度的目的。1．高吸水性樹脂的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代以前人類使用的吸水性材料主要是天然產(chǎn)物和無機(jī)物，如天然纖維、多糖類以及硅膠、氧化鈣、磷酸、硫酸等。50年代，F(xiàn)lory通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，建立了吸水性高分子的吸水理論，稱為Flory吸水理論，為吸水性高分子的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。。1966年，美國農(nóng)業(yè)部北方研究所Fanta等首先發(fā)表論文指出“淀粉衍生物的吸水性樹脂有優(yōu)越的吸水能力，吸水后形成的膨脹凝膠體保水性很強(qiáng)，即使有加壓也不會(huì)與水分離，甚至也具有吸濕放濕性，這些材料的吸水性能都超過以往的高分子材料”。該吸

4、水性樹脂最初由Henkl公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其商品名為SGP，到1981年已達(dá)年產(chǎn)幾千噸的生產(chǎn)能力。1978年日本許多公司利用水溶性的聚丙烯酸，采取不同的交聯(lián)方法制成了性能很好的高吸水樹脂，如AquakeepIOSH吸水劑吸水能力為800—1000MI／g。同時(shí)，美國Dow公司用丙烯酸、丙烯酸乙酯共聚得到聚合物水溶液，再與環(huán)氧一丙烷混合后得到了膜狀高吸水樹脂，大大改替了聚合物的性能，使合成吸水樹脂得到更大的發(fā)展。80年代人們又開始用其他天然化合物如海藻酸鹽、蛋白質(zhì)、殼聚糖及其衍生物等制備高吸水樹脂。這些新方法為新型吸水劑的開發(fā)研究開闊了思路。同時(shí)，也出現(xiàn)

5、了吸水性復(fù)合材料，由于它能改善高吸水樹脂的耐鹽性、吸水速度等性能，所以發(fā)展很快。高吸水樹脂大規(guī)模的商品化是從80年代初期日本三洋化成工業(yè)公司開發(fā)出淀粉．丙烯酸交聯(lián)性單體接枝共聚的合成方法，并將其產(chǎn)品用在生理衛(wèi)生材料一尿布開始的。此后，高吸水樹脂的需求量急劇上升，其生產(chǎn)能力從．1980年的0．5萬噸增加到1990年的20．7萬噸，1999年又猛增到129．2萬噸。其中衛(wèi)生用品消耗量最大，占吸水樹脂生產(chǎn)總產(chǎn)量的80．85％。中國對高吸水樹脂的研究起步較晚，80年代初才開始。盡管20多年來全國己有20多個(gè)單位先后進(jìn)行了開發(fā)工作，且有的已經(jīng)轉(zhuǎn)入中試階段，但多數(shù)仍

6、處于實(shí)驗(yàn)室階段，工業(yè)化很少。我國是人口大國，所消耗的高吸水樹脂數(shù)量是驚人的，2000年國內(nèi)需求量為1．8萬噸，預(yù)計(jì)到2005年，國內(nèi)高吸水樹脂的市場需求量將達(dá)到2．5—3．0萬噸，占世界總消費(fèi)量的2.5％-3.0％。目前我國主要依靠進(jìn)口來滿足需要，因而在我國加大對高吸水樹脂的研究，盡快使其工業(yè)化是十分有必要的。高吸水材料的研究目前仍處于探索的階段，基本處在探索適當(dāng)?shù)墓に嚄l件和單體種類、配比等來合成綜合性能好的產(chǎn)品。由于該類產(chǎn)品的合成是多相體系，合成過程中因素眾多，影響情況復(fù)雜，而且各個(gè)影響因素之間還可能存在多種交叉作用，因此使得許多產(chǎn)品仍停留在研究階段。

7、每個(gè)研究者的合成方法都不盡相同，工業(yè)化的進(jìn)程還存在很多問題。2.高吸水性樹脂的分類高吸水樹脂發(fā)展很快，種類繁多，其分類方法也很多。2．1．按原料來源分類按原料來源對其進(jìn)行分類，主要有：1．淀粉系高吸水樹脂的研究起源于淀粉類高吸水樹脂，自出現(xiàn)以來發(fā)展迅速。主要包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉磺酸鹽等。2．纖維素系以纖維素及其衍生物為主要原料，通過醚化、酯化、交聯(lián)、接枝等方法進(jìn)行制備。包括纖維接枝、羧甲基化纖維素、羥丙基化纖維素、黃原酸化纖維素等。3．合成聚合物系制備合成高吸水樹脂一般所用單體為丙烯酸、丙烯酰胺、醋酸乙烯、環(huán)氧乙烷等。目前常見的

8、包括聚丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類等。4．蛋白質(zhì)系包括大豆