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1、第38卷第1期遼寧化工V01．38．No．12O09年1月UaQningChemicalIndustryJaJ1uary，2009高吸水樹脂的發(fā)展與應用田巍，白福臣，李天一，張春曉(1．長春工業(yè)大學化工學院，吉林長春13oo12；2．中國科學院長春應用化學研究所，吉林長春13oo223．吉林大學材料科學與工程學院，吉林長春13oo22)摘要：綜述了高吸水樹脂(sAP)的分類、制備及吸水機理。介紹了高吸水樹脂國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及其在各方面的應用，并討論了改進高吸水樹脂性能的方法以及目前的主要研究趨勢。關(guān)鍵詞：高吸水樹脂；吸水機理；進展；應
2、用中圖分類號：TQ320．6文獻標識碼：A文章編號：1004一o935(2O09)O卜0038一O6高吸水樹脂(super—absorbentPolymer，簡稱運用彈性凝膠理論，提出了sAP吸水率的數(shù)學表SAP)，是一種出現(xiàn)與2O世紀60年代的一種經(jīng)適達式，該式可簡化為：吸水率(離子的滲透壓+水度交聯(lián)的具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材的親和力)／交聯(lián)密度。料。由于該材料分子中含有大量的羧基、羥基等由此，P．J．Flory提出的吸水關(guān)系式可以描述強親水性基團而具有高分子電解質(zhì)的分子擴張性為，sAP的吸水率與離子的滲透壓及離子與水的
3、能。同時，由于微交聯(lián)三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)阻礙了分子親和力之和成正比，與樹脂的交聯(lián)密度成反比。的進一步擴張，使得分子在水中只溶脹不溶解，具2SAP的制備有奇特的吸水和保水能力，它能吸收相當于自身重量幾百倍甚至幾千倍的水，并有很強的保水能SAP的制備主要包括親水基團的引人(羧力-lJ，已經(jīng)被廣泛應用于農(nóng)林、園藝、工業(yè)、醫(yī)化)以及不溶化處理(交聯(lián))。制備方法有本體聚療、環(huán)保等各個領域HJ。合法、溶液聚合法、懸浮及反相懸浮聚合法、乳液及反相乳液合成法、輻射聚合法等。1SAP的吸水機理2．1本體聚合法與傳統(tǒng)的吸水材料不同，sAP先通過毛細管本體聚合法
4、指不加其它介質(zhì)，只有反應物本吸附和分散作用吸收水分，接著樹脂的親水基團身在引發(fā)劑作用下進行的合成反應。溶液本體聚通過氫鍵與水分子作用，離子型的親水基團遇水合法在反應過程中一方面反應熱難以排除，加上開始解離，陰離子固定在高分子鏈上，陽離子為可自動加速效應，易造成局部過熱，嚴重者發(fā)生爆移動離子。隨著親水基團的解離，陰離子數(shù)目增聚。另一方面隨著轉(zhuǎn)化率的提高，體系粘度增加，多，靜電斥力增大，使樹脂網(wǎng)絡擴張。同時為了維易凝聚成為固體，聚合產(chǎn)物往往不易出料。因此，持電中性，陽離子不能向外部溶劑擴散，而使其濃本體聚合法的應用受到了限制。度增大，導
5、致樹脂網(wǎng)絡內(nèi)外的滲透壓隨之增加，水2．2溶液聚合法分子進一步滲人。隨著吸水量的增大，網(wǎng)絡內(nèi)外溶液聚合法是反應物和添加劑(如分子質(zhì)量的滲透壓差趨向于零，并且隨網(wǎng)絡擴張其彈性收調(diào)節(jié)劑等)溶于適當?shù)娜軇┲性诠庹栈蚣訜?、輻縮力也在增加，逐漸抵消了陰離子的靜電斥力，最射、引發(fā)劑(或催化劑)的作用下而進行的合成方終達到吸水平衡0。收稿日期：20o8一lO6P．J．Flory在1953年從熱力學的角度出發(fā)，作者簡介：田巍(1982一)，女，在讀碩士。第38卷第1期田巍，等：高吸水樹脂的發(fā)展與應用39法。有兩種實施方法：(1)先制得聚合物，后加交酸
6、、丙烯酸酯和丙烯酸鈉等。聯(lián)劑法；(2)交聯(lián)劑與單體同時加人法。該法反1975年美國的GP公司宣布研究開發(fā)成功淀應速率較快適合于連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品比表面積大，粉一聚丙烯腈系sAP并進入市場。從此，sAP逐吸水快而勻，因此是目前普遍采用的方法，不足的漸形成一個獨立、新興的科研領域。但是日本的是技術(shù)要求高，一般需要有后道粉碎工序。三洋化成公司考慮到丙烯腈單體殘留在聚合物中2．3反相懸浮聚合法有毒、不安全，于1975年開發(fā)成功淀粉一聚丙烯反相懸浮合成法以油相為分散介質(zhì)，水溶性酸接枝共聚物，該法制備過程不需皂化水解，大的單體為水相液滴，親水性的
7、或水溶性的引發(fā)劑大簡化了工藝過程，降低了生產(chǎn)成本，而且有著同(或催化劑)溶解在單體水相中借機械攪拌(或震樣優(yōu)良的吸水和保水性能，因此成為淀粉類高吸蕩)和懸浮劑使單體呈液滴分散于懸浮介質(zhì)中進水性樹脂的主導產(chǎn)品?J。隨著SAP應用領域的行聚合反應的方法。可經(jīng)噴霧干燥等而得到粉末不斷擴大，淀粉接枝多元單體類吸水性樹脂，如淀產(chǎn)品，這種方法反應較平穩(wěn)，容易控制，而且產(chǎn)品粉一丙烯酸一丙烯酸酯接枝共聚物等也開始迅速粒度可根據(jù)其用途和吸水量的要求加以調(diào)節(jié)，但發(fā)展。可根據(jù)用途的不同，將合適的單體組合與只能采用間歇式生產(chǎn)，效率較低。且成本較高，難淀粉進
8、行接枝共聚，在淀粉分子上賦予多個功能以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。基團，對于改善SAP的吸水保水能力以及加工性2．4輻射聚合法能、機械性能等具有重要作用，這是淀粉系sAP輻射聚合是指在不加引發(fā)劑和交聯(lián)劑的情況今后的發(fā)展方向。下，利用高能的電子束或
