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1、2011年第2期黑龍江造紙論文與綜述高吸水性樹脂制備及其發(fā)展劉全校,王曉翔,呂玉彬,李金麗(北京印刷學(xué)院印刷包裝材料與技術(shù)重點實驗室,北京102600)[摘要]論述了高吸水性樹脂(SAR)的吸水、保水原理、分類和制備方法,討論了改進(jìn)高吸水性樹脂性能的方法,指出了目前我國的主要研究方向。[關(guān)鍵詞]高吸水性樹脂;吸水、保水原理;改性方法;發(fā)展方向高吸水性樹脂(SuperAbsorbentResin縮寫在溶液中的吸水與高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)及溶脹介[8]SAR)是一種典型的功能高分子材料,能夠吸收自質(zhì)的性質(zhì)可用Flor
2、y公式來表示。1/22身重量數(shù)百倍乃至數(shù)千倍的水分或者數(shù)十倍的鹽Q5/3[i/(2VuS)+(1/2-x1)/V1](Ve/V0)水,并在壓力下仍能保持大量的水,具有吸水量式中:Q高吸水劑的平衡吸水率;大、吸水速度快、保水能力強等特點,被廣泛應(yīng)用Vu高聚物結(jié)構(gòu)單元體積,L;于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保和日常i/Vu固定在高聚物上的電荷濃度,C/L;[14]生活等領(lǐng)域中。S外部溶液的電介質(zhì)離子強度,mol/L;V1溶脹介質(zhì)的摩爾體積,L/mol;1SAR的吸水、保水原理(1/2-x1)/V1水同高聚物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的高吸水性樹脂為輕度交聯(lián)結(jié)
3、構(gòu)的高分子聚合親和力;物,它是由水溶性聚合物在一定條件下接枝、共Ve交聯(lián)聚合物的體積,L;聚、交聯(lián)形成的不溶于水但能高度溶脹的聚合物,V0高聚物的總體積,L;其分子結(jié)構(gòu)上具有疏水基團和很多親水基團(如Ve/V0高聚物的交聯(lián)密度。式中的第一項表示滲透壓,第二項表示和水羥基、羧基、酰胺基等),在保水劑的內(nèi)部形成三維的親和力,此兩項之和表示吸水能力?？臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。親水基團與水分子接觸時相互作高吸水性樹脂還具有反復(fù)吸水功能,釋水后用形成各種水合狀態(tài);而疏水基團因疏水作用而變?yōu)楣虘B(tài),再吸水又膨脹為凝膠。易于折向內(nèi)側(cè),成為局部不溶性的微粒結(jié)構(gòu),導(dǎo)致進(jìn)入的水分子失去活動性,局部凍結(jié),
4、形成偽冰2SAR的分類(Falseice)。大分子的網(wǎng)絡(luò)能將吸收的水分全高吸水性樹脂發(fā)展很快,種類也日益增多,并部凝膠化,成為高吸水性的狀態(tài)。SAR的交聯(lián)度且原料來源相當(dāng)豐富,由于高吸水性樹脂在分子較低,水分子進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后,網(wǎng)絡(luò)彈性束縛水分子的結(jié)構(gòu)上帶有的親水基團,或在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有的熱運動,使其不易從網(wǎng)絡(luò)中逸出。從熱力學(xué)角度低交聯(lián)度或部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)又不盡相同,由此在賦看,SAR的自動吸水性降低了整體自由能,而排予其高吸水性能的同時也形成了一些各自的特除了水分會使自由能升高,不利于體系穩(wěn)定的因點。從原料來源、結(jié)構(gòu)特點、性能特點、制品形態(tài)素,這就是高吸水性樹脂特有的,在受壓條件下仍[5,
5、6]以及生產(chǎn)工藝等不同的角度出發(fā),對高吸水性樹具有很強保水性的原因。[4]脂進(jìn)行分類,形成了多種多樣的分類方法。在高吸水性樹脂內(nèi)部,高分子電解質(zhì)的離子2.1按原料來源進(jìn)行分類間相斥作用(滲透壓作用),使樹脂因水進(jìn)入分子隨著人們對高吸水性樹脂研究的不斷深入,而擴張,但交聯(lián)作用使水凝膠具有一定的強度(橡對傳統(tǒng)的高吸水性樹脂分為淀粉系列、纖維素系膠彈性力),當(dāng)二者達(dá)到平衡時,樹脂吸水達(dá)到飽[7]列和合成樹脂系列的分類方法,已不能滿足分類和,此飽和值即為吸水率。因此,高吸水性樹脂要求。因此,鄒新禧教授結(jié)合自己的研究成果,提收稿日期:2011-01-10出了六大系列的分類。26高吸水性樹脂制
6、備及其發(fā)展淀粉系:包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸烷烴等通過放射線照射而進(jìn)行交聯(lián));酯化淀粉、淀粉黃原酸鹽等;水溶性聚合物導(dǎo)入疏水基或結(jié)晶結(jié)構(gòu)(如聚纖維素系:包括接枝纖維素、羧甲基化纖維丙烯酸與含長鏈(C12~C20)的醇進(jìn)行酯化反應(yīng)得[9]素、羥丙基化纖維素、黃原酸化纖維素等;到不溶性的高吸水性聚合物等)。合成聚合物系:包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇2.4其他分類方法類、聚氧化烷烴類、無機聚合物類等;以制品形態(tài)分類,高吸水性樹脂可分為粉末蛋白質(zhì)系列:包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷狀、纖維狀、膜片狀、微球狀等。蛋白類等;以制備方法分類,高吸水性樹脂可分為合成其他天然物及其衍生物系:包括果膠、
7、藻酸、高分子聚合交聯(lián)、羧甲基化、淀粉接枝共聚、纖維殼聚糖、肝素等;素接枝共聚等。共混物及復(fù)合物系:包括高吸水性樹脂的共以降解性能分類,SAR可分為非降解型(包混、高吸水性樹脂與無機物凝膠的復(fù)合物、高吸水括丙烯酸鈉、甲基丙烯酸甲酯等聚合產(chǎn)品)、可降[4,9]性樹脂與有機物的復(fù)合物等。解型(包括淀粉、纖維素等天然高分子的接枝共聚[5,6]2.2按親水化方法進(jìn)行分類產(chǎn)品)。高吸水性樹脂在分子結(jié)構(gòu)上具有大量的親水3SAR的制備方法性化學(xué)
