高吸水性树脂的研究进展_孟龙.docx

(3)合成树脂系，包括聚丙烯酸盐类、 聚乙烯醇类、无机聚合物类等。1.2按亲水基团的种类分(1)阴离子系，包括较酸类、磺酸类、磷酸 类等；(2)阳离子系，包括叔胺类、季胺类等；(3)两性离子系，包括竣酸一季胺类、磺酸- 叔胺类等：(4)非离子系，包括羟基类、酰胺基类等。1.3 淀粉系高吸水性树脂淀粉高吸水树脂主要存在二种形式：一类是淀粉与丙烯睛进行接枝反应，用碱 性化合物水解引入亲水性基团。另一类是 淀粉与亲水性单体(如丙烯酸、丙烯醐胺 等)接枝聚合，然后用交联剂交联2。1.4 纤维素系高吸水性树脂纤维素系高吸水性树脂由于纤维素分子 链上有大量的羟基可以与水亲合，且能与高吸水性树脂的研究进展盂龙，孙宾宾，局红军(陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710302)摘要介绍了高吸水性树脂的分类，论述了高吸水性树脂的结构及吸水机理，阐述了高吸水性树脂的制备及应用领域，展望了高吸水性树脂的发展方向。关键词高吸水性树脂；吸水机理；结构中图分类号TQ文献标识码A文章编号1007-1865(2014)03-0092-02ResearchDevelopmentofSuperAbsorbentResinMengLong,SunBinbin,GaoHongjun(ShaanxiInstituteofTechnology,Xi,an710302,China)Abstract:Thepaperintroducedtheclassificationofsuperabsorbentresin,expoundedthestructureandthewaterabsorbingmechanismofsuperabsorbentresin.Thepreparation,applicationandtheprospectsofsuperabsorbentresinwerealsodiscussed.Keywords:superabsorbentresin；absorbingmechanism；structure高吸水性树脂(SUPerabsorbentresin)是一类具有极强吸液功能和保水功能的的高分子材料，其特征包括：分子量大、分子链长、多分散性、含有强亲水性基团，并具有交联网状结构，因而既不溶于水，也难溶于常规的有机溶剂。高吸水性树脂具有吸收自身重量几百倍乃至上千倍水的能力，并且吸水速度快，保水性能好，即使加压也很难将水挤出，因此被称为“超强吸水剂”。1高吸水性树脂的分类高吸水性树脂近年来发展速度很快，种类繁多，一般可以从以下几个方面进行划分口。1.1按原料来源分(1)淀粉系，包括淀粉接枝、竣甲基化淀粉、磷酸醋化淀粉等；(2)纤维素系，包括纤维素接枝、竣甲基化纤维素、羟丙基化大部分小分子化合物发生反应，并且可以得到取代较高的衍生物。纤维状的物质有大量的毛细管，表面积大，适合作吸水材料。与合成类、淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素高吸水性树脂的吸水量低，但耐盐性比较好，PH值容易调节，抗生物降解性能比较好，不易造成环境污染。1.5合成树脂系高吸水性树脂合成树脂系高吸水性树脂与淀粉类、纤维素和天然高分子类吸水性树脂有所不同，它是从合成原料出发的水溶性单体经化学交联而形成的轻度网状结构的吸水性，或者是乙烯类单体在引发齐h光、热、辐射的作用下进行自由基聚合，后在交联剂的作用下进行轻度交联的聚合物。目前合成树脂系高吸水性树脂的种类也越来越多，主要有丙烯酸（盐）、丙烯晴类、聚环氯乙烷类等，其中以聚丙烯酸（盐）类最为重要。与淀粉系、纤维素系高吸水性树脂相比,合成树脂系高吸水性树脂的制备工艺比较简单，价格低廉，吸水、保水能力强等特点使之成为高吸水性树脂的重要品种，但合成树脂系高吸水性树脂也有缺点，例如生物降解性能差，容易造成环境污染等。2高吸水性树脂的结构与吸水机理收稿日期2014-01-10基金项目陕西国防工业职业技术学院技术应用与开发项目（Gfy13-24）2.1 高吸水性树脂的结构与水溶性聚合物相比，高吸水性聚合物是通过交联、接枝、水解等技术取得低交联度、不溶于水、且膨胀率高的结构，从而表现出超强的吸水能力、保液性能、增稠性和热稳定性。大多数高吸水性高分子的主链上含有亲水性基团（如粉基、酰胺基、羟基、磺酸基等），具有主链、支链和低交联度的三维网状结构。高吸水性树脂的微观结构因合成体系和品种的不同而呈现出多样性，例如淀粉接枝丙烯酸的海岛型结构、部分水解聚丙酰胺的粒状结构等3。2.2 高吸水性树脂的吸水机理高吸水性树脂是一种三维空间网络结构的高聚物,它的吸水，既有物理吸附，又有化学吸附和网络吸附HL（1）从化学结构来说，它的主链或接枝侧链上含有粉基、羟基等强亲水性的官能团，亲水基团与水的亲和作用是吸水性的最主要的内部因素；（2）从物理结构来说，树脂必须呈现出一个低交联度的三维网络形态，网络的骨架可以由淀粉、纤维素等天然高分子构成；三.从微观结构来说，高吸水性树脂的微观结构因为它的合成体系不同而呈现出多样性，它的微观结构将直接影响到其吸水机理与吸水性能。树脂吸水后形成有弹性的水凝胶，因此树脂吸水的机理与常规的液体扩散理论有所不同，这正是因为受树脂吸水后形成有弹性的水凝胶的影响。当高吸水性树脂与水接触时，亲水基解离成离子其网络结构扩张。在其网络结构内外存在离子浓度差产生渗透，使大量的水分子侵人到网络结构内部，其水分子包围了含有大量的亲水基团的网络结构。一部分水分子是以“自由”水的形式存在的，另一部分水分子与其中的亲水基团缔合成束缚水。网络结构阻碍了水分子的运动，所以吸收的水在加压下才不会被挤出，显示出良好的保水性能。高吸水性树脂在吸水了以后，所形成的高分子网络结构是一种固态网束。当高分子网络结构与水接触时，亲水基与水分子的水合作用使高分子网束舒展，产生网内外离子浓度差，同理，当被吸附水中含有盐时，则形成的渗透压与吸水能力同时降低。所以高分 子网结构的亲水基离子是必不可少的，亲水基离子起着张网 作用，同时起到渗透作用。它是高吸水性树脂完成吸水动作 的主要动力因素。高分子网络结构中存在大量的水合离子， 提高了高吸水性树脂吸水的能力。高吸水性树脂三维空间网 络的孔径越小，则表明吸水倍率越低；相反，孔径越大，吸 水倍率越高。因此高吸水性树脂的网络结构是能够吸收大量 水的结构因素。3高吸水性树脂的制备作者简介孟龙（1977-）,男，陕西户县人，工学硕士,讲师，主要研究方向为高分子材料、甲醇生产、料高吸水性树脂有不同的制备方法是由于采用的原料、引发方式、分散介质、反应条件的不同。从合成的原理、方法分类，一般分为以下几种；（1）原与亲水性单体经共聚、均聚或接枝亲水性单体共聚合成高吸水性树脂；（2）原料与反应性单体聚合生成反应性聚合物，该反应性聚合物再通过主链接枝和侧链基团反应引人亲水基，交联嵌段来制备高吸水性树脂。高吸水性树脂的反应机理大多数是自由基引发聚合。自由基无机化学、分析化学。?1994-2014ChinaAdemicJournalElIronicPublishingHouAllrightsreserved.hltp:/ki.nel2014年第3期第41卷总第269期广东化工www. gdchem. com93引发的方法有化学法，如丫-射线引发法、紫外辐射法和微波辐射法等。根据反应体系相态分为均相体系法和非均相体系法。均相体系法有本体聚合、溶液聚合；而非均相体系法有液-液相体系、液-固体系。其中液-固体系较为多见，如悬浮聚合、反相悬浮聚合、乳液聚合、反相乳液聚合等。现在对于高吸水性聚合物的合成研究，主要集中在淀粉接枝共聚物体系和合成树脂系，而纤维素接枝共聚体系的研究较少。4高吸水性树脂的应用高吸水性树脂作为一种有机新型高分子材料，其用途相当广泛，目前的应用研究已经深入到多个行业，如医疗卫生及医用材料、农林园艺及荒漠化、建筑及化工、污水处理等方面，将成为国民经济和人们日常生活中不可缺少的功能材料。4.1医疗卫生和生理卫生方面高吸水树脂吸水后所形成的凝胶较柔软，凝胶给医药方面的发展及应用创造了良好的条件。如今，高吸水树脂大量的被应用于医药的各个方面，例如用于保持部分被测液的医用检验试片；含水量大、使用舒适的外用药膏；能吸收手术及外伤出血和分泌液，同时可防止化脓的医用绷带和棉球；能使水分和药剂通过，但是微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。因为高吸水树脂具有吸水率高、保水性强、安全无毒、等优点，它的研究受到医药卫生用品厂家的重点关注。高吸水树脂在生理卫生用品方面的应用比较广泛,约占总量的80%,如婴儿纸尿布、妇女卫生巾、卫生棉、止血栓、生理棉、汗毛巾等产品中都可以应用到高吸水性树脂。另如手术垫、手术手套、手术衣、手术棉J贴身衬衫、内裤、鞋垫等一些生理水分吸收，起到密封、干燥的作用，同时防止水分继续渗人。高吸水性树脂应用在混凝土中，可以提高混凝土的抗压强度，同时做为填充材料修补混凝土的龟裂。基于高吸水性树脂吸水不吸油的特点，可用于油类和有机溶剂的脱水，也可以将高吸性树脂与塑料、橡胶等材料混合，加人表面活性剂制成密封材料，应用在石油管道运输中，这样可起到防止油气渗漏，减少资源的浪费。4.4污水处理对含有重金属离子的工业废水的处理，如今有多种方法，如离子交换树脂法、化学沉淀法、吸附法、高分子重金属捕集剂法等。利用吸附材料处理重金属离子废水的方法是现在应用最广泛的一种方法。其中吸附材料包括天然物质或工农业废弃物，如木质素、海草黏土等。由于吸附材料来源广泛，价格低廉，大大降低了重金属离子废水的处理费用5研究展望高吸水性树脂的应用领域在逐渐的拓展，市场需求量越来越大，已成为一种极其重要的高分子功能材料。由于高吸水性树脂降解性差、耐盐性差、成本较高等问题，因此降低高吸水性树脂的成本、提高吸水后的凝胶强度、抗盐性能及可降解性等方面的研究成为高吸水性树脂研究的主流方向。此外，目前大多数的文献报道多集中于产品的合成以及应用领域，关于反应机理、吸水机理、反应过程动力学、凝胶微观结构及其性能间关系的研究还很少，因而相关机理的研究将是一个非常重要的方面5。参考文献口符蒿涛.高吸水性树脂研究进展J西北矿冶用品中也广泛用到了高吸水性树脂。4.2农林园艺及荒漠化治理由于高吸水性树脂保水性强，且吸水量大，其吸收的水分可作为植物的生长发育促进剂、苗木移植保存剂、水果与蔬菜保鲜剂等。在土壤中可形成团粒结构，使土壤的昼夜温差缩小，同时它还能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土的流失，并将其缓慢释放，增加了肥料及农药的效果，大大的提高了抗旱能力。目前，高吸水性树脂在农艺园林方面的应用还非常有限，主要原因是它的成本较高，而且在土壤中的吸水能力不够，反复使用性较差。高吸水性树脂在这方面的应用还具有较大的潜力。4.3建筑及化工高吸水性树脂可用作建筑用光纤电缆的防漏剂，电缆受潮将会降低其安全性，因此利用高吸水性树脂的吸水性将渗人电缆的研究院学报，2010,38(10).2卢潮陵.高吸水树脂的研究现状及其应用前景J南京工业大学环境学院学报，2011(1).王富华，吴国杰.高吸水性树脂的研究及进展J.广东工业大学轻工化工学院学报，2005(1).4龚吉安.高吸水性树脂的发展及研究现状J.太原理工大学化学化工学院，2012,41(5).5李元玲.高吸水性树脂研究进展J.，累河职业技术学院学报，2011,10(5).(本文文献格式：孟龙，孙宾宾，高红军.高吸水性树脂的研究进展J广东化工，2014,41(3)：92-93)(上接第88页)图2HSE培训体系PDCA循环图IcdiagramofIlslrainingSystemFig.zKiJtAcyclediagramorIibhIrainmgsystem参考文献口王保国.安全人机工程学M.北京：机械工业出版社，2007.2栗继祖.安全行为学M.北京：机械工业出版社，2009.(本文文献格式：王雪君.企业建立总承包项目HSE培训体系的探讨J.广东化工,2014,41(3)：87-88)71994-2014ChinaAdcmicJournalEltronicPublishingHouAllrightsreserved,