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1、高吸水性树脂的性能及研究进展2001年第22卷第6期华 北 工 学 院 学 报Vol.22 No.6 2001(总第80期)JOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY(SumNo.80)文章编号:100625431(2001)0620430206高吸水性树脂的性能及研究进展X阎 辉,张丽华,周秀苗(华北工学院化学工程系,山西太原030051)摘 要: 目的 介绍高吸水性树脂的性能及其合成和应用的研究进展.方法 综述了高吸水性树脂的性能和研究概况,着重介绍了高吸水性树脂的合成及应用的研究现状.结果与结论 高吸水性树脂是一类具有实用价值的功能高分子材料,应用
2、广泛,但有一些方面仍有待于发展.关键词: 高吸水性树脂;性能;合成;应用;研究进展中图分类号: O631.2 文献标识码:A具有较强的吸水性和保水性能,但直到1978年日本三洋化成工业首先进行了商业化生产并用于一次性尿布,对高吸水性树脂的研究我国起步于80年代,产过不同类型的高吸水性树脂,与醋酸乙烯共聚类、改性PVA类、聚丙烯酸盐类等工、日用化工,1974年美国农业部北方研究所研究员G.F.Fanta最早用淀粉接枝丙烯腈制得了淀粉接枝类高吸水性树脂[1],它是一种具有一定交联度的新型高分子材料,而且无毒无臭.才使其市场潜力和应用研究受到人们的重视.已有不少单位和个人研制或试生如淀粉接
3、枝丙烯酸或丙烯酰胺类、交联纤维素醚类、丙烯酸甲酯均聚或.它们广泛应用于生理卫生用品、土木建筑、石油化近年来其应用逐步扩展到了医用材料、高效缓释农药、化肥以及缓释药品、土壤保湿剂、食品干燥剂、空气清洁剂等领域,并越来越受到人们的重视.1 高吸水性树脂的性能1.1 吸液性能高吸水性树脂的吸液性能是指树脂在溶液中溶胀形成凝胶后吸收液体的能力.吸液性主要与其化学结构和聚集态中极性基团的分布状态有关,常用吸液率表征.吸液率与聚合物和水的亲和力、基团的极性、被吸收液的离子浓度、树脂本身的交联度有关[1].吸水性能是吸液性能的一种,也是人们最关心的性能之一.P.J.Florry提出的吸液率的总关系式可以简
4、化为[3～5]离子渗透压+对水的亲和力吸液率=交联密度 吸液率的测定方法有过筛法、水层高度法、茶袋法[2,5]、过滤法等,但目前仍没有一个统一的方式.其测定方法的基本公式为吸液率=凝胶质量-干树脂质量=所吸收液体的量(质量或体积)干树脂质量干树脂质量1.2 保水性能高吸水性树脂吸水膨胀后就形成凝胶,即使加压也不易失水,这一点与海绵和纸浆不同,交联合成收稿日期:2001211209X 基金项目:山西省教委回国留学人员基金资助项目 作者简介:阎 辉(1978-),男,硕士生1从事专业:功能高分子材料1(总第80期)高吸水性树脂的性能及研究进展(阎 辉等)树脂在加压下几乎不失水,其基本情况如图1
5、,图2所示[1,6,7].图1 保水率与放置时间的关系图2 保水率与压力变化的关系Fig.1 RatioofretainedwaterwithlayingtimeFig.2 Ratioofretainedwaterwithchangingpressure据报道,高吸水性树脂吸收的水在150℃以上仍有50%的水封闭在凝胶网络中,达200℃以上时水分子因其热运动方可摆脱网络的束缚而挥发出来.保水性能主要取决于树脂的交联密度[8,9].交联密度大,保水性能提高而吸水能力下降.保水性能可以通过测量不同压力下的吸水率进行表征,也可以用某一温度(如80℃)下吸水率随放置时间的变化来表示.另外高吸水性树脂
6、的吸水性能还与网络链上的离子密度和所吸附的介质等因素有关.1.3 吸水速率可利用1.1中所述方法测定不同时间的吸水率得出吸水速率,也可用另一方法测定:往烧杯中加入一定量的水(如50mL)后置于电动磁力搅拌仪的托盘上,然后将转子加入烧杯内,调节电压使转子旋转但注意转子不可碰壁),准确称量一定量的树脂(如0.1g)放入烧杯中并开始记时,此过程所用的时间也可表征吸水速率.树脂的比表面积越大,吸水速率越快[10～12],但如果速率太大,树脂在加入水中时又容易结团.一般说来,吸水率大的树脂吸水速率也就越快.高吸水性树脂吸水速率很高,一般在几分钟到30min内吸收的液体已经达到饱和吸液量.在特定的应用场
7、合并不一定吸水速率越快越好,有时为了特殊需要,还特意想方设法延缓树脂的吸水速率[7].达到一定的转速(如使电压恒定在120V,由于树脂吸水体系粘度迅速增加,转子转速逐渐降低,直到停止旋转时停止记时.1.4 吸氨能力对于含有羧基等阴离子物质的高吸水性树脂,残存的羧基(合成时的pH值为6.0左右)往往使树脂具有弱酸性,可吸收氨类等弱碱性物质.这一特性有利于一次性尿布、尿不湿、卫生巾等的除臭,并可将土壤中的氮肥的利
