可生物降解高吸水材料研究新进展

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1、可生物降解高吸水材料研究新进展来源:中国化工信息网2009年3月19日高吸水材料是一类分子链上具有很多亲水基团的轻度交联聚合物。由于渗透压及静电作用，它能吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水而呈凝胶状，且保水性好，因而应用广泛。近年来，超强吸水剂日益成为医疗卫生、农林园艺、水土治理、土木建筑、石油开采，皮革制造等领域重要的功能高分子材料。当前高吸水材料的主流产品一丙烯酸类聚合物，难以被土壤中的微生物所分解。目前，国内外对高吸水材料的研究主要集中在合成方法和反应机理等方面，对其环境影响和生物降解性的研究较少。随着现代科技发展，高吸水材料的需求量日益增长，这样就存在着高吸水材料在大量废弃后造

2、成环境污染的隐患。因此，研究可生物降解高吸水材料，对于将其应用在难以重复使用或回收再生的各个领域造成的环境污染问题具有重大的意义。目前，国内外对可生物降解性高吸水材料的研究报道主要有以下几类：天然高分子类、聚乳酸类、聚氨基酸类和微生物合成类。1天然高分子类高吸水材料以无毒、可生物降解的天然高分子材料为原料与亲水性的乙烯基单体接枝聚合制备高吸水性树脂是目前研究的热点之一。1.1淀粉类淀粉是一种来源广泛，价格低廉的天然高分子物质。淀粉接枝共聚物，由于其吸水保水性好、成本低而发展迅速。PrafullaK.等由淀粉，甲基丙烯酸乙酯接枝共聚制备的高吸水性树脂，经过28d可降解约70%。P.Lan

3、thong等采用碳酸氢钠做发泡剂，三元共聚物聚氧化乙烯/聚氧化丙烯/聚氧化乙烯做发泡稳定剂，将丙烯酰胺，衣康酸接枝共聚到甘薯淀粉上合成可生物降解高吸水树脂。F弗诺，H施密特发明的高吸水树脂，是由吸水性聚合物在其制备、干燥、表面交联的任意一阶段或相承接的任意阶段混合淀粉而制得。该吸水树脂28d时可降解39%。淀粉类高吸水材料同时也存在着长期保水性不足、凝胶强度低、易受微生物分解而失去保水能力等问题，限制了其在一定范围推广应用。目前需要解决淀粉类高吸水材料适应各种使用环境、水质条件和重复吸水的能力，以及减少其在应用中霉变等方面的难题。可在反应液中加入山梨糖单硬脂酸作防腐剂来提高其耐霉解性，

4、也可加入交联剂提高其凝胶强度等。1.2纤维素类纤维素是一种可再生的绿色资源，价格低廉，可生物降解，且抗霉解性能优于淀粉。利用纤维素资源不仅可有效的提高农林废弃产品的经济效益，还可缓解以有限的石油资源为原料的工业生产，此外纤维素本身无毒无害，因此将其应用于制造降解材料有着广阔的前景。纤维素本身具有很强的吸水性，广泛的将其作为吸水剂材料。纤维素类高吸水材料的吸水倍率相对不高，利用纤维素衍生物接枝共聚可以大大提高其吸水能力。王丹等由羧甲基纤维素，丙烯酸，丙烯酰胺与2-异丁烯酰基乙基三甲基酰氯通过反相悬浮聚合制备新型两性高吸水树脂。ToshioYoshimura等由棉纤维和丁二酸酐制备的商吸水

5、树脂，可吸收自身干重400倍的水，且降解性能较好，25d可基本完全降解。PrafllaK.Sahoo等将天然黄麻制浆，漂白后与丙烯酸丁酯接枝并与N，N，-亚甲基双丙烯酰胺交联，最后接枝共聚硅酸钠，采用CuSO4/组氨酸/过硫酸钾引发体系引发，制备高吸水树脂。杨振等将废纸浆通过两段碱醚化处理得到醚化纸浆，并以此醚化纸浆为原料通过接枝丙烯酸、丙烯酰胺合成高吸水性树脂。王存国等用棉花杆，麦秆，玉米杆等富含纤维素类农作物杆与丙烯酸接枝共聚制备高倍率吸水树脂。为棉花杆，麦秆，玉米杆等富含纤维素类农作物杆的深加工与应用开辟了一条途径。1.3海藻酸类海藻酸来源丰富、价格低廉、低毒、生物相容性好，且具

6、有易凝胶性，所以常应用于药物释放体系和组织工程领域。张小红等以丙烯酸与海藻酸钠为主要原料制备的高吸水树脂不仅有着良好的吸水性能，且降解性较好。AliPourjavadi等将海藻酸钠和无机高岭土与丙烯酸溶液聚合接枝共聚制备了新型吸水材料。目前，海藻酸类高吸水材料主要用于微囊载体，以及软骨组织工程材料，然而材料的力学性能较差，不能很好地起到承载作用，难以给细胞的生长提供良好的支撑环境。如何改善这一不足，提高它的力学参数，扩大其应用范围则需要进一步深入的研究。1.4壳聚糖类壳聚糖成胶成膜性好，具有很好的生物兼容性和可生物降解性，且具有抗菌防霉、吸湿保湿、治伤、抗凝血等性能，使其成为药物制剂研

7、究的热点。张军平等分别将壳聚糖，丙烯酸，绿坡缕石或蒙脱土接枝聚合，制备高吸水材料。其吸纯水率为150～160g.g-1，吸生理盐水率为40～50g.g-1。葛华才在无引发剂条件下，采用微波辐射引发合成壳聚糖一丙烯酸高吸水树脂。其研究表明在无助剂下采用微波辐射法制备出的壳聚糖聚丙烯酸吸水树脂，其结构与采用引发剂和交联剂的常规水浴加热法制备的树脂结构类似，但对蒸馏水和盐水的吸液率较高，接枝率亦较高。AliPourjavadi等在惰性气体保护下，将丙