高吸水性树脂的研究与进展

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1、高吸水性树脂的研究与进展郝雪莲(中国石油大学重质油国家重点实验室，北京102249)摘要：高吸水性树脂是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物．具有许多优异的性能，日益受到人们的关注。f本文综述了高吸水性树脂的国内外研究进展，介绍了高吸水性树脂的分类、结构、性能、吸水机理以及合成方法，并结合目前的应用情况，提出了今后高吸水性树脂的发展方向o／／关复词：高吸水性树脂分类结梅性能吸水机理合成方法1引言高吸水性树11目(SuperAdsorbentResin简称sAR)又称(SuperAdso

2、rbentPolymer简称sAP)是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物，它不溶于水，也不溶于有机溶剂，具有独特的吸水和保水性能，同时具备高分子材料的优点。与传统的吸水材料如脱脂棉、海绵、硅胶、氯化钙相比，SAR有三大优势：一是吸水量大，可达自身的几十倍甚至几千倍以上，而传统吸水剂只能吸收几倍到20倍的水；二是保水能力强。即使在受压条件下，SAR．吸入的水也不失去，传统吸水帮加压即脱水；第三，SAR具有高分子材料的许多优点如弹性、可塑性、力学性能，且性能可调范围广，易于加工，便于使用

3、。同时SAR对光、热、酸、碱稳定性好，具有良好的生物降解性能。由于SAR具有许多优异的性能，从而被广泛的应用于农业、林业、园艺、石油化工、建筑材料、医疗卫生等各个领域，并13益受到人们的关注”J。2国内外研究进展高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。1961年，美国的C．R．Russesll等从淀粉接枝丙烯腈开始了对其的研究；接着Gugliemeli等成功地研究了碱水解淀粉接枝丙烯腈共聚物；1974年，美国农业部北部研究中心的G．F．Fanta等人在前入合成淀粉接枝共聚物的基础上，制得了最早的高吸水性树脂一部分水解

4、的淀粉接枝丙烯腈共聚物，引起了各国研究者们的浓厚兴趣，此后高吸水性树脂逐渐成为一个独立、新兴的科研领域，SuperAbsorbent这个单词也应孕而生。13本和美国在这一领域一直处于领先地位‘3j。进入80年代，由于日本、欧美等国纸尿片的迅速普及，高吸水性树脂的用量也迅猛增加，生产公司一方面竞相采用不同的原料、不同的合成工艺进行生产，使高吸水性树脂的品种除了早期的淀粉接枝聚丙烯腈类、淀粉接枝聚丙烯酸类外，还开发了纤维素类、聚丙烯酸盐类、醋酸乙烯类等；合成方法从接枝共聚逐渐转向多糖类的羧甲基化及亲水性乙烯基单体的交联聚合

5、。另一方面它们纷纷扩大装置，提高生产能力，1983年世界高吸水性树脂产量仅6kt／a，其中日本占一半。到1984年底，日本的生产能力已超过10kt／a。而在1988年，日本生产卫生用的高吸水性树脂就达30kt，其它用途5kt，出口40kt。·1428·到了90年代，高吸水性树脂需求量继续膨胀，平均年增长率高达30％．40％，对其品种、合成途径、性能及应用领域等方面的研究El趋成熟，如在聚合实施方法上，采用了工艺较先进的反相悬浮聚合代替水溶液聚合，反相悬浮聚合解决了水溶液聚合的传热、搅拌困难等问题，且反应条件温和、副反应

6、少。目前，交联聚合吸水性树脂大多采用这一工艺。在生产规模上，日本住友精化公司将原有生产能力8kt／a增至20kt／a，触媒公司又在日本建成61kt／a的生产装置，在德国和美国各建成I套12kWa的装置。90年代后期，高吸水性树脂的生产供应进一步扩大。据统计，1996年世界高吸水性树脂的生产能力达到了846kWa，开始出现供过于求的现象。针对这一状况，日本、欧美等发达国家的各生产高吸水性树脂的大公司，一方面努力开辟国内新市场，竞相提高产品的普及率，积极开拓新的应用领域。如日本的沙漠开发学会决定用商吸水性树脂进行沙漠的改造

7、工作，如果这一计划付诸实施，无疑又为高吸水性树脂开辟了一个广阔的应用前景；另一方面，这些公司纷纷将目光投向国外市场。日本高吸水性树脂工业主要依赖高增长的出口，这是其发展的主要驱动力【4j。我国于80年代初开始进行高吸水性树脂的研究。1982年中科院化学所的黄美玉等人在国内最先合成出以二氧化硅为载体的聚一y一巯丙基硅氧烷为引发剂，吸水能力为400倍的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂，之后有关高吸水性树脂的专利和文献报道逐渐增多。1983年上海大学研制的淀粉一丙烯酸共聚物(sDL—A一700，SDL—B一1000)等系列产品，通过

8、了上海高教局鉴定。1987年北京纤维研究所、纺织科学研究院与山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，并建起国内第一套100t／a的生产装置。我国先后有40多家单位从事过这方面的研究，从1988年开始有专利，目前已有几十项专利，但是同国外相比无论从技术上还是规模上都有较大差距，国内高吸水性树脂产品大都依靠进口，随着我国改