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1、LOGO超吸水树脂的研究进展蓝广芊Contents1.超吸水树脂概述2.结构及吸水机理3.分类及研究现状4.实际应用及展望1.1超吸水树脂的定义超吸水树脂（SuperAbsorbentPolymer，简称SAP）,又叫水凝胶、超强吸水剂、保水剂、保湿剂，是一种含有羟基、羧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，不溶于水也不溶于有机溶剂[1-3]。1.2超吸水树脂概况其能够吸收自身重量几百倍或上千倍的水，最高可达五千倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，其有优良的保水性，即使受压也不易挤出。吸水前吸水后1.2超吸水树脂概况保水能力展示:即使受压也不易失水1.3
2、超吸水树脂的发展[1,4]196119711978198321世纪淀粉接枝丙烯腈丙烯晴接枝淀粉或纤维素日本SAP工业化SAP应用于纸尿布广泛应用于各个领域2.1超吸水树脂的结构物理结构低交联度的三维网络，网络的骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂。化学结构主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水性官能团.超吸水树脂结构[5]2.1超吸水树脂的结构从化学结构看：亲水基电负性越大，吸水率越大。亲水性：-COONa>-COOH>-CONH2>-OH从物理结构看：交联度的增加抑制了三维分子网的伸展，加强了弹性收缩力，因而使吸水率下降；但是交联度过低，会导致树
3、脂的三维网络不完全，树脂在水中的可溶性增加，而使吸水率下降。2.1超吸水树脂的结构淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构纤维素接枝丙烯酰胺呈峰窝型结构部分水解的聚丙烯酞胺树脂则呈粒状结构从微观结构看：超吸水树脂的微观结构呈多样性[6]2.1超吸水树脂的结构多孔网状结构淀粉－聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图2.2超吸水树脂的吸水机理吸水机理[7,8]：超吸水性树脂是由三维空间网络构成的高聚物,它的吸水,既有物理吸附,又有化学吸附。物理吸附：传统的吸水性材料如棉花、纸张、海绵等,其吸水主要是毛细管的吸附原理,吸水能力不高,只能吸收自重的几十倍的水,一旦施压,水就逸出。化学吸附：通过化学
4、键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。此种吸附结合很牢,加压也不会失水。2.2超吸水树脂的吸水机理阶段一阶段二阶段三通过毛细管吸附和分散作用缓慢地吸水水分子通过氢键与亲水基作用,使之离解,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张网络内外的渗透压差趋向于零;弹性收缩力逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡2.2超吸水树脂的吸水机理H2O（外）交联点（内）吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图[9]:吸水树脂的离子型网络2.3超吸水树脂的性能表征吸水速率吸水倍率凝胶强度反复性吸盐倍率保水性性能指标3.1超吸水树脂的分类[10,11]官能团原料来源亲水性交联方法a
5、.离子型b.非离子型a.淀粉类b.纤维素类c.合成类a.亲水单体直接聚合b.疏水性单体羧甲基化c.疏水性聚合物用亲水单体接枝d.腈基、酯基水解a.用交联剂网状化反应b.自身交联网状化反应c.辐射交联d.在水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶结构3.1超吸水树脂的分类离子型吸水能力强吸水速率低耐盐性差按分子链上官能团的不同非离子型吸水速率快吸水能力较差耐盐性较好3.1.1淀粉类[12-15]AdvantagesDisadvantages来源广泛，产量巨大价格便宜吸水率高，通常千倍以上生物降解性，环境友好耐盐碱性差凝胶强度小耐候性差易水解，使用寿命短3.1.1淀粉类淀粉糊
6、化→冷却→接枝共聚→加压水解→冷却→酸化→离心分离→中和→干燥→成品包装淀粉类吸水树脂的制备方法3.1.1淀粉类研究进展：Prafulla等[16]以淀粉、甲基丙烯酸乙酯为原料，通过接枝共聚制备了一种可降解型高吸水性树脂，经过28天降解约70%。JunpingZhang等[17]采用丙烯酸接枝淀粉水溶液自由基聚合，由N,N′-亚甲基双丙烯酰胺作为引发剂合成一种新型快速溶涨多孔超强吸水剂，该吸水剂比无孔的超吸水剂吸收能力大，吸水速度快。刘秀清等[18]用辐照引发淀粉接枝丙烯酸合成高吸水树脂,结果表明其具有快速的吸水和储水能力,吸水能力为去离子水达766mL/g,生理
7、盐水64mL/g,生物相容性好,且具有生物降解性。3.1.2纤维素类[14-15,19-21]AdvantagesDisadvantages来源广泛，产量丰富，耐盐性好，可生物降解吸水后形成的凝胶强度高,可溶成分少,不易溶解流失,保水能力强,抗霉解能力强,使用寿命长。活化困难，含大量氢键，溶解困难，由其改性制得的吸水材料的吸水能力低于淀粉改性的产品。3.1.2纤维素类存在问题纤维素不能溶于一般溶剂纤维素类吸水树脂可以在纤维素溶液中，通过氢键物理交联形成网络结构制得。但由于分子间和分子内的氢键作用，这使得它不溶解于普通溶剂，所以制备纤维素吸水树脂的主要问题是缺少合适
8、的溶剂。3
