高吸水保水材料研究现状及趋势综述

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1、高吸水保水材料研究现状及趋势综述摘要：高吸水保水材料作为一种新型的高分子功能材料，它具冇能吸收自重儿百倍至儿千倍的水且加压下也不脱水或脱水很少的优异性能，因而在工业、农业、食品、建筑、日用化工等领域发挥着日益重要的作用。笔者基于对国内外相关文献资料的检索，从高吸水保水材料的类型、制备技术、性能三方面对研究现状进行了系统分析，对高吸水保水材料的发展趋势进行了探讨。关键词：高吸水保水材料研究现状趋势综述中图分类号：TB324文献标识码：A文章编号：1674-098X(2014)10(b)-0031-03水是生

2、物赖以生存和发展的必备条件。水资源问题已成为共同关注的全球性问题。水的获取、保存、利用和排除，自古以来都是人类面临的重要课题Z-o当前，全球气温逐年上升，加剧了变暖现象，导致干旱缺水地区越來越多，水土流失现象增加，严重破坏了生态坏境，阻碍了我国农业的可持续发展。保持水土和抗旱节水已经成为我国农业面向未来持续发展的选择。应用高吸水性树脂作为保水剂是发展迅速的化学节水技术［1］。用于农林业的高吸水材料通常称为保水剂(WaterRetainingAgent,AgroforestrySuperabsorbentA

3、FSA)。它具有能吸收自重几百倍的水成为具有一定力学性能的水凝胶，吸水后的水凝胶可以缓慢释放水分，保水能力也很好，且加压下也不脱水或脱水很少，而且有反复吸水功能。吸水后的吸水剂相当于在植物根系周围的土壤中形成无数个微型“水库”，当土壤缺水时就会逐步释放其储藏的水分，以供植物吸收利用。同时，保水剂能增强土壤保水性、改良上壤结构、减少土壤水分养分流失、提高水肥利用效率等多种功能，其独特的优点是其他工程方法无法达到的。因而被国际上普遍认为是继化肥、农药、地膜Z后第四个最有希望被农民接受的农用化学制品。基于对国内

4、外高吸水保水材料研究资料的综合分析，从高吸水保水材料的类型、制备技术、性能三方面对研究现状进行了系统分析、评述，据此对其研究趋势进行了探讨。1高吸水保水材料的类型1966年，美国农业部北方研究所的G.F.Fanta和C.R.Russell等［2,3］研究淀粉接枝丙烯腊，开始了高吸水性材料的研究。高吸水保水材料近年来发展速度很快，种类繁多。一般按原料来源分为淀粉系、纤维素系、合成树脂系［3］。李铭慧等［5］以玉米淀粉为原料，用水溶液聚合法制得了可生物降解的高吸水性树脂。杨富杰等［4］以蔗渣浆纤维为原料，制备

5、吸水材料。彭娜娜等［5］以玉米秸秆为原料，采用水溶液聚合法制备高吸水性树脂。林健等［6］以丙烯酸盐、丙烯酰胺、高岭土和淀粉等为原料，用溶液聚合法制备了复合型耐盐高吸水性树脂。斯玛伊力？克热木等［7］以丙烯酸、淀粉和硅藻土为原料，用紫外光聚合装置合成了复合耐盐性高吸水树脂。栗海峰等［8］以坡缕石与聚丙烯酸（钠）为原料，用溶液聚合法制备高吸水保水复合材料。以上学者将蔗渣、玉米秆、高粱秆等天然纤维素与高岭土、海泡石、坡缕石、硅藻土等无机矿物原料混合，再与内烯酸、内烯酸钠或聚丙烯酸钠-丙烯酰胺二元共聚物中制备不同

6、的高分子吸水保水复合材料。与单纯高分子吸水保水材料相比，它不仅保持了较高的吸水倍率和较快的吸水速率，而且抗盐性能得到改善，提高了凝胶强度，产品原材料成本大幅度降低。2高吸水保水材料的制备技术由于采用的原料、引发方式、分散介质、反应条件的不同，高吸水性材料冇不同的制备方法。高吸水性材料的合成主要采用自由基聚合、离子聚合和逐步聚合三大类［4］。其中水溶液法、反相悬浮法占绝大多数。2.1水溶液法水溶液聚合法是反应性单体和添加剂溶于适当的溶剂，在光、热、辐射、引发剂（或催化剂）的作用下，生成高聚物的方法。丙烯酸在

7、配制釜屮先用氢氧化钠溶液屮和，屮和度为60~90%mol,加人水，使单体浓度为30~60%mol，再加人交联剂，通氮气，加入引发剂，搅拌均匀后，进入反应器静置聚合（保持氮气），加热水裕使反应温度保持30°C〜80°C,聚合反应2〜5h。得到的凝胶状聚合体，经干燥、粉碎后，得到粉末状吸水剂。其特点是过程简单，可以制成膜状、片状、粉粒粉末状，也可以与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。2.2反相悬浮法反相悬浮聚合丁艺是以水相为分散粒子，其他溶剂（油相）为分散介质，制成油包水（W/O型）的悬浮液，采用水溶性引发剂

8、引发聚合反应的方法。将丙烯酸水溶液搅拌下滴加氢氧化钠水溶液，冷却至室温，加入交联剂、引发剂，再用水调节成一定浓度的待聚液。另将分散剂加人反应器中，加入表面活性剂溶解，通氮气，加热至反应温度。滴加配好的待聚液,进行聚合反应，生成颗粒状水凝胶。接着在反应器屮进行共沸脱水，除去水凝胶中的水，并且继续进行反应。脱水后得到含水率较低的聚合物，于真空丁燥器中丁燥，得到颗粒状树脂。3高吸水保水材料的性能高吸水性树脂的性能主要指吸水性能、保水