高吸水树脂的发展与应用

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1、第38卷第1期辽宁化工V01．38．No．12O09年1月UaQningChemicalIndustryJaJ1uary，2009高吸水树脂的发展与应用田巍，白福臣，李天一，张春晓(1．长春工业大学化工学院，吉林长春13oo12；2．中国科学院长春应用化学研究所，吉林长春13oo223．吉林大学材料科学与工程学院，吉林长春13oo22)摘要：综述了高吸水树脂(sAP)的分类、制备及吸水机理。介绍了高吸水树脂国内外发展现状及其在各方面的应用，并讨论了改进高吸水树脂性能的方法以及目前的主要研究趋势。关键词：高吸水树脂；吸水机理；进展；应

2、用中图分类号：TQ320．6文献标识码：A文章编号：1004一o935(2O09)O卜0038一O6高吸水树脂(super—absorbentPolymer，简称运用弹性凝胶理论，提出了sAP吸水率的数学表SAP)，是一种出现与2O世纪60年代的一种经适达式，该式可简化为：吸水率(离子的渗透压+水度交联的具有三维网络结构的新型功能高分子材的亲和力)／交联密度。料。由于该材料分子中含有大量的羧基、羟基等由此，P．J．Flory提出的吸水关系式可以描述强亲水性基团而具有高分子电解质的分子扩张性为，sAP的吸水率与离子的渗透压及离子与水的

3、能。同时，由于微交联三维网络结构阻碍了分子亲和力之和成正比，与树脂的交联密度成反比。的进一步扩张，使得分子在水中只溶胀不溶解，具2SAP的制备有奇特的吸水和保水能力，它能吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，并有很强的保水能SAP的制备主要包括亲水基团的引人(羧力-lJ，已经被广泛应用于农林、园艺、工业、医化)以及不溶化处理(交联)。制备方法有本体聚疗、环保等各个领域HJ。合法、溶液聚合法、悬浮及反相悬浮聚合法、乳液及反相乳液合成法、辐射聚合法等。1SAP的吸水机理2．1本体聚合法与传统的吸水材料不同，sAP先通过毛细管本体聚合法

4、指不加其它介质，只有反应物本吸附和分散作用吸收水分，接着树脂的亲水基团身在引发剂作用下进行的合成反应。溶液本体聚通过氢键与水分子作用，离子型的亲水基团遇水合法在反应过程中一方面反应热难以排除，加上开始解离，阴离子固定在高分子链上，阳离子为可自动加速效应，易造成局部过热，严重者发生爆移动离子。随着亲水基团的解离，阴离子数目增聚。另一方面随着转化率的提高，体系粘度增加，多，静电斥力增大，使树脂网络扩张。同时为了维易凝聚成为固体，聚合产物往往不易出料。因此，持电中性，阳离子不能向外部溶剂扩散，而使其浓本体聚合法的应用受到了限制。度增大，导

5、致树脂网络内外的渗透压随之增加，水2．2溶液聚合法分子进一步渗人。随着吸水量的增大，网络内外溶液聚合法是反应物和添加剂(如分子质量的渗透压差趋向于零，并且随网络扩张其弹性收调节剂等)溶于适当的溶剂中在光照或加热、辐缩力也在增加，逐渐抵消了阴离子的静电斥力，最射、引发剂(或催化剂)的作用下而进行的合成方终达到吸水平衡0。收稿日期：20o8一lO6P．J．Flory在1953年从热力学的角度出发，作者简介：田巍(1982一)，女，在读硕士。第38卷第1期田巍，等：高吸水树脂的发展与应用39法。有两种实施方法：(1)先制得聚合物，后加交酸

6、、丙烯酸酯和丙烯酸钠等。联剂法；(2)交联剂与单体同时加人法。该法反1975年美国的GP公司宣布研究开发成功淀应速率较快适合于连续化生产，产品比表面积大，粉一聚丙烯腈系sAP并进入市场。从此，sAP逐吸水快而匀，因此是目前普遍采用的方法，不足的渐形成一个独立、新兴的科研领域。但是日本的是技术要求高，一般需要有后道粉碎工序。三洋化成公司考虑到丙烯腈单体残留在聚合物中2．3反相悬浮聚合法有毒、不安全，于1975年开发成功淀粉一聚丙烯反相悬浮合成法以油相为分散介质，水溶性酸接枝共聚物，该法制备过程不需皂化水解，大的单体为水相液滴，亲水性的

7、或水溶性的引发剂大简化了工艺过程，降低了生产成本，而且有着同(或催化剂)溶解在单体水相中借机械搅拌(或震样优良的吸水和保水性能，因此成为淀粉类高吸荡)和悬浮剂使单体呈液滴分散于悬浮介质中进水性树脂的主导产品⋯J。随着SAP应用领域的行聚合反应的方法。可经喷雾干燥等而得到粉末不断扩大，淀粉接枝多元单体类吸水性树脂，如淀产品，这种方法反应较平稳，容易控制，而且产品粉一丙烯酸一丙烯酸酯接枝共聚物等也开始迅速粒度可根据其用途和吸水量的要求加以调节，但发展。可根据用途的不同，将合适的单体组合与只能采用间歇式生产，效率较低。且成本较高，难淀粉进

8、行接枝共聚，在淀粉分子上赋予多个功能以实现工业化生产。基团，对于改善SAP的吸水保水能力以及加工性2．4辐射聚合法能、机械性能等具有重要作用，这是淀粉系sAP辐射聚合是指在不加引发剂和交联剂的情况今后的发展方向。下，利用高能的电子束或