高吸水性树脂的合成及其应用

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1、第18卷第5期高分子材料科学与工程VO1.18NO.52OO2年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGS.2OO2高吸水性树脂的合成及其应用龙明策王鹏郑彤(哈尔滨工业大学环境科学与工程系黑龙江哈尔滨15OOO1D摘要:对高吸水性树脂的合成方法~性能改进及应用的现状进行了综述讨论了微波辐射用于高吸水性树脂合成的技术优势及应用现状对高吸水性树脂的分子设计与颗粒形状设计以及在吸水与保水性能方面的应用等进行了评述O关键词:高吸水性树脂G接枝共聚G微波化学G应用中图分类号:TBB4文献标识码:A文章编号:1OOO-7555

2、(2OO2DO5-OOB1-O5高吸水性树脂(亦称超强吸水剂D是一种出的基础上对近年来高吸水性树脂的合成方法~现于2O世纪6O年代的新型功能高分子材料O性能改进及应用进行了综述对有关的新技术由于该材料分子中含有大量的羧基~羟基等强和新的研究方向进行了介绍O亲水性基团而具有高分子电解质的分子扩张性能同时由于其微交联三维网络结构阻碍了分1高吸水性树脂的合成方法子的进一步扩张二者的矛盾作用使得分子只1.1传统合成方法高吸水性树脂传统合成方法主要有本体聚能在水中溶胀而不溶解它可以吸收和保持自合~溶液聚合~反相悬浮聚合和反相乳液聚合等身质量几百倍甚至几千倍的水具

3、有奇特的吸[5]水和保水能力[1]4种方法OO高吸水性树脂的特殊性能和本体聚合是在无溶剂存在的条件下由反应用前景吸引着国内外学者的普遍关注各大应物自身进行的聚合反应O该方法由于固体产化学公司也纷纷开展了研究和开发高吸水性树脂的工作[2]物不易出料以及反应中易发生爆聚等问题目O前已很少采用O高吸水性树脂按原料来源可分为B类:淀溶液聚合是将反应物溶于一定溶剂中进行粉系列~纤维素系列和合成系列O前两类是以淀的聚合反应为避免有机溶剂对环境的污染一粉或纤维素为底物接枝共聚上亲水性或水解般用水作溶剂O该方法适用于各类吸水树脂的后有亲水性的烯类单体G后一类多是用丙烯

4、酸合成是较为成熟的方法O以淀粉接枝共聚反应盐轻微交联制得O工业化生产多以合成系列为为例下面几个因素对产物结构和产物吸水率主因为反应易于实现且吸水率较高但此法制有很大影响人们也多是从这些角度考虑以提得的树脂残留丙烯酸不利于人体健康且不易高产品的吸水性能O被生物降解属于非环境友好材料G淀粉接枝共聚生产的高吸水性树脂吸水和保水率强也已(1D单体浓度:反应溶液中的单体浓度影响着产物性能~反应的动力学以及工艺的经济用于工业化生产G由于纤维素来源广泛有降低性[6]成本~废物资源化和成为环境友好材料的潜O高单体浓度下丙烯酸等单体聚合会放出力[B]近年来已成为新的高吸

5、水性树脂研究开大量的热使得温度的控制非常重要也较难实发的热点[B4]O本文在国内外相关文献研究工作收稿日期:2OOO-1O-18G修订日期:2OO1-O2-26基金项目:哈尔滨工业大学跨学科交叉性研究基金资助项目(HITMD2OOO28D作者简介:龙明策(1978D男硕士生.联系人:王鹏.32高分子材料科学与工程2002年现Siddall等提出采用减压蒸发冷却方法控制聚合法是水溶性单体和引发剂在油包水的体系体系温度[7]中进行聚合的方法它们也需要考虑单体浓度~<2>引发剂:淀粉的接枝共聚多是在水溶性引发剂~交联剂和中和度等因素以得到最佳的引发剂引发下的

6、自由基反应用于此类反应的分子网络结构[13]这类方法得到的产物为颗粒引发剂可分为热分解引发剂~氧化还原引发剂状而且对于颗粒的大小和形状可以进行控制和复合引发剂等3类常用的热引发剂有过硫但是所得的粒径一般只有几十微米后处理工酸盐~偶氮类~硝酸铈铵等;氧化还原引发剂有艺产生的大量粉尘污染严重;而且反应时间较过硫酸盐/亚硫酸氢盐~过硫酸盐/硫代硫酸盐长<需要数小时>;有机分散相的处理不可避免等;复合引发剂采用以上两种引发剂复配它能地会带来废液排放及产品成本等问题够在一个较大的范围内起作用因此使用合适1.2微波辅助合成方法的复合引发剂体系可获得较为理想的常速率

7、的近年来国内外对微波促进有机合成反应的聚合反应[8]研究进行了大量报道[14~17]而且不同引发剂间的协同作用还微波技术的应用几能大大提高引发剂效率[9]乎涉及了有机合成的各个领域微波加热是一研究还表明在以淀粉等多糖为底物的接枝共聚反应中接枝甲基种内加热极性物质分子吸收电磁能高速振丙烯酸一般应使用过硫酸盐引发而铈盐作引动由于介质损耗而产生热能这种加热方式具发剂会使接枝反应中有均聚的倾向[10]有速度快~均匀~有选择性~无滞后效应等特点引发剂的选择和用量直接影响反应历程和结果是一而且特别适合无溶剂的干反应[1517]是一种节个非常重要的实验控制因素能的清

8、洁技术有着传统加热无法比拟的优越<3>交联剂:由于高吸水性树脂的交联度很性为化学家和环境学家看