高吸水树脂的应用

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1、化学推进剂与高分子材料·26·ChemicalPropellants&PolymericMaterials2009年第7卷第6期高吸水树脂的应用谭德新，王艳丽，修乐平(安徽理工大学，安徽淮南232001)摘要:高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料，由于它具有很强的吸水性和优良的保水性，在工业、农林、园艺及日常生活等方面具有广阔的应用前景。介绍了高吸水树脂的研究状况、吸水机理、制备方法及应用现状。关键词:高吸水树脂；吸水性；保水性；应用中图分类号:TQ317.9文献标识码:A文章编号:1672-2191(2009)06-0026-05[1]高吸水树脂又称水凝

2、胶、超强吸水剂，是间存在3种作用：①水分子与高分子电负性强的一种新型的功能高分子材料，它具有奇特的吸水氧原子形成氢键结合；②水分子与疏水基团的相能力和保水能力，能够迅速吸收比自身重数百倍互作用；③水分子与亲水基团的相互作用。乃至千倍的液态水，其保水性也好，所吸收的水高吸水树脂的亲水基团周围存在3种水：结[2]即使在高压下也不会溢出。鉴于这些优点，近合水、束缚水、自由水。其中结合水主要是通年来高吸水树脂已成为一种重要的高分子材料，过溶剂化、配位键或氢键在凝胶的内外表面结合被广泛地应用于农林、园艺、石油开采、医用的水，束缚水是通过氢键或取向力与结合水连接[3~

3、4]卫生、矿山开采、日用化工、环境保护和食的另一种水，自由水与一般的液态水相同，主要[5~7]品加工等领域。是靠高聚物的三维空间网络作用，将大量的自由高吸水树脂最早是1961年美国农业部北方研水储存在吸水树脂的网络内。究所C.R.Rissell等人从淀粉接枝丙烯腈开始研高吸水树脂的吸水分几个阶段(图1)。[8~9]究的，其后G.F.Fanta等人接着进行研究，-6高分子骨架10s-910s于1966年首先发表“淀粉衍生物的吸水性材料10-12s具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体WAWWB保水性很强，即使加压也不与水分离，甚至具有C吸湿放湿性，这些特

4、性都超过以往的高分子材官能团料。”该吸水性树脂最初由HenklCo.工业化成W水分子；A结合水；B束缚水；C自由水功，其商品名为SGP。图1高吸水树脂的吸水机理我国目前也在研究和开发、推广应用高吸水Fig.1Water-absorbingmechanismof[10]highwater-absorbingresin树脂。我国起步较晚，从20世纪80年代中期才开始，先后有40多家单位从事这方面的研究，最初阶段其吸水速率很慢，因为此时的吸水经过20多年的研究，取得了不少成果，已有许是通过毛细管吸附和分散作用来实现的，接着水多专利成果和生产厂家。但我国的产品同国

5、外产分子通过氢键与树脂的亲水基团作用，使之发生品相比，无论从技术上还是规模上都有较大的差离解，阴离子固定在高分子链上，阳离子则可自距，国内高档的吸水剂产品仍需进口。由移动。随着亲水基团的进一步离解，阴离子数目增多，离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩1高吸水树脂的吸水机理张；同时为了维持电中性，阳离子不能向外部溶高吸水树脂不仅可以吸收大量的水分，而且剂扩散，导致阳离子在树脂网络内浓度增大，于其保水性能也相当强。高吸水树脂吸水后与水之是网络内外产生渗透压，水分进一步渗入。随着收稿日期:2009-08-13基金项目:安徽省高校自然科学基金资助项目(编号：KJ20

6、09B054Z;KJ2009B120Z)作者简介:谭德新(1977-)，男，吉林市人，讲师，博士研究生，主要从事功能高分子与复合材料研究。电子信箱:tdxin@163.com谭德新等·高吸水树脂的应用·27·吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；入材料、保温保冷材料等医疗用品的生产和制造而网络扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐中；用于制备含水量大、使用舒适的外用软膏渐抵消阴离子的静电排斥，最终达到吸水平衡。等。高吸水树脂在医用材料方面的开发和应用，已受到全世界的关注，许多研究机构已在积极地2高吸水树脂的制备方法开发研制中。高吸水树脂的合成原理是自由基

7、引发聚合，3.2农林及园艺中的应用可分为亲水性单体均聚、共聚和接枝共聚，目前很早以前就有人利用水溶性高分子与土壤结[11~13]其传统合成方法主要有静置溶液聚合、反相合，改良土壤的团粒结构，增加透水性、透气[14~15][16~17]乳液聚合、反相悬浮聚合等，但是在这性以达到提高农作物产量的目的。高吸水树脂问些方法中由于机械搅拌及助剂的加入，存在反应世后，许多研究者用它与土壤结合改善土壤团粒工艺繁琐、影响因素复杂等缺陷，因此产生了一结构、改善土壤的保水性能和保温性能，这样既[18~19]些新的方法如：使用γ-射线辐射引发、紫有利于作物生长，又可节约灌溉用水

8、、减少灌溉[20~21][22~24]外光辐射引发、微波辐射引发和