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1、2011年第2期黑龙江造纸论文与综述高吸水性树脂制备及其发展刘全校,王晓翔,吕玉彬,李金丽(北京印刷学院印刷包装材料与技术重点实验室,北京102600)[摘要]论述了高吸水性树脂(SAR)的吸水、保水原理、分类和制备方法,讨论了改进高吸水性树脂性能的方法,指出了目前我国的主要研究方向。[关键词]高吸水性树脂;吸水、保水原理;改性方法;发展方向高吸水性树脂(SuperAbsorbentResin缩写在溶液中的吸水与高吸水性树脂的结构及溶胀介[8]SAR)是一种典型的功能高分子材料,能够吸收自质的性质可用Flor
2、y公式来表示。1/22身重量数百倍乃至数千倍的水分或者数十倍的盐Q5/3[i/(2VuS)+(1/2-x1)/V1](Ve/V0)水,并在压力下仍能保持大量的水,具有吸水量式中:Q高吸水剂的平衡吸水率;大、吸水速度快、保水能力强等特点,被广泛应用Vu高聚物结构单元体积,L;于农业、林业、工业、建筑、医疗卫生、环保和日常i/Vu固定在高聚物上的电荷浓度,C/L;[14]生活等领域中。S外部溶液的电介质离子强度,mol/L;V1溶胀介质的摩尔体积,L/mol;1SAR的吸水、保水原理(1/2-x1)/V1水同高聚物交联网络的高吸水性树脂为轻度交联结
3、构的高分子聚合亲和力;物,它是由水溶性聚合物在一定条件下接枝、共Ve交联聚合物的体积,L;聚、交联形成的不溶于水但能高度溶胀的聚合物,V0高聚物的总体积,L;其分子结构上具有疏水基团和很多亲水基团(如Ve/V0高聚物的交联密度。式中的第一项表示渗透压,第二项表示和水羟基、羧基、酰胺基等),在保水剂的内部形成三维的亲和力,此两项之和表示吸水能力。空间网状结构。亲水基团与水分子接触时相互作高吸水性树脂还具有反复吸水功能,释水后用形成各种水合状态;而疏水基团因疏水作用而变为固态,再吸水又膨胀为凝胶。易于折向内侧,成为局部不溶性的微粒结构,导致进入的水分子失去活动性,局部冻结,
4、形成伪冰2SAR的分类(Falseice)。大分子的网络能将吸收的水分全高吸水性树脂发展很快,种类也日益增多,并部凝胶化,成为高吸水性的状态。SAR的交联度且原料来源相当丰富,由于高吸水性树脂在分子较低,水分子进入网络后,网络弹性束缚水分子的结构上带有的亲水基团,或在化学结构上具有的热运动,使其不易从网络中逸出。从热力学角度低交联度或部分结晶结构又不尽相同,由此在赋看,SAR的自动吸水性降低了整体自由能,而排予其高吸水性能的同时也形成了一些各自的特除了水分会使自由能升高,不利于体系稳定的因点。从原料来源、结构特点、性能特点、制品形态素,这就是高吸水性树脂特有的,在受压条件下仍[5,
5、6]以及生产工艺等不同的角度出发,对高吸水性树具有很强保水性的原因。[4]脂进行分类,形成了多种多样的分类方法。在高吸水性树脂内部,高分子电解质的离子2.1按原料来源进行分类间相斥作用(渗透压作用),使树脂因水进入分子随着人们对高吸水性树脂研究的不断深入,而扩张,但交联作用使水凝胶具有一定的强度(橡对传统的高吸水性树脂分为淀粉系列、纤维素系胶弹性力),当二者达到平衡时,树脂吸水达到饱[7]列和合成树脂系列的分类方法,已不能满足分类和,此饱和值即为吸水率。因此,高吸水性树脂要求。因此,邹新禧教授结合自己的研究成果,提收稿日期:2011-01-10出了六大系列的分类。26高吸水性树脂制
6、备及其发展淀粉系:包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸烷烃等通过放射线照射而进行交联);酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等;水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构(如聚纤维素系:包括接枝纤维素、羧甲基化纤维丙烯酸与含长链(C12~C20)的醇进行酯化反应得[9]素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等;到不溶性的高吸水性聚合物等)。合成聚合物系:包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇2.4其他分类方法类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等;以制品形态分类,高吸水性树脂可分为粉末蛋白质系列:包括大豆蛋白类、丝蛋白类、谷状、纤维状、膜片状、微球状等。蛋白类等;以制备方法分类,高吸水性树脂可分为合成其他天然物及其衍生物系:包括果胶、
7、藻酸、高分子聚合交联、羧甲基化、淀粉接枝共聚、纤维壳聚糖、肝素等;素接枝共聚等。共混物及复合物系:包括高吸水性树脂的共以降解性能分类,SAR可分为非降解型(包混、高吸水性树脂与无机物凝胶的复合物、高吸水括丙烯酸钠、甲基丙烯酸甲酯等聚合产品)、可降[4,9]性树脂与有机物的复合物等。解型(包括淀粉、纤维素等天然高分子的接枝共聚[5,6]2.2按亲水化方法进行分类产品)。高吸水性树脂在分子结构上具有大量的亲水3SAR的制备方法性化学
