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高吸水树脂的现状、发展与前景[摘要]本文综述了超强高分子吸水材料的发展历史、现状、发展方向及应用情况,并简述了超强高分子吸水剂的分类、结构特点、吸水机理及合成原理和方法。
[关键词]超强高分子吸水剂;高吸水性树脂;研究进展超强高分子吸水材料即高吸水性树脂,是一类新型的功能高分子材料。
它具有吸水量大和保水性强两大特点,它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水,而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。
这是传统的吸水材料如纸、海棉、泡沫塑料等所无法比拟的。
高吸水性树脂的研究与开发只有几十年的历史。
60 年代初美国农业部北方研究中心的L. A. Gugliemelli[1 ]等最早开始淀粉接枝丙烯腈研究,其后同中心的G. F. Fanta[2 ]等人接着研究,并与1966 年首先宣布,他们制定出了淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂,并指出,这种树脂比以往的任何材料的吸水性能都要好。
他们的研究结果立即引起了世界各国的广泛关注,相继开展了这方面的研究,并取得了不错的进展。
美国、日本、德国、法国等发达国家一直走在前列,到80 年代已实现了工业化生产。
我国是从80 年代才开始高吸水性树脂研的,1982 年中科院化学所[3 ]在国内最先合成出聚丙烯酸钠类树脂,直至目前国内研究高吸水性树脂一直是一个热点,每年有大量的文献报道,已有专利几十项。
但这些多是基础性研究,在应用研究和工业化生产方面与国外尚有很大的差距。
1 高吸水性树脂的分类与特点高吸水性树脂的种类很多,总的来说,可以分成天然高分子与合成高分子两大类．高吸水性树脂的品种很多,但目前国内外研究与应用最多的集中在:(1) 聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类;(2) 聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类;(3) 纤维素类;(4) 聚乙烯醇类。
其中应用最为广泛的聚丙烯酸类。
1．淀粉类淀粉是一种原料来源广泛、种类多、价格低廉的多羟基天然化合物。
与淀粉进行接枝共聚反应的单体主要是亲水性和水解后变成亲水性的乙烯类单体。
吸水高分子材料1.吸水高分子材料的研究进度目前,对吸水性树脂的研究多是从吸水速度、吸水率、凝胶强度三个方面做工作。
通过改进树脂粒子的形状,增大比表面积,可以提高其吸水率。
离子型的高吸水性树脂,如聚丙烯酸盐,由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差,通过于非离子型单体共聚,可以提高其耐盐性。
复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。
林建明等人合成了膨润土的部分水解交联的聚丙烯酰胺树脂,通过SEM 电镜观察,发现膨润土全部吸附于树脂交联网络,使凝胶的刚性增强。
日本三菱公司将淀粉接枝丙烯酸与PVC 塑料共混,不仅提高了吸水树脂的凝胶强度,也增强了PVC 的吸水能力。
为了提高吸水性树脂的吸水性能,广大科研工作者已经做了大量工作,不断优化和改进已有的合成体系,同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系.2.吸水高分子材料的吸水机理高吸水性树脂的吸水分几个阶段。
最初阶段其吸水速率很慢,因为此时的吸水是通过毛细管吸附和分散作用来实现的,接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解,阴离子固定在高分子链上,阳离子则可以自由移动。
随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张;同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散,导致阳离子在树脂网络内浓度增大,于是网络内外产生渗透压,水份进一步渗入。
随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。
3.材料吸水能力的差异与原因人们追求的目标是使吸水性材料具有更高的吸水能力和吸水速度。
由材料的结构和吸水原理可知，影响树脂吸水能力的因素有很多，主要有交联密度.结构组成.溶液性质.表面形态.制备方法.流体力学体积等。
如未经交联的树脂基本上没有吸水功能，而交联后，吸水率会成千倍的上升，但随着交联密度的增加，吸水率反而下降。
在聚丙烯酸树脂中引入亲水性非离子型单体共聚，可提高吸水速度，但影响了吸水能力。
吸水性强的材料在日常生活和工业生产中，我们经常会用到吸水性强的材料。
这些材料可以迅速吸收水分，起到干燥、保护、过滤等作用。
本文将介绍一些常见的吸水性强的材料及其应用。
首先，我们来介绍一种常见的吸水性强的材料——高分子吸水树脂。
高分子吸水树脂是一种具有很强吸水能力的高分子材料，它可以迅速吸收大量的水分，并形成凝胶状物质。
这种材料常用于卫生用品中，如尿不湿、卫生巾等。
它可以有效地吸收体液，保持表面干燥，防止细菌滋生，保护皮肤健康。
除了高分子吸水树脂，还有一种常见的吸水性强的材料是活性炭。
活性炭具有很强的吸附能力，可以吸附水分、气体、杂质等。
它常用于空气净化、水处理、防毒防毒等领域。
活性炭可以有效地去除水中的有机物、异味物质，保持水质清洁；同时也可以吸附空气中的有害气体、异味，保持空气清新。
此外，还有一种常见的吸水性强的材料是硅胶。
硅胶是一种无机材料，具有很强的吸水性和吸湿性。
它可以吸收空气中的水分，起到干燥、防潮的作用。
硅胶常用于包装、储存、运输中，用来保护物品不受潮湿影响。
同时，硅胶还可以用于制作干燥剂，吸收电子产品、药品、食品等的潮气，保持其质量和稳定性。
除了以上几种常见的吸水性强的材料外，还有许多其他材料也具有较强的吸水性能，如氢氧化铝、氧化铁、硫酸钙等。
这些材料在工业生产、环境保护、生活日常中都有着重要的应用价值。
总之，吸水性强的材料在日常生活和工业生产中发挥着重要的作用。
它们可以帮助我们保持环境干燥、保护物品、净化空气、改善生活质量。
随着科技的发展，相信会有更多更先进的吸水性强的材料出现，为我们的生活带来更多便利和舒适。
高分子吸水材料高分子吸水材料是一种能够吸收大量水分的材料，它可以在短时间内吸收大量的水，然后通过离子交换或物理吸附将水分保留在其内部。
高分子吸水材料常用于保持水分的土壤改良剂、尿布、卫生巾等产品中。
本文将讨论高分子吸水材料的结构、性质和应用。
高分子吸水材料通常是由线性或交联聚合物制成的。
线性聚合物具有大量的极性官能团，可以与水分子发生相互作用，并吸收大量的水。
交联聚合物由于交联点的存在，可以形成许多孔隙结构，增加了材料的吸水能力。
典型的高分子吸水材料包括聚丙烯酸钠（PAA-Na）、聚乙烯醇（PVA）等。
高分子吸水材料具有许多独特的性质。
首先，它具有极高的吸水性能。
一般来说，高分子吸水材料的吸水速度非常快，可以在几秒钟内吸收50-100倍于自身重量的水分。
其次，高分子吸水材料具有优良的保水性能。
它可以将吸收的水分保留在材料内部，不会释放出来，从而有效地提供水分供给。
此外，高分子吸水材料还具有良好的稳定性和可重复利用性。
高分子吸水材料在许多方面有着广泛的应用。
首先，它在农业领域中被广泛使用。
通过将高分子吸水材料与土壤混合，可以改善土壤的质地和保持土壤湿润，提高植物的生长效率。
其次，高分子吸水材料也广泛应用于卫生用品制造中。
它可以作为尿布、卫生巾等产品的核心材料，提供优良的吸湿性能，保持表面的干燥和舒适。
此外，高分子吸水材料还可以用于水凝胶制备、药物输送等领域。
然而，高分子吸水材料也存在一些问题。
首先，一些高分子吸水材料可能对环境产生负面影响。
当高分子吸水材料被丢弃时，它们可能会堵塞水道或对生态环境造成污染。
其次，高分子吸水材料的成本较高，限制了其广泛应用。
因此，如何开发更环保、经济实用的高分子吸水材料是一个重要的研究方向。
综上所述，高分子吸水材料是一种具有优良吸水性能的材料。
它在农业、卫生用品制造等领域有着广泛的应用。
然而，高分子吸水材料也面临一些挑战，需要通过研究和技术创新来解决。
相信随着科学技术的不断发展，高分子吸水材料将会在更多领域发挥重要作用。
