功能高分子之吸水樹(shù)脂

1、功能高分子之吸水樹(shù)脂功能高分子功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它們之所以具有特定的功能 是由于在其大分子鏈中結(jié)合了特定的功能基團(tuán) , 或大分子與具有特定功能的其他材 料進(jìn) 行了復(fù)合 ,或者二者兼而有之。吸水樹(shù)脂吸水樹(shù)脂 (Super Absorbent Polymer, SAP是 一種帶有大量親水基團(tuán)的功能性高 分子材料。它具有吸收比自身重幾百到幾千倍水的高吸水功能,并且保水性能優(yōu)良一 旦吸水膨脹成為水凝膠時(shí) , 即使加壓也很難把水分離出來(lái)。通用名高吸水樹(shù)脂、 吸水樹(shù) 脂,用于不同行業(yè)又有專業(yè)俗稱如農(nóng)林保水劑、光纜阻水粉、高分子吸水 珠、人工水晶 泥、蓄熱蓄冷劑等。 kl-sap

2、主要化學(xué)成分是低交聯(lián)型聚丙烯酸鈉鹽 屬新型功能高分子 吸水材料。吸水樹(shù)脂的性能 :1. 高吸水性 :高吸水樹(shù)脂的高吸水性包括 :吸水能力大。高吸水樹(shù)脂的吸水倍 率一 般為自身質(zhì)量的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍 ;吸水速率快。 離子型高吸水樹(shù) 脂達(dá)到飽 和需幾小時(shí)到幾十小時(shí) , 0.5h 左右可達(dá)飽和吸水量的 1/2;非離子型高吸水 樹(shù)脂達(dá)到飽 和只需 2060min ,幾秒鐘至兩分鐘就可達(dá)到飽和吸水量的 1/2 以上。 吸濕能力強(qiáng) , 吸濕速率快。 能吸收空氣及土壤環(huán)境中的氣態(tài)水分子。 高吸水樹(shù)脂的 吸濕能力和吸濕速 率主要取決于高吸水樹(shù)脂的種類和環(huán)境濕度的大小。2. 高保水性 :高吸水樹(shù)脂不但吸

3、水能力強(qiáng) ,而且保水能力也非常強(qiáng)。所謂保水能 力指的是吸水后的膨脹體能保持其水溶液不離析的狀態(tài)的能力。 眾所周知 , 含有大 量水 的一般水凝膠都具有加壓難脫水、蒸發(fā)慢、對(duì)水的保持能力高的特點(diǎn)。高吸 水樹(shù)脂是水 凝膠, 所以其吸收的水分在自然條件下蒸發(fā)速度很慢 , 而且加壓也不易 離析。 通常 物質(zhì)的脫水主要有加熱蒸發(fā)脫水和加力脫水兩種。 因此, 高吸水樹(shù)脂 也有自然條件保水 性、熱保水性和加壓保水性等幾種保水功能。3. 有效持續(xù)性強(qiáng) :保水劑具有反復(fù)吸水功能 ,即吸水 -釋水 -干燥 -再吸水4. 增稠性 :高吸水樹(shù)脂凝膠具有特殊的流變性能 ,增稠性是其顯著特性。由于高 吸水樹(shù)脂在水中可吸收

4、溶劑 , 高度溶脹。 溶液體系被溶脹的樹(shù)脂顆粒緊密填充而變 稠密, 溶液黏度顯著增加 ,即很少量的樹(shù)脂就可使溶液黏度大大提高。5. 安全性 :高吸水樹(shù)脂的水溶液呈弱酸性或弱堿性 ,無(wú)刺激性。經(jīng)大量動(dòng)物試驗(yàn) 和農(nóng)業(yè)試驗(yàn)證明 ,用于食品、醫(yī)藥衛(wèi)生等方面的保水劑安全無(wú)毒 ,用于農(nóng)林業(yè)方面的 保 水劑不會(huì)改變土壤的酸堿度。除以上性能外 ,高吸水樹(shù)脂還具有吸氨性、擴(kuò)散性、相容性等特殊性能。由于具有以上特性 , 聽(tīng)以高吸水性樹(shù)脂在衛(wèi)生用品 （小兒尿布 , 吸水餐巾 , 醫(yī)用 吸水紙 以及水果、蔬菜、魚肉保鮮、濕度調(diào)節(jié)和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)上均獲得廣泛 的應(yīng)用。 高 吸水性樹(shù)脂的研究 , 始于美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究所北

5、方試驗(yàn)室 . 他們的立足 點(diǎn) , 是充分行用本國(guó) 豐產(chǎn)的玉米 , 對(duì)其進(jìn)行接枝改性 , 使之既具有天然高分子的性 質(zhì) , 又具有人工合成高分子的性質(zhì)。目前 , 國(guó)外生產(chǎn)的高吸水性樹(shù)脂有數(shù)十種 , 可分為六大類 :即淀粉間 類、聚丙烯酸 鹽類、纖維素類、 聚乙烯醇類、 聚環(huán)氧易乙烷類及異丁烯與順醉的 共聚物等。其中產(chǎn)量 最大 , 成本較低 , 應(yīng)用較廣的是淀粉類接枝共聚物 , 由玉米淀 粉和丙烯基單體進(jìn)行接枝共 聚 , 生成物具有很高的吸水性能。五年前 , 美國(guó)和日本 已將此類產(chǎn)品投入工業(yè)化生產(chǎn) . 以日 木三 l 剎匕成公司的產(chǎn)品 sa 。 wet IM 一 300,x 五工一 1000為例。

6、但是 ,這種高吸水性 樹(shù)脂進(jìn)入市場(chǎng)后 , 由于成本較高 ,未進(jìn)行大量 運(yùn)用。吸水樹(shù)脂被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、 林業(yè)、 工業(yè)、 建筑、 醫(yī)療衛(wèi)生、 環(huán)保和日常 生活等領(lǐng)域中。 下面具體談?wù)勊谏钪懈鱾€(gè)方面的應(yīng)用。吸水樹(shù)脂環(huán)保無(wú)毒特性由于高吸水聚合物具有無(wú)毒、 對(duì)人體無(wú)刺激性、 無(wú)副反應(yīng)、 不引起血液凝固 等特點(diǎn), 近年來(lái),已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。例如 , 用于含水量大、 使用舒適的外用 軟膏; 生產(chǎn) 能吸收手術(shù)及外傷出血和分泌液 , 并可防止化膿的醫(yī)用繃帶及棉球 ; 制造 能使水分和藥 劑通過(guò)而微生物不能透過(guò)的抗感染性人造皮膚等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 環(huán)境保護(hù)已越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 如果將高吸水

7、聚合 物裝 入到一個(gè)可溶于污水的袋中 , 并將此袋浸入污水中 ,當(dāng)袋子被溶解后 ,高吸水聚 合物就 可迅速地吸收液體而使污水固體化。在電子工業(yè)中 , 高吸水聚合物還可用作濕度傳感器、 水分測(cè)量傳感器及漏水檢 測(cè)器 等。高吸水聚合物可作為重金屬離子吸附劑及吸油材料等。 吸水樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng) 域1、在農(nóng)業(yè)與園藝方面的應(yīng)用用于農(nóng)業(yè)與園藝方面的高吸水性樹(shù)脂又稱為保水劑和土壤改良劑。 我國(guó)是世 界上缺 水較嚴(yán)重的國(guó)家 ,因此 ,保水劑的應(yīng)用就顯得越來(lái)越重要 ,目前國(guó)內(nèi)已有十幾家 科研院 所的研制高吸水性樹(shù)脂產(chǎn)品用于糧、棉、油、糖、煙、果、菜、林等60 多種植物上進(jìn) 行應(yīng)用試驗(yàn) , 推廣面積超過(guò) 7萬(wàn)多公頃 ,

8、并在西北、內(nèi)蒙等地利用高吸水 性樹(shù)脂進(jìn)行大 面積防砂綠化造林。 用于這方面的高吸水性樹(shù)脂主要是淀粉接枝丙 烯酸鹽聚合交聯(lián)物和 丙烯酰胺 -丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物 ,其中鹽已由鈉型轉(zhuǎn)向鉀型。 使用的方法主要有拌種、 噴撤、穴施、或用水調(diào)成糊 狀后浸泡植物根部。同時(shí) ,還 可以利用高吸水性樹(shù)脂對(duì)化 肥進(jìn)行包衣后施肥 ,充分發(fā)揮化肥的利用率 ,防止浪費(fèi)和 污染。國(guó)外還利用高吸水性樹(shù) 脂作為水果、蔬菜、食品保鮮包裝材料。得米化工 占地面積 30000多平方米 ,專業(yè)從 事吸水材料 (SAP 的研發(fā)和生產(chǎn) ,國(guó)內(nèi)首家從事高 吸水性樹(shù)脂的高新技術(shù)企業(yè)。 2、在醫(yī)用、衛(wèi)生方面的應(yīng)用主要用作嬰兒尿布、餐巾、醫(yī)用冰

9、袋 ;用于調(diào)節(jié)環(huán)境氣氛的膠狀日用芳香材 料。 用作軟膏、霜?jiǎng)?、擦劑、巴布劑等的基質(zhì)醫(yī)用材料 ,具有保濕、增稠、 皮膚浸 潤(rùn)、膠凝 的作用。還可以制作成控制藥物釋放量、釋放時(shí)間、釋放空間的智能載 體。3、在工業(yè)方面的應(yīng)用利用高吸水性樹(shù)脂高溫吸水低溫釋放水的功能制作工業(yè)防潮劑。在油田采油作 業(yè) 中 , 尤其老油田的采油作業(yè) , 利用超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺的水溶液進(jìn)行 驅(qū)油效 果非常好。 還可以用于有機(jī)溶劑的脫水 , 尤其對(duì)極性小的有機(jī)溶劑其脫水效 果十分顯著。 還有工業(yè)用的增稠劑、水溶性涂料等。4、在建筑方面的應(yīng)用在水利工程使用的遇水快速膨脹材料 , 是純粹的高吸水性樹(shù)脂 , 主要用于汛期大

10、 壩洞的 堵漏、地下室、隧道、地鐵預(yù)制縫的堵水 ;用于城市污水處理和疏竣工程的 泥漿固化 , 以便于挖掘和運(yùn)輸?shù)取?高分子吸水樹(shù)脂因其具有吸水量大 , 保水能力強(qiáng) 和分之聚合物的 許多性能, 如:力學(xué)性能 ,可塑性,易加工和便于使用等 ,近二十年來(lái)發(fā) 展速度, 被廣 泛應(yīng)用與一次性衛(wèi)生用品 ,農(nóng)用領(lǐng)域,光電纜業(yè)和防水行業(yè)。吸水樹(shù)脂應(yīng)用的具體說(shuō)明 :一次性衛(wèi)生用品是高分子吸水樹(shù)脂的主要的也是較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域 , 約占高 分子吸水 樹(shù)脂總用量的 70%-80%。尿褲的技術(shù)要求尿褲是以木漿和高分子吸水樹(shù)脂為主構(gòu)成的吸收芯體 ,以及無(wú)妨布 , 紙巾, 松緊 帶和粘 合劑等組成。 尿褲產(chǎn)品的性能要求主

11、要表現(xiàn)在保水性能 , 穿滲速度 , 液體擴(kuò) 散和防漏等。 作為尿褲原材料的高分子吸水樹(shù)脂具有許多特性 ,如:吸收速率 ,吸收 量, 加壓下的吸 收量和保水量。比重和顆粒分布 :它顯示高分子吸水樹(shù)脂的比重和顆粒大小以及分布情況。這些特性對(duì)尿褲的性能都有不同的貢獻(xiàn) , 所以我們并不認(rèn)為某一數(shù)據(jù)高就一定 是好的產(chǎn) 品,但是相對(duì)而言 ,保水量和加壓下的吸收量是比較重要的。對(duì)尿褲性能的作用保水量和加壓下的吸收量是比較重要的性能。 其次是吸水速率和吸水量。 我 們部析尿褲 芯片可以發(fā)現(xiàn)其中有兩種原料組成 :高分子吸水樹(shù)脂和木漿。 高分子吸 水樹(shù)指具有高吸 水量和高吸水保有量的特征 , 它的吸水量和保水量是

12、木漿的幾十位 而木漿堆積在一起 具有良好的毛細(xì)管 , 產(chǎn)生較高的導(dǎo)流分散作用 , 它的吸水速率大 約是高分子吸水樹(shù)脂的 5-6 位。所以兩者的性能具有互補(bǔ)性 ,合適的配比和混合構(gòu) 成的尿褲芯片能達(dá)到最佳吸 收速率和吸水保有量的效果。 高分子吸水樹(shù)脂所擁有 的高水量和保水量能保工業(yè)化這一 特性 ,這也下是高分子吸水樹(shù)脂能成為新一代尿 褲芯片材料的主要原因。為了了解高分子吸水樹(shù)脂吸水速率與吸水量的關(guān)系 , 我們使用柱狀吸水試驗(yàn)方 法對(duì)不同 的高分子吸水樹(shù)脂進(jìn)行了測(cè)試 , 我們發(fā)現(xiàn) , 初吸收速率較快的高分子吸水 樹(shù)脂在經(jīng)過(guò)一 非常短的時(shí)間后 , 它的吸收量就沒(méi)有增長(zhǎng) , 這就是產(chǎn)生了高分子聚合 物膠凝陰隔的問(wèn)題。 高分子吸水樹(shù)脂是一種顆粒表面經(jīng)過(guò)一定程度交聯(lián)的高分子 聚合物。 它在吸收液體的時(shí) 候顆粒會(huì)快速膨脹同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度下降 , 表面互相粘聯(lián)和 產(chǎn)生糊狀的情況 , 如果表面互相 粘聯(lián)情況嚴(yán)重就會(huì)產(chǎn)生陰止液體透過(guò)已吸收并膨脹 顆粒聞隙情況 ,使吸收速度趨于停 滯 ,這種高分子吸水樹(shù)脂的長(zhǎng)期吸收能力和多次吸 收能力就會(huì)產(chǎn)生比較大的問(wèn)題。 綜上, 可見(jiàn)吸水樹(shù)脂已經(jīng)在生活中廣泛運(yùn)用。它大 大便利了我們的生活 ,這是我們 科學(xué)進(jìn)步的產(chǎn)