超强吸水剂的应用及展望

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1、万方数据化工纵横《comments＆Revlewslnc．I．》2003年第17卷第8期-囵量皿超强吸水剂的应用及展望李成林(黑龙江科技学院资源与环境工程学院，哈尔滨158105)摘要超强吸水剂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，因而在工业、农林、园艺及日常生活等方面具有广阔的应用前景。介绍了超强吸水剂的研究状况、吸水机理、制备方法、应用现状及展望。关键词吸水剂防沙抗旱超强吸水剂是通过水合作用能迅速吸收比自身重数百倍乃至千倍的液态水而呈凝胶状的高分子功能材料，它的保水性也好，所吸收的水即使在高压力下也Zi会溢出⋯。超强吸水剂是近几十年发展

2、起来的一种功能高分子材料，具有三维空间网络结构，既不溶于水也不溶于有机溶剂，可重复使用及吸氨、吸尿、吸血等。因此．近年来超强吸水剂已成为一种重要的医用卫生材料，在农林、园艺、石油开采、矿山开采、日用化工、环境保护和食品加工等领域显示出广阔的应用前景。超强吸水剂开发和研究是从1961年美国农务省北方研究所c．R．Rissell等从淀粉接枝丙烯腈开始研究，该超强吸水剂在亨克尔股份公司工业化成功，其商品名sGP(starchcr吐Polvmer)，从此引起了各国研究者的浓厚兴趣。国外生产超强吸水剂的公司主要有美国crainPmcessinE公司、Gene蹦Millsche“

3、caI公司、Hercules公司、N8tionalstarch公司、三菱化学公司、日本住友、三洋、花王石碱和触媒化学公司等。我国超强吸水剂的研究起步较晚。从20世纪80年代中期才开始，现在先后有40多家单位从事这方面的研究．经过近20年的研究，已取得了不少成果，已有许多专利成果和生产厂家。但是我国的产品同国外产品相比，无论从技术上还是从规模上都有较大差距，国内高档的吸水剂产品都依靠进口。Ⅱ塑堡亟壅型鲤亟坐塑理超强吸水剂吸水后不仅可以吸收大量的水分，而且其保水性能也相当强。超强吸水剂吸水后与水之间存在3种作用：①水分子与高分子电负性强的氧原子形成氧键结合；②水分子与疏水

4、基团的相互作用；③水分子与亲水基团的相互作用。聚丙烯酸系超强吸水剂的吸水机理是：超强吸水剂在水溶液中，吸收水分子与交联聚合物的cOO№基团发生水合，解离出了大量的阳离子，阳离子做相对自由的运动，而解离出的聚合物离子则处于相对静止状态，这两者问存在很强的静电斥力，可以使聚合物链的伸展并聚终导致整个网状结构在空间上的扩张，水分子与网状结构中解离出离子水合，水合后，构成了与自由水不相同的环境，内外存在很强的渗透压。这种渗透压的作用，周围水分子可以持续进人交联聚合物网络巾，导致了聚电解质具有很强的吸水能力。这种吸水、溶胀的趋势不是无限的，其扩张和吸水的程度，取决于聚丙烯酸聚合

5、物内部的交联状况。当交联的聚丙烯酸(盐)达到了空间扩展最大区域后，高分子产生的弹性阻力成为其吸水的主要障碍因素，两种相反冈索达到平衡后，达到吸水饱和阶段。这种解释只是对超强吸水剂的吸水机理的定性解释。吸水剂的吸水机理最流行的理论解释可以采用FLORY晶格理论。目塑塑夔查型笪型鱼立羹主要有水溶液法和反相悬浮聚台法。水溶液法制备聚丙烯酸系超强吸水剂是最常用的方法，目前罔内工业化生产都是采用该法。水溶液法制备聚丙烯酸超强吸水剂的特点是：过程简单，既可间歇，也可连续生产，成本低，采用水为反应溶剂，对环境污染较少。但是产率较低，聚合速度慢，产品性能欠佳，产品后处理困难。反相悬浮

6、聚合法制备聚雨烯酸超强吸水剂是最近才兴起的一种制备方法．反相悬浮聚合法与水溶液法相比具有很多优点：反应容易控制，产物为小颗粒状，后处理方便，产品性能极佳等。但是由于反相悬浮聚台法采用有机溶剂为油相，对环境有一定的影响。我国和欧美等国的聚丙烯酸超强吸水剂——o——万方数据的制锛主要以水溶液法为主，日本是采用反相悬浮聚合法为多。日塑强隧查型盟堕旦3．1卫生材料的应用”J超强吸水剂在卫生材料领域内的应用开发最早，也最成熟。主要用于生理卫生用品和婴儿尿布。日本最先将超强吸水剂用于卫生巾，由于卫生巾薄而舒适，且吸收性能大幅度提高，受到女性的普遍欢迎。据报道，以卫生巾为倒，加人O

7、．4E超强吸水剂，吸水能力提高3％，保水能力提高8％。超强吸水剂还可用于一次性餐巾纸、纸帕、防脚臭鞋垫及厨房抹布等。3．2农林及园艺的应用很早以前就有人利用水溶性高分子于土壤结合，改良土壤的团粒结构，增加透水性、透气性以达到提高农作物产量的目的。超强吸水剂问世后，许多研究者用它与土壤结合改善土壤团粒结构、改善土壤的保水性能和保温性能，这样既有利于作物生长，又可节约灌溉用水、减少灌溉次数。日本鸟取大学砂丘利用研究组在砂地20cm深处放一层含有0．1％一03％吸水树脂做保水剂的砂土，种植菠菜等5种蔬菜，对比试验表明，使用保水剂可提高2～3倍的收获量，并明