高分子吸水樹脂是一種新型功能性高分子材料,由美國和日本聯(lián)合研制而成,其最顯著的特點(diǎn)是吸水性能比較突出,與一般的海綿或者是吸水紙不一樣,它的吸水機(jī)理比較出眾,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了一般的吸水材料的吸水性。
高分子吸水樹脂發(fā)展高分子吸水樹脂是首先由美國和日本開發(fā)成功的新型功能高分子材料,由于它具有較大的吸水能力,不同于脫脂棉、海綿、吸水紙等通用吸水材料的吸水機(jī)理,受到各國的高度重視。
自1974年美國農(nóng)業(yè)部一研究所用鈰鹽作引發(fā)劑合成淀粉——丙烯腈接枝聚合物吸水樹脂以來,先后有美國的Grain Processing公司,Hercules公司,National Starch公司,Dow化學(xué)公司,日本的住友化學(xué)公司,花王石堿公司,觸媒化學(xué)公司,三洋化成公司以及許多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)對樹脂的合成和應(yīng)用進(jìn)行了的研究。
八十年代后我國先后有二十多家單位對吸水樹脂進(jìn)行研究,發(fā)表了該方面的科研論文數(shù)十篇,極大地促進(jìn)了高分子樹脂合成技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用在我國的發(fā)展。世界范圍內(nèi)高分子吸水樹脂需求量也不斷增加,估計(jì)年增長率可達(dá)30~40%,且應(yīng)用領(lǐng)域也逐步從個人衛(wèi)生用品擴(kuò)展到了醫(yī)用材料,建筑用防滲堵漏材料,高效緩釋農(nóng)藥,化肥以及緩釋藥品,土壤保濕劑,食品干燥劑,保鮮劑,空氣清新劑等廣泛領(lǐng)域之中,其開發(fā)運(yùn)用的前景十分廣闊。
用棉花、紙漿等材料做的吸水體是根據(jù)毛細(xì)管現(xiàn)象,由基材的間隙進(jìn)行吸水,所以吸水量很小(只能吸收自身重量20多倍的水),而且保水能力很差,稍微受壓,水又輕易被擠出來,發(fā)生液體返滲現(xiàn)象。而高分子吸水樹脂則是將水吸入分子鏈之間,它不但具有很強(qiáng)的吸水能力,而且受壓下的保液能力很好,不易產(chǎn)生液體返滲現(xiàn)象,吸收用品的表面很干爽。
聚丙烯酸鈉型高分子吸水樹脂,存在高濃度的-COO-和Na+。由于高分子吸水樹脂內(nèi)部的離子濃度與外部水溶液中的離子濃度之差,產(chǎn)生滲透壓。外部水溶液中的離子濃度越低,離子濃度的差距越大,因此滲透壓便越大。由于此滲透壓,水溶液將被吸入高吸水性樹脂的內(nèi)部。
高分子吸水樹脂的親液性也發(fā)揮吸水的作用。高分子吸水樹脂中親水基-COOH或-COONa與水的親和力高,由于這種親和力,水溶液被吸人吸水樹脂的內(nèi)部。但是親和力沒有滲透壓的力量那么大。依靠這兩種力量,高分子吸水樹脂能不斷吸水,直到離子濃度差消失為止。
高分子吸水樹脂的種類及特點(diǎn)高分子吸水樹脂分糞方法很多。按原料可分成淀粉衍生物,纖維素衍生物和合成樹脂三大類;按制各樹脂的化學(xué)過程不同又分為接枝共聚物,羧甲基化物及水溶性高分子交聯(lián)樹脂。按產(chǎn)品最終形態(tài)可分成粉狀樹脂,膜狀樹脂和纖維狀吸水樹脂等等。
以往用的吸水材料,如海綿、吸水紙,脫脂棉等,吸水量最大可達(dá)到自身重量的20倍,且主要依靠物理吸附來吸水,在受壓時吸附的水會被擠出。
高分子吸水樹脂是一類高分子電解質(zhì),在吸水過程中,發(fā)生電離引起同類電荷的基團(tuán)相互排斥,樹脂骨架膨脹,同時也與水發(fā)生化學(xué)作用,生成凝膠物質(zhì)。吸水速度快,保水性也很好,吸水量除受種類,形態(tài)等因素影響外,還受到水液體系性質(zhì)的影響,一般可吸收自身重量幾十倍、甚至上千倍的水。
高分子吸水樹脂的合成1、淀粉類
以淀粉為原材料的合成是目前比較常見的方法,主要通過自由基引發(fā)聚合將乙烯基單體接枝到淀粉上。主要通過化學(xué)引發(fā),對于一些有特殊要求的也可以采用輻射引發(fā)。
2、纖維素類
纖維素也是一種容易獲得,來源比較廣泛,而且價格也不是很昂貴,自身的屬性也容易通過化學(xué)進(jìn)行改變,受到了廣大制造商的青睞。隨著技術(shù)的發(fā)展,加強(qiáng)了對纖維素型吸水材料的研究,成熟的技術(shù)為廣泛的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
3、合成樹脂類
合成樹脂類起步雖晚,但其發(fā)展非常迅速,自從在日本得到了廣泛傳播之后,緊接著在西方發(fā)達(dá)國家也得到了廣泛的關(guān)注,現(xiàn)階段已經(jīng)成為重要的研究方向。由于合成樹脂類種類比較多,研究仍在進(jìn)一步進(jìn)行,更多的研究者在投入大量的精力尋找新的合成樹脂。
高分子吸水樹脂應(yīng)用高分子吸水對脂因具有較大的吸水能力,較好的保水性能,在個人衛(wèi)生用品、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用材料、日用化學(xué)品中得到了廣泛的應(yīng)用。
1、用于堵水調(diào)剖
吸水樹脂擁有較強(qiáng)的吸水性,而對疏水性烴類物質(zhì)不敏感,通過與其他的物質(zhì)形成復(fù)合材料,用于石油開采中的注水井和采油井,提高吸水能力,改善滲透層的過水能力,減少水資源的滲漏。
2、個人衛(wèi)生用品
高分子吸水樹脂是低交聯(lián)度親水性的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有很強(qiáng)的吸水性能,且吸收的水分容易被保存,不容易被擠出,最早用于衛(wèi)生巾等一些個人衛(wèi)生用品。全球每年生產(chǎn)大量的吸水樹脂,絕大部分用于衛(wèi)生用品。
3、化妝品的添加劑
高分子吸水樹脂除了有較強(qiáng)的吸水性,還能有較高的保濕性,可以廣泛應(yīng)用于化妝品中,通過加入少量的吸水樹脂就能使化妝品保持很高的保濕性,使皮膚長久保持濕潤狀態(tài)。另外,在吸收水分后可以形成凝膠狀,會優(yōu)于一般的高分子,通過調(diào)整好稠性來確保一定的粘度,如在雪花膏﹑香皂等化妝品中加入少量,可以長久保持想要的香味,達(dá)到祛除異味的目的。
4、應(yīng)用于石油開采
一般來說,油井中酸性較強(qiáng),通過添加少量的用乙醛交聯(lián)的丙烯酞胺-丙烯酸共聚物凝膠,可以減緩酸液的產(chǎn)生速率,更加有助于地層的合理酸化。還可以利用凝膠樹脂形成的凝膠,使水中的酸性更加趨向于中性,讓更多的酸液流入低滲透層中,從而確保高質(zhì)量的開采效率。
5、除臭劑、殺菌劑
對于新型的吸水樹脂,可以達(dá)到吸氨的功能,這樣的話就可以去除衛(wèi)生間中的臭味,保持空氣清新。例如,利用混合型的制成可以祛除臭味的混合物,始終保持中性以下的溶液,就可以很好地利用它來祛除臭味,消滅病菌,還可以適當(dāng)加入香料,使基材散發(fā)出香味。
6、醫(yī)用材料
高分子吸水樹脂再吸收水分后,會形成一種比較柔軟的凝膠,很大程度上減少了對生物組織產(chǎn)生刺激作用,這種凝膠可以吸收大量的水分,其性能與生物組織類似,還具有能迅速凝固,擁有較強(qiáng)的通透性,在短時間內(nèi)能形成較高的適應(yīng)性。除此之外,通過高分子材料可以提高機(jī)械強(qiáng)度,減少生物組織受損程度,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料。
目前高分子吸水樹脂的性能主要表現(xiàn)在以下兩個方面:
1、采用表面架橋技術(shù)
以往未經(jīng)表面架橋處理的高分子吸水樹脂,具有高的飽和吸水量,且吸水速度快,位于上部的高分子吸水樹脂因吸水膨脹太快,易產(chǎn)生膠體阻塞現(xiàn)象,阻礙液體進(jìn)一步向下滲透。這樣的高分子吸水樹脂膠強(qiáng)度也差,用于吸收性衛(wèi)生用品中,產(chǎn)品易變形,有粘濕感。
而經(jīng)過表面架橋處理后的高分子吸水樹脂,其結(jié)構(gòu)為外殼+芯子,外殼部分具有高的架橋密度,低的飽和吸收量,吸收速度適中,不易膠體阻塞,無粘濕感;其中心部分具有低的架橋密度,高的飽和吸收量,易膠體阻塞,有粘濕感,但因有外殼包裹,這樣的高分子吸水樹脂吸收量及吸收速度適中,膠強(qiáng)度增高,在壓力下的吸收力也得到提高,可使吸收用品向超薄型方向發(fā)展。
2、高分子吸水樹脂表面處理技術(shù)
高分子吸水樹脂在吸收血液時,其吸收速度很慢。因?yàn)檠褐泻醒?、血漿等成分。當(dāng)有血球存在時,球狀的血不易被凝膠狀的高分子吸水樹脂所吸收,血球只停留在高分子吸水樹脂表面。因血球的直徑為8μm左右,且流動性較差,而丙烯酸分子的直徑則以10-10為計(jì)量單位,小于血球的直徑。
經(jīng)過表面處理的高分子吸水樹脂將血球分散成小血球后,血液即易于被高分子吸水樹脂吸收。
2018-07-16 10:11:10 2581 http://www.yiqi.com/citiao/detail_997.html 熱門標(biāo)簽: