超强吸水剂.doc

超强吸水剂制作：曾丰 黄小光摘要：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不会溢出。超强吸水剂是近几十年发展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。关键词：超强吸水剂，功能高分子材料。 目录：1、超强吸水剂的类别2、超强吸水剂的吸水机理3、超强吸水剂的合成方法 4、超强吸水剂的应用现状 5、总结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, 本文介绍了超强吸水剂的类别，吸水机理，合成方法，应用现状。一、 超强吸水剂的类别超强吸水剂分为树脂型和碳水化合物型。高吸水树脂从其原料角度出发，主要分两大类，即天然高分子改性和合成树脂。碳水化合物型可分为淀粉，纤维素，壳聚糖等。 二、超强吸水剂的吸水机理超强吸水剂在水溶液中, 吸收水分子与交联聚合物的COONa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, 这两者间存在很强的静电斥力, 可以使聚合物链的伸展并最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中, 导致了聚电解质具有很强的吸水能力。其中,高吸水性树脂为轻度交联结构的高分子聚合物，它是由水溶性单体在一定条件下接枝、共聚、交联形成的不溶于水但能高度溶涨的聚合物，其分子结构上具有疏水基团和很多亲水基团(如羟基、羧基、酰胺基等)，在聚合物内部形成了三维空间网状结构。亲水基团与水分子接触时相互作用形成各种水合状态，而疏水部分因疏水作用而易于折向内侧，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，形成“伪冰”。大分子网络能将吸收的水份全部凝胶化，成为高吸水性的状态。SAR的交联度较低，水分子进入网络后，网络弹性束缚水分子的热运动，使其不易从网络中逸出。从热力学角度看，S A R的自动吸水性降低了整体自由能，而排除水分会使自由能升高，不利于体系稳定，这就是高吸水性树脂特有的、在受压条件下仍具有很强保水性的原因。在高吸水性树脂内部，高分子电解质的离子间相斥作用（渗透压作用)，使树脂因水份进入分子而扩张，但交联作用使水凝胶具有一定的强度(橡胶弹性力)，当二者达到平衡时，树脂吸水达到饱和，此饱和值即为吸水率。高吸水性树脂还具有反复吸水功能，释水后变为固态，再吸水又膨胀为凝胶。三、超强吸水剂的合成方法目前主要有：(1)本体聚合是在无溶剂存在的条件下，由反应物自身进行的聚合反应。该方法由于固体产物不易出料以及反应中易发生爆炸等安全问题，目前已很少采用。(2)溶液聚合是将反应物溶于适当的溶剂中进行的聚合反应，为避免有机溶剂对环境的污染，一般用水做溶剂。该方法适用于各类吸水树脂的合成，是较为成熟的方法。(3)反相悬浮聚合法是以油性溶剂作为分散介质，在剧烈搅拌和悬浮剂作用下，水溶性单体和引发剂分散成水相液滴悬浮于油相中进行聚合。反相悬浮聚合法是近年来一种引人注目的独特的聚合新工艺，其具有反应热易排除，聚合过程稳定，聚合产物不易成块状凝胶，能够直接得到粒状产品，后处理方便，产品无需粉碎、含水量少、易于干燥、综合吸水性能好等优点。(4)反相乳液聚合法则是水溶性单体和引发剂在油包水的体系中借助乳化剂的作用，经强烈搅拌分散成乳液状态而进行聚合的方法。还有一些在实验室的方法: 溶胶一凝胶法等。四、 超强吸水剂的应用现状(1)在医用、卫生方面的应用：主要用作卫生巾、婴儿尿布、餐巾、医用冰袋；用于调节环境气氛的胶状日用芳香材料。用作软膏、霜剂、擦剂、巴布剂等的基质医用材料，具有保湿、增稠、皮肤浸润、胶凝的作用。还可以制作成控制药物释放量、释放时间、释放空间的智能载体。 (2)在农业与园艺方面的应用：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坡团粒结构、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。在美国有人把大豆和玉米的种子浸演在吸水树脂里, 在种子表面形成一层含水的薄层, 一方面可以提高种子的发芽率, 另一方面可以缩短发芽时间, 这对于在干早地区播种是很有价值的。在移植苗木时需长途运输, 根部暴露的时间长, 影响成活率。如在苗木根部加上一些吸水后的树脂, 可以提高苗木移植的成活率, 还可提高移植苗木的保存时间。利用废卫生巾与腐植酸及氮磷钾复混制成的抗早肥料, 在防沙抗早和环保方面将起着重要作用。通过试验让广大农民认识超强吸水剂在保苗、抗早及水土保持等方面的巨大效能, 从而大幅度地提高农业的经济效益。(3)在工业方面的应用：利用高吸水剂高温吸水低温释放水的功能制作工业防潮剂。在油田采油作业中，尤其老油田的采油作业，利用超高相对分子质量的聚丙烯酰胺的水溶液进行驱油效果非常好。还可以用于有机溶剂的脱水，尤其对极性小的有机溶剂其脱水效果十分显著。 (4)在建筑方面的应用：在矿山行业中，常用作隧道掘进润滑剂；在水利工程使用的遇水快速膨胀材料，是纯粹的高吸水剂，主要用于汛期大坝洞的堵漏、地下室、隧道、地铁预制缝的堵水；用于城市污水处理和疏竣工程的泥浆固化，以便于挖掘和运输等。五、结语超级吸水剂作为一种功能高分子材料，已经显示出它的巨大作用。超级吸水剂的应用开发研究，目前正方兴未艾，产品、产量与日俱增