功能高分子之吸水树脂

1、功能高分子之吸水树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。它们之所以具有特定的功能 是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团 , 或大分子与具有特定功能的其他材 料进 行了复合 ,或者二者兼而有之。吸水树脂吸水树脂 (Super Absorbent Polymer, SAP是 一种带有大量亲水基团的功能性高 分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能,并且保水性能优良一 旦吸水膨胀成为水凝胶时 , 即使加压也很难把水分离出来。通用名高吸水树脂、 吸水树 脂,用于不同行业又有专业俗称如农林保水剂、光缆阻水粉、高分子吸水 珠、人工水晶 泥、蓄热蓄冷剂等。 kl-sap

2、主要化学成分是低交联型聚丙烯酸钠盐 属新型功能高分子 吸水材料。吸水树脂的性能 :1. 高吸水性 :高吸水树脂的高吸水性包括 :吸水能力大。高吸水树脂的吸水倍 率一 般为自身质量的几十倍、几百倍甚至几千倍 ;吸水速率快。 离子型高吸水树 脂达到饱 和需几小时到几十小时 , 0.5h 左右可达饱和吸水量的 1/2;非离子型高吸水 树脂达到饱 和只需 2060min ,几秒钟至两分钟就可达到饱和吸水量的 1/2 以上。 吸湿能力强 , 吸湿速率快。 能吸收空气及土壤环境中的气态水分子。 高吸水树脂的 吸湿能力和吸湿速 率主要取决于高吸水树脂的种类和环境湿度的大小。2. 高保水性 :高吸水树脂不但吸

3、水能力强 ,而且保水能力也非常强。所谓保水能 力指的是吸水后的膨胀体能保持其水溶液不离析的状态的能力。 众所周知 , 含有大 量水 的一般水凝胶都具有加压难脱水、蒸发慢、对水的保持能力高的特点。高吸 水树脂是水 凝胶, 所以其吸收的水分在自然条件下蒸发速度很慢 , 而且加压也不易 离析。 通常 物质的脱水主要有加热蒸发脱水和加力脱水两种。 因此, 高吸水树脂 也有自然条件保水 性、热保水性和加压保水性等几种保水功能。3. 有效持续性强 :保水剂具有反复吸水功能 ,即吸水 -释水 -干燥 -再吸水4. 增稠性 :高吸水树脂凝胶具有特殊的流变性能 ,增稠性是其显著特性。由于高 吸水树脂在水中可吸收

4、溶剂 , 高度溶胀。 溶液体系被溶胀的树脂颗粒紧密填充而变 稠密, 溶液黏度显著增加 ,即很少量的树脂就可使溶液黏度大大提高。5. 安全性 :高吸水树脂的水溶液呈弱酸性或弱碱性 ,无刺激性。经大量动物试验 和农业试验证明 ,用于食品、医药卫生等方面的保水剂安全无毒 ,用于农林业方面的 保 水剂不会改变土壤的酸碱度。除以上性能外 ,高吸水树脂还具有吸氨性、扩散性、相容性等特殊性能。由于具有以上特性 , 听以高吸水性树脂在卫生用品 （小儿尿布 , 吸水餐巾 , 医用 吸水纸 以及水果、蔬菜、鱼肉保鲜、湿度调节和农业、林业、工业上均获得广泛 的应用。 高 吸水性树脂的研究 , 始于美国农业部研究所北

5、方试验室 . 他们的立足 点 , 是充分行用本国 丰产的玉米 , 对其进行接枝改性 , 使之既具有天然高分子的性 质 , 又具有人工合成高分子的性质。目前 , 国外生产的高吸水性树脂有数十种 , 可分为六大类 :即淀粉间 类、聚丙烯酸 盐类、纤维素类、 聚乙烯醇类、 聚环氧易乙烷类及异丁烯与顺醉的 共聚物等。其中产量 最大 , 成本较低 , 应用较广的是淀粉类接枝共聚物 , 由玉米淀 粉和丙烯基单体进行接枝共 聚 , 生成物具有很高的吸水性能。五年前 , 美国和日本 已将此类产品投入工业化生产 . 以日 木三 l 刹匕成公司的产品 sa 。 wet IM 一 300,x 五工一 1000为例。

6、但是 ,这种高吸水性 树脂进入市场后 , 由于成本较高 ,未进行大量 运用。吸水树脂被广泛应用于农业、 林业、 工业、 建筑、 医疗卫生、 环保和日常 生活等领域中。 下面具体谈谈它在生活中各个方面的应用。吸水树脂环保无毒特性由于高吸水聚合物具有无毒、 对人体无刺激性、 无副反应、 不引起血液凝固 等特点, 近年来,已被广泛应用于医药领域。例如 , 用于含水量大、 使用舒适的外用 软膏; 生产 能吸收手术及外伤出血和分泌液 , 并可防止化脓的医用绷带及棉球 ; 制造 能使水分和药 剂通过而微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。随着科学技术的发展 , 环境保护已越来越受到人们的关注。 如果将高吸水

7、聚合 物装 入到一个可溶于污水的袋中 , 并将此袋浸入污水中 ,当袋子被溶解后 ,高吸水聚 合物就 可迅速地吸收液体而使污水固体化。在电子工业中 , 高吸水聚合物还可用作湿度传感器、 水分测量传感器及漏水检 测器 等。高吸水聚合物可作为重金属离子吸附剂及吸油材料等。 吸水树脂应用领 域1、在农业与园艺方面的应用用于农业与园艺方面的高吸水性树脂又称为保水剂和土壤改良剂。 我国是世 界上缺 水较严重的国家 ,因此 ,保水剂的应用就显得越来越重要 ,目前国内已有十几家 科研院 所的研制高吸水性树脂产品用于粮、棉、油、糖、烟、果、菜、林等60 多种植物上进 行应用试验 , 推广面积超过 7万多公顷 ,

8、并在西北、内蒙等地利用高吸水 性树脂进行大 面积防砂绿化造林。 用于这方面的高吸水性树脂主要是淀粉接枝丙 烯酸盐聚合交联物和 丙烯酰胺 -丙烯酸盐共聚交联物 ,其中盐已由钠型转向钾型。 使用的方法主要有拌种、 喷撤、穴施、或用水调成糊 状后浸泡植物根部。同时 ,还 可以利用高吸水性树脂对化 肥进行包衣后施肥 ,充分发挥化肥的利用率 ,防止浪费和 污染。国外还利用高吸水性树 脂作为水果、蔬菜、食品保鲜包装材料。得米化工 占地面积 30000多平方米 ,专业从 事吸水材料 (SAP 的研发和生产 ,国内首家从事高 吸水性树脂的高新技术企业。 2、在医用、卫生方面的应用主要用作婴儿尿布、餐巾、医用冰

9、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。3、在工业方面的应用利用高吸水性树脂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。 还有工业用的增稠剂、水溶性涂料等。4、在建筑方面的应用在水利工程使用的遇水快速膨胀材料 , 是纯粹的高吸水性树脂 , 主要用于汛期大

10、 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。 高分子吸水树脂因其具有吸水量大 , 保水能力强 和分之聚合物的 许多性能, 如:力学性能 ,可塑性,易加工和便于使用等 ,近二十年来发 展速度, 被广 泛应用与一次性卫生用品 ,农用领域,光电缆业和防水行业。吸水树脂应用的具体说明 :一次性卫生用品是高分子吸水树脂的主要的也是较为成熟的应用领域 , 约占高 分子吸水 树脂总用量的 70%-80%。尿裤的技术要求尿裤是以木浆和高分子吸水树脂为主构成的吸收芯体 ,以及无妨布 , 纸巾, 松紧 带和粘 合剂等组成。 尿裤产品的性能要求主

11、要表现在保水性能 , 穿渗速度 , 液体扩 散和防漏等。 作为尿裤原材料的高分子吸水树脂具有许多特性 ,如:吸收速率 ,吸收 量, 加压下的吸 收量和保水量。比重和颗粒分布 :它显示高分子吸水树脂的比重和颗粒大小以及分布情况。这些特性对尿裤的性能都有不同的贡献 , 所以我们并不认为某一数据高就一定 是好的产 品,但是相对而言 ,保水量和加压下的吸收量是比较重要的。对尿裤性能的作用保水量和加压下的吸收量是比较重要的性能。 其次是吸水速率和吸水量。 我 们部析尿裤 芯片可以发现其中有两种原料组成 :高分子吸水树脂和木浆。 高分子吸 水树指具有高吸 水量和高吸水保有量的特征 , 它的吸水量和保水量是

12、木浆的几十位 而木浆堆积在一起 具有良好的毛细管 , 产生较高的导流分散作用 , 它的吸水速率大 约是高分子吸水树脂的 5-6 位。所以两者的性能具有互补性 ,合适的配比和混合构 成的尿裤芯片能达到最佳吸 收速率和吸水保有量的效果。 高分子吸水树脂所拥有 的高水量和保水量能保工业化这一 特性 ,这也下是高分子吸水树脂能成为新一代尿 裤芯片材料的主要原因。为了了解高分子吸水树脂吸水速率与吸水量的关系 , 我们使用柱状吸水试验方 法对不同 的高分子吸水树脂进行了测试 , 我们发现 , 初吸收速率较快的高分子吸水 树脂在经过一 非常短的时间后 , 它的吸收量就没有增长 , 这就是产生了高分子聚合 物胶凝阴隔的问题。 高分子吸水树脂是一种颗粒表面经过一定程度交联的高分子 聚合物。 它在吸收液体的时 候颗粒会快速膨胀同时机械强度下降 , 表面互相粘联和 产生糊状的情况 , 如果表面互相 粘联情况严重就会产生阴止液体透过已吸收并膨胀 颗粒闻隙情况 ,使吸收速度趋于停 滞 ,这种高分子吸水树脂的长期吸收能力和多次吸 收能力就会产生比较大的问题。 综上, 可见吸水树脂已经在生活中广泛运用。它大 大便利了我们的生活 ,这是我们 科学进步的产