高吸水性材料应用及研究进展
新型功能化高吸水性树脂的研究进展
ｅ 高分子 电解质 ０ 可活动离子 ・交联点
图 １ 高 吸水 性 树 脂 的 网 状 结构
Ｆｉ ． Ｎｅ ｗｏｒ ｓ ｓｒ ｔ ｅｏ ｇ１ ｔ ｋ ｔｕｃｕｒ ｆＳＡＰ
较低 ， 防潮性 差 ； 制备 高吸水性 树脂 的合成原料 多为石
油产品， 成本 高 ， 需要 开发 利 用廉 价 的天 然资 源［ ； ８ 可 ］
新 型 功 能 化 高 吸水 性 树 脂 的 研 究 进 展
余响 林 ， 曾 艳 ， 李 兵。 程冬 炳 。 余训 民
（ 汉 工 程 大 学 绿 色化 工 过 程 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实验 室 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 武 ３ ０ ４
摘 要 ： 高吸 水 性树 脂是 一 类 新 型 的 功 能 高 分 子 材 料 ， 因其 特 殊 的 性 能 而 广 泛 应 用 于 石 油 化 工 、 疗 卫 生 、 筑 工 医 建 程 、 林 业 生产 等 众 多领 域 。综 述 了高 吸 水性 树 脂 的 合 成 方 法 、 用领 域 以及 发 展 趋 势 ， 提 出 了性 能 改进 的方 法 。 农 应 并 关键词 ： 高吸 水 性树 脂 ； 水机 理 ； 成 方法 ； 用 ； 能改 进 吸 合 应 性
２１，ｏ２ ． ０ＩＶ１ ８ ｏ３ ． Ｎ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ６ ２ ５ ２ ． ０ １ ０ ． ０ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ７ — ４ ５ ２ １ ． ３ ０ ３
学 与 耋 劬 Ｚ 程
Ｃｈ ｍ ｉ ｒ ＆ Ｂｉｅ ｇｉ ｅｒ ｇ ｅ ｓ ｙ ｔ ｏ ｎ ｎ ｅ ｉ ｎ
降解 性差 ， 环 境不 友好 。作 者 在此 综 述 了高 吸水 对 ］
性树脂 的合成 方法 、 用领域及 发展趋 势 ， 应 并提 出了性
超强吸水材料SAP应用和研究进展
超强吸水材料SAP应用和研究进展胡登平学号08080323摘要：超强吸水树脂作为一种新型的功能高分子材料，其具有两个显著特点:高吸水性和高保水性。
考虑其重要应用价值和经济价值[1-4]，人们对它的研究越来越立体化，多角度，本文先是简单介绍了超强吸水材料SAP的组成，结构，吸水原理和分类。
后面重点介绍了现在国内关于SAP的研究，着重讲解了SAP对农作物的生长，环境保护以及石油开采中的应用。
关键字：超强吸水材料应用现状研究进展一．SAP的组成和结构：SAP的中文全称是高吸水树脂，英文全称是Super absorbent polymer,它是一种功能高分子材料，具有很高的分子量，主要是有碳氢原子和杂原子组成。
其结构特征有三点：一是分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键；二是树脂具有交联结构；三是聚合物内部具有较高的离子浓度。
再从三个角度解剖一下SAP的结构：从化学结构看，主链或侧链上含有亲水性基团，如-SO3H，-COOH，-CONH2，-OH等；从物理结构看，低交联度的三维网络，网络的骨架可以是淀粉，纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类）。
从微观结构看，因其合成体系不同而呈现多样性：淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构，纤维素接枝丙烯酰胺呈峰窝型结构，部分水解的聚丙烯酞胺树脂则呈粒状结构。
二．SAP的吸水原理和分类：一般吸水的原理分为物理吸附和化学吸附，而SAP正是通过化学键结合把水和亲水性基团结合在一起，从而达到吸水的目的，具体的吸水过程可以分为三步，首先是通过毛细管吸附和分散作用吸水，这一步的速度很慢的；而到了第二步速度明显增快，是水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。
最后随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。
SAP的分类方法很多，可以根据原料来源分为淀粉系，纤维素系以及合成高分子系[5-6]。
高吸水性树脂的发展及研究现状_龚吉安
1 高吸水树脂的吸水机理
高吸水性树脂是由三维空间网络构成的高聚 物，它 的 吸 水 既 包 含 物 理 吸 附，又 包 含 化 学 吸 附。 Flory-Huggins 热力学理论［4］从聚合物凝胶内外离子 浓度差产生的渗透压出发，导出了高吸水性树脂溶 胀平衡时的最大吸水性。公式如下：
式中，Q 表示吸水倍率，Ve / V0 表示交联密度，（ 1 /2 － x1 ） 表示对水的亲和力，i / Vu 表示固定在树脂上的 电荷浓度，S 表示外部溶液电解质的离子强度，Vu 表 示单体单元（ 结构单元） 的摩尔体积。式中分子第 一项表示渗透压，第二项表示和水的亲和力，此两项 之和表示吸水能力。
Abstract： Super absorbent polymer is a kind of having hydrophilic group and cross-linked functional polymer material，widely used in many fields such as sanitary goods，sealing composites and medical drug-delivery systems． Absorbing water mechanism and properties of super absorbent polymer were discussed． Research progress of different kinds of super absorbent polymers at home and abroad were introduced， and the possible development in the future was predicated． Key words： super absorbent polymer； absorbent mechanism； research current situation
高吸水性树脂在医疗领域的应用研究进展
高吸水性树脂在医疗领域的应用研究进展随着医疗技术的不断发展，高吸水性树脂作为一种新型材料，在医疗领域的应用也越来越广泛。
高吸水性树脂具有出色的吸水性能和渗透性，可以吸收大量的液体，并保持稳定的状态，因此在医疗领域中有着广阔的前景。
首先，在医疗敷料方面，高吸水性树脂可以被用于制作创面敷料。
由于其良好的吸水性能，可以吸收伤口渗出的血液和分泌物，形成凝胶状层，有效保持伤口清洁，预防细菌感染。
此外，高吸水性树脂还可以通过调节吸水速度和容量来控制伤口渗流速度，从而促进伤口的愈合。
其次，在口腔医疗领域，高吸水性树脂也有着广泛的应用。
它可以被用于制作牙体修复材料，例如树脂复合材料。
高吸水性树脂的吸水性能使得修复后的牙体表面能够更好地与原始牙体接触，提升修复材料的附着力和稳定性。
此外，高吸水性树脂还可以用于制作口腔印模材料，准确复制患者口腔的形态，在制作义齿等口腔修复器械时起到重要作用。
在医用绷带和敷料方面，高吸水性树脂也被广泛应用。
与传统绷带相比，高吸水性树脂制成的绷带可以吸收伤口分泌物和细菌，保持伤口干燥，并避免绷带粘连于伤口，从而减少换绷带的频率。
此外，高吸水性树脂材料的柔软性和透气性能使得患者能够更加舒适地使用绷带，并减轻疼痛感。
除了以上应用，高吸水性树脂还有其他一些在医疗领域的研究进展。
例如，在药物缓释系统中，高吸水性树脂可以起到载药和控释药物的作用。
通过将药物包裹在高吸水性树脂内部，可以延缓药物的释放速度，并实现定期给药，提高药物疗效。
此外，高吸水性树脂还可以用于制作人工皮肤和组织工程方面的材料，为创口修复和组织再生提供支持。
然而，尽管高吸水性树脂在医疗领域的应用前景十分广阔，但也面临着一些挑战和限制。
首先，与传统材料相比，高吸水性树脂的成本较高。
这使得其在大规模应用方面存在一定的难度。
其次，高吸水性树脂的稳定性和持久性需要进一步提高，以保证在长期使用过程中表现出一致的性能。
此外，高吸水性树脂的毒性和生物相容性也需要更加深入的研究，以确保其安全可靠的应用于医疗领域。
高吸水性树脂的研究进展
ｐ Ｈ值为 ３ ， 能 力 为 ９ Ｌ ｇ ｐ 值 为 ７ ５时 ， 上 时 吸水 ５ｍ ／ ；Ｈ ． 则
不溶 于水 ， 难溶 于有 机 溶 剂 ， 有 吸 收 自身 重量 几 百 倍 也 具
子 和 阳离子 ， 子 固定 在 高 分 子链 上 ， 阴离 阳离 子则 可 以 自
由移动 。随着 亲水 基 团 的进 一 步 解 离 ， 阴离 子 数 目增 多 ，
阴离子 间的静 电斥 力使树 脂 网络扩 张 ， 同时 为 了维 持 电 中 性， 阳离子不 能 向外 部溶 剂 扩 散 ， 导致 阳离 子 在树 脂 网络 内浓度增 大 ， 网 络 内外 产 生 渗 透压 ， 分 子通 过 渗 透 从而 水 压 作用 向 网络 内渗 透溶 胀 。由高分 子弹性 力 学模 型 可知 ， 高 分子链 伸 展 到 一 定 程 度 会 慢 慢 回缩 ， 存 在 弹 性 回缩 即 力， 吸水 时高分子 网链 扩展 ， 引起 该 网链 弹 性 收缩 ， 渐 又 逐
了展 望 。
关键词 ： 高吸抽 ｝树脂 ； 生 吸水机理 ； 能特征 ； 性 研究进展 中图分类 号 ：Ｑ ２ Ｔ ３２
—
文献标识码 ： Ａ
文章 编号 ：６ １７ ６ （０ １ ０ －０ ９０ １７ －８４ ２ １ ）５０ ０ － ４
夺 ・ ・ ・ 夺 ．
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天然高分子改性高吸水性材料研究进展
（ 北工业 大学 材料 学 院 ， 西 陕西 西 安 ７ ０７ ； ２０ ２ ＊仲恺农 业 技术 学院 ， 广东 广州 ５０ ２ ） １２５
摘 要 天然 高分 子 改 性 高 吸 水 性 材 料具 有 可 降解 、 料 廉 价 且 来 源 广 泛 等 优 点 ， 高 吸 水 性 树 脂 的重 要 研 究方 向 。 原 是
维普资讯
第２ １卷第 １期 ２０ ０Βιβλιοθήκη ７年 １月 化 工 时刊
Ｃｈ ｍ ｉａｌＩｄ ｔｙ Ｔｉ ｅ ｃ ｎ ｕｓ ｒ ｍｅｓ
Ｖｏ１２１． ． Ｎｏ． １
Ｊ ａｎ． ２ ７ １． ００
天 然 高 分 子 改 高 性 材 料 研 究 进展 性 吸水
Ｌ ｉＺｉｉ ａ ｎ Ｃｕ ｎ ｄ Ｌ ｎ ｎ ｉＹｉｇ ｅ ｉＸｉｍｉ ｇ
（＊Ｆ ｃ ｌ ｆＭａｅ ａｓＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ， ｏｔｗ ｓｅ ｏｙｅｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙ ａ ｕｔ ｏ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｎ ｒ ｅｔｒ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｎｖ ｒｉ ， ｙ ｉ ｉ ｈ ｎ ｌ ｔ
的物理化 学性 质 ， 只是水分 子 的运 动受到 限制 。高 吸 水性 树 脂 三 维 空 间 网络 的 孔 径 越 大 ， 水 倍 率 越 吸 高［ 引。
高 吸 水 性 树 脂 一 般 是 高 分子 电解 质 ， 有强 吸 具 氨 、 水 、 液 和血液 能力［ 】 盐 尿 。凝 胶溶胀 时 ， 首先 是
Ｓ ａｘ Ｘａ ２０ ２ Ｚ ｏｇａ Ｕ ｉ ｒｔ ｏ Ａ ｒ ｕ ｕｅａｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｇ ａｇｏｇＧ ａｇ ｏ ２５ ｈｎｉ ｉ ７ ０７ ；ｈｎｋｉ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｇ ｃｌ ｒ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕ ｄｎ ｕｎｚ ｕ５ ０ ２ ） ｎ ｅ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ｈ １
聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成及吸水机理研究进展_马斐
resin for wat er 注: V 水分子; A 不冻水; B 抱束水; C 自由水.
2. 2 溶液热力学理论 高吸水树脂与 水相界面两侧的化 学势不同,
使高吸水树脂表现出亲水性或憎 水性, 其吸水机
理可用热力学理论表示为:
Gm =
G1 -
G
0 1
( 1)
6
武汉工程大学学报
第 33 卷
式( 1) 中: G1
溶液聚合法是反应物与添加剂溶于适当的溶 剂中, 在光照或加热、辐射、引发剂的作用下而进 行的合成方法, 一般以水作为溶剂. 孙小然等[ 3] 人 采用水溶液聚合, 以 N, N 亚甲基双丙烯酰胺为 交联剂, 用部分中和的丙烯酸, 丙烯酰胺为单体, 制成交联型耐盐高吸水树脂, 树脂的吸盐水率和 吸纯水率分别在 140 g / g 和 1270 g/ g 以上. 溶液 聚合体系黏度较低, 混合和传热比较容易, 温度容 易控制, 引发效率高, 成本低等优点, 生产过程产 生的污染少, 易于实现清洁化生产. 但同时也存在 单体浓度低使聚合速率慢、设备利用率和生产能 力较低、聚合物分子量较低、产品后处理复杂等问
V u 为一个较大值, 在树脂吸水中处决定作用, 对于
非离子型树脂没有 F lor y 式中的第一项, 所以吸水
能力不如离子型树脂. Flo ry 公式表明, 当交联 密
度太小时, 聚合物未形成三维网状结构, 宏观上表
现为水溶性, 故吸水率低. 随着 交联密度的增加,
聚合物逐渐形成网络结构, 吸水率提高. 随着交联
2 高吸水性树脂的吸水理论
2. 1 结构理论 高吸水树脂是一种三 维网络结构, 不溶于水
而大量吸水膨胀形成高含水凝胶, 它吸水既有物 理吸附, 又有化学吸附, 可神奇的吸收成百上千倍 的水. 它具备这种吸水性和保水性的特性, 其分子 中必须含有强吸水性基团和一定 的网络结构, 即 具有 移动的 交联度. 实验表 明: 吸 水基团 极性越 强, 含量越多, 吸水率越高, 保水性也越好. 而交联 度需要适中, 交联度过低则保水性差, 尤其在外界 有压力时水很容易脱去. 高吸水性树脂的微观结 构因合成体系的不同而呈现出多样性( 见图 1) : 一 是水分子与树脂高分子中电负性强的氧原子形成 氢键结合; 二是水分子与疏水基团的相互作用; 三 是 水 分 子 与 亲 水 基 团 的 相 互 作 用. K. N akam ura[ 14] 等用 DSC, N M R 法分析树脂凝胶中 水的结合状态, 结 果发现水在树脂中以三种状态 存在( 见图 2) , 即不冻结结合水, 冻结结合水, 自由 水, 其中大量为自由水. 表明了高吸水性树脂是高 度扩展的交联网络, 网络内外的渗透压是树脂大 量吸水的关键.
纤维素制备高吸水材料研究进展
第２ ２卷 第 ２期 ２０ ０ ２年 ６月
林 产 化 学 与 工 业
Ｃｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｉ ｕ ｔ ｆＦ ｒ ｓ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓｒ ｎ ｎｄ ｓｒ ｏ ｏ ｅ ｔＰｒ ｄ ｃｓ ｙ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ２ １２ ．
出 了最 近 的 研 究 动 向 。
差键词 ： 纤维紊 ； 吸水 材料 高
中图 分 粪 号 ： ５ ９３ Ｔ ３２ Ｑ ３ ． ； Ｑ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：２ ３２ １ （ ０ ２ ０ －０ １） ０ ５ －４ ７ ２ ０ ）２９ ８ ４ ５
高 吸水材料 是 ２ Ｏ世 纪 ７ ０年代 率先 由美 国农业部 北方 研 究 中心 开发 成 功 的新 型 功 能 高分 子 产 品 ，
了大 量 的研究 ， 进行 了大面积推 广应 用 。国 内在农 林业 上 的应 用研究 开始 于 ２ 并 Ｏ世 纪 ８ 代 中期 ， Ｏ年 近
两年 随着 西部 开发 战略 的实施 ， 资源 的有 效利用 和生态 环境 建设成 为西部 开发 的重 中之 重 ， 吸水 材 水 高 料作 为一种 优 秀的农 林业 用节水 材料 ， 理所 当然受 到广泛关 注 。
１ １１ 纤雏 素羧 甲基化 ．．
纤维 素与 小 分 子的 一氯 乙酸 在 碱性 条 件 下反应 ， 成 具 有端 羧 基 的纤 维 素 生
醚 。这些 端羧基 是羧 甲基 纤维 素 （ ＭＣ 上 的主要亲 水基 团 ． Ｃ ） 吸永 能力 的大小 就 与这些 基 团 的多 少有 直
接关 系 ， 即与 Ｃ ＭＣ的取代 度（ ｓ 大小直接 相关 。通 常用做 高 吸水材 料 的 Ｃ Ｄ０
■纤备法究 制李研 维高，进 素吸湛展 水 建 材 宋 料 谦
高吸水性树脂在农林业上应用的研究进展
７℃反应 ３６ ， Ｏ —ｈ分离冷却干燥后所得即为产品 。
１１ ．． ２聚丙烯酰胺 树脂 的制备
采用 丙烯 酰 胺 的水 溶 液 通 过 油 溶性 的乳 化剂 ， 分 散在 部分有机 溶剂 中 ， 然后 加入 引发剂 和交联剂 。 结果 得到 细颗粒 状或 乳液 状 的聚 合物 。抽 滤或 破乳 即可 得
３ 影 响高 吸水性树脂 吸水性 因素
（ ）网络 结构 （ １ 即交 联 密度 ）涉及 到合 成高 吸水性 ： 树脂 时所 用交 联 剂 的用 量及 反 应 温 度 和反 应 时 问 。适 度交 联 既可保 证 网络 的充 分 舒 展 ，还 可提 供足 够 强度 的胶 体 。从 而使 高 吸水 性 树脂 达 到 最 大 吸水量 而 不破
一
定 量 的溶剂 悬浮在反 应器 中充分搅拌 分散后 ， 加入 由
氢 氧化 钠 中和至 一定 中和度 的丙烯 酸 起不到保水作用【 ｌ 】 。 我国是一个农业大国，但水土流失和沙漠化已使
土地质量 每况愈 下 ，农 产 品质 量和数 量也 相应 受 到威 胁， 给人们 的生活 质量造 成 了潜 在性 的危机 。高吸水 性
此外 ，９４年 林 颐庚 Ｉ 功 地将 腈纶 废 丝变 为高 １８ ５ ］ 成 吸水 性 树脂 。其 合成 方 法是 用腈 纶 废丝 得 到羧基或 酰
然高分子原料与烯类单体接枝共聚 ， 再进行适度交联 ， 产品为半和成树脂 ；另一条是完全用合成单体经交联 聚合而得 ， 产品为合成树脂。 １１半合成 高吸水 性树脂 的 制备 ．
２３吸水机 理三 ．
农林 、 草 、 牧 蔬菜 上 的应 用 已多有 报 道 。 小林 等人Ｉ于 攀 ” １９ ９ ４年研 究 高吸水 性树脂 对 作 物生 长 土壤 结构 及土 壤
我国高吸水性树脂的制备及性能研究进展
专论与综述我国高吸水性树脂的制备及性能研究进展杨晓玲(青岛化工学院化工系,山东青岛 266042) 摘 要:介绍了我国近20年来高吸水性树脂的研究情况。
关键词:高吸水性树脂;超强吸水树脂;接枝共聚物;吸水剂 中图分类号:T Q325 文献标识码:A 文章编号:1003-0840(2001)01-0016-04 近年来,一种新型的高分子材料以其优异的吸水性能和广阔的应用领域越来越受到人们的重视,并发展成为一个专门的科学领域,它就是高吸水性树脂,亦称超强吸水剂。
1 我国高吸水性树脂的制备研究 我国于80年代初开始进行高吸水性树脂的研究。
1982年中科院化学所的黄美玉等人[1]在国内最先合成出以二氧化硅为载体的聚- -巯丙基硅氧烷为引发剂,吸水能力为400倍的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂,之后有关高吸水性树脂的专利和文献报道逐渐增多,在80年代后期已有20多个单位进行了开发工作,并有少数单位已进行生产。
90年代末我国已将其应用列为重大科技推广项目在农业方面应用。
如吉林省将其用于移植苗木,新疆、河南和甘肃等省用其改良土壤。
但由于目前高吸水性树脂的价格较高,至今收效甚微。
1.1 淀粉-丙烯腈接枝共聚 以淀粉-丙烯腈接枝共聚制备高吸水性树脂的单位有[2]:兰州大学、南开大学、上海大学、黑龙江科学院石化所、太原工业大学、湖北省化学研究所、海南师范学院、中科院长春应用化学所、宁夏计量研究所、中科院成都有机化学研究所、青岛化工学院[3]等。
制备实例[4]:将50g玉米淀粉与850m L蒸馏水调匀,加入三口烧瓶中,然后加入3g37%甲醛,水浴加热,搅拌成糊,冷却至室温,依次加入76g丙烯腈,14g硝酸铈铵溶液(1.25g硝酸铈铵用12.75 g1mo l・L-1硝酸溶解制得),搅拌均匀,用50%NaOH调至pH为7,通入氮气,在氮气保护下,至室温搅拌2h,加入200m L蒸馏水,水浴加热至82℃,保温搅拌20min,驱尽过量丙烯腈,加入100g 50%NaOH,升温至80～90℃,保温搅拌皂化2h,至出现淡黄色为止,用冰乙酸调pH至7,迅速加2000m L无水甲醇,搅拌下纯化,蒸出过量甲醇,冷却至室温,抽滤,于60℃真空干燥,制得的吸水树脂吸蒸馏水量为1650g・g-1,吸人工尿为130g・g-1。
高吸水性树脂在冻融环境中的应用研究进展
高吸水性树脂在冻融环境中的应用研究进展随着全球气候变化的加剧，冻融环境对建筑材料和基础设施产生的影响变得越来越重要。
高吸水性树脂作为一种新型的功能性材料，在冻融环境下的应用研究也逐渐受到了关注。
本文将对高吸水性树脂在冻融环境中的应用研究进展进行综述。
冻融环境对建筑材料和基础设施的影响主要表现在以下几个方面：首先，冻融循环会引起结构材料的破坏，如混凝土的龟裂、骨料分离等。
其次，冰的形成和融化会导致材料的体积变化引起应力变化，从而加剧材料的疲劳与老化。
此外，冰的形成和融化还会扩大孔隙结构，进而影响材料的力学性能和耐久性。
高吸水性树脂具有吸水膨胀性能，可以在吸水后形成坚固的凝胶，因此在冻融环境下的应用潜力巨大。
研究表明，高吸水性树脂可以通过吸水膨胀层来增加材料的抗渗性能，减少冻融循环引起的龟裂和骨料分离问题。
此外，高吸水性树脂还可以减小冰的形成和融化引起的应力变化，提高材料的耐久性。
高吸水性树脂在混凝土中的应用是当前研究的热点之一。
研究人员通过掺入高吸水性树脂来增加混凝土的抗渗性能和耐久性。
混凝土中的高吸水性树脂可以在渗透压作用下吸水膨胀形成凝胶，填补混凝土中的孔隙，减少水分的渗透。
实验结果表明，掺入高吸水性树脂的混凝土在冻融循环下具有较好的耐久性能，可以有效减少结构损坏。
此外，高吸水性树脂在土木工程中的应用也受到了广泛关注。
研究人员通过将高吸水性树脂加入土体中，可以提高土体的抗冻性和抗滑性能。
高吸水性树脂可以吸附多余的水分，使土体保持较低的含水率，从而减少冻融循环对土体的损害。
此外，高吸水性树脂还可以吸附土粒之间的间隙，增加土体的粘聚力，提高土体的抗滑性能。
除此之外，高吸水性树脂还可以在路面修复和地下工程中发挥重要作用。
在路面修复中，高吸水性树脂可以用作填充材料，填补龟裂和骨料分离的缺陷，提高路面的平整性和稳定性。
在地下工程中，高吸水性树脂可以用作地下水的防渗层，通过吸水膨胀形成密实凝胶，防止地下水的渗透。
探讨聚丙烯酸钠高吸水性树脂的研究进展
探讨聚丙烯酸钠高吸水性树脂的研究进展摘要:作为吸水性能较为优异的新型材料，聚丙烯酸类高吸水性树脂在近几年来被广泛的应用于多个领域中，并且取得了良好的应用效果，尤其是在卫生、农业、医药等领域更是深受欢迎。
为了进一步优化聚丙烯酸类高吸水性树脂的性能，国内外的学者一直在进行相关方面的改性研究。
本文在论述聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成工艺与吸水机理的基础上，针对提高其凝胶强度、耐盐性、吸水性、生物降解性、抗菌性、树脂稳定性等方面进行深入研究。
关键词:高吸水性树脂；聚丙烯酸；改性聚丙烯酸类高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，具有极佳的吸水与抗压保水性能，这是因为它主要由羟基、羧基等亲水基团构成，并且内部结构成交联网状态，在水合作用下，它能够快速吸收超过自身质量几百甚至上千倍的水，并且能够将这种状态良好保持不受加压条件的影响。
而这种特质也使其在农业、医学、园林和生理卫生用品等领域得到了普遍的应用。
而为了进一步提高聚丙烯酸类高吸水性树脂的应用性能，国内外研究人员针对其耐盐性差、吸水量少、吸水速率慢、凝胶强度低等问题展开了深入研究，并且已经取得了良好的研究进展，总结出相对科学的改善策略，进一步提高了聚丙烯酸类高吸水性树脂的应用价值。
一、合成工艺与吸水机理常见的高吸水性树脂制备方法主要包括溶液聚合、乳液聚合、反相悬浮聚合、辐射聚合等，其中，最为常见的为溶液聚合，其主要优势在于工艺简单、操作便捷，而所存在的主要问题在于聚合中后期散热困难，导致材料分子量偏低且体系黏度高；反相悬浮聚合有效的改善了溶液聚合的缺点，同时具有聚合速率高、条件温和、副反应低等优势，但其主要问题在于溶剂不易回收；辐射聚合的主要优势在于聚合速率快、聚合效果均匀且污染低，但其研究时间较短，相关工艺尚不成熟，仍处于实验室研究阶段，并未广泛的投入到工业生产中。
聚丙烯酸钠高吸水性树脂的吸水机理为其中包含大量亲水基团，在适当交联度的作用下，内部形成三维网络结构，利用网络结构内外离子浓度的差异形成渗透压，在渗透压的作用下外界的水分子会涌入树脂内部。
水凝胶研究进展综述
水凝胶研究进展综述
以下是关于水凝胶研究的一些综述性的进展：
水凝胶是一类高度吸水性的材料，其网络结构能够保持大量的水分，并且可以在不失去结构稳定性的情况下释放水分。
这使得水凝胶在许多领域，包括生物医学、药物传递、生物传感、柔性电子学、农业等方面都有着广泛的应用。
以下是一些水凝胶研究领域的进展：
1.合成方法：
•不断有新的合成方法被提出，以实现对水凝胶结构和性质的精确控制。
这包括自组装方法、模板法、交联聚合法等。
2.生物医学应用：
•水凝胶在生物医学领域的应用备受关注。
例如，水凝胶可以用于药物传递、组织工程、创伤敷料、生物传感器等方
面。
其生物相容性和可调节的物理化学性质使得其在医学
领域有着广泛的潜力。
3.柔性电子学：
•水凝胶因其柔软、透明、高吸水性等特性，在柔性电子学领域也得到了广泛关注。
例如，可在水凝胶基底上制备柔
性传感器、可穿戴电子设备等。
4.环境应用：
•在环境保护和农业领域，水凝胶也发挥着作用。
其可以用于水资源的调控、土壤保湿、植物生长的改良等。
5.智能响应性：
•研究者们通过引入响应性物质，使得水凝胶可以对外界刺激（如温度、pH、光照等）做出智能响应。
这为一些可控
释放和刺激响应性的应用提供了新的可能性。
这些领域的研究取得了显著的进展，不断有新的水凝胶材料、结构设计和应用方法涌现。
在不同学科领域的交叉合作下，水凝胶将有望在更多领域发挥其优越性能。
需要注意的是，研究进展可能会随着时间的推移而有所更新，因此建议查阅最新的文献和综述以获取最新信息。
高吸水性树脂在河流环境修复中的应用研究
高吸水性树脂在河流环境修复中的应用研究河流是人类赖以生存的重要水资源，然而，由于人类活动和自然因素的影响，许多河流遭受了严重的污染和生态破坏。
为了保护和修复河流环境，科学家们不断探索各种有效的方法。
其中，高吸水性树脂作为一种新型的材料，备受关注，并在河流环境修复中展现出了巨大的潜力。
高吸水性树脂是一种能够迅速吸收和固定大量水分的材料。
它的吸水性能在许多领域得到广泛应用，比如农业、环境工程和水处理等。
在河流环境修复中，高吸水性树脂可以起到多种重要的作用。
首先，高吸水性树脂可以用于河流污染物的吸附。
由于其独特的吸水性能，高吸水性树脂能够吸附和固定河流中的污染物质，如重金属离子、有机化合物和悬浮物等。
研究表明，高吸水性树脂在河流环境中的应用可以显著减少水体中的污染物浓度，改善水质状况。
其次，高吸水性树脂可以用于河岸的固定和保护。
在河流环境修复过程中，由于河岸的破坏和侵蚀，容易导致河流的变形和水位的升高，对周围地区的生态环境和人类社会造成了严重影响。
通过将高吸水性树脂注入河岸土壤中，可以增加土壤的稳定性，防止河岸的进一步破坏和侵蚀。
研究表明，高吸水性树脂的应用可以有效保护河岸，修复河段的自然景观，提高对洪水的抵抗能力。
此外，高吸水性树脂还可以用于水域生态系统的修复和重建。
河流底栖生物是河流生态系统的重要组成部分，而许多河流生态系统受到了沉积物的覆盖和污染物的侵害。
通过在受损水体中投放高吸水性树脂，可以改善水体的透明度和氧气供应，恢复水域生态系统的健康状况。
研究表明，高吸水性树脂的应用可以提高河流水质，促进底栖生物的繁衍和生态平衡的恢复。
虽然高吸水性树脂在河流环境修复中具有许多潜力，但仍然存在一些挑战和限制。
首先，高吸水性树脂的成本较高，限制了大规模应用。
其次，高吸水性树脂在环境中的长期稳定性和生物降解性需要进一步研究和验证。
此外，高吸水性树脂在使用过程中可能会对水生生物产生一定的影响，需要进行严格的安全性评估。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树脂的合成及其应用研究
课题展望与发展
高吸水性树脂是一种新型材料，它安全无毒且吸水倍率极高，然而却由 于技术不成熟、价格昂贵，并未大量投入到实际运用当中。因而在未来 的研究过程中，发展方向有： ①进一步简化工艺流程，让工业大量生产成为可能。 ②理论上对高吸水性树脂进行改善，改变实验材料和方法，进一步提高 吸水效率。 ④研究合成系高吸水性树脂和其他类高吸水性树脂的配比复合配方。 ⑤测定不同温度下高吸水性树脂的保水率。 ⑥用气相色谱法定量研究高吸水性树脂的缓释率。 ⑦水培植物的研究。 ⑧在沙土中大面积种植，更实际治理土壤荒漠化。 ⑨扩大实际应用范围，发明与创造如：鞋垫、止血剂、空气清新剂、纸 尿布、油田管道、神奇拖把等一系列有用而有效的产品。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树 脂的合成及其应用研究
化学CH12 朱杰毅 周杰沁 指导教师：汤晨毅
摘要
高吸水性树脂（Super Water Absorbable Resin, 简称SWAR）是一种合 成高分子聚合物，是20世纪60年代开始发展起来的新型高分子材料。高 吸水性树脂现已逐步开始应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用 品和环境保护等领域。本文通过水溶液聚合法制得丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂，并讨论了合成的重要制备条件——引发剂的 质量分数和种类与树脂吸水性的关系，改善了高吸水性树脂的吸水性能。 结果表明：使用过硫酸钾+硫代硫酸钠作为引发剂，且引发剂相对于单 体的质量分数为0.1%时有最佳吸水效果，其吸水倍率提高16.6%。此外， 本文优化了溶液除氧的实验步骤，为大规模工业生产提供借鉴。本文测 定了高吸水性凝胶与黄沙混合后的保水性，发现丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂在沙漠中的保水能力优异，且具有反复吸水和 保水的能力。本文还利用合成的树脂进行植物培育，研究发现只要在种 下绿豆种子时加入吸水材料、水和化肥，此后不用再浇水和化肥，凭借 吸水材料的保水性和缓释性，可以让植物发育。将保水剂应用于沙漠中 的植物种植，可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中水分， 减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种有效方式并使沙漠转变成绿 洲成为可能。
有机-无机复合高吸水性树脂的研究进展
［ 关键词 ］ 有机 一无机复合高吸水树脂 吸水 卒 共 插层
１高 吸 水 性 树脂 的概 述 及 发 展 现 状 ．
１１ 吸 水 性 树 脂 的含 义 ．高 高 吸水 性 树 脂 （ ｕ ｅａｓｒｅｔｐ ｌ ｒ简 称 Ｓ Ｐ 是 指 能 吸 收 自身 Ｓ ｐｒｂｏｂ ｎｓ ｏｙ ， ｍｅ Ａ）
科技信息
博士 ・ 专家论 坛
首 相一 无 相复 合 离吸 水 性 槲 脂 昀 砜 穷 进展
重庆 交通 大学理 学 院 祁 晓华
［ 摘 要］ 高吸 水 性 树 脂 由于其 优 异 的吸 水保 水 性 能 已被 广 泛 应 用 于 工 业 、 业 、 业 、 艺 、 生 、 农 林 园 卫 医药 等各 领 域 ， 文 对 其 中一 类低 本 成 本 高性 能 的 有 机 一无 机 复 合 高 吸 水性 树 脂 的研 究和 发 展 状 况 进 行 了综 述 ， 包括研 究 意 义 、 类 、 用 机 理 和 性 能表 征 等 方 面 。 分 作
重量的几十倍乃至上千倍水的功能性高分子材料 ，该材料有优 良的保 水性好 ， 即使在加压下所 吸收的水分也不溢出 。但在干燥 的空气 中 ， 该 材料所吸收的水分可缓慢 释放ｆ 由于这 一特殊性质 ， ｌ 】 ， 高吸水树脂 已被 广泛应用于工业 、 业、 农 林业 、 园艺 、 卫生 、 医药等各个领域 ， 成为人们 日 常生活和 国民经济必不可少的组成部分 。 １ ． 吸 水 性 树 脂 的 发展 现 状 ２高 ２ 纪 ５ 代 以前 ， 类 使 用 的吸 水 性 材 料 主 要 是 天 然产 物 和无 ０世 Ｏ年 人 机物 ， 天然纤维 、 如 多糖 类 以 及 硅 胶 、 化 钙 、 酸 、 酸 等 。 ５ 氧 磷 硫 Ｏ年 代 ， Ｆｏｙ 过 大 量 的实 验 研 究 ，建 立 了 吸 水 性 高 分 子 的 吸 水 理 论 ，称 为 ｌ 通 ｒ Ｆｏｙ ｌ 吸水理论 ， ｒ 这一理论 为吸水性高分子的发展奠定了理论基础 。 １６ ９ ６年 ， 国农 业 部 北 方 研 究 所 的 Ｇ． ． ａ ｌ等 首 先 发表 论 文 指 美 Ｆ Ｆ ｎ［ 出“ 淀粉衍生物的吸水性树 脂具 有优越的吸水能力 ， 吸水后形成 的膨胀 凝胶体保水性很强 ， 即使加压也不会与水分离 ， 甚至也具有 吸湿放湿性 ， 这些材料的吸水性能都超过 以往的高分子材料” 。该吸水性树脂最初 由 Ｈ ｎ ｌ 司实 现 工 业化 生 产 ， 商 品 名 为 Ｓ Ｐ １７ 年 Ｇ ａ ｒ ｓｉｇ ｅｋ 公 其 Ｇ 。 ９１ ｒｉ Ｐ￣ｅｓ ｎ ｎ 公 司 以硝 酸 铈 盐 作 引发 剂 ，采 用 丙 烯 腈 接 枝 在 淀 粉 或 纤 维 上 的 方 法 合 成出高吸水性树 脂。１７ 美 国农业部北 方农业研 究所将淀 粉接枝 ９ ４年 高吸水 性树脂用做土壤保水 剂 。在这 一时期 ， 国 ＨｅｃｌｓＮ ｔ ｎｌ 美 ｒｕｅ 、 ａｉ ａ ｏ Ｓａ ｈ Ｇ ｎｒｌ ｌ ｈｍｉ ｌ 日本住友 化学 、 ｔｒ 、ｅ ｅａ Ｍｉｓ ｅ ｃ ， ｃ ｌＣ ａ 三洋化成工业等公 司相继 成功开发了高吸水性树脂 ， 国 、 国等世界各国对高吸水性树脂的制 德 法 造 、 能 和 应 用 等领 域 也 进 行 了大 量 的 研 究 。 性 随着高吸水材料应用 的不 断增加 ，全世 界各 生产公司的生产能力 也不断增加。１ ８ ９ ３年 Ｓ Ｐ在纸 尿布中的应用大大推动 了 Ｓ Ｐ的发展 ， Ａ Ａ 使 世 界 Ｓ Ｐ的 生 产 能 力 由 ０５万 ｔ １ ８ ） 升 至 ２ ． ｔ ９ ９， Ａ ． ／ ９ ８骤 ａ（ Ｏ７ ／ ｆ ８ ） 目前 ａ１ 世界 Ｓ Ｐ的年生产能力 已逾百万 吨。据估计 世界 Ｓ Ｐ市场将 以每年 Ａ Ａ ８～１ ％的速度增长 ， ０ 生产规模 也 日渐 扩大 ， 比利 时 、 加坡 和 日本 在 新 Ｓ ｎｏ ａｙ 化学公司都新建 了 Ｓ Ｐ的生产装置 。随着高吸水性树 脂应用 Ａ 的不断扩展以及产 品性能 的提高 和多样化 ，高吸水 性树 脂的发展前景 不可限量。 但高吸水性树脂也还存在一些难 以避 免的缺点 ，如离子型的吸水 剂吸水能力高但 耐盐性 比较差 ， 吸水速度较慢 ： 离子型的吸水剂吸水 非 速 度 较 快 ， 盐性 也 较 好 但 吸 水 能 力 比较 低 ； 耐 吸水 量 大 的 吸 水 剂 则 吸 水 后强度低， 吸水后强度高的吸水剂则吸水量低等 。诸如此类 的问题 ， 给 它的开发与应用带来许多障碍。针对应用 中存在 的问题 ， 目前高吸水性 树脂的研究热点主要集 中在 三个 方面 ：１降低成本 ， 发新 产品 ； ） （） 开 （ 提 ２ 高吸水后的凝胶强度 ； ） （ 提高吸盐水性能。 ３ 近 ２ 来 ， 了 解 决 以 上 的 问 题 ， 展 了许 多 有 效 的 方 法 “ 其 Ｏ年 为 发 Ｉ 。 中， 制备有机一无机复合高吸水性树脂是研究得较多 的方法。复合化是 现代材料的发展趋势 ，通过多种材料 的复合 ，可 以实现性 能互补 和优 化。一般来说 ， 复合材料中各个组分虽然保持其相对独立性 ， 复合材 但 料的性质却不是各个组分性能的简单加和 ，而是在保持各个组分材料 的某些特点基础上 ， 具有协 同作用 。复合材料各组分 间“ 长补 短” 充 取 ， 分弥补了单一材料的缺点 ， 产生 了单一材料所不具备 的新 的综合性 能。 而 且相 比 于有 机 材 料 ， 机 材料 在价 格 上 具 有 明显 的 优 势 。早在 上世 纪 无 ８ ０年代 ， 就发现无机粘土可以与烯类单体接枝共聚 ， 且其 共聚物具备均 聚物所不具备的特殊性 能㈣。１８ 年 ， ｏ ３ ９５ Ｒｎ １ 等人将丙烯 酰胺插层 到膨 润土层 间通过 一 射线辐射引发原位聚合 ， 首次得到 了有机一无机复合 高吸水性树脂 。近年来 ， 有关有机一无机复合的报道越来越多 ， 已成为 高 吸水 性 树 脂 的研 究 热 点之 一 。 已有 的报 道 ， 于 高 岭 土 、 在 关 云母 、 凸 凹
高吸水树脂的研究现状及其应用前景
离吸 秘 胎灼珥究观状及莫应用前景
卢 潮 陵
（ 京 工 业 大 学 环 境 学 院 江 苏 南 京 南
２００ ） １０ ０
摘 要 高吸 水 性 树 脂 是 一 种 新 型 的 功 能 高分 子 材 料 ， 于 它 能 吸 收 自 身 质 量 几 百 至 上 千 倍 的 水 ， 吸 水 膨 胀 后 生 成 的 凝 由 且
来 源 等 进 行 分 类 ． 中按 原 料 来 源 可 把 高 吸 水 性 树 脂 主 要 分 其
为 天 然 系 和 合 成 系 吸 水 树 脂 。 天 然 系 主 要 包 括 淀 粉 系 、 维 纤
素 系 等 ， 成 系 包 括 聚 丙 烯 晴 类 、 乙 烯 醇 类 、 丙 烯 酰 胺 合 聚 聚 类 、 丙 烯 酸 （ ） 、 氧 化 乙烯 类 、 聚 合 类 等 。 聚 盐 类 聚 共
２１ 淀 粉 系高 吸 水 树 脂 ．
淀 粉 系 高 吸 水 树 脂 吸 水 后 凝 胶 强 度 低 ．长 期 保 水 性 差 ．
在 使 用 中易 受 细 菌 等 微 生 物 分 解 而 失 去 吸 水 、 水 作 用 但 保
是 其 原 料 来 源 广 泛 ， 品吸 水 倍 率 较 高 。 常 都 在 千 倍 以上 ． 产 通
集 、 离 、 析 或 回收 等 。高 吸 水 性 树 脂 已 经 广 泛 地 应 用 于 分 分
多个领域
２ 高 吸 水 树 脂 的 分 类 及 研 究 现 状
高 吸 水 性 树 脂 自问 世 以 后 发 展 迅 速 ． 类 繁 多 ， 分 类 种 其 方 法也 较多 ， 以按亲水 性方 法 、 品形 态 、 联 方法 、 料 可 样 交 原
内 外 产 生 渗 透 压 ， 分 子 以 渗 透 压 作 用 向 网 结 构 内 渗 透 。 同 水 理 ， 吸 附 水 中 含 有 盐 时 ． 透 压 降 低 ， 水 能 力 降 低 。 由 此 被 渗 吸
高吸水性树脂在植物生长调控中的应用研究
高吸水性树脂在植物生长调控中的应用研究植物生长调控是现代农业领域的一个重要研究方向，旨在提高农作物的产量和质量，改善植物对环境的适应能力以及减少化学肥料和农药的使用。
近年来，高吸水性树脂作为一种新型的调控材料，逐渐受到越来越多的关注。
本文将重点探讨高吸水性树脂在植物生长调控中的应用研究进展。
首先，我们需要理解高吸水性树脂的特性。
高吸水性树脂是一种具有良好吸水性能的聚合物材料，其在吸水过程中可以吸收并保持大量的水分。
这种树脂能够在水分充足时保持植物根系周围的湿度，从而降低植物的蒸腾作用，减少水分流失。
同时，高吸水性树脂还可以释放出吸收的水分，确保植物根系在水分缺乏的情况下得到足够的滋润。
在植物生长调控中，高吸水性树脂的应用主要体现在三个方面。
第一，它可以作为一种优质土壤改良剂，改善土壤的保水性能。
高吸水性树脂与土壤混合后，可以吸收并保持大量的水分，避免水分的过度排出，确保植物根系得到充分的水分供应。
此外，高吸水性树脂还能释放出吸收的水分，提供给植物根系，从而在水分缺乏的情况下保持土壤湿润。
第二，高吸水性树脂可以作为一种植物营养物质的缓释剂。
我们知道，植物需要各种营养物质来正常生长和发育，而这些营养物质往往以肥料的形式施用。
然而，肥料的施用方式往往不利于植物的吸收和利用。
高吸水性树脂可以与肥料结合，形成一种缓释肥料。
这种缓释肥料可以在一定时间内逐渐释放出营养物质，使植物能够更有效地吸收和利用这些养分。
第三，高吸水性树脂还可以作为一种植物生长调控剂。
植物生长调控剂是一种可以调节植物生长发育的化学物质或生物体。
高吸水性树脂可以通过调节植物根系周围的水分含量和湿度，影响植物的根系生长和发育。
此外，高吸水性树脂还可以通过与植物根系接触，释放出一些生物活性物质，促进植物的生长和发育。
总之，高吸水性树脂在植物生长调控中具有广阔的应用前景。
它可以改善土壤的保水性能，提供充足的水分供应；作为植物营养物质的缓释剂，提高养分的吸收和利用效率；同时还可以作为植物生长调控剂，影响植物的根系生长和发育。
高吸水性树脂在大气污染治理中的应用研究进展
高吸水性树脂在大气污染治理中的应用研究进展近年来，大气污染问题日益严重，给人们的生活和健康造成了巨大的威胁。
为了解决这一问题，科学家们不断探索创新的治理方法。
其中，高吸水性树脂作为一种新型材料，因其独特的吸附性能而引起了广泛的关注。
本文将重点介绍高吸水性树脂在大气污染治理中的应用研究进展。
高吸水性树脂是一种可反复吸附和释放水分的树脂材料。
它具有较大的比表面积和孔隙结构，能够有效地吸附大气中的有害气体和颗粒物。
根据吸附机理的不同，高吸水性树脂可以分为吸附型和化学反应型两大类。
首先，吸附型高吸水性树脂通过静电吸附和物理吸附等机制，能够有效去除大气中的颗粒物和有机污染物。
研究表明，高吸水性树脂对于细微颗粒物的吸附能力较强，能够有效降低PM2.5和PM10的浓度。
同时，高吸水性树脂还可以吸附有机污染物，如苯、甲醛等有害气体，有效净化大气环境。
其次，化学反应型高吸水性树脂通过化学反应将有害气体转化为无害物质，起到净化大气的作用。
这种高吸水性树脂通常含有催化剂或化学反应物质，能够与有害气体发生吸收、分解和转化反应。
例如，高吸水性树脂中含有的氧化剂可以将硫化氢转化为硫酸或硫酸盐，从而降低空气中的硫化氢含量。
同时，化学反应型高吸水性树脂还具有良好的稳定性和可再生性，可循环使用，减少了污染物的排放。
此外，高吸水性树脂还可以与其他治理技术相结合，形成联合治理体系，提高治理效果。
例如，与光催化技术相结合，高吸水性树脂可以利用自身的吸附特性吸附空气中的有机污染物，然后与光催化剂反应，在光照作用下分解有机污染物。
这种联合治理体系能够更加高效地净化大气，降低污染物的浓度。
然而，高吸水性树脂在大气污染治理中仍面临一些挑战。
首先，高吸水性树脂的成本较高，需要进一步降低成本，使其在大规模应用中更具可行性。
其次，高吸水性树脂的吸附容量有限，需要进行材料结构优化，提高吸附性能。
此外，高吸水性树脂的寿命和循环利用性也需要进一步研究，以减少资源浪费。
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高吸水性材料应用及研究进展包装工程PACKAGINGENGINEERINGV o1.28No.122007.12高吸水性材料应用及研究进展田春雷,刘振宇,武洪文(1.军械工程学院,石家庄050003;2.武汉军械士官学校,武汉430075)摘要:介绍了高吸水性材料的发展历程,分析了该材料的吸水机理,总结了各类吸水材料的特点,并在此基础上,介绍了目前国内相关技术的研究进展状况.最后,结合国内高吸水材料的发展状况,提出了该类材料的研究方向.关键词:高吸水性材料;应用现状;研究进展中图分类号:TQ314.2文献标识码:A文章编号:1001—3563(2007)12—0270—03 ApplicationandRecentProgressonSuperabsorventMaterialTIANChun-lei,Zhen-yu,WUHong-wen(1,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China;2.WuhanOrdnanceTopSe rgeantSchool,Wuhan430075,China)Abstract:Thedevelopmentprocessofsuperabsorbentwasintroduced.Theworkingmechan ismofthismaterialwasanalyzed.Aftersummarizedthecharactersofalltypeofwater-absorbent,therec entsituationof studycarriedoutincorrelativetechnologyinourcountrywasintroduced.Thedevelopingtren dsofthismate-rialwereputforward.Keywords:superabsorbent;applicationstatus;researchprogress高吸水性材料(superabsorbent简称SAR)又称超强吸水剂,是近年来国内外开发的一种新型功能高分子材料.其分子链中带有亲水性基团,交联密度低,是不溶于水的高水膨胀性高分子化合物,一般能吸收自身重量40O～1000倍的水分.由于与传统的海绵,纸绒,沙布,脱脂棉等吸水材料相比,高吸水性材料具有吸水率高,保水性好,增粘性强,重量轻,受压后不易脱水等优点,因此在各行各业中,均有广阔的应用空间.如在建筑领域可被用作优良的堵水,止水材料;在植树造林,荒山改造,沙漠绿化中,可用作保水材料,土壤改良剂,种衣剂和育苗材料的组分;在医疗卫生方面,高吸水性材料可作为添加剂用于制造手帕,婴儿纸尿片,卫生巾,医用药棉等吸收材料; 在环保领域,利用该材料吸湿后能形成蓬松的网络结构,具有较低的表面能及较大的比表面积,因此是一种良好的微粒吸附材料.同时,高吸水性材料可以用作蔬菜,水果,花卉的储存,包装和运输中的调湿剂.目前该材料已经成为世界各国争相研究的热点.1发展历程年,美国农业部北方研究所L_A.Gugliemell等人通过对淀粉接枝丙烯腈的研究制备了高吸水性树脂.随后G.F.Fanta于1966年完成了部分水解淀粉接枝丙烯腈共聚物高吸水性树脂的合成和性能研究,并成功地实现了工业化J.60年代末至70年代初,美国,日本等公司相继成功地开发了高吸水性材料.此后,世界各国对高吸水材料的品种,制造方法,性能和应用领域等方面进行了大量的研究工作,并取得了一定的成果. 70年代中期,日本开展了以纤维素为原料制取高吸水材料的研究,得到了片状,粉末状和丝状的产品.80年代则提出了用放射线对各种氧化烯烃进行交联处理,合成了非离子型高吸水材料,其吸水能力为2000倍,从而打开了非离子高吸水材料的大门,随着高吸水材料合成的发展,1973年美国的UCC公司开始把高吸水材料应用于农业方面,接着日本和法国也开始了应用方面的研究.我国在这一领域起步较晚,进入80年代后才开始进行研究.到目前已经在其品种,制造方法,性能和应用等领域都取得了较大的进展,多种产品已实现了工业化.2高吸水性材料的吸水机理高吸水性材料是上世纪60年代末才发展起来的.1961高吸水性材料含有--COOH 和--COONa等亲水性基团,收稿日期:2007-09-12作者简介:田春雷(1976一),男,西安人,军械工程学院讲师,主要从事弹药试验,储存防护和新材料研究.270田春雷等高吸水性材料应用及研究进展使其具有很强的吸水性能口].吸水材料一般有2种吸水形式:一种是通过毛细管吸附和扩散作用实现吸水;另一种是通过氢键使水分子与亲水基团紧密结合在一起,形成结合水.其中以后一种吸水方式为主,主要是靠表面亲水性基团与水分子的作用,以及吸水材料内部的三维空间网络的作用.高吸水性材料的吸水过程是分阶段进行的.最初阶段的吸水是通过毛细管吸附和分散作用来实现的,吸水速率很慢.接着水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,使之发生离解,阴离子固定在高分子链上,阳离子则可以自由移动.随着亲水基因的进一步离解,阴离子数目增多,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张;同时为了维持电中性,阳离子不能向外部溶剂扩散,导致阳离子在树脂网络内浓度增大,于是网络内外产生渗透压,水进一步渗入.随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡.3种类及性能特点高吸水,tl树脂产生以来,人们从不同的理论角度,使用各种不同的方法和原料制备出了多种的吸水性材料.但目前国内外研究与应用最多的集中在天然淀粉类,纤维素类和合成树脂类吸水材料上.3.1天然淀粉类吸水材料天然淀粉类吸水材料由于原料丰富,价格低廉,所以研究较多.该类材料由极性吸水基团组成,吸水后凝胶强度比较低,在吸水状态下会发生缓慢水解,尤其是在光9或加热情况下,容易出现凝胶溶解现象,耐热性较差,长期保水性不足,吸水后易积聚成团,而且容易腐烂,难于长期储存,因而淀粉类高吸水,tl材料仅适合于一次性使用.但是它无毒性,具有生物降解,tl,对环境无害.目前多用来制造卫生用品和婴儿尿布0立弋了03.2纤维素类吸水材料该类吸水材料的吸水倍率普遍不高,需要通过接枝的方法改善其吸水性,但可将其制成高吸水织物,与合成纤维混纺,能改善最终产品的吸水,tl能,这是淀粉类吸水树脂所不能取代的.而且由于纤维素来源广泛,有降低成本,废物资源化和成为环境友好材料的潜能,近年来已成为新的高吸水,tl材料研究开发的热点.目前,纤维素类的接枝方法通常有2种,一种是直接与亲水性单体接枝共聚,这种方法与淀粉接枝类似;其二是将一氯醋酸与纤维素反应引入羧甲基再用交联剂交联而成. 此外,将纤维素类吸收树脂与其它材料复合,可制备功能性材料,如高吸水醋酸纤维素胶囊膜等J.3.3合成树脂类吸水材料合成树脂类高吸水性材料主要有丙烯酸系列和改性聚乙烯醇系列.对于纯合成的高吸水性树脂,目前研究最多,产量最大的是聚丙烯酸类.这类材料的吸水与淀粉等天然高分子接枝共聚物相当,具有吸水率高,强度大,结构稳定,不易腐烂等优点,而且聚合方法和生产工艺都已相当成熟,产品综合性能好].此外,聚丙烯酸类高吸水材料经过适当处理后能制成纤维状树脂,可以用一般的纺织机械直接进行加工,这大大简化了产品的制造工艺.聚乙烯醇类吸水材料其吸水倍率不及聚丙烯酸类,但它的特点是吸水速度快,2～rain内即可达到饱和吸水量的一半.此外,还具有耐盐性,高凝胶强度等其它吸水材料所不具备的优良性能.4国内研究动态目前,我国在该类材料的开发和应用研究方面,与国外先进水平相比,仍存在较大差距.现阶段开展的相关研究主要从提高吸水能力,拓宽合成渠道,改善环保性能,开发应用领域等方面做工作.4.1合成方法研究为了提高吸水性材料的综合,tl能,广大科研工作者不断优化和改进已有的合成体系,努力探索新的聚合方法.如华南理工大学的王迎军等人研究了用可再生羧甲基纤维素,经二步加热法制备羧甲基纤维素基高吸水材料的途径,制得了羧甲基纤维素基高吸水材料,并探讨了交联机理;西安医学院的秦蓓等人探索了纤维素接枝丙烯酸类吸水剂的制备方法,并研究了不同聚合法对吸水率的影响规律;中国地质大学的凌辉等人对粉煤灰/聚丙烯酸钠高吸水复合材料的制备反方法进行了研究;舒小伟,沈上越等人对低成本耐盐,tl超强吸水复合材料的合成方法进行了探索.此外,辐射引发法,微波辐射法等先进技术在合成研究过程中均得到了一定程度的应用.4.2环保技术研究具有生物降解性的高吸水材料对环保具有非常重要的意义,主要有海藻酸钠类,纤维素类,聚乳酸类,聚氨基酸类,微生物合成类.目前国外这方面的研究已经起步,而国内研究较少.刘建树等人详细研究了国外可生物降解高吸水材料的研究状况;王庆军等利用Co',I射线辐射聚合合成淀粉接枝丙烯酸盐生物降解高吸水材料;赵妍嫣等人对淀粉接枝丙烯酸类高吸水材料的生物降解菌种进行了鉴定.徐斌,李利等人介绍了高吸水材料在国外环保方面的应用进展,并提出了将其直接用于较小颗粒大气气溶胶沉降的应用研究,但在国内外还很少有人开展相关研究.4.3功能型吸水材料的研究将高吸水性材料与塑料,橡胶等化合物进行复合,可制得既具有吸水特性又具有相混材料性质的功能性材料.杨秀利, 张书香等人l_1用丙烯酸钠与氯化聚乙烯经硫化交联制备了吸水膨胀性橡塑材料,可用于工程中的止水材料.另外,在吸水性材料中加入抗菌成分可制得吸水,tl医用抗菌纤维;或者在材27】包装工程PACKAGINGENGINEERINGV o1.28No.122007.12料合成过程中加入固体载体和芳香性物质,制得既能可持久释放出香味的吸水材料.此类技术在国外均有报道,但在国内相见甚少.此外,在夏季,吸水材料利用其受热失水的性能,还可达到保持室内凉爽的目的.在外墙装饰方面,该材料能用以种植如爬山虎之类的植物,起到对高大建筑表面绿化的效果.4.4新型应用领域研究由于高吸水性材料具有吸水能力强,吸水速度快和保水效果好等特点,在化工,卫生,医药,建材,农林业,电气电子,涂料等多种领域均有应用空间,目前在国内开展的相关研究较为广泛J.如在农业方面,有人提出其制备缓释型肥料或缓释型农用化学品,可防止有效组分被地表水冲走造成损失,大幅度提高肥效和药效.在家居装修,装饰材料方面,通过合理使用该材料,可有效调节室内环境,降低能耗.在劳保防护用品方面,该类材料在添加颜料后,可用于制作军服,消防服,防化服,手套等用品.经王久模等人研究,因其吸水率可以根据需要调节,此类服装或手套里层可获得很好的收汗效果L2J.陈惜明,薛烽等人在无水酒精生产过程中,用吸水材料作为工业脱水剂L3],取得了较好的效果.在环境保护方面的应用,尤其是在气溶胶沉降方面,南京师范大学的徐斌和李利,开展了该类材料在矿山企业路面抑制较大颗粒尘埃和空气净化方面_1的研究工作.刘川文,黄红军u等人,提出了将该类材料用于弹药包装的设想.4.5相关理论研究杨波等人研究了淀粉与丙烯酰胺在∞Co'y射线辐照下共聚反应的机理.张书香,单军等人[17-1s3研究了吸水材料的吸水机理.邹黎明,李艳L1等人通过实验,初步探索了制备工艺对吸水倍率的影响规律,并给出了吸水率的计算公式.王迎军L7研究了二步加热法制备羧甲基纤维素基高吸水材料的交联机理.凌辉运用红外广谱分析法,对制备的粉煤灰/聚丙烯酸钠高吸水复合材料的吸水机理进行了研究.5存在问题与发展方向目前,国内吸水性材料仍面临种类少,成本高的问题,使得其应用范围受到限制.结合该材料的特点和我国的具体状况,高吸水性材料应该着重向以下几个方面发展.(1)拓宽合成渠道,简化生产工艺,氏生产成本;(2)深入理论研究,探索作用机理;(3)加大环保力度,开展"绿色可降解研究进度;(4)拓宽应用领域,加大复合型材料开发力度.272参考文献:[1]王久模,覃永黔.NR基高吸水材料的研究,应用及现状[J].弹性体,2004,14(6):74—78.[2]刘建树,邹黎明.国外可生物降解高吸水材料的研究状况[J].合成技术及应用,2001,16(4):27—29.[3]陈惜明,薛烽.超强吸水材料在无水酒精生产过程中的应用研究[J].安徽化工,2004,(6):16—18.[4]程丝.高吸水性材料的复合化及进展[J].合成技术及应用, 2002,17(3):26—29.[5]张效林,薛伟明,等.吸水树脂一醋酸纤维素膜包络体控制释放系统[J].化学工程,1997,25(4):21—26.[6]李建法,宋湛谦.纤维素制备高吸水材料研究进展[J].林产化学与工业,2002,22(2):81—85.[7]王迎军,葛建华.二步加热交联法制备羧甲基纤维素基高吸水材料[J].化学工程,2005,33(5):50—52.[8]凌辉,沈上越.粉煤灰/聚丙烯酸钠高吸水复合材料的研制[J].功能材料,2006,37(11):1812—1815.[9]舒小伟,沈上越,等.低成本耐盐性超强吸水复合材料的研制[J].矿物岩石,2005,9(3):91—94.[10]吴文娟.纤维素系高吸水性树脂的研究进展[J].纤维素科学与技术,2006,14(4):57—61.[11]王庆军,全一武,等.利用6oCoy辐射聚合技术研制淀粉型农用高吸水材料[J].核技术,2003,26(4):311.[12]赵妍嫣,姜绍通,郑志,等.淀粉基高吸水树脂降解菌的筛选及初步鉴定[J].微生物学通报,2004,31(6):83.[13]徐斌,李利.一种高吸水材料的合成及其除烟效果研究[J],南京师范大学,2003,3(3):55—59.[14]张书香,等.氯化聚乙烯共混丙烯酸钠制备吸水膨胀橡塑材料[J].应用化学,2002,19(8):764-767,[15]刘川文.黄红军,等.我军弹药防潮技术的现状与发展[J].包装工程,2006,27(2):73—75.[16]杨波,赵榆林,刘烨.淀粉和丙烯酰胺的辐照接枝共聚反应研究[J].高分子材料科学与工程,2001,17(6):64-67.[17]张书香,李效玉,等.聚氨酯类吸水膨胀橡胶中结合水的研究[J].高分子材料与科学,2001,17(3):95—97.[18]单军,刘占军.辐射合成PAM水凝胶吸附水状态研究[J].高分子材料科学与工程,1997,13(2):35—38.[19]邹黎明,等.高吸水材料的制备以及制备工艺对吸水倍率的影响[J].中国纺织大学,2000,26(6):17—20.[20]杨本宏.超强高分子吸水材料的研究进展与应用[J].合肥联合大学,2002,3(12):97—101.。