聚丙烯酸類(lèi)高吸水樹(shù)脂的改性與應(yīng)用

聚丙烯酸類(lèi)高吸水樹(shù)脂的改性與應(yīng)用

高吸水樹(shù)脂又稱(chēng)高吸水樹(shù)脂，能吸收相當(dāng)于自身質(zhì)量的數(shù)百倍或數(shù)千倍的水，具有很強(qiáng)的保水性。因此，它可以用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、園林、衛(wèi)生等領(lǐng)域。水性聚合物聚丙烯酸具有優(yōu)良的耐酸堿性、耐腐蝕性,而且屬于環(huán)境友好型的綠色化工產(chǎn)品。本文主要對(duì)聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂的改性方法與應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)與歸納。1高吸水樹(shù)脂聚丙烯酸酯的改性方法和發(fā)展方向1.1耐鹽性改性樹(shù)脂聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂能夠在水中電離出陽(yáng)離子,提高了吸水率,但是其在鹽水中滲透壓減小,吸水性下降,因此聚丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂的耐鹽性改性就尤為重要。1.1.1高吸水樹(shù)脂的合成及性能將非離子的親水基團(tuán)引入到聚丙烯酸高吸水樹(shù)脂中能夠降低樹(shù)脂對(duì)鹽的敏感性,常見(jiàn)的親水基團(tuán)有磺酸基、羥基、磷酸基、酰胺基等,聚合方法一般都采用反相聚合法及溶液法。朱正等利用反相懸浮聚合法合成了三種聚丙烯酸吸水樹(shù)脂,結(jié)果表明三種樹(shù)脂都具有良好的保水性,其中聚丙烯酸—馬來(lái)酸酐的耐電解質(zhì)性能最好,吸生理鹽水量可達(dá)107.2g/g。尤晶等采用水溶液聚合法制備了三種高吸水樹(shù)脂,結(jié)果發(fā)現(xiàn)丙烯酸的中和度、交聯(lián)劑和引發(fā)劑用量對(duì)其吸水性能的影響具有相同的趨勢(shì),由于各反應(yīng)單體的性質(zhì)不同,最佳反應(yīng)條件也不同,其中聚丙烯酸—丙烯酰胺受離子溶液的影響程度最輕微。另外,研究發(fā)現(xiàn),交聯(lián)劑的用量對(duì)高吸水性樹(shù)脂的耐鹽性也有一定程度的影響。交聯(lián)劑的使用可以通過(guò)改變樹(shù)脂的空間結(jié)構(gòu),提高凝膠網(wǎng)絡(luò)上的電荷密度來(lái)提高其耐鹽性,還可以將吸水性樹(shù)脂進(jìn)行包覆,阻止溶液中反離子的進(jìn)行,從而提高吸鹽率。朱秀林等采用了乙二醇二縮水甘油醚為交聯(lián)劑,利用高嶺土與交聯(lián)劑的相互作用與聚丙烯酸鈉聚合交聯(lián)制備了高吸水性復(fù)合樹(shù)脂,不僅提高了吸水速率,而且增強(qiáng)了熱穩(wěn)定性和耐鹽性。1.1.2非極性化合物王進(jìn)等將疏水長(zhǎng)鏈引入了高吸水樹(shù)脂,利用非極性基團(tuán)形成的締合作用,提高了聚合物的抗電解質(zhì)能力。疏水單體的用量不能太高,因?yàn)槭杷湹囊霑?huì)對(duì)樹(shù)脂的吸水能力有所影響。1.2高吸水樹(shù)脂的保水性能研究單純以丙烯酸為原料合成的高吸水性樹(shù)脂,在一般貯存條件下易吸潮,而且耐鹽性較差,影響了該類(lèi)高吸水性樹(shù)脂在生活中應(yīng)用。因此,提高其防潮性能的研究是高吸水性樹(shù)脂發(fā)展的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。常用的改性方法是將高吸水樹(shù)脂進(jìn)行表面交聯(lián),提高交聯(lián)密度。賈振宇等使用腐植酸對(duì)丙烯酸系高吸水樹(shù)脂進(jìn)行接枝改性,提高樹(shù)脂的防潮性能和吸水速度。周斌通過(guò)以環(huán)氧氯丙烷、適量甘油、甘油醚和多元醇溶液對(duì)聚丙烯酸高吸水樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)改性,所制得的產(chǎn)品防潮性能佳,吸水速率適中。1.3接枝改性高分子樹(shù)脂單純的聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂是難以自然降解的,隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益重視,發(fā)展出可生物降解的綠色高吸水樹(shù)脂受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。目前研究證明,可以對(duì)丙烯酸合成過(guò)程中的分子進(jìn)行設(shè)計(jì),引入不同比例的弱鍵來(lái)控制降解速率;可以使用可生物降解的單體進(jìn)行共聚改性;使用可降解的交聯(lián)劑提高降解性等多種方法。崔亦華等合成了含有C-O-C醚鍵的可生物降解的高吸水性樹(shù)脂,其72d后的降解率達(dá)90%。通過(guò)引入天然高分子對(duì)聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂進(jìn)行接枝改性提高其環(huán)境降解性是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。常見(jiàn)的天然高分子有淀粉、甲殼類(lèi)、纖維素、海藻酸鈉、蛋白質(zhì)等。張步寧等研究了棉籽蛋白—聚丙烯酸樹(shù)脂的生物降解性,發(fā)現(xiàn)棉籽蛋白有利于高吸水性樹(shù)脂在微生物作用下骨架結(jié)構(gòu)的斷裂,加速降解。王開(kāi)明等將丙烯酸與羧甲基殼聚糖進(jìn)行接枝共聚,合成了具有抑菌性能的高吸水樹(shù)脂,吸水倍率為980g/g。謝娜純等利用溶液聚合合成了蔗渣纖維接枝聚丙烯酸高吸水樹(shù)脂,樹(shù)脂吸水倍率值最高為765.7g/g。另外,通過(guò)添加一些無(wú)機(jī)材料,如高嶺土、蛭石、云母等,與丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)合得到的綠色高吸水性樹(shù)脂也具有良好的吸水性能。林健等以丙烯酸、丙烯酰胺、淀粉和高嶺土為原料制備了復(fù)合型吸水樹(shù)脂,其吸水倍率為1415g/g。王春龍等合成了累托石/聚丙烯酸高吸水性樹(shù)脂,結(jié)果表明,當(dāng)煅燒條件為650℃、煅燒時(shí)間為1.5h時(shí),樹(shù)脂的吸水倍率為304g/g。1.4合成吸水性樹(shù)脂的工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,目前我國(guó)的生產(chǎn)工藝相對(duì)落后,工藝流程較為復(fù)雜,因此,改進(jìn)聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂的合成工藝是國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)。人們?cè)谘芯亢铣筛呶詷?shù)脂的同時(shí),不僅要尋求新原料、新工藝,還應(yīng)探索新的應(yīng)用領(lǐng)域。雖然高吸水性樹(shù)脂的應(yīng)用非常廣泛,但是80%的市場(chǎng)需求都來(lái)自于衛(wèi)生方面,其他發(fā)展方向相對(duì)進(jìn)展較慢,如重金屬捕集劑、農(nóng)藥、石化脫硫劑及肥料緩釋方面等。2高吸水樹(shù)脂聚丙烯酸酯的應(yīng)用2.1對(duì)土壤進(jìn)行藥劑復(fù)制聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂在農(nóng)業(yè)方面可以用來(lái)節(jié)水、作為種子保水劑等。吸水性樹(shù)脂在土壤中能夠形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),縮小晝夜溫差,還可以吸收肥料、農(nóng)藥并進(jìn)行緩釋,增強(qiáng)藥效。在土壤中加入0.1%的超強(qiáng)吸水劑,種子發(fā)芽期可以縮短2~3d。聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂作為有效的水分保持劑,對(duì)于植樹(shù)造林、降低水土流失具有很好的效果,在改造荒山及沙漠治理方面可提高種子發(fā)芽率及成活率。2.2醫(yī)療及非織造材料聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂對(duì)于血液、尿液的吸收能力很強(qiáng),可以作為衛(wèi)生紙、紙尿布、婦女衛(wèi)生巾等一次性用品的添加劑。高吸水性樹(shù)脂吸水后形成的聚合物凝膠不易與人體細(xì)胞產(chǎn)生排斥反應(yīng),為其在醫(yī)療上的應(yīng)用提供了條件。目前,已經(jīng)應(yīng)用于手術(shù)墊、棉球和紗布中,用于吸收手術(shù)及外傷出血的分泌液的吸收。另外,一些軟接觸眼鏡、醫(yī)用緩釋劑、人工肌肉等醫(yī)療用品也開(kāi)始以高吸水樹(shù)脂為原料。2.3填料、助劑混合加工聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂可以作為止水止漏材料,具有高機(jī)械強(qiáng)度、高穩(wěn)定性、耐燃性等優(yōu)點(diǎn),在使用過(guò)程中與其他一些填料、助劑充分混合后加工而成。帶有淀粉接枝丙烯酸類(lèi)吸水劑的壁紙或涂料還可以預(yù)防室內(nèi)的結(jié)露現(xiàn)象,調(diào)節(jié)空氣濕度。2.4提高抑塵效率聚丙烯酸類(lèi)高吸水性樹(shù)脂用來(lái)治理流沙,可以使分散的沙粒聚合成為有一定彈性的穩(wěn)定體,達(dá)到固沙的效果。把高吸水樹(shù)脂溶膠應(yīng)用于抑塵時(shí),一方面,高吸水樹(shù)脂具有非常好的黏結(jié)性,可以把微小的粉塵緊密的黏結(jié)在一起,并把細(xì)小的顆粒吸附在表面。另一方面,吸水樹(shù)脂溶膠能夠填充在粉塵縫隙中間,吸收空氣中的水分,使粉塵顆粒中一直都含有水分,提高抑塵效率。使用時(shí),通過(guò)噴灑到粉塵或煤炭表面,干燥后形成結(jié)殼型防護(hù)膜,能夠防風(fēng)、防浸蝕、耐雨水沖刷,有效降低運(yùn)輸、堆放時(shí)的物料損耗,避免形成二次污染。3高吸水性樹(shù)脂的生產(chǎn)技術(shù)