丙烯酸系高吸水树脂的应用研究

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1、丙烯酸系高吸水树脂的应用研究5胡??涛??周苏闽??李登好??袁金燕(淮阴工学院生化系,淮安223001)摘??要??丙烯酸系高吸水树脂具有良好的吸水性和保水性,介绍了丙烯酸系吸水树脂的性能及改性研究,重点对其在农业、石油、建筑、医疗卫生等领域的应用研究进展进行了综述。关键词??吸水树脂??丙烯酸??改性??应用????吸水性树脂是一种典型的功能高分子材料,其吸水速度快、吸量大,可在几分钟甚至几秒钟内吸入达自身质量数百倍的水??1??,受压后,水也不会被释放出来。其还具有缓释、吸附、吸湿放湿作用,因而应用广泛。目前,国内外吸水树脂主要有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等系列产

2、品。其中丙烯腈系吸水树脂水解物吸水率高,但工艺复杂,残余氰基有毒??2??;丙烯酰胺系吸水树脂耐盐性高,但吸水率低;丙烯酸系吸水树脂除了具备高吸水率等基本性能外,其原料来自工业丙烯酸,生产成本相对较便宜,工艺较简便,且产品质量稳定。所以,丙烯酸系吸水树脂在世界高吸水树脂市场中占主导地位。1??特性机理与改性研究丙烯酸系吸水树脂主要是指丙烯酸、丙烯酸盐和交联剂形成的三元共聚物物??4????3??理,可对合成工艺和原料进行改进,克服其缺点,制备耐盐、高吸水速度、高吸水率、廉价和环保的新型丙烯酸系吸水树脂。新型的合成工艺大部分集中在聚合引发方式上,典型的有紫外光、微波和辐

3、射。采用紫外光辐照法直接合成丙烯酸/丙烯酸盐高吸水性树脂,具有工艺简单、反应时间短、可在常温下进行,并且无三废污染等特点??8??;采用紫外光引发丙烯酸反相乳液聚合,反应速率较快,单体转化率可达93%??9??;利用微波技术合成丙烯酸盐接枝共聚物则可实现一次合成、干燥,简化合成工艺,且吸水速率明显高于化学法合成的高吸水树脂;采用60Co??射线辐射引发反相丙烯酸钠的接枝聚合法,克服了化学引发水溶液聚合存在的反应热较难解决,产物出料困难以及需切割、粉碎、筛分等工序的缺陷。还有一些新型的合成工艺出现在丙烯酸系高吸水树脂的制备上。如波聚合工艺制备聚丙烯酸系高吸水树脂,聚合过

4、程无需持续加热。与传统工艺相比,不仅反应速度快,而且所制备的树脂呈多孔结构,其吸水速率和能力都有大幅度提高??12??;不用氮气保护,以水为溶剂,加入尿素与丙烯酸的制备工艺得到的吸水树脂具有高吸水和吸盐水特性。丙烯酸系吸水树脂在合成原料方面的改进研究就更为广泛,主要是丙烯酸与淀粉、纤维素、矿物等进行共聚改性。丙烯酸与淀粉、纤维素共聚,利用的是淀粉、纤维素原料便宜,而且可以生物降解的特性。主要的淀粉有面粉??14??、玉米粉??15??、木??13????11????10??(即聚丙烯酸)或丙烯酸与其他有机、无机物等形成的多元共聚。它吸收的水分子与交联聚合物基团电离出了

5、大量的阳离子。阳离子做相对自由运动,而电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,可使聚合物链伸展并最终导致整个网状结构在空间上的扩张。该网状体系存在着很强的渗透压,周围的水分子可以持续进入交联聚合物网格中,但吸水、溶胀的趋势不是无限的,而取决于其聚合物内部的交联程度??5??。丙烯酸系中常用的聚丙烯酸吸水树脂也有许多缺点:(1)原料来自不可再生的石油资源。生产成本虽然较其他吸水树脂便宜,但还是制约了其大规模使用。(2)产品不可降解??6??。现在提倡绿色生产,过程为清洁生产,最终产品废弃时可以自然降解。(3)吸水率虽然优良,但耐盐性差??7??

6、,用收稿日期:2006??01??02。作者简介:胡涛,博士,毕业于南京工业大学化工学院,主要从事化学工程与工艺研究,已发表论文30余篇。基金项目:淮阴工学院重点基金资助,项目编号为JK-????????????????????????????????精??细??石??油??化??工??进??展????????????????????第7卷第4期??ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS6薯粉??16??、魔芋粉??17??等。纤维素有纸浆纤维??18??、壳聚糖??19??等。丙烯酸与矿物共聚改性则主要是利用矿物粉体具有较大比表面积,且表面有许多羟

7、基,可与丙烯酸聚合物反应,同时可利用矿物的吸水膨胀性、阳离子交换性,抗高温性和较低的收缩率等特性,制备出成本低、综合性能好的丙烯酸系吸水性复合树脂。常用的矿物主要有粘土??20??的密封材料??35??。用丙烯酸系吸水树脂包裹无机物粉末粒子,可制得吸水性复合体,或将吸水树脂直接磨成一定粒径范围的颗粒,悬浮在卤水溶液中,制成堵水剂,注入高渗透层后遇水膨胀,起到调剖的作用??36??。当其被挤入油层时,由于不具备吸油能力,因而在开采时很容易被携带出来,达到选择性封堵的目的??37??。在原油或成品油脱水中丙烯酸系吸水树脂也有很好的应用??38??。2??