超强吸水剂及其性能影响因素.doc

超强吸水剂及其性能影响因素 超强吸水剂(super absorbent resin，简称SAR)即高吸水性树脂。是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并呈三维交联网状结构的高分子聚合物。它能迅速吸收自身质量几百到几千倍的水，且保水性能强，对生物组织无刺激作用。超强吸水剂种类繁多，常见的有淀粉类、纤维素类、聚丙烯酸类，其中淀粉接枝共聚树脂以其原料及树脂性能上的独特优势，成为该领域的研究重点。淀粉是一种天然高分子聚合物，由直链淀粉和支链淀粉两部分组成，支链淀粉是无定形结构，只存在微晶，与直链淀粉相比，水分子易渗透进去，容易糊化。淀粉品种不同，2种成分的含量也不同，因此，淀粉品种的选择对产物性能有重要影响。普通淀粉由于生产加工过程中的污染含杂质比较多，其合成的产品可应用于农业、化工、环境保护等方面。但随着SAR在医药领域的应用越来越广泛，对淀粉质量的要求也越来越高。药用淀粉作为常见的药用辅料，纯度较高，以《中国药典))2005年版二部要求为标准，并以附加值高、市场竞争能力强为特征，具有高吸水性、强力崩解等显著优势，具有广阔的发展前景。近年来，SAR被广泛应用于医疗卫生等方面，可用于人工器官、医用检验试片，能吸收渗出液并用于制作防止感染的治伤绷带等。此外，SAR在医药缓慢释放技术中的应用也引起了人们的重视，可通过调节其结构以适宜生物体特点及含水率，达到控制药物释放速度的目的。 1．高吸水性树脂的研究现状 20世纪50年代以前人类使用的吸水性材料主要是天然产物和无机物，如天然纤维、多糖类以及硅胶、氧化钙、磷酸、硫酸等。50年代，Flory通过大量的实验研究，建立了吸水性高分子的吸水理论，称为Flory吸水理论，为吸水性高分子的发展奠定了理论基础。。 1966年，美国农业部北方研究所Fanta等首先发表论文指出“淀粉衍生物的吸水性树脂有优越的吸水能力，吸水后形成的膨胀凝胶体保水性很强，即使有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Henkl公司实现工业化生产，其商品名为SGP，到1981年已达年产几千吨的生产能力。 1978年日本许多公司利用水溶性的聚丙烯酸，采取不同的交联方法制成了性能很好的高吸水树脂，如Aqua keep IOSH吸水剂吸水能力为800—1000MI／g。同时，美国Dow公司用丙烯酸、丙烯酸乙酯共聚得到聚合物水溶液，再与环氧一丙烷混合后得到了膜状高吸水树脂，大大改替了聚合物的性能，使合成吸水树脂得到更大的发展。 80年代人们又开始用其他天然化合物如海藻酸盐、蛋白质、壳聚糖及其衍生物等制备高吸水树脂。这些新方法为新型吸水剂的开发研究开阔了思路。同时，也出现了吸水性复合材料，由于它能改善高吸水树脂的耐盐性、吸水速度等性能，所以发展很快。 高吸水树脂大规模的商品化是从80年代初期日本三洋化成工业公司开发出淀粉．丙烯酸交联性单体接枝共聚的合成方法，并将其产品用在生理卫生材料一尿布开始的。此后，高吸水树脂的需求量急剧上升，其生产能力从．1980年的0．5万吨增加到1990年的20．7万吨，1999年又猛增到129．2万吨。其中卫生用品消耗量最大，占吸水树脂生产总产量的80．85％。 中国对高吸水树脂的研究起步较晚，80年代初才开始。尽管20多年来全国己有20多个单位先后进行了开发工作，且有的已经转入中试阶段，但多数仍处于实验室阶段，工业化很少。我国是人口大国，所消耗的高吸水树脂数量是惊人的，2000年国内需求量为1．8万吨，预计到2005年，国内高吸水树脂的市场需求量将达到2．5—3．0万吨，占世界总消费量的2.5％-3.0％。目前我国主要依靠进口来满足需要，因而在我国加大对高吸水树脂的研究，尽快使其工业化是十分有必要的。 高吸水材料的研究目前仍处于探索的阶段，基本处在探索适当的工艺条件和单体种类、配比等来合成综合性能好的产品。由于该类产品的合成是多相体系，合成过程中因素众多，影响情况复杂，而且各个影响因素之间还可能存在多种交叉作用，因此使得许多产品仍停留在研究阶段。每个研究者的合成方法都不尽相同，工业化的进程还存在很多问题。 2.高吸水性树脂的分类 高吸水树脂发展很快，种类繁多，其分类方法也很多。 2．1．按原料来源分类 按原料来源对其进行分类，主要有： 淀粉系 高吸水树脂的研究起源于淀粉类高吸水树脂，自出现以来发展迅速。主要包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉磺酸盐等。 纤维素系 以纤维素及其衍生物为主要原料，通过醚化、酯化、交联、接枝等方法进行制备。包括纤维接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。 合成聚合物系 制备合成高吸水树脂一般所用单体为丙烯酸、丙烯酰胺、醋酸乙烯、环氧乙烷等。目前常见的包括聚丙烯酸盐类、聚丙烯酰胺类、聚乙烯醇类、聚