《论文_高吸水性树脂的制备 与应用研究(定稿)》道.doc

高吸水性树脂的制备与应用研究论文关键词： 高吸水树脂；吸水机理；结构论文摘要： 本文介绍了淀粉类、纤维素类、共聚合类、复合类以及可生物降解类高吸水性树脂及其发展、结构以及吸水理论并对目前的研究现状进行了分析。高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，由于它能吸收自身质量几百至上千倍的水且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性因而广泛地应用于农业、林业、园艺等领域。1 高吸水性树脂的分类高吸水性树脂发展迅速，品种繁多，根据现有的品种及其发展可按以下几个方面进行分类。1.1 按原料来源主要分类1 淀粉系：包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等。2 纤维素系：包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。3 合成树脂系：包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类取?.2 按亲水基团的种类分类①阴离子系：羧酸类、磺酸类、磷酸类等；②阳离子系：叔胺类、季胺类等；③两性离子系：羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类等；④非离子系：羟基类、酰胺基类等；⑤多种亲水基团系：羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。1.3 按制品形态可分四类：粉末状；纤维状；膜状；圆颗粒状。2 高吸水性树脂的发展2.1 国外发展上世纪 50 年代前，人们使用的吸水材料主要是天然产物和无机物，如多糖类、纤维素、硅胶、氧化钙及磷酸等。50 年代，科学家通过大量的实验研究，建立了高分子吸水理论，称为 Flory 吸水理论，为吸水性高分子材料的发展奠定了理论基础。高吸水性树脂是 20 世纪 60 年代末发展起来的，最早在 1961 年由美国农业部北方研究所Russell 等1从淀粉接枝丙烯腈开始研究，其目的是在农业和园艺中作为植物生长和运输时的水凝胶，保持周围土壤的水份；其后 Fanta 等接着进行研究，于 1966 年首先发表了关于淀粉改性的物质具有优越的吸水能力的论文，指出淀粉衍生物具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离，甚至具有吸湿保湿性，这些特性都超过了以往的高分子材料。首次开发成功后，世界各国对高吸水性树脂在体系、种类、制备方法、性能改进、应用领域等方面进行了大量的研究工作，并取得了一系列的研究成果。1975 年美国谷物加工公司成功研究出淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂，但直到 1978 年才由日本的三洋化成工业率先进行了商业化生产，将高吸水性树脂用于一次性尿布，于 1979 年在日本名古屋投产了 1000 吨/年的生产设备2，产品远销欧美各国，使其市场潜力和应用研究受到人们的重视。高吸水性树脂的发展也随之进入了一个新的时代。70 年代末美国 UCC 公司用放射法交联各种氧化烯烃聚合物，合成了非离子型的高吸水性树脂，其吸水能力高达 2000 倍，从而打开了合成非离子型高吸水性聚合物的大门。80 年代出现了以天然化合物及其衍生物为原料藻酸盐、聚氨基酸、壳聚糖、蛋白质等制取的高吸水性材料，同时，出现了高吸水性复合材料，由于它能改善吸水性材料的耐盐性、吸水速度、水凝胶的强度等许多性能，所以发展迅速。90 年代初，吸水性树脂的研究更是突飞猛进。必威体育精装版开发了对环境友好的聚氨基酸系高吸水性树脂、可生物降解的复合纤维或无纺布材料、高吸水性树脂泡沫、芳香性卫生用品、室内装饰性凝胶材料等。目前，日本触媒、三洋化成及德国 Stockhausen 三大生产集团掌握了全球高吸水树脂 70的市场，他们之间均以技术合作方式，进行着世界性国际联合经营，占居了世界主要技术和市场3。在过去将近 20 年中，世界高吸水性树脂的市场需求持续强劲增长，图 1 是全球高吸水性树脂的生产能力和趋势图，从 1986 年世界高吸水性树脂产量不足 0.5 万吨/年，到 2001 年为125 万吨/年4。目前全球对高吸水性树脂生产和需求几乎是直线上升趋势。在本世纪，随着北美、西欧高吸水性树脂市场逐渐进入成熟期，以及亚太和拉美等新兴市场的快速发展，全球对高吸水性树脂的需求将急剧膨胀，全世界对高吸水性树脂的需求将不断增加。2.2 国内发展我国从 80 年代才开始研制高吸水性树脂， 1982 年中科院化学研究所的黄美玉等5在国内最先合成出聚丙烯酸钠类高吸水性树脂，80 年代后期己有 20 多个单位、研究所、纺织科学研究院与山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，建起国内第一套 100吨/年的生产装置。我国高吸水性树脂的消费始于 1991 年，一些独资或合资企业引进护翼卫生巾生产线，1993 年引进尿裤生产线后消费需求不断增加。1985 年北京化工研究院申请了国内第一项吸水性树脂的专利到 2006 年底，我国己申请专利 200 多项，主要集中在合成淀粉接枝丙烯腈皂化水解物、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇衍生物等高吸水性树脂。近年来，医用高吸