聚丙烯酸類高吸水樹脂的合成與吸水機(jī)理

聚丙烯酸類高吸水樹脂的合成與吸水機(jī)理

0溶劑及高分子材料高吸水樹脂，又名超級(jí)吸水劑，是由分子鏈中的羧甲基和羥基等強(qiáng)親水性基團(tuán)組成的高吸水性聚合物。雖然它不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，但它具有良好的吸水性和保水性。例如，在農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，植物可以在植物的根部形成“小水庫”，這不僅具有高材料的優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的滲透性。它被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和園藝、環(huán)境保護(hù)、建筑材料、交通運(yùn)輸、石油和化工、日用化工、食品工業(yè)和人工智能材料。它是人類生活和經(jīng)濟(jì)中不可或缺的材料。它有著廣闊的市場(chǎng)前景，引起了人們的廣泛關(guān)注，并擴(kuò)大了生產(chǎn)、研究和生產(chǎn)能力。在合成的硅含量中，尤其是高吸水率的碳硅酸鹽酸鹽，由于其高吸水率高、固碳速度快、原料簡(jiǎn)單、產(chǎn)水率低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，使用戶能夠感到清晰。目前，高吸水樹種的產(chǎn)量和消費(fèi)主要是高吸水樹種。其中，用磷酸作為一個(gè)整體的聚合方法是最廣泛和最多的。1聚合反應(yīng)原理和合成方法1.1離子型聚合反應(yīng)和其它基因型聚合反應(yīng)在合成高吸水性樹脂的反應(yīng)中,大部分是烯類單體的加聚反應(yīng),屬于連鎖聚合反應(yīng)機(jī)理.其中以自由基聚合為主,離子型聚合反應(yīng)合成很少,配位聚合尚未報(bào)道.還有些是發(fā)生在高分子鏈上或鏈間的官能團(tuán)相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng),如高分子側(cè)基官能團(tuán)反應(yīng),高分子接枝合成反應(yīng),聚合物的交聯(lián)反應(yīng)和嵌段反應(yīng).1.2反相懸浮聚合法高吸水性樹脂的合成主要是通過自由基聚合來實(shí)現(xiàn),傳統(tǒng)的合成方法包括本體聚合、溶液聚合、反相乳液聚合和反相懸浮聚合四種.本體聚合法是指不加其它雜質(zhì),只有反應(yīng)物本身在引發(fā)劑或催化劑、熱、光、輻射等作用下進(jìn)行的合成反應(yīng),大多數(shù)采用液相本體聚合.此聚合方法是制備高吸水樹脂最簡(jiǎn)單的一種方法,具有工藝流程短、工序簡(jiǎn)單、成本低和產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn).但本體聚合速度快,放出大量的熱難以排出且產(chǎn)物易結(jié)塊、不易出料使得本體聚合法的應(yīng)用受到限制.溶液聚合法是反應(yīng)物與添加劑溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?在光照或加熱、輻射、引發(fā)劑的作用下而進(jìn)行的合成方法,一般以水作為溶劑.孫小然等人采用水溶液聚合,以N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,用部分中和的丙烯酸,丙烯酰胺為單體,制成交聯(lián)型耐鹽高吸水樹脂,樹脂的吸鹽水率和吸純水率分別在140g/g和1270g/g以上.溶液聚合體系黏度較低,混合和傳熱比較容易,溫度容易控制,引發(fā)效率高,成本低等優(yōu)點(diǎn),生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染少,易于實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn).但同時(shí)也存在單體濃度低使聚合速率慢、設(shè)備利用率和生產(chǎn)能力較低、聚合物分子量較低、產(chǎn)品后處理復(fù)雜等問題.近年譚德新等人采用靜置水溶液聚合法合成了聚丙烯酸類高吸水性樹脂,克服了上述的某些缺點(diǎn),簡(jiǎn)化了工藝.反相懸浮聚合法一般是以油類為分散介質(zhì),水溶性單體在懸浮劑和強(qiáng)烈攪拌作用下分散成懸浮水相液滴,引發(fā)劑溶解在水相液滴中進(jìn)行的聚合方法.陳育宏等以Span80為分散劑,過硫酸鉀為引發(fā)劑,N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,采用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸鹽高吸水樹脂,研究了丙烯酸的中和度、引發(fā)劑、交聯(lián)劑以及分散劑用量對(duì)聚合物吸水率的影響.侯新華等人采用反相乳液聚合法制備丙烯酸鈉-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸二元共聚物吸水樹脂,考察了聚合過程中攪拌速率、油水相質(zhì)量比和乳化劑用量等因素對(duì)吸水樹脂粉末粒徑的影響.反相懸浮聚合法具有聚合過程穩(wěn)定,聚合產(chǎn)物不易成塊狀凝膠,產(chǎn)物處理簡(jiǎn)單、反應(yīng)散熱快、控溫比溶液法容易,產(chǎn)品分子量比溶液法聚合高,雜質(zhì)含量比乳液聚合法產(chǎn)品低等優(yōu)點(diǎn),所制得的粒狀產(chǎn)物不需要粉碎工藝,但反應(yīng)時(shí)較難獲得穩(wěn)定的反應(yīng)體系,反應(yīng)中容易結(jié)塊、粘壁,所得產(chǎn)物沒有溶液聚合法純凈,其后處理工序往往比較復(fù)雜,且存在有機(jī)溶劑的使用、回收、污染等問題.反相乳液聚合指在機(jī)械攪拌下,水溶性單休被乳化劑以乳液狀態(tài)分散在油性介質(zhì)中的聚合反應(yīng).此方法合成工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)物分子量較高、體系黏度小、傳熱、控溫容易等優(yōu)點(diǎn),但此法在后處理中出現(xiàn)粉塵和廢液,容易污染環(huán)境,且反應(yīng)時(shí)間長,生產(chǎn)成本高,雜質(zhì)含量高,后處理工序繁雜,因此工業(yè)上很少用.在上述方法中由于機(jī)械攪拌及助劑的加入,存在反應(yīng)工藝繁瑣、能耗大、影響因素復(fù)雜和不利于環(huán)保等缺陷,固相合成法和輻射(如γ-射線照射、微波輻射、等離子體輻射、紫外光照射和超聲波輻射等)引發(fā)聚合法是近代發(fā)展起來的聚合方法,這兩種方法都具有簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝,降低成本等優(yōu)點(diǎn),在制備高吸水樹脂中有廣闊的發(fā)展前景.特別是輻射法不需加引發(fā)劑,產(chǎn)品更加純凈;聚合反應(yīng)可在常溫或低溫下進(jìn)行,反應(yīng)速率與產(chǎn)物分子量可通過輻照量加以調(diào)節(jié);聚合反應(yīng)可在體系中均勻進(jìn)行,避免局部過熱和不均勻反應(yīng).因此,輻射聚合法工藝簡(jiǎn)單、容易控制、節(jié)約能源,在加工過程中不帶入任何雜質(zhì),無環(huán)境污染問題,是一種先進(jìn)性、技術(shù)含量高、環(huán)保的聚合加工方法.2高吸水樹脂的吸水理論2.1高吸水性樹脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高吸水樹脂是一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),不溶于水而大量吸水膨脹形成高含水凝膠,它吸水既有物理吸附,又有化學(xué)吸附,可神奇的吸收成百上千倍的水.它具備這種吸水性和保水性的特性,其分子中必須含有強(qiáng)吸水性基團(tuán)和一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即具有移動(dòng)的交聯(lián)度.實(shí)驗(yàn)表明:吸水基團(tuán)極性越強(qiáng),含量越多,吸水率越高,保水性也越好.而交聯(lián)度需要適中,交聯(lián)度過低則保水性差,尤其在外界有壓力時(shí)水很容易脫去.高吸水性樹脂的微觀結(jié)構(gòu)因合成體系的不同而呈現(xiàn)出多樣性(見圖1):一是水分子與樹脂高分子中電負(fù)性強(qiáng)的氧原子形成氫鍵結(jié)合;二是水分子與疏水基團(tuán)的相互作用;三是水分子與親水基團(tuán)的相互作用.K.Nakamura等用DSC,NMR法分析樹脂凝膠中水的結(jié)合狀態(tài),結(jié)果發(fā)現(xiàn)水在樹脂中以三種狀態(tài)存在(見圖2),即不凍結(jié)結(jié)合水,凍結(jié)結(jié)合水,自由水,其中大量為自由水.表明了高吸水性樹脂是高度擴(kuò)展的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓是樹脂大量吸水的關(guān)鍵.2.2溶劑化學(xué)勢(shì)法nm高吸水樹脂與水相界面兩側(cè)的化學(xué)勢(shì)不同,使高吸水樹脂表現(xiàn)出親水性或憎水性,其吸水機(jī)理可用熱力學(xué)理論表示為:ΔGm=G1-G0110(1)式(1)中:G1為高聚物溶液中溶劑的自由焓;G0110為純?nèi)軇┑淖杂伸?用化學(xué)勢(shì)表示為:Δμm11m=μ1-μ0110(2)式(2)中,Δμm11m(或ΔGm)為水在聚合物中的化學(xué)勢(shì)與水的化學(xué)勢(shì)之差;μ1為水在聚合物中的化學(xué)勢(shì);μ0110為水的化學(xué)勢(shì).當(dāng)Δμm11m(或ΔGm)>0時(shí),聚合物具有憎水性;當(dāng)Δμm11m(或ΔGm)<0時(shí),聚合物具有親水性,水分子可以自發(fā)進(jìn)入聚合物中.林潤雄等根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu),依似晶格理論推導(dǎo)出交聯(lián)高聚物溶液的溶劑化學(xué)勢(shì)為:Δμm11m/RT=lnφ1+φ2+x1φ2222(3)式(3)中,φ1、φ2分別表示溶劑和高聚物的體積分?jǐn)?shù);x1為溶劑-高聚物相互作用參數(shù);R為理想氣體常數(shù);T為絕對(duì)溫度.當(dāng)和環(huán)境蒸汽壓達(dá)到平衡時(shí),(3)式可以用來說明高聚物吸濕程度.以相對(duì)濕度為80%的吸濕量計(jì)算了蒸汽相與聚丙烯酸鈉的Δμm11m=-314.0kJ/mol<0,說明水向聚丙烯酸鈉相移動(dòng)是穩(wěn)定的,表現(xiàn)出親水性.因此,聚丙烯酸鈉具有高吸水性.2.3結(jié)合膨脹理論比較盛行的主要有以下三種理論.2.3.1交聯(lián)密度對(duì)吸水率的影響分析Flory在深入研究交聯(lián)高聚物在水中的膨脹時(shí),最先闡述了離子化凝膠的溶脹機(jī)理,提出下列公式:Q53=(π2+F)/ρ[(i2VuS0.5)2+(0.5?X1)V1]×(VeV0)?1(4)Q53=(π2+F)/ρ[(i2VuS0.5)2+(0.5-X1)V1]×(VeV0)-1(4)式(4)中:Vu為高聚物結(jié)構(gòu)單元體積;i/Vu為固定在高聚物上的電荷濃度;S為外部溶液的電介質(zhì)離子強(qiáng)度;(0.5-X1)為水同高聚物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的親和力;分子式的第一項(xiàng)π=i/(2VuS0.5)表示滲透壓,第二項(xiàng)F=(0.5-X1)/V1表示與水的親和力,此兩項(xiàng)之和表示吸水能力;ρ=Ve/V0為高聚物的交聯(lián)密度.從式(4)可知對(duì)于聚丙烯酸類高吸水樹脂,i/Vu為一個(gè)較大值,在樹脂吸水中處決定作用,對(duì)于非離子型樹脂沒有Flory式中的第一項(xiàng),所以吸水能力不如離子型樹脂.Flory公式表明,當(dāng)交聯(lián)密度太小時(shí),聚合物未形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),宏觀上表現(xiàn)為水溶性,故吸水率低.隨著交聯(lián)密度的增加,聚合物逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),吸水率提高.隨著交聯(lián)度的進(jìn)一步增大,式中分母增大,吸水率下降,這是因?yàn)榫酆衔镫x子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)點(diǎn)增多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的微孔變小,導(dǎo)致聚合物吸水能力降低.林潤雄等利用溶液熱力學(xué)理論和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的彈性自由能推導(dǎo)出如下公式:Q53=Me(0.5?x1)ρ2/V1(5)Q53=Μe(0.5-x1)ρ2/V1(5)式(5)中:ρ2為高聚物的密度;V1為溶劑的摩爾體積;Me為交聯(lián)高聚物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的大小;x1為交聯(lián)高聚物與溶劑的相互作用參數(shù).從式(5)可知交聯(lián)點(diǎn)間分子量Me越大,吸水率越高.式(4)與式(5)雖然形式不同,但是揭示了一個(gè)共同的本質(zhì),即高吸水性樹脂的吸水能力與親水基離子和交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān).親水基離子產(chǎn)生的滲透壓是吸水的動(dòng)力因素,交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的存在是吸水的結(jié)構(gòu)因素.2.3.2凝膠相轉(zhuǎn)變反應(yīng)由式(4)可知,高分子離子化的程度可以自由地控制.當(dāng)高吸水樹脂在純水中體積膨脹很大后,不斷加入丙酮,則可以看到凝膠體積不斷變小,當(dāng)丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí),凝膠體積突然收縮幾百倍到幾千倍,再加入丙酮凝膠體積也不會(huì)有太大變化;與此相反,若降低凝膠丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù),則體積可逆地變化,而丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí),又突然膨脹幾百倍至幾千倍.這種可逆突然地變化是不連續(xù)的.這種類似于汽-液變化的相轉(zhuǎn)變是由于凝膠的相轉(zhuǎn)變,是凝膠的普遍現(xiàn)象.凝膠相轉(zhuǎn)變是指凝膠在溶劑、外界電場(chǎng)、光、溫度、pH值等因素作用下,在一個(gè)臨界值突然發(fā)生物性大幅度的變化.這種由于外界條件刺激產(chǎn)生相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象稱作應(yīng)答性凝膠或者敏感性高分子.高吸水性樹脂就是此類敏感性高分子最重要的材料之一.陳松煒等人研究了對(duì)聚甲基丙烯酸與丙烯酰胺共聚水凝膠對(duì)pH值的敏感反應(yīng).李劍等人測(cè)定定并研究了丙烯酰胺-丙烯酸凝膠的pH敏感性.一些水凝膠的溶脹比在某一溫度附近隨溫度升高發(fā)生突發(fā)式增加,當(dāng)溫度降低時(shí)其溶脹比又降低,稱為“熱脹型”水凝膠.凝膠相轉(zhuǎn)變開拓了使用水凝膠制作功能元件的新領(lǐng)域,同時(shí)也為生物世界中很多獨(dú)特現(xiàn)象的解釋提供了理論基礎(chǔ).2.3.3溶脹動(dòng)力學(xué)模型凝膠的溶脹動(dòng)力學(xué)研究的是凝膠的溶脹比隨時(shí)間的變化關(guān)系,主要由凝膠內(nèi)部弱相互作用控制,凝膠的吸水過程實(shí)際上是凝膠在水中的溶脹擴(kuò)散,凝膠溶脹動(dòng)力學(xué)早期理論認(rèn)為溶脹是由水分子向聚合物的擴(kuò)散決定的,然而T-F凝膠溶脹動(dòng)力學(xué)理論通過實(shí)驗(yàn)和論證糾正上述觀點(diǎn),指出溶脹過程取決于凝膠網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散系數(shù)D,而非溶劑小分子的擴(kuò)散,并定義為:D=E/f,其中E表示凝膠網(wǎng)絡(luò)的縱向體積模量,由體積模量K和剪切模量μ線性組成,f表示凝膠網(wǎng)絡(luò)與溶劑之間的摩擦系數(shù).水凝膠材料的形狀對(duì)溶脹動(dòng)力學(xué)行為影響較大.AliPourjavadi等對(duì)自制新型蛋白質(zhì)類高吸水樹脂凝膠的研究發(fā)現(xiàn),隨著高吸水樹脂顆粒的粒徑減小,凝膠溶脹速率增大.Fick溶脹動(dòng)力學(xué)模型適合用于薄片狀水凝膠膜(直徑與厚度比值大于10:1)的溶脹動(dòng)力學(xué)研究.水凝膠膜的溶脹過程分為三個(gè)部分,即向高分子網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散,水化作用導(dǎo)致大分子鏈松弛,大分子鏈向空間擴(kuò)散.當(dāng)水凝膠膜的含水量不大,交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的大分子鏈松弛很快的時(shí),水凝膠膜的溶脹過程主要由水分子的擴(kuò)散過程控制,可以用Fick擴(kuò)散方程描述:MtM∞=Ktn(6)ΜtΜ∞=Κtn(6)式(6)中,K為水凝膠膜的特征常數(shù),與水凝膠膜的結(jié)構(gòu)有關(guān),t為溶脹時(shí)間,Mt為t時(shí)刻水凝膠膜吸收水分的質(zhì)量,M∞為溶脹飽和時(shí)水凝膠膜所吸收水分的質(zhì)量.n為特征指數(shù).n值為0.45～0.5時(shí),屬于Fick溶脹過程;0.5<n<1時(shí),為非Fick類型的溶脹過程.由于Fick方程僅適用于薄片的水凝膠膜,限制了其在凝膠溶脹動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用.Schott提出了適合于三維立體凝膠網(wǎng)絡(luò)的二級(jí)溶脹動(dòng)力學(xué)方程:dQtdt=k(Q?Qt)2(7)dQtdt=k(Q-Qt)2(7)式(7)中,k是二階速率常數(shù),Qt為凝膠在t時(shí)刻的溶脹程度,Q∞為凝膠的平衡溶脹程度.Qt根據(jù)下列方程計(jì)算:Qt=(mt-m0)/m0Q∞=(m∞-m0)/m0(8)式(8)中,m0是t=0時(shí)的干凝膠的質(zhì)量;mt是t時(shí)刻凝膠的質(zhì)量;m∞是溶脹平衡時(shí)凝膠的質(zhì)量.對(duì)不同類型的產(chǎn)品研究很多,但是對(duì)于其機(jī)理的研究還很落后,多是從彈性凝膠基本理論及Flory的膨脹公式進(jìn)行分析,嚴(yán)重制約了研發(fā)綜合性能好的高吸水性樹脂.對(duì)高吸水性樹脂結(jié)構(gòu)、機(jī)理的研究是合成與應(yīng)用之間的橋梁,缺乏它,產(chǎn)品開發(fā)的盲目性就會(huì)增大,資源也遭到嚴(yán)重浪費(fèi).因此,加快高吸水樹脂的結(jié)構(gòu)與吸水機(jī)理的研究刻不容緩,為從分子水平上設(shè)計(jì)改性高吸水性樹脂的組成與結(jié)構(gòu),開發(fā)出多功能更高效的、滿足不同的需要的高吸水性樹脂提供理論支撐.3高吸水樹脂聚丙烯酸酯的性能和發(fā)展方向3.1其他聚合物型親水性劑聚丙烯酸類高吸水樹脂屬于離子型樹脂,在水中能電離出陽離子,樹脂內(nèi)部和外部產(chǎn)生滲透壓,提高了吸水率.但該樹脂在鹽水中滲透壓減小,吸鹽水率下降.若在聚丙烯酸類樹脂中引入親水基團(tuán)如磺酸基,酰胺基,磷酸基、羥基和叔胺基等,可以減小樹脂在鹽溶液中的鹽效應(yīng),從而提高吸水樹脂的耐鹽性.采用大分子鏈的非離子型親水性交聯(lián)劑如雙烯酸酯,擴(kuò)大樹脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小.研究發(fā)現(xiàn),改變交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂耐鹽性的影響,比改變單體的用量影響大.通過形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提高凝膠網(wǎng)絡(luò)上的電荷密度、合成兩性物質(zhì)、引入疏水長鏈和與無機(jī)水凝膠復(fù)合等方法,形成強(qiáng)大可逆空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),來提高SAP的耐鹽性.還可通過改善樹脂在鹽溶液中的內(nèi)部環(huán)境如在吸水樹脂顆粒的表面包覆一層膜,阻止溶液中反離子進(jìn)入樹脂內(nèi)部,保持滲透壓不變,從而提高吸鹽率.3.2高吸水樹脂的合成方法根據(jù)高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)與吸水機(jī)理可知,高吸水樹脂吸水速率依賴于水與凝膠之間的相互擴(kuò)散作用.高吸水樹脂的吸水率與其樹脂的種類、比表面積和表面結(jié)構(gòu)有關(guān),凝膠表面積越大吸水速率越快.將水凝膠制成多孔狀和纖維狀,不僅可以增大表面積,而且由于毛細(xì)效應(yīng),可以大大提高吸水速率.向凝膠中引入多孔結(jié)構(gòu),孔與孔之間相互串連貫通形成毛細(xì)通道,可使凝膠在幾分鐘內(nèi)達(dá)到膨脹平衡,吸水速率顯著提高.高吸水纖維是由粉狀或粒狀高吸水樹脂加工制成的又一種新型的功能纖維材料.與粉狀或粒狀高吸水樹脂相比,高吸水纖維的主要特點(diǎn)包括,可以增大表面積,提高吸水速率,加快對(duì)外界的刺激響應(yīng).因此,合成小尺寸顆粒樹脂、大孔徑及超孔徑吸水樹脂是未來發(fā)展的方向.以丙烯酸為原料合成的高吸水性樹脂,在通常條件下容易吸潮,給產(chǎn)品的貯藏、運(yùn)輸、包裝和加工帶來不便,影響了該類樹脂在實(shí)際生活中應(yīng)用.因此,加強(qiáng)對(duì)高吸水樹脂防潮性能的研究是今后高吸水性樹脂發(fā)展的一個(gè)重要內(nèi)容.提高吸水樹脂的防潮性能,可以將高吸水樹脂進(jìn)行表面交聯(lián),形成外緊內(nèi)松的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).反相懸浮法合成的產(chǎn)品是顆粒狀,可以在反應(yīng)后期通過提高反應(yīng)的交聯(lián)密度來提高表面交聯(lián)密度.而溶液合成法則不能,只能在產(chǎn)品粉碎成顆粒狀后進(jìn)行表面交聯(lián).賈振宇通過腐植酸接枝對(duì)丙烯酸系高吸水樹脂進(jìn)行改性,發(fā)現(xiàn)腐植酸表面接枝改性能夠提高其樹脂的防潮性能和吸水速度,而體內(nèi)接枝改性的效果不明顯.周斌通過以環(huán)氧氯丙烷、適量甘油、乙二醇二縮水甘油醚和多元醇復(fù)配溶液對(duì)丙烯酸高吸水樹脂進(jìn)行表面交聯(lián),制得的產(chǎn)品其凝膠強(qiáng)度較高,有一定的防潮性能,吸水量、吸水速度適中.如何在水溶液中一次性合成高吸水性防潮樹脂,在國內(nèi)外還是一個(gè)空白.3.3化學(xué)高分子的接枝改性單獨(dú)的聚丙烯酸類高吸水樹脂是難以生物降解的,大量使用廢棄后勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成巨污染.隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng),可生物降解的綠色高吸水性樹脂的研究開發(fā)日益受到國內(nèi)外科研人員的重視.丙烯酸合成類高吸水性樹脂應(yīng)該很有發(fā)展前途,因?yàn)樗梢酝ㄟ^分子設(shè)計(jì),在吸水樹脂主鏈上引入不同比例的弱鍵,控制其降解速率.另外,除了用部分可生物降解的主鏈單體共聚改性,也可使用可以生物降解的交聯(lián)劑提高吸水性樹脂的可降解性.崔亦華以乙烯基含氧雜環(huán)化合物2-亞甲基-1,3-二氧雜環(huán)庚烷(MDO)和丙烯酸鹽為單體,合成了主鏈上含有C—O—C醚鍵的可生物降解高吸水性樹脂.當(dāng)MDO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%時(shí)的吸水性樹脂72天后的降解率達(dá)90%.近年來,人們通過加入天然高分子如淀粉、海藻酸鈉、甲殼類、蛋白質(zhì)和纖維素等進(jìn)行接枝提高聚丙烯酸類高吸水樹脂的環(huán)境降解性;由于成本的優(yōu)勢(shì),有人添加腐植酸和無機(jī)材料如添加硅藻土、高嶺土、云母、膨潤土、蛭石等,通過與丙烯酸類吸水樹脂復(fù)合制得的綠色高吸水樹脂具有良好性能.目前國內(nèi)的研究局限在改進(jìn)合成工藝,尋找新工藝和新原料等方面,而對(duì)高吸水性樹脂的降解方面研究不多.隨著有關(guān)研究、生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提高,生物可降解的綠色高吸水性樹脂必將實(shí)現(xiàn)工業(yè)化.3.4世界上高吸水性樹脂的研究高吸水性樹脂目前生產(chǎn)工藝