高吸水性樹脂的合成、改性研究.pdf

1、1961年美國農(nóng)業(yè)部北方研究所C.R.Russell等對(duì)淀粉接枝丙烯腈的研究開創(chuàng)了高吸水性樹脂的先河。高吸水性樹脂作為一種新興的功能高分子材料，已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生材料、醫(yī)藥制劑輔料、農(nóng)林園藝、蓄冷劑、蓄熱劑、污泥固化劑、食品保鮮劑、織物印染和復(fù)合吸水材料等方面。全球已經(jīng)有百萬噸/年的應(yīng)用規(guī)模，在發(fā)達(dá)國家高吸水性樹脂已經(jīng)成為一種基本的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。高吸水性樹脂有如下特性：①高倍數(shù)的吸水能力。高吸水性樹脂具有能夠吸收數(shù)十、數(shù)百乃至上千倍相當(dāng)

2、自身重量水的能力，吸收水分后形成失去流動(dòng)性的水凝膠，起到水的“固化”作用，作為水的載體使用。②高保水能力。高吸水性樹脂吸收的水分進(jìn)入樹脂的三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，達(dá)到分子級(jí)別的水-載體融合，使高吸水性樹脂不僅有自然條件、熱環(huán)境保水性，也有良好的加壓保水性。③快速吸水能力。經(jīng)過吸水速度改善的處理，高吸水性樹脂細(xì)粉可以在一分鐘以內(nèi)達(dá)到飽和吸水量。
　　本論文通過研究影響聚丙烯酸鈉吸水性能的多種因素，探索適用于工業(yè)化生產(chǎn)的水溶液聚合工藝，研究了改

3、性處理的方案，同時(shí)也探討了延長(zhǎng)高吸水性樹脂使用壽命的方案。
　　本論文研究工作分為以下三部分：
　　1.衛(wèi)生材料用高吸水性樹脂的制備
　?。?）交聯(lián)聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的制備
　　以過硫酸銨-亞硫酸鈉為引發(fā)劑，N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，合成了交聯(lián)聚丙烯酸鈉。研究了影響吸水倍數(shù)的因素，包括單體濃度、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量、引發(fā)溫度，能夠根據(jù)需要合成吸水倍數(shù)在200-700倍的不同產(chǎn)品。不片面追求過高的吸

4、水倍數(shù)，確保產(chǎn)品吸水后有一定的強(qiáng)度，有良好的成型性，為進(jìn)一步改性提高吸水倍數(shù)和吸水速度提供原材料。
　　水溶液聚合法對(duì)設(shè)備要求低，控制方便，對(duì)環(huán)境污染小，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化放大生產(chǎn)。
　?。?）改善吸水性能的后處理
　　在獲得基礎(chǔ)原材料的基礎(chǔ)上，通過對(duì)粒子的再交聯(lián)后處理反應(yīng)，制備殼核結(jié)構(gòu)外部交聯(lián)密度大、內(nèi)部交聯(lián)密度小的樹脂顆粒，極大的提高了吸水速度，改善了水在粒子間的傳遞速度，使吸水后的粒子有較好的干爽性、分散性，對(duì)人工尿

5、液有較好的吸收倍數(shù)、高速的吸收速率，適合婦女衛(wèi)生巾、嬰兒紙尿褲、成人失禁墊片領(lǐng)域使用性能要求。
　　2.通訊光纜用阻水粉的制備
　　制備出高倍數(shù)的交聯(lián)聚丙烯酸鈉后，進(jìn)行表面再交聯(lián)的后處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：阻水粉吸水倍數(shù)為470倍，吸水速度為1分鐘內(nèi)達(dá)到飽和。膨脹速度10mm，膨脹高度13mm。后兩個(gè)指標(biāo)偏低，距離標(biāo)準(zhǔn)要求還有一定差距，需要進(jìn)一步研究。
　　3.涼帽用高吸水性樹脂的制備和改性
　?。?）部分中和的丙烯酸和

6、丙烯酰胺的共聚制備高硬度低倍數(shù)高吸水性樹脂
　　通過部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的交聯(lián)共聚反應(yīng)，制備了大約100g/g吸水倍數(shù)的高吸水性樹脂。該樹脂吸水凝膠不僅硬度大，而且韌性也好，在外力擠壓下不容易破碎。但由于共聚樹脂分子結(jié)構(gòu)中的側(cè)鏈上-CONH2能夠與布匹整理劑釋放的甲醛反應(yīng)，該樹脂喪失高吸水能力。
　?。?）高硬度交聯(lián)聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂
　　通過低濃度引發(fā)劑、保溫聚合、加大交聯(lián)劑用量