木質(zhì)素基丙烯酸系吸水性樹(shù)脂研究進(jìn)展

1、木質(zhì)素基丙烯酸系吸水性樹(shù)脂研究進(jìn)展摘要：吸水性樹(shù)脂是一種功能高分子材料，它具有很強(qiáng)的吸水性能。它由低分子物質(zhì)經(jīng)聚合合成的高聚物或者由高聚物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)所制成。20世紀(jì)70年代后期以來(lái)，它的開(kāi)發(fā)取得了巨大進(jìn)展，在工業(yè)、農(nóng)林業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、日常生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文總結(jié)了高吸水性樹(shù)脂的發(fā)展歷史，應(yīng)用領(lǐng)域、分類(lèi)與合成方法，高吸水性樹(shù)脂的吸水機(jī)理和性能，分析了目前高吸水性樹(shù)脂的研究與開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題，闡明了木質(zhì)素基吸水性樹(shù)脂的研究意義。關(guān)鍵詞

2、：木質(zhì)素；高吸水性樹(shù)脂；丙烯酸；應(yīng)用；合成方法1引言吸水性物質(zhì)與人類(lèi)生活、生產(chǎn)及工作等息息相關(guān)。長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)谒娜〉?、保存、利用和排除中，使用了大量的吸水性物質(zhì)，主要有人們?nèi)粘Ｉ钍褂玫拿?、餐巾、抹布等；醫(yī)藥衛(wèi)生中使用的脫脂棉、紙尿布、衛(wèi)生紙、衛(wèi)生巾等；以及作為吸濕干燥用的硅膠、活性炭、氯化鈣、氧化鈣、硫酸、分子篩等。這些吸水材料多為天然物質(zhì)或通過(guò)簡(jiǎn)單加工制得，也有通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而制成的。這些材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉；但吸水能力小，僅能

3、吸收自身重量幾倍到二十倍的水；且吸水后加壓就易失水，保水能力非常差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們的需求。因此，它們的應(yīng)用受到了極大的限制，有待于開(kāi)發(fā)性能更好的吸水性材料。超強(qiáng)吸水性樹(shù)脂（SuperAbsbentPolymer），簡(jiǎn)稱(chēng)SAP，是指通過(guò)水合作用能迅速地吸收自重幾十倍乃至上千倍[13]的液態(tài)水而呈凝膠狀，在干燥的空氣中可緩慢釋放出所吸水分的一種輕度交聯(lián)的高分子[1]。和一般的吸水性材料相比，SAP在吸水能力、保水能力、凝膠溫度，熱穩(wěn)定性、

4、化學(xué)穩(wěn)定性、生理相溶性等方面均表現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。它不但吸水能力強(qiáng)，而且保水能力非常高，吸水后，無(wú)論加多大的壓也不易脫水[4]，因此它又叫高保水劑。此類(lèi)功能高分子材料，既具有獨(dú)特的吸水能力和保水能力，同時(shí)又具有高分子材料的優(yōu)點(diǎn)；有良好的加工性能和使用性能，它的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)材料無(wú)法比擬的。它在生理衛(wèi)生用品、醫(yī)用材料、農(nóng)林與園藝、農(nóng)藥、化肥、石油化工、日用化工、保險(xiǎn)制品、食品工業(yè)、土木建筑、紡織品等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用引起了世界各國(guó)的高度重視

5、[57]。盡管SAP的開(kāi)發(fā)和研究只有進(jìn)四十年的歷史但是由于其優(yōu)異的性能在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都獲得廣泛的應(yīng)用一直保持著良好的發(fā)展趨勢(shì)，使其成為一個(gè)獨(dú)立、新興的科研領(lǐng)域。高吸水性樹(shù)脂是化學(xué)節(jié)水技術(shù)中的重要化學(xué)制劑，也是用途廣泛的化學(xué)節(jié)水制劑。高吸水性樹(shù)脂在農(nóng)林生產(chǎn)、食品醫(yī)藥、化工電器、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多方面，具有較廣泛的應(yīng)用發(fā)展前景。有專(zhuān)家認(rèn)為，高吸水性樹(shù)脂被稱(chēng)為繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后最有希望被農(nóng)民接受的農(nóng)用化學(xué)制品脂。70年代末，美國(guó)UCC公司提出

6、用放射線對(duì)各種氧化烯烴進(jìn)行交聯(lián)處理，合成了非離子型高吸水材料，其吸水能力達(dá)到2000倍，從而打開(kāi)了非離子型高吸水材料的大門(mén)[23]。另外，80年代開(kāi)始出現(xiàn)用其他天然化合物衍生物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制取吸水性物質(zhì)，如藻酸鹽、蛋白質(zhì)、殼聚糖等制造超強(qiáng)吸水性樹(shù)脂。這些新方法為開(kāi)辟新型吸水劑提出了思路。吸水性復(fù)合材料在20世紀(jì)80年代產(chǎn)生。由于它能改善吸水性樹(shù)脂的耐鹽性、吸水速率、吸水后凝膠的強(qiáng)度等性能，所以發(fā)展迅速。到90年代更是突飛猛進(jìn)。近年已開(kāi)始研

7、究吸水性高分子的共混。這些為發(fā)展吸水性樹(shù)脂提供了更加廣闊的前景。上世紀(jì)八十年代初，聯(lián)合石炭化物公司用輻射交聯(lián)法合成了非離子型高吸水性樹(shù)脂，日本合成化學(xué)等以聚丙烯醇原料合成了不溶于水的高吸水劑，而且以GP為商品名推銷(xiāo)該類(lèi)產(chǎn)品。今天全世界研究生產(chǎn)高吸水性樹(shù)脂的大公司有十余家，各公司所用原料和工藝路線均有差異，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈。國(guó)外吸水性樹(shù)脂制造及供應(yīng)情況[1517]?？傮w來(lái)講，高吸水性樹(shù)脂的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一是天然吸水材料選

8、擇階段；第二是天然原料的化學(xué)修飾制半合成高吸水性樹(shù)脂階段；第三是以聚乙烯醇和聚丙烯酸系為主體的化學(xué)合成高吸水性樹(shù)脂階段。每進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，高吸水性樹(shù)脂的性能和應(yīng)用領(lǐng)域都有較大的發(fā)展。從1999年開(kāi)始，高吸水性樹(shù)脂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，除了消費(fèi)增長(zhǎng)較快的衛(wèi)生用品外，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、沙漠綠化、吸水建材、吸水橡膠、石油開(kāi)采、食品包裝、食品添加劑等領(lǐng)域都已獲得了推廣和應(yīng)用，這些方面將在未來(lái)幾年為高吸水性樹(shù)脂帶來(lái)新的消費(fèi)高峰。2000年

9、世界消費(fèi)量達(dá)到102.3萬(wàn)噸，并且未來(lái)10年平均增長(zhǎng)率為5.2%，據(jù)美國(guó)某研究所的報(bào)告，拉丁美洲高吸水性樹(shù)脂的需求10年后將翻番[17]。此外到目前為止，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高吸水性樹(shù)脂在衛(wèi)生用品方面的需求雖然日趨飽和，但是廣大發(fā)展中國(guó)家在這方面的需求卻日趨擴(kuò)大，各公司紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)，增加研究和開(kāi)發(fā)力度[18]。2.2高吸水性樹(shù)脂在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)高吸水性樹(shù)脂的研制開(kāi)發(fā)起步較晚，自1982年才開(kāi)始研制高吸水性樹(shù)脂，華南理工大學(xué)張力田教授于1982

10、年對(duì)國(guó)際上有關(guān)吸水性樹(shù)脂所取得的成就作了綜述[4]。之后，全國(guó)數(shù)家科研院(所)以不同的原料對(duì)吸水性材料進(jìn)行了研究及開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)研制單位有北京東方化工廠，吉林化工學(xué)校高新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，四川川化集團(tuán)公司研究院等30幾家[1618]。1985年開(kāi)始出現(xiàn)專(zhuān)利，目前已有專(zhuān)利113項(xiàng)[15]。但是，國(guó)內(nèi)高吸水性樹(shù)脂的生產(chǎn)還沒(méi)有達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)水平。蘇州大學(xué)以丙烯酸為主要原料，研制了粒徑為1.57mm、吸去離子水率為1500gg左右的大粒徑高吸水聚合物