木質(zhì)素基丙烯酸系吸水性樹脂研究進展

1、木質(zhì)素基丙烯酸系吸水性樹脂研究進展摘要：吸水性樹脂是一種功能高分子材料，它具有很強的吸水性能。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)化學反應(yīng)所制成。20世紀70年代后期以來，它的開發(fā)取得了巨大進展，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)了高吸水性樹脂的發(fā)展歷史，應(yīng)用領(lǐng)域、分類與合成方法，高吸水性樹脂的吸水機理和性能，分析了目前高吸水性樹脂的研究與開發(fā)中存在的問題，闡明了木質(zhì)素基吸水性樹脂的研究意義。關(guān)鍵詞

2、：木質(zhì)素；高吸水性樹脂；丙烯酸；應(yīng)用；合成方法1引言吸水性物質(zhì)與人類生活、生產(chǎn)及工作等息息相關(guān)。長期以來人們在水的取得、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)或通過簡單加工制得，也有通過化學反應(yīng)而制成的。這些材料來源廣泛，價格低廉；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，遠遠不能滿足人們的需求。因此，它們的應(yīng)用受到了極大的限制，有待于開發(fā)性能更好的吸水性材料。超強吸水性樹脂（SuperAbsbentPolymer），簡稱SAP，是指通過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，而且保水能力非常高，吸水后，無論加多大的壓也不易脫水[4]，因此它又叫高保水劑。此類功能高分子材料，既具有獨特的吸水能力和保水能力，同時又具有高分子材料的優(yōu)點；有良好的加工性能和使用性能，它的優(yōu)勢是傳統(tǒng)材料無法比擬的。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)用引起了世界各國的高度重視

5、[57]。盡管SAP的開發(fā)和研究只有進四十年的歷史但是由于其優(yōu)異的性能在社會各個領(lǐng)域都獲得廣泛的應(yīng)用一直保持著良好的發(fā)展趨勢，使其成為一個獨立、新興的科研領(lǐng)域。高吸水性樹脂是化學節(jié)水技術(shù)中的重要化學制劑，也是用途廣泛的化學節(jié)水制劑。高吸水性樹脂在農(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。有專家認為，高吸水性樹脂被稱為繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后最有希望被農(nóng)民接受的農(nóng)用化學制品脂。70年代末，美國UCC公司提出

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

7、究吸水性高分子的共混。這些為發(fā)展吸水性樹脂提供了更加廣闊的前景。上世紀八十年代初，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脂，日本合成化學等以聚丙烯醇原料合成了不溶于水的高吸水劑，而且以GP為商品名推銷該類產(chǎn)品。今天全世界研究生產(chǎn)高吸水性樹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)品市場競爭也十分激烈。國外吸水性樹脂制造及供應(yīng)情況[1517]?？傮w來講，高吸水性樹脂的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：第一是天然吸水材料選

8、擇階段；第二是天然原料的化學修飾制半合成高吸水性樹脂階段；第三是以聚乙烯醇和聚丙烯酸系為主體的化學合成高吸水性樹脂階段。每進入一個新的發(fā)展階段，高吸水性樹脂的性能和應(yīng)用領(lǐng)域都有較大的發(fā)展。從1999年開始，高吸水性樹脂的消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，除了消費增長較快的衛(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，這些方面將在未來幾年為高吸水性樹脂帶來新的消費高峰。2000年

9、世界消費量達到102.3萬噸，并且未來10年平均增長率為5.2%，據(jù)美國某研究所的報告，拉丁美洲高吸水性樹脂的需求10年后將翻番[17]。此外到目前為止，發(fā)達國家對高吸水性樹脂在衛(wèi)生用品方面的需求雖然日趨飽和，但是廣大發(fā)展中國家在這方面的需求卻日趨擴大，各公司紛紛擴大生產(chǎn)，增加研究和開發(fā)力度[18]。2.2高吸水性樹脂在我國的發(fā)展狀況我國高吸水性樹脂的研制開發(fā)起步較晚，自1982年才開始研制高吸水性樹脂，華南理工大學張力田教授于1982

10、年對國際上有關(guān)吸水性樹脂所取得的成就作了綜述[4]。之后，全國數(shù)家科研院(所)以不同的原料對吸水性材料進行了研究及開發(fā)?，F(xiàn)研制單位有北京東方化工廠，吉林化工學校高新技術(shù)開發(fā)公司，四川川化集團公司研究院等30幾家[1618]。1985年開始出現(xiàn)專利，目前已有專利113項[15]。但是，國內(nèi)高吸水性樹脂的生產(chǎn)還沒有達到現(xiàn)代工業(yè)化標準水平。蘇州大學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