黃躍東

吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

高吸水性樹脂的性能及應(yīng)用

黃躍東

吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

高吸水樹脂經(jīng)過近些年的發(fā)展,被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、環(huán)保等各個領(lǐng)域。日常生活各個領(lǐng)域所使用的功能高分子材料，吸水能力由最初的幾十倍達(dá)到如今的幾百倍。

高吸水性樹脂；性能；吸水機(jī)理

1、前言

1.1 高吸水性樹脂簡介

高吸水性樹脂又稱高吸水聚合物，簡稱SAP。因?yàn)镾AP含有強(qiáng)親水性基團(tuán)并且有一定交聯(lián)度的功能性。高吸水性樹脂能吸收自身重量的數(shù)百倍或上千倍的無離子水，最高的吸水率可達(dá)7000倍以上，一般作為醫(yī)用材料，如尿布、衛(wèi)生巾等，工業(yè)上亦用作堵漏材料。

1.2 高吸水性樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

高吸水性樹脂的保水性能比較強(qiáng)大，在處于吸水狀態(tài)時，施加一定的物理壓力很難將SAP中的飽和水溢出。相比傳統(tǒng)的吸水海綿材料，高吸水性樹脂能吸收達(dá)到自身重量的100倍的液體。SAP具有低交聯(lián)度親水性的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，那么高吸水性取決SAP的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及聚集態(tài)時的極性基團(tuán)分散程度。高吸水性樹脂是化學(xué)分子鍵交聯(lián)與高化學(xué)分子團(tuán)之間的相互纏繞交聯(lián)構(gòu)成一定的穩(wěn)定強(qiáng)結(jié)構(gòu)。SAP在正常狀態(tài)下(不吸水)，材料高分子鏈交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保持SAP整體上的張弛狀態(tài)；吸水后，SAP成為高分子離散結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于離子電解質(zhì)和水的混合體。

1.3 高吸水性樹脂的吸水機(jī)理

對于SAP的吸水機(jī)理,現(xiàn)階段存在兩種從物理化學(xué)學(xué)科上的解釋說法，從物理角度上來,水潤濕、毛細(xì)管效應(yīng)和滲透壓是SAP具有高吸水性能的主要因素。水潤濕是高吸水性樹脂以及其他吸水物質(zhì)所具備的必要條件；能使水迅速地擴(kuò)散到聚合物主要靠毛細(xì)管的效應(yīng)作用；滲透壓的大小直接關(guān)系到水在毛細(xì)管中擴(kuò)散的快慢程度、在滲透壓的作用下將水由稀濃度連續(xù)向電解質(zhì)濃度方向擴(kuò)散。

此外，有專家從化學(xué)角度解釋，SAP的吸水能力大小有其化學(xué)結(jié)構(gòu)上的親水化學(xué)鍵有關(guān)系，存在化學(xué)分子之間作用力。水分子之間存在范德華力和氫鍵，親水基團(tuán)對水分子的拉攏吸附相互作用。

2、高吸水性樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 電纜和電氣方面

高吸水性樹脂主要性能之一的溶脹性，可以廣泛運(yùn)用在電纜和電氣方面。保護(hù)避免長年累月的雨雪對電力電纜和通訊電纜所造成侵害。在電纜或者其他電線的包覆中加入SAP高分子材料減少一定的經(jīng)濟(jì)上損失，又提高電纜的安全性和延長使用壽命，可以減輕電工維修人員的工作量。

2.2 建筑工業(yè)

高吸水性樹脂用于建筑構(gòu)件之間的粘接，保證了水泥與結(jié)構(gòu)件之間的良好密封性。高吸水性樹脂運(yùn)用在建筑基礎(chǔ)中，水泥漿中現(xiàn)場添加高吸水性樹脂可以保持水泥及其他材料在混合成土壤過程中，作為混合水凝土中穩(wěn)定劑，改進(jìn)水泥漿的流動性，可以吸收周圍土壤地基中的多余水分，高吸水性樹脂吸水后膨脹就在結(jié)構(gòu)環(huán)境密封阻斷水分的進(jìn)一步滲入，可增加水泥的黏度，形成較堅硬的表面建筑環(huán)境，然后放置建筑基礎(chǔ)。高吸水性樹脂用作水泥添加劑，，還可以改進(jìn)水泥的強(qiáng)度和硬度，可以做成土壤穩(wěn)定劑。

2.3 日用化妝品

目前，發(fā)達(dá)國家在高吸水性樹脂材料上的運(yùn)用大多數(shù)用于衛(wèi)生用品這一方面，包括嬰兒尿布、成人失禁墊、婦女衛(wèi)生巾，保證了衛(wèi)生用品在吸收大量的液體之后不會出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。另外，高吸水性樹脂還可以運(yùn)用于化妝品中，表現(xiàn)為增稠劑功效使得化妝品有效成分長時間的作用于皮膚表面，可以保持化妝品在外界環(huán)境中長期潤濕，達(dá)到延長使用期的效果。

2.4 包裝和運(yùn)輸領(lǐng)域

將高吸水性樹脂與超市保鮮薄膜按照一定的比例結(jié)合起來，通過再加工就可以生產(chǎn)各種場合的新型包裝材料，無論是肉類食品還是易過期的海鮮產(chǎn)品以及冷凍的新鮮水果等，新型的包裝材料可以保持食品的新鮮口感，對于時令蔬菜和水果都可以保證食品的在長期的市場交易或者長途運(yùn)輸過程中，食品的營養(yǎng)大量流失繼而降低提高商品價值。即使是食品溢流出來的水分，新型包裝袋也會保證食品不存留液體。

2.5 農(nóng)林領(lǐng)域

高吸水性樹脂在農(nóng)林領(lǐng)域上的研究就是將少量0.1%一0.3%的高吸水性樹脂材料運(yùn)用在土壤種植中，就可以改善土壤顆粒之間的空隙，增加土壤在各種環(huán)境下的透氣性，有利于作物的呼吸生長。高吸水性樹脂吸收在土壤中的少量水分，讓土地時常保持一種水分充足的狀況下，延長土壤的保濕期有利于提高農(nóng)作物的成活率，促進(jìn)作物生長。

3、展望

高吸水性樹脂因?yàn)樽约旱母邚?qiáng)吸水性能，運(yùn)用到領(lǐng)域比較廣泛，隨著人們生活水平的提高，對高吸水性樹脂的再開發(fā)和研究使其高性能化、復(fù)合化。如填充劑、改質(zhì)劑、硫化劑等助劑，加工成型，制成密封材料。因此可用于埋于地下的油氣管道或浮于水上的管線的房水、密封等方面。SAR在沙漠治理及表土綠化方面極具應(yīng)用前景。還可利用其成膜性，制成水氣透過性、細(xì)菌過濾性、藥物保持性均優(yōu)的人造皮膚。

[1]崔英德，郭建維，廖列文等.[J].化工學(xué)報，2001，52(7): 601～605

[2]張小紅，崔筆江，崔英德.[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005，(1):46～49

[3]Soon Hong Yuk，Tsunami Koji.[J].Eur.Pol gym.1996，32(1): 101～104

黃躍東（1968-），男，漢，吉林人，學(xué)歷：工程碩士，職稱：實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：高分子化工化學(xué)工程化工計算機(jī)仿真，單位名稱：吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院。