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"高吸水性樹脂"高吸水樹脂的合成技術研究進展

時間:2014-5-19 點擊:1849次

"高吸水性樹脂"高吸水樹脂的合成技術研究進展
反應條件苛刻、工藝復雜。本文分別介紹淀粉系、纖維素系和合成樹脂系高吸水性樹脂的合成。
  淀粉是一種原料來源廣泛、種類多、價格低廉的多羥基天然化合物。與淀粉進行接枝共聚反應的單體主要是親水性和水解后變成親水性的烯類單體,式中R為H或烷基,X主要為—COOH,—COOR,—CN,—OH,—CONH2等基團。
  淀粉接枝共聚反應,有用負離子催化劑使淀粉進行離子型接枝共聚,也有自由基型接枝共聚,而目前合成高吸水性樹脂常采用的是自由基型接枝共聚。自由基型接枝共聚,是使淀粉分子產生自由基,由于產生的方式不同,接枝機理也有差別。利用γ,α,β射線及過氧化物、偶氮化合物和氧化還原等引發劑,則它們能夠使淀粉分子中帶羥基的碳原子上的氫被奪走,而產生自由基,然后再引發單體,成為淀粉-單體自由基,繼續與單體進行鏈增長聚合,較后發生鏈終止。
  高吸水性樹脂的研究是以淀粉接枝丙烯腈開始的。首先由美國Fanta等用硝酸鈰銨為引發劑,淀粉接枝丙烯腈獲得成功。Gugliemelli等研究了皂化水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物,Weaver等在此基礎上制得吸水性聚合物“HSPAN”。淀粉接枝丙烯腈制得的共聚物,是帶—CN基的接枝物。—CN基是憎水基團,故此種化合物不吸水。為了使它吸水,需要加堿水解,使—CN基變成—CONH2,COOH和—COOM(M為堿金屬離子)等親水基團,才能成為吸水性產物。
  淀粉接枝丙烯酸(鹽)高吸水性樹脂是通過淀粉的多糖與丙烯酸(鹽)在交聯劑存在下聚合得到的,這種樹脂具有高吸水性能且可生物降解,當使用丙烯酸作接枝單體時,聚合在水中進行,生成白色彈性凝膠接枝聚合物,用苛性鈉水溶液水解此凝膠,然后干燥并粉碎。當使用丙烯酸鈉和丙烯酸作接枝單體時,聚合在甲醇水溶液中進行,所使用的丙烯酸鈉與丙烯酸摩爾比為80∶20~70∶30。若將淀粉和單體的水溶液分散在烴類分散介質中,加入表面活性劑攪拌分散成懸浮液,然后加入引發劑,加熱聚合,也可得到高吸水性接枝產物,此合成為反相懸浮(乳液)聚合。采用反相懸浮聚合,可克服水溶液接枝聚合所帶來的接枝產物粘度高、產物處理困難等問題。
  淀粉接枝丙烯酰胺的基本原理與接枝丙烯腈、丙烯酸(鹽)相似。其不同之點在于丙烯酰胺在淀粉后接枝后的產物,不是離子型產物,因此不需要堿中和;另一方面它不像丙烯腈接枝在淀粉上帶親油性基—CN,要用堿皂化變成親水基(變為—CONH2和COOH),它本身是帶親水基團—CONH2的產物,具有很強的吸水性,故不需要皂化,其本身就是高吸水性樹脂。同時,將它皂化水解也可變成帶羧基和酰胺基的高吸水性樹脂,因此淀粉接枝丙烯酰胺直接就得高吸水性的水凝膠,而且這種水凝膠是非離子型的,電解質及pH值對它的吸水性能影響較小。它還可以進一步水解制備陰離子型高吸水性樹脂。
高吸水性樹脂
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