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吸水树脂

 

吸水树脂(Super Absorbent PolymerSAP)是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能,并且保水性能优良,一旦吸水膨胀成为水凝胶时,即使加压也很难把水分离出来。高吸水性树脂是一种带有大量亲水基团的功能性高分子材料。以其高吸液能力、高吸液速度和高保液能力,广泛应用于生理卫生用品,如妇女卫生巾、纸尿裤、成人多功能护理垫、吸水纸、宠物垫等。使得此类产品大大轻度化、小型化、舒适化,给人们带来了福音,是卫生用品领域不可替代的理想产品


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主要内容

1 吸水树脂概况

2 吸水树脂应用领域

3 吸水树脂环保无毒特性

吸水树脂 - 吸水树脂概况

吸水树脂(Super absorbent Polymer,SAP)是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能,并且保水性能优良,一旦吸水膨胀成为水凝胶时,即使加压也很难把水分离出来。高吸水性树脂是一种带有大量亲水基团的功能性高分子材料。以其高吸液能力、高吸液速度和高保液能力,广泛应用于生理卫生用品,如妇女卫生巾、纸尿裤、成人多功能护理垫、吸水纸、宠物垫等。使得此类产品大大轻度化、小型化、舒适化,给人们带来了福音,是卫生用品领域不可替代的理想产品。


直到80年代,吸水材料还是纤维素或基于纤维的产品,主要包括棉纸,棉花,海绵和绒毛浆。这些材料的保水率最多就是自重的20倍。

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60年代早期,美国农业部进行改善土壤保水率的材料的研究。他们开发了基于聚合物嫁接到淀粉分子主链上的树脂。淀粉丙烯腈共聚物水解产品能够吸收自重400多倍的水。并且,这种胶不会像纤维基吸收材料那样释放水。

这种高分子被称为“超级吸湿材料”。美国农业部将这种技术的内情转给一些美国公司,来寻求这一基本技术的进一步发展。尝试了大范围的组合,包括丙烯酸,丙酰胺和聚乙烯醇(PVA)。 "

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丙烯腈/丙酰胺共聚物曾被设计用来含高电解质/矿物质的条件下,并且在大量干/湿循环下的长期稳定性。主要用于农业和园艺业。和高强度的丙酰胺单体可以用做医用泄漏控制剂,电线电缆的防水。

 

吸水树脂 - 吸水树脂应用领域

1、在农业与园艺方面的应用

  用于农业与园艺方面的高吸水性树脂又称为保水剂和土壤改良剂。我国是世界上缺水较严重的国家,因此,保水剂的应用就显得越来越重要,目前国内已有十几家科研院所的研制高吸水性树脂产品用于粮、棉、油、糖、烟、果、菜、林等60多种植物上进行应用试验,推广面积超过7万多公顷,并在西北、内蒙等地利用高吸水性树脂进行大面积防砂绿化造林。用于这方面的高吸水性树脂主要是淀粉接枝丙烯酸盐聚合交联物和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物,其中盐已由钠型转向钾型。使用的方法主要有拌种、喷撤、穴施、或用水调成糊状后浸泡植物根部。同时,还可以利用高吸水性树脂对化肥进行包衣后施肥,充分发挥化肥的利用率,防止浪费和污染。国外还利用高吸水性树脂作为水果、蔬菜、食品保鲜包装材料得米化工占地面积30000多平方米,专业从事吸水材料(SAP)的研发和生产,国内首家从事高吸水性树脂的高新技术企业。

  2、在医用、卫生方面的应用

  主要用作卫生巾、婴儿尿布、餐巾、医用冰袋;用于调节环境气氛的胶状日用芳香材料。用作软膏、霜剂、擦剂、巴布剂等的基质医用材料,具有保湿、增稠、皮肤浸润、胶凝的作用。还可以制作成控制药物释放量、释放时间、释放空间的智能载体。

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高分子吸水树脂(简称SAP)是一种典型的功能高分子材料。SAP形似小珠子,直径只有约0.2mm,能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水,并具有很强的保水能力,所以它又被称为超强吸水剂或高保水剂。
  SAP之所以有超强的吸水能力,是因为高吸水性树脂是具有许多亲水基团的低交联度或部分结晶的高分子聚合物。SAP粒径为100~120mesh(即0.212mm~0.254mm)时,吸收能力最佳;PH值6~8时,吸收速率最大。
  纸尿裤的吸收层的SAP是均匀地与绒毛纤维混合在一起的,SAP与绒毛纤维的均匀混合能够使吸液均匀,也避免了产生凝胶粘连和硬点扎穿纸幅表层,并且防止层间产生滑动。

 


  3、在工业方面的应用

  利用高吸水性树脂高温吸水低温释放水的功能制作工业防潮剂。在油田采油作业中,尤其老油田的采油作业,利用超高相对分子质量的聚丙烯酰胺的水溶液进行驱油效果非常好。还可以用于有机溶剂的脱水,尤其对极性小的有机溶剂其脱水效果十分显著。还有工业用的增稠剂、水溶性涂料等。

  4、在建筑方面的应用

  在水利工程使用的遇水快速膨胀材料,是纯粹的高吸水性树脂,主要用于汛期大坝洞的堵漏、地下室、隧道、地铁预制缝的堵水;用于城市污水处理和疏竣工程的泥浆固化,以便于挖掘和运输等。

吸水树脂 - 吸水树脂环保无毒特性

  由于高吸水聚合物具有无毒、对人体无刺激性、无副反应、不引起血液凝固等特点,近年来,已被广泛应用于医药领域。例如,用于含水量大、使用舒适的外用软膏;生产能吸收手术及外伤出血和分泌液,并可防止化脓的医用绷带及棉球;制造能使水分和药剂通过而微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。

  随着科学技术的发展,环境保护已越来越受到人们的关注。如果将高吸水聚合物装入到一个可溶于污水的袋中,并将此袋浸入污水中,当袋子被溶解后,高吸水聚合物就可迅速地吸收液体而使污水固体化。

  在电子工业中,高吸水聚合物还可用作湿度传感器、水分测量传感器及漏水检测器等。高吸水聚合物可作为重金属离子吸附剂及吸油材料等。

吸水树脂 – 合成


共聚物化学

 

高吸水性高分子通常在引发剂的存在下由丙烯酸和氢氧化钠混合进行聚合来生成聚丙烯酸钠(有时指的是丙烯腈钠)。这种聚合物是现在世界上高吸水性高分子中最普通的类型。其他材料也被用来生产高吸水性高分子,诸如聚丙烯酰胺共聚物,乙烯与马来酸酐共聚物,交联羧甲基纤维素,聚乙烯醇共聚物,交联聚环氧乙烷和淀粉接枝聚丙烯腈共聚物。淀粉接枝聚丙烯腈共聚物是最早的高吸水性高分子形态。

 

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现在高吸水性高分子主要用下面两种方法中的一种生产:溶液聚合或悬浮聚合。两种过程和其他的比起来都有优点,也能产出质量一致的产品。

 

溶液聚合

 

溶液聚合物以溶液的形式提供粒状聚合物的吸水性,在用前可以将溶液和密封罐蒸馏。管子上可以涂上大多数底物,用来饱和。在特定温度下干燥一定时间,结果是底层附上具有高吸水性的物质。比如,这个化学可以直接用在电线或电缆上,尽管这个过程针对辊状物体或者层状底物组分进行特别的优化。

 

溶液聚合现在是高吸水性高分子生产最普通的过程。这一过程有效,通常耗费较低。溶液过程采用水基单体来生产一定量的反应聚合胶。聚合的反应能(放热)被用来驱动这一过程,来减少生产成本。反应物聚合物胶然后被粉碎,干燥并研磨到最终的粒径。任何提高高吸水性高分子性能的措施通常在最终粒径完成后进行。

 

悬浮聚合

 

有些公司实践了悬浮液过程,因为在聚合过程中,它可以提供较高的生产控制和产品工程水平。这一过程,将水基反应物悬浮在烃基溶液。最终的结果是悬浮聚合能够在反应器中生成初级高分子颗粒而不是在反应后机械粉碎。在反应阶段中或者后也可以进行性能增强。


 

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作者 ab