高吸水性樹脂的合成與應(yīng)用探討

蘇文媛 陳常修

江蘇斯爾邦石化有限公司 江蘇 連云港 222000

1 高吸水性樹脂的特點及性能

高吸水性樹脂的三維結(jié)構(gòu)和親水性基團使其具有很好的親水特性，表現(xiàn)出很好的保水性和吸水性。當高吸水性樹脂吸收水分時，會膨脹成為一種水凝膠，即便是在壓力作用下，水也很難從凝膠中分離出來[1]。與傳統(tǒng)的吸水材料相比較，高吸水性樹脂的吸水速度更快，吸水量更多，能夠達到其自身數(shù)量的百倍乃至千倍。因此，高吸水性樹脂被廣泛應(yīng)用于生理衛(wèi)生用品、農(nóng)林園藝以及醫(yī)藥等領(lǐng)域。

2 高吸水性樹脂的種類

2.1 淀粉類高吸水性樹脂

淀粉是一種廣泛存在于植物中的天然高分子聚合物。利用淀粉制備高吸水性樹脂不僅能夠降低生產(chǎn)成本，而且制備的高吸水性樹脂具有較好的生物降解性。淀粉類高吸水性樹脂的主要合成方法是接枝共聚，淀粉在引發(fā)劑的作用下與乙烯類有機單體進行接枝共聚。該反應(yīng)主要利用偶氮類、過氧化物以及氧化還原類引發(fā)劑進行反應(yīng)，在特殊的情況下也可采用輻射引發(fā)[2]。吳瑞紅[3]在采用過硫酸鉀引發(fā)紅薯淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚，實驗結(jié)果表明，該高吸水性樹脂具有較好的吸水性和耐鹽性。

2.2 纖維素類高吸水性樹脂

纖維素的來源比較廣泛，在市場上很容易獲得，同時價格也比較便宜，在化學反應(yīng)過程中自身的屬性很容易發(fā)生改變。因此，利用纖維素作為高吸水性樹脂的原料也是一個重要的發(fā)展方向。秦傳高[4]在中以過硫酸鉀為引發(fā)劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，麥秸稈纖維素和丙烯酸作為原料合成了高吸水性樹脂，實驗結(jié)果表明，該吸水性樹脂對去離子水、自來水以及0.9%生理鹽水的吸收率分別達到了322.7g/g、167.2g/g和30.6g/g。

2.3 合成樹脂類高吸水性樹脂

合成樹脂的發(fā)展起步比較晚，最開始是在日本及西方發(fā)達國家應(yīng)用起來的。目前，合成樹脂類高吸水性樹脂成為了主要的研究方向，其主要分為丙烯酸（鹽）類、丙烯腈類以及聚乙烯醇類。

2.4 高吸水性樹脂制備方法

在使用高吸水性樹脂時，由于對高吸水樹脂的形貌、適用范圍以及對其吸水能力的需求不盡相同，因此，在制作高吸水樹脂時，要挑選針對性的合成工藝，其特性詳見表1。

表1 高吸水性樹脂制備方法

3 高吸水性樹脂的應(yīng)用

3.1 生理衛(wèi)生用品

高吸水性樹脂是具有低交聯(lián)度三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和親水性基團的聚合物，吸水量達到自身的百倍以上，高吸水性樹脂吸水后呈現(xiàn)出保水性能良好的凝膠狀。高吸水性樹脂的優(yōu)良特性使得其在生理衛(wèi)生用品中獲得了廣泛的應(yīng)用，如：衛(wèi)生巾、嬰兒紙尿褲以及成人失禁墊等。

3.2 醫(yī)用材料

吸水后的高分子吸水樹脂有著柔軟、不刺激生物組織的優(yōu)勢，高分子吸水樹脂與傳統(tǒng)的生物組織相比較，其適應(yīng)性、凝固性、透過性等效果都更加明顯，機械強度也更強，廣泛應(yīng)用與醫(yī)學領(lǐng)域之中，尤其是醫(yī)用材料方面。

用高吸水性樹脂凝膠制作的柔軟隱形眼鏡，在市場上有著良好的銷售前景，同時與傳統(tǒng)的隱形眼鏡相比較，消費者戴著更加的舒適、透氣性更好，使用壽命更長。近年來，我國科技發(fā)展速度越來越快，抗血栓材料中高吸水性樹脂的應(yīng)用也取得了一定的成績，經(jīng)過科研學者的深入研究，人體的血小板與血漿蛋白質(zhì)會受到高吸水性樹脂凝膠的影響，形成抗血栓，同時在凝膠表面形成能夠溶解早期血栓膜的尿激酶等多種線溶性活性酶，為新型抗凝血劑的研發(fā)工作創(chuàng)造了全新的路徑。此外，該高吸水性樹脂也可以起到操控藥物成分見效速率的作用，它可以利用更改藥物的水分含量來調(diào)節(jié)藥物的見效速率，提高了生物體的能力，維持了藥物的恒定數(shù)值，保證了藥物在較長生效期內(nèi)的釋放速率不會過快。另外，在其它醫(yī)用材料上，高吸水性樹脂也有著較高的應(yīng)用價值。

3.3 低溫滲透壓脫水片

適用于低溫環(huán)境的滲透壓脫水片的構(gòu)成要素較為繁雜，其由滲透壓力大于百萬帕的材料、高吸水性樹脂、半透膜等組成，并制作成片狀。低溫滲透壓脫水片在食品領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。魚類、肉類在解凍時，細胞組織可能會發(fā)生破壞，香味下降。想要解決以上問題，就要對想要冷凍的魚類、肉類先使用脫水片脫水，脫水后再冷凍，這樣魚類、肉類的細胞組織就不會被破壞，食物存儲的質(zhì)量就會升高。一般情況下食物中的水分占到自身重量的百分之七十以上，滲透壓為幾百到十幾萬帕。食物中的水分在于低溫滲壓脫水片接觸的時候，在滲透壓的影響下，食物中的水分進入到低溫滲壓脫水片之中。如果想要恢復(fù)食物中的水分，可以對低溫滲壓脫水片進行擠壓，擠壓后低溫滲壓脫水片中的水分又會回到包裝的食物之中，根據(jù)食物需要水分的多少，對低溫滲壓脫水片擠壓程度進行合理的控制。使用完的低溫滲壓脫水片還可以回收利用，節(jié)約企業(yè)的經(jīng)濟成本，同時在醫(yī)學領(lǐng)域中低溫滲壓脫水片也有著廣泛的應(yīng)用。

3.4 化妝品的添加劑

在化妝品中添加適當?shù)母叻肿游畼渲?，利用其比較強的保濕性，代替?zhèn)鹘y(tǒng)化妝品中的保濕劑，進一步提升化妝品的保濕效果。高分子吸水樹脂與傳統(tǒng)的水溶性高分子相比較，有著比較特殊的凝膠狀，其黏度更高，增稠性更強，增加了化妝品的黏度。我們可以將高吸水性樹脂少量添加到雪花膏、香皂、粉底霜等化妝品中，加強化妝品保水增稠的效果，同時化妝品的香味更加持久。

3.5 土壤保水劑

在干旱和半干旱地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率低的主要原因是土壤蒸發(fā)和蒸騰量增加、土壤保水能力降低以及水分缺失。因此，提高土壤的保水能力是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要途徑。高吸水性樹脂可以少量的添加到土壤之中，既可以提高土壤的水分利用率，又可以使植物從土壤中吸取更多的水分，從而達到增產(chǎn)的目的。高吸水樹脂被大量運用于造林和荒漠改造，其重要作用是增加土壤含水量，提高植物存活幾率。

3.6 除臭劑、殺菌劑

我們可以充分利用高吸水性樹脂羧基聚合物的陰離子，通過調(diào)節(jié)PH值，實現(xiàn)對氨氣的吸附，用來對衛(wèi)生間進行除臭。人們普遍使用的除臭劑是由高吸水性樹脂、三聚磷酸二氫鋁脫臭，與纖維狀強化材料配比制作，混合液呈酸性，在不斷蒸發(fā)該溶液的情況下，可以實現(xiàn)殺菌、除臭功能。此外，混合液中還可以適當?shù)奶砑右恍┫懔希芤赫舭l(fā)的同時既能達到除臭的目的，又能實現(xiàn)留香的目的。

3.7 制作留香材料

將高吸水性樹脂與香料進行混合，充分發(fā)揮出高吸水性樹脂緩釋和吸附的優(yōu)勢，達到留香的作用。我們通常使用的香紙，主要的制作方式就是使用透氣性比較好的紙張，將高吸水性樹脂包在中間，形成香味薄膜，高吸水性樹脂中的香味慢慢擴散，達到留香的目的；還有我們經(jīng)常使用的空氣清新劑，制作方式是將乳化劑和香料加入到高吸水性樹脂中，實現(xiàn)空氣中香味保持的目的。最近幾年，留香材料的應(yīng)用范圍越來越廣，其中高吸水性樹脂的應(yīng)用也越來越普遍，例如賀年卡、臺歷、掛歷等都可以使用。

3.8 吸水材料

（1）高吸水性樹脂有著較強的吸水性，它具有很強的吸水性，同時吸收的有機溶劑也很少，所以它能被運用于含有水的石油當中，從而能夠迅速地去除油中的水分子，進而達到使石油與水分子分離的效果。

（2）借助高吸水性樹脂高溫吸水、低溫防水的平衡吸水優(yōu)勢，可以將吸水性樹脂應(yīng)用在室內(nèi)裝飾材料中，制作成纖維狀或者紙片狀，避免墻壁天花板上露水出現(xiàn)凝結(jié)。同時高吸水性樹脂還能作為調(diào)溫調(diào)濕劑使用，實現(xiàn)環(huán)境溫度大于百分之六十時自動吸水，環(huán)境溫度小于百分之六十時自動放水，對環(huán)境濕度進行科學合理的控制。

（3）以高吸水性樹脂為原材料，制備出油包水（W/O）型高吸水性樹脂乳液，再將其添加到吸水紙張或無紡織軟布中，通過噴涂、浸漬等工藝，制備出具有超強吸水性能的高吸水紙及吸水織物。

（4）將高吸水性樹脂和芳香劑配比制成吸汗墊，置于護具帽中可以吸附汗水；它還可以和吸濕性較好的無機鹽類（如CaCl2，P205等）進行復(fù)配，作為一種調(diào)濕制劑，用于調(diào)節(jié)周圍空氣的濕度。

4 結(jié)束語

高吸水性樹脂憑借自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，在生理衛(wèi)生用品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，研究者對于高吸水性樹脂性能方面還缺乏深入的研究，比如：吸水速率、通液速率以及加壓吸水量等，這也使得我國的高吸水性樹脂較落后于國外的高吸水性樹脂。所以，應(yīng)對高吸水性樹脂的性能和反應(yīng)機理進行深入研究，力求研發(fā)出綜合性能優(yōu)異的高吸水性樹脂。