【正文】 趨勢。 (4)采用新的引發(fā)方法，特別是微波輻射方法、紫外輻射方法和超聲法，并實(shí)現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)，是目前研究的熱點(diǎn)之一。 (3)研發(fā)新型的復(fù)合型高吸水樹脂。 (2)目前國內(nèi)對高吸水樹脂研究中，大約 90%以上是產(chǎn)品開發(fā)方面的，涉及高吸水樹脂基礎(chǔ)理論的研究很少。因此要解決以上難題可從以下幾個方面進(jìn)行研究，這也是目前這類高吸水樹脂的發(fā)展方向： (1)開發(fā)抗鹽性好的高吸水樹脂，擴(kuò)大使用范圍。 其它天然高分子類 除了以上 4種天然高分子物質(zhì)外，人們還利用明膠、多糖、蔗糖、海藻、木 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 8 質(zhì)素、黃原膠等為原料制備出性能優(yōu)良的高吸水材料，為制備高吸水材料提出了新的原料，進(jìn)一步豐富和發(fā)展了天然高分子類高吸水材料的種類 [25]。殼聚糖類高吸水材料以其良好的性能，被廣泛地研究應(yīng)用于緩釋材料、醫(yī)用敷料、膜材料、可吸收縫合線等領(lǐng)域，但由于其成本較高，大多數(shù)成果仍然處在研發(fā)階段，上市產(chǎn)品較少。如何改善這一不足，提高它的力學(xué)參數(shù)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍則需要進(jìn)一步深入的研究。 海藻酸類 海藻酸來源豐富、價格低廉、低毒、生物相容性好，且具有易凝膠性，所以常應(yīng)用于藥物釋放體系和組織工程領(lǐng)域。纖維素本身具有很強(qiáng)的吸水性，廣泛的將其作為吸水劑材料。 纖維素類 纖維素是一種可再生的綠色資源，價格低廉，可生物降解，且抗霉解性能優(yōu)于淀粉。目前需要解決淀粉類高吸水材料適應(yīng)各種使用環(huán)境、水質(zhì)條件和重復(fù)吸水的能力，以及減少其在應(yīng)用中霉變等方面的難題。淀粉接枝共 聚物，由于其吸水保水性好、成本低而發(fā)展迅速。 天然物系列包括：淀粉類、纖維素類及多糖類； 聚丙烯酸系列包括：丙烯酸類、丙烯腈類； 聚乙烯醇系列包括：改性聚乙烯醇、醋酸乙烯 丙烯酸酯共聚物； 其它包括：聚環(huán)氧乙烯類、異丁烯順酐共聚物類、吸脫水性樹脂等。 顏榮華 [24]等探索研究的冷凍誘導(dǎo)相分離法制備出了具有大孔結(jié)構(gòu)的高吸水樹脂， 這種方法制備的高吸水樹脂提高了其吸水的速率以及其吸水倍率。 利用超聲空化效應(yīng)能加速和控制化學(xué)反應(yīng)，消除局部濃度不勻，提高反應(yīng)產(chǎn)率，引發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)，加速了界面間的傳質(zhì)和傳熱過程，使很多用傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行的反應(yīng)得以順利進(jìn)行 。超聲波頻率一般是 20kHz～ 50MHz。 超聲法合成高吸水樹脂 超聲法制備高吸水性樹脂在已有文獻(xiàn)上未見報(bào)道，其應(yīng)用還在探索階段。此外 UV固化設(shè)備投資相對較低，可節(jié)省一大筆熱固化設(shè)備的投資，減少廠房占地。 (2)費(fèi)用低 紫外固化僅需要用于激發(fā)引發(fā)劑（或光敏劑）的輻射能（如中、高壓汞燈 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 6 的輻射），不像傳統(tǒng)的熱固化那樣需要加熱基質(zhì)、材料、周圍空間以及蒸發(fā)除去稀釋的水、有機(jī)溶劑的熱量，從而可節(jié)省大量的能源。此外，由于是低溫固化，因此 UV固化可避免因熱固化時的高溫對各種熱敏感基質(zhì)（如塑料、紙張或其他電子產(chǎn)品等）可能造成的損傷。 與其他傳統(tǒng)的固化方法比較，紫外固化具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下三方面： (1)速率快 液態(tài)的材料最快可在 ～ 的時間內(nèi)固化，較之傳統(tǒng)的最快也需幾秒，常常多達(dá)數(shù)小時甚至幾天才能固化的熱固化工藝，無疑大大提高了生產(chǎn)率，節(jié)省了半成品堆放的空間，更能滿足大規(guī)模自動化生產(chǎn)的要求。其次是鏈增長反應(yīng)階段 ,這一階段隨著鏈增長的進(jìn)行 ,體系會出現(xiàn)交聯(lián) ,固化成 型 。化學(xué)動力學(xué)研究表明 ,紫外光促使 單體 固化的機(jī)理屬于自由基連鎖聚合。 在以往的用微波法研究 [2223]合成的高吸水樹脂，其吸水速率明顯高于化學(xué)法合成的吸水樹脂 ,且合成、干燥一步完成 ,操作工藝簡單。 微波的輻射能量約為 10100 KJ/mol，而一般的化學(xué)鍵的鍵能為 100600 KJ/mol 氫鍵的鍵能為 850 KJ/mol，因此不會造成化學(xué)鍵的斷裂。 微波輻射聚合制備高吸水樹脂 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 5 微波是一種電磁波，在微波場中，物質(zhì)分子偶極振動與微波振動具有相似的頻率，物質(zhì)分子吸收電磁能以每秒數(shù)十億次進(jìn)行高速振動，因介質(zhì)損耗產(chǎn)生熱能。一般來說，高能電離輻射聚合具有以下特點(diǎn)： (1)引發(fā)活化能約等于零，故反應(yīng)比較溫和，可以在低溫下進(jìn)行； (2)無需加入額外的引發(fā)劑和其它助劑，產(chǎn)物會很 純凈； (3)射線穿透力強(qiáng)，分布均勻，可通過調(diào)節(jié)輻射劑量和劑量率來控制反應(yīng)的速率和程度等。 本體聚合的優(yōu)勢在于反應(yīng)體系中與最終反應(yīng)產(chǎn)物組成無關(guān)的雜質(zhì)很少，一般不需要進(jìn)一步純化；但傳導(dǎo)加熱工藝方法要求外部熱源必須與反應(yīng)體系緊密觸，并要求反應(yīng)體系的內(nèi)部傳熱迅速 均勻，這在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)規(guī)模的情況下較易控制，而在大規(guī)模生產(chǎn)時，由于自由基聚合為放熱反應(yīng)，并且反應(yīng)開始后，產(chǎn)物的分子量迅速增加，反應(yīng)體系的粘度也隨之增加，熱傳導(dǎo)不良現(xiàn)象隨即發(fā)生，因此經(jīng)常出現(xiàn)局部過熱爆聚及粘釜現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證。 高吸水樹脂的制備方法 傳導(dǎo)加熱聚合制備高吸水樹脂 傳導(dǎo)加熱引發(fā)即通過熱傳導(dǎo)的方式從反應(yīng)體系外部引入熱能引發(fā)聚合反應(yīng)的引發(fā)劑并維持聚合反應(yīng)所需的溫度，這是目前自由基聚合制備高吸水樹脂的主要引發(fā)方式和制備工藝。 在礦山和井下經(jīng)常要人工清理大量泥漿、污泥等，如果原封不動地進(jìn)行裝運(yùn)一般比較困難，有些污水還會散發(fā)臭氣，在這種場合下，如果將吸水劑混入污泥中，使其快速凝膠化，則可用鐵鍬、抓斗、傳送帶等運(yùn)輸。由高吸水樹脂制成的低溫滲透壓脫水片，廣泛應(yīng)用 于冷凍保存肉類、魚類等。高吸水樹脂和活性炭的混合物，可以吸收蔬菜、水果釋放出來的水分和有害氣體，起到防霉保鮮的作用。在洗發(fā)香波中添加陰離子型的高吸水樹脂，可防止頭皮過度脫脂干燥，且泡沫少，易沖洗干凈，洗后頭發(fā)光滑柔順。高吸水樹脂和香料混合，制成了能吸收汗液的鞋墊、防護(hù)帽等，可保持鞋帽的干爽。 日用化工中的應(yīng)用 由于高吸水樹脂具有吸濕、增濕、增稠、緩釋、成膜等優(yōu)異的特點(diǎn)，可在化妝品中作濕潤劑、增稠劑、頭發(fā)定型劑、香料緩釋劑。 如果把高吸水樹脂加入到涂料或紙漿中，制成吸水性涂料或壁紙，可以有效解決浴室、玻璃窗戶、家具表面結(jié)露現(xiàn)象，并能調(diào)節(jié)空氣濕度。利用高吸水樹脂的吸水特性，可用于油類和有機(jī)溶劑等脫水。 建筑及化工中的應(yīng)用 高吸水樹脂用于混凝土中可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并維持養(yǎng)護(hù)所需的水分。在移植苗木時需長途運(yùn)輸，根部暴露的時間長，影響成活率。高吸水樹脂凝膠用于制作的柔軟 隱形眼鏡，作為抗血栓材料，能吸收手術(shù)及外傷出血和分泌液，并可防止化膿的醫(yī)用繃還有人工器官，棉球和紗布等 農(nóng)林及園藝中的應(yīng)用 很早以前就有人利用水溶性高分子與土壤結(jié)合，改良土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加透水性、透氣性以達(dá)到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。 1979 年日本三洋化成公司最先將高吸水樹脂用于衛(wèi)生巾、一次性嬰兒尿布等生理衛(wèi)生用品，從而引起了吸水保水材料的廣泛應(yīng)用研究。另外在工業(yè)及可用制品方面的用途開發(fā)研究也很活躍 , 下面將已進(jìn)入實(shí)用階段的情況作一介紹 [14]。隨著吸水量的增大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的滲透壓差趨向于零；而網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張的同時，其彈性收縮力也在增加，逐漸抵消陰離子的靜電排斥，最終達(dá)到吸水平衡。最初 階段其吸水速率很慢，因?yàn)榇藭r的吸水是通過毛細(xì)管吸附和分散作用來實(shí)現(xiàn)的，接著水分子通過氫鍵與樹脂的親水基團(tuán)作用，使之發(fā)生離解，陰離子固定在高分子鏈上，陽離子則可以自由移動。其中結(jié)合水主要是通過溶劑化、配位鍵或氫鍵在凝膠的內(nèi)外表面結(jié)合的水，束縛水是通過氫鍵或取向力與結(jié)合水連接的另一種水，自由水與一般的液態(tài)水相同，主要是靠高聚物的三維空間網(wǎng)絡(luò)作用，將大量的自由水儲存在吸水樹脂的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。高吸水樹脂吸水后與水之間存在 3 種作用： ?水分子與高分子電負(fù)性強(qiáng)的氧 原子形成氫鍵結(jié)合； ?水分子與疏水基團(tuán)的相互作用； ?水分子與親水基團(tuán)的相互作用。因?yàn)樽鳛閱误w， MA是水溶性的，有活潑的 C=C雙鍵和親水性基團(tuán)，可增強(qiáng)樹脂親水能力，提高其吸水速率； AMPS中 SO3H基團(tuán)使其具有強(qiáng)陰離子性，強(qiáng)耐鹽性和高吸水性，分子的空間位阻又使其具有較好的耐水解，抗酸堿及耐熱穩(wěn)定性；因 CTS成本高，接枝的高吸水樹脂不僅可以提高吸水性，還可以降低成本，加上 CTS具有可降解的性能，使其更具有實(shí)用意義。根據(jù)文獻(xiàn)，荊國華 , 周作明等用溶液聚合的方法制備 MA AM PS 共聚物 [11]；丁德潤 , 劉鴻志用丙烯酰胺基甲基丙磺酸接枝殼聚糖 [12]；孔炎炎，劉延平等用殼聚糖交聯(lián)聚馬來酸酐合成高吸水樹脂 [13]。賈榮仙采用光引發(fā)的方式，制備殼聚糖接枝丙烯酸高吸水樹脂 [6]；謝華飛，張翠榮等采用原位聚合法制備殼聚糖－ｇ－聚丙烯酸／高嶺土復(fù)合高吸水樹脂 [7]；顏榮華 , 陳煜等運(yùn)用 冷凍誘導(dǎo)相分離法，制備大孔羧甲基殼聚糖基高吸水樹脂 [8] 這種方法合成的高吸水樹脂吸水速率和吸水倍率相比傳統(tǒng)方法都明顯提高； 如葛華才，黃國榮等無引發(fā)劑下用微波輻射法制備殼聚糖丙烯酸高吸水樹脂 [9] 其合成的樹脂吸水速率不僅明顯比傳統(tǒng)化學(xué)方法合成 的快，而且合成工藝簡單； 相比于其他方法，紫外輻射具有制備工藝簡單，時間短，清潔，樹脂的吸水性能較好等優(yōu)點(diǎn) [10]，而利用紫外光輻射的方法合成殼聚糖系高吸水樹脂目前尚未報(bào)道。 2acrylamido 2methylpropanesulfonic acid 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 III 目錄 摘要 ................................................................ I ABSTRACT .......................................................... II 第 1 章 概述 ......................................................... 1 引言 ........................................................ 1 高吸水樹脂的吸水機(jī)理 ......................................... 1 高吸水樹脂的應(yīng)用 ............................................. 2 醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用 ....................................... 2 農(nóng)林及園藝中的應(yīng)用 ..................................... 2 建筑及化工中的應(yīng)用 ..................................... 3 日用化工中的應(yīng)用 ....................................... 3 食品保鮮的應(yīng)用 ......................................... 3 在礦山中的應(yīng)用 ......................................... 3 其它方面的應(yīng)用 ......................................... 4 高吸水樹脂的制備方法 ......................................... 4 傳導(dǎo)加熱聚合制備高吸水樹脂 ............................. 4 高能電離輻射聚合制備高吸水樹脂 ......................... 4 微波輻射聚合制備高吸水樹脂 ............................. 4 紫外輻射法合成高吸水樹脂 ............................... 5 超聲法合成高吸水樹脂 ................................... 6 其它方法合成高吸水樹脂 ................................. 6 高吸水性樹脂的分類 ........................................... 6 可生物降解型天然高分子類高吸水材料