高吸水性树脂也被称作超强吸水剂,是一种含有羧基等强亲水性基团且具备一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。本文简要阐明了高吸水树脂的改进方法。
凝胶吸水的主要驱动力是凝胶网络内外离子浓度不同而产生的渗透压差,因此,通常,非离子型凝胶的吸水速率远高于离子型凝胶的吸水速率。凝胶的表面积越大,吸水速率就越快。颗粒状凝胶在适宜范围内,粒径越小,吸水速率越快。把水凝胶制成多孔状和纤维状,不仅可以增加表面积,而且因为毛细效应,能够大大提高高吸水性树脂的吸水速率。
提高高吸水性树脂膨胀凝胶强度的主要方法是提高交联度,以及将疏水组分引入凝胶中。提高交联度不利于提高吸水能力,同时,会降低膨胀态凝胶网络的弹性,使脆性上升,因此这种方法提高凝胶水平有限。和疏水单体共聚,在水溶液里形成非极性疏水微区,疏水区紧密排列,起到物理交联的作用,有利于提高膨胀凝胶的拉伸强度,增强韧性,降低脆性。一些学者还建议添加无机材料来形成复合增强凝胶,常用的无机填料主要包括蒙脱土、高岭土、云母和膨润土等。
Flory弹性凝胶的理论表明,外部溶剂的离子强度越大,树脂的吸收力越低,远远低于去离子水,其作用机制有两个方面:一方面,吸收盐水的时候,网络内外的渗透压降低;另一方面,外部离子的存在抑制了离子基团的离解,网络结构从扩展状转为蜷曲状,就是所谓的盐效应和同离子效应。提高高吸水性树脂的耐电解质性能的主要方法是:引入非离子单体,长链疏水性单体的疏水缔合作用让大分子链交联产生具备一定强度的空间网架结构,赋予其较大的流体力学体积及较强的增粘能力。这种疏水缔合效应产生的可逆空间网结构具有较强的耐无机盐、温度破坏的能力;合成两性聚合物,使两性离子对共聚单体、甜菜碱型两性单体及丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸或者丙烯酸盐共聚,接着进行水解或者中和,发挥聚丙烯酸盐的高吸收能力及两性高聚物抗电解质性能好的协同作用。
近年来,全球高吸水性树脂产业化趋势迅速,市场需求前景开阔。了解高吸水树脂的改进方法,可以为其进一步发展提供借鉴。
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