高吸水树脂研究背景与意义

1、本论文的研究目的就是充分利用纤维素这一可再生资源，在保留其原有吸水结构的基础上，通过接枝共聚改性使其亲水基团多样化，合成具有多种亲水基团的多元高吸水性树脂，在合成工艺和吸水性能方面进行一些探索研究。纤维素主链的半刚性和良好的延展性能使合成的高吸水性树脂网络的稳定性和膨胀性能更好，起到桥梁作用，增加网络空间，提高树脂的吸水性能。其研究意义在于，从20世纪60年代开始，高吸水性树脂是发展起来的新型功能高分子材料。它的吸水保水性能非常优异，同时又具备高分子材料的优点，有良好的加工性能和使用性能，现已广泛应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用品和环境保护等领域。 本研究在保持纤维素原有吸水结构的基础

2、上，对其进行接枝共聚改性，用羧甲基纤维素接枝丙烯酸和丙烯酰胺制备多元高吸水树脂，并测出树脂的吸水倍数，考察一些因素对吸水倍数的影响，找出最佳实验方案。制备多元高吸水性树脂的优化条件：羧甲基纤维素用量为1g，丙烯酸用量为4g，丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为1:1，交联剂为0.04g，引发剂为0.18g，丙烯酸中和度为60%，反应温度为50，反应时间1.5h。This thesis research purpose is to make full use of cellulose this renewable resources, keep its original in water, based o

3、n the structure of modification made by grafting polymerization hydrophilic groups, diversification, the synthesis of hydrophilic groups of multiple superabsorbent resin in synthesis process and bibulous, search some properties. The main chain of cellulose of semi-rigid and good ductility can make s

4、ynthetic superabsorbent network stability and expansion, have better performance bridge, increase network space, improve the resin absorption ability. The research significance lies in the 1960s, from the start, the rise and development of superabsorbent resin is the new functional polymer materials

5、. It is very outstanding, water retention performance but have the advantages of polymer materials, have good processing and workability, has been widely used in industry, agriculture, food, medicine and health, supplies and environmental protection etc.This study in keep cellulose based on the stru

6、cture of the original water, and carry on the grafting polymerization modification, with carboxymethyl cellulose grafted acrylic and acrylamide preparation multivariate tall bibulous colophony, and measure the resin, examine some water to multiple factors influence of absorbing multiples, find out t

7、he best experiment scheme.Preparation multivariate superabsorbent resin optimality conditions: carboxymethyl cellulose dosage, acrylic dosage for 1g for 4g, acrylic and acrylamide quality ratio of 1:1, crosslinking agent for 0.04 g, initiator for 0.18 g, acrylic acid neutralization degree 60% for 50

8、 , reaction temperature, reaction time 1.5h.Carboxymethyl cellulose, Grafting polymerization, multivariate, Tall bibulous colophony高吸水树脂作为一种新型功能高分子材料一直受到广泛的关注和研究。它含有许多强亲水性基团，并具有一定的交联度，通过水合作用能吸收相当于自身质量数百倍甚至于千倍的水而溶胀，呈凝胶状，在一定的压力下水不会析出，凝胶物干燥后可以恢复其吸水性能。高吸水树脂广泛用于妇女卫生巾、婴儿纸尿裤和土壤改良剂、抗血栓材料、水果保鲜剂等领域。 Super abs

9、orbent polymer(简称SAP)这个单词也应运而生。近些年来，高吸水性树脂的需求量年增长率一直保持在两位数。作为一种新型功能高分子材料，随着人们研究的不断深人，生产技术的日益成熟及应用领域的不断扩大，高吸水性树脂将会越来越受到关注。人们对环境及日常生活要求的不断提高也使其得到了迅速的发展。因此，展望21世纪，高吸水性树脂是有着广阔发展空间的化工产品之一，将占有更大的优势和更广的市场。纤维素自古以来就是人们经常使用的吸水材料，是合成高吸水性树脂的三大原料之一，具有储量丰富、可再生、价格低廉、对环境友好等特点，因此受到各国研究人员的关注。历史上，纤维素是高分子化学诞生和发展时期的主要研究

10、对象。以后，随着石油基化工产品和合成材料的涌现及发展，人们对纤维素研究的兴趣逐渐淡化。然而，近年来石油化工原料价格猛涨，以及对环境污染和健康等问题的重视，使人们把注意力重新集中到纤维素这一可再生资源上来。20多年来，纤维素系高吸水性树脂的发展相当迅速，产品的种类很多，应用范围不断扩大，已发展成为吸水性材料的重要组成部分。目前，研究开发高性能的高吸水性树脂仍然存在难点。而带有多种亲水基团的高吸水性树脂比带单种亲水基团的高吸水性树脂具有更优越的吸水性能，因此前者是发展高吸水性树脂的重要方向。因此，本研究选用纤维素这一天然可再生资源，合成羧甲基纤维素接枝丙烯酸、丙烯酰胺型多元高吸水性树脂。创新之处在

11、于将多种亲水基团引入纤维素主链，使亲水基团多样化，通过不同基团之间的相互协同作用以改善高吸水性树脂的吸水性能。在石油资源日趋枯竭的今天，此类产品必将具有良好的应用前景。高吸湿性树脂材料是一种带有强亲水基团的空间网络结构功能高分子材料，具有优异的吸湿、保湿性能。无机吸湿材料如木炭、分子筛、变色硅胶等多呈固体颗粒状，吸湿容量低为自身质量的10%30%，用量大，重复吸湿放湿过程很容易粉碎，影响使用效果。高吸湿性树脂吸湿容量可达自身重量的数倍，吸湿速度达2 mg/（g·min），且无腐蚀、无污染、可再生。另外，高吸湿树脂材料产品形式具有多样性（粉末状、颗粒状、条状或透明薄膜等），可以适用不同

12、吸湿需求的场合，因而具有广泛的应用前景纤维素是自然界存在最广泛的天然原料，其来源广泛，种类多，产量丰富，特别我国是个农业大国，以农产品为主，纤维素资源极为丰富而且价廉，因此研究和开发纤维素系高吸水树脂很有价值。相对于淀粉系高吸水树脂来说，纤维素系高吸水树脂研究的相对较少。其主要原因是纤维素活化较淀粉困难，由它改性制得的吸水材料的吸水能力低于淀粉改性的产品。但由于其与淀粉改性的高吸水材料相比，吸水后形成的凝胶强度高，可溶成分少，不易溶解流失，保水能力强， 抗霉解能力强，使用寿命长，因而它的应用领域不断扩展。所以开展纤维素系吸水剂的研究有重要的现实意义。l)高吸水性树脂的高性能化吸水倍率和吸水速率

13、是高吸水性树脂的主要性能指标，但二者似乎是冲突的。离子型树脂吸水倍率高，但吸水速率慢；而非离子型树脂则刚好相反。二者性能均优的高吸水性树脂正是我们要研究开发的。提高吸水速率可以通过增大树脂的比表面(粉碎或制成片状等)和亲水基团多样化(引入非离子型亲水基团)来实现。此外，高吸水性树脂是一种交联的高分子电解质，吸液率受离子影响较大，故耐盐性较差，而实际应用中，几乎都是在离子溶液中，为此，耐盐能力的提高也是急需解决的问题。目前已进行了一系列改性，但性能依然不能满足人们的需要。高吸水性树脂的高性能化是未来的主要发展趋势。2)高吸水性树脂的复合化材料复合化是发展的必然，高吸水性树脂也不例外，为了降低成本

14、，提高性能，出现了一系列吸水性复合材料:高吸水性树脂可与无机物、有机物、高分子等复合，制备出性能优良、成本较低的吸水性复合材料，如高岭土一高吸水性树脂复合材料、吸水性橡胶材料、吸水性塑料(将高吸水性树脂与塑料或橡胶混合制成密封材料，用于隧道和地铁工程的止水材料，该类复合材料既具有吸水特性，又具有相混材料的性质)及吸水性纤维等。尤其是高吸水性纤维更是引人注目，它兼具化工和纺织两个行业的特色，其优越的性能将使其在未来得到很好的发展。3)高吸水性树脂吸水性凝胶材料吸水性凝胶材料的应用也是未来高吸水性树脂研究的一大方向，利用高吸水性树脂凝胶的性质来研制智能型凝胶是具有广阔应用前景的。4)可生物降解型高

15、吸水性树脂随着人们环保意识的增强，生物可降解高分子材料的开发和应用己日益受到政府、企业和科研机构的重视。高吸水性材料作为一种高分子材料，随着它在各个领域日益广泛的应用，对其可生物降解性能的要求也逐渐被提上日程。对高吸水性材料生物可降解性的研究直到90年代国外才见有报道，国内几乎是一片空白。目前己报道的含海藻酸盐、纤维素、聚乳酸的高吸水性材料虽具有一定的生物降解性，但在海藻酸盐、纤维素、聚乳酸组分被微生物降解后，接枝或交联的其它组分(如聚丙烯酸)仍然保留下来，未能达到100%的降解。5)氨基酸类高吸水性材料氨基酸类高吸水性材料吸水倍率较高，是今后的一个发展方向。但从国外报道来看，用微生物体合成的

16、高吸水性材料吸水量较小，需进一步改进，然而就目前微生物合成技术水平来看，尚有较大的研究难度。6)抗电解质型高吸水性树脂现有的高吸水性树脂除聚环氧乙烯系列高吸水性树脂等非聚电解质外，绝大部分高吸水性树脂分子链上均含有梭基等类似离子基团，耐电解质性能较差，因而限制了其在电解质浓度较高条件下的应用。关于如何提高高吸水性树脂的抗电解质性能也是今后的一个研究方向。高吸水性树脂是当前国内外广泛研究开发的一类新型功能高分子材料，其开发和研究只有几十年的历史。1961年，美国农业部北方研究所C.R.Rissell等从淀粉接枝丙烯腈开始研究，等在此基础上研究，并于1966年指出“淀粉衍生物的吸水性材料具有优越的

17、吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离，这些特性都超过以往的高分子材料”。当时由于应用开发上的局限性，没能引起人们的充分关注。1974年，等用糊化淀粉一丙烯腈接枝共聚后水解的产物合成高吸水性树脂，并成功地实现了工业化。这种牌号为H一SPAN的树脂具有很强的吸水能力，吸水量相当于自身重量的几百倍，从而引起了各国研究者的浓厚兴趣。1975年4月，美国的 Grain Proeessing公司宣布研究开发成功淀粉一聚丙烯腈系高吸水性树脂并进入市场。从此，高吸水性树脂逐渐形成一个独立、新兴的科研领域，尤其是口本后来居上。首先是日本的三洋化成公司考虑到丙烯睛单体残留在聚合物中有毒

18、、不安全，提出了不同的制造方法，即淀粉、丙烯酸、交联性单体接枝共聚反应的合成方法，于1975年开发成功淀粉一聚丙烯酸接枝共聚物，1978年开始工业化生产，以牌号为 Sanwet IM一300的商品名著称于世。 1978年，日本厚生省批准高吸水性树脂可以用于卫生用品领域，用它制的卫生巾、纸尿片等不仅重量轻、吸液量大、保水性能好，而且安全无毒，深受广大消费者的欢迎。可以说，高吸水性树脂的开发成功，在吸水用品领域开辟了一个崭新的天地。之后，美国Hercules公司、 National Starch公司、日本住友、花王石碱和触媒化学公司也相继开发成功各种类型的高吸水性树脂产品。进入80年代，由于日本、

19、欧美等国纸尿片的迅速普及，高吸水性树脂的用量也迅猛增加，各生产公司一方面竞相采用不同的原料、不同的合成工艺进行生产，使高吸水性树脂的品种除了早期的淀粉接枝聚丙烯腈类、淀粉接枝聚丙烯酸类以外，还增加了纤维素类、聚丙烯酸盐类、醋酸乙烯类等;合成方法从接枝共聚逐渐转向多糖类的梭甲基化及亲水性乙烯基单体的交联聚合。另一方面，它们纷纷扩大装置，提高生产能力，1983年世界高吸水性树脂产量仅6kt/a，其中日本占一半。到1984年底，日本的生产能力已超过 10kt/a。而在1988年，日本生产卫生用的高吸水性树脂就达30kt，其它用途的5kt，出口40kt。到了90年代，高吸水性树脂的需求量继续膨胀，平均

20、年增长率高达30%40%，对其品种、合成途径、性能及应用领域等方面的研究日趋成熟。如在聚合实施方法上，采用了工艺较先进的反相悬浮聚合代替水溶液聚合。反相悬浮聚合解决了水溶液聚合的传热、搅拌困难等问题，且反应条件温和，副反应少。目前，交联聚合吸水性树脂大多采用这一工艺。在生产规模上，日本住友精化公司将原有生产能力8kt/a增至20kt/a，触媒公司又在日本建成61kt/a的生产装置，在德国和美国各建成1套12kt/a的装置。90年代后期，高吸水性树脂的生产供应进一步扩大。据统计，其年产量从1980年的不足6000t增至1996年的84.6万t，13年时间增加了141倍。开始出现供过于求的现象。针

21、对这一状况，日本、欧美等发达国家的各生产高吸水性树脂的大公司，一方面努力开辟国内新市场，竞相提高产品的普及率，积极开拓新的应用领域。如日本的沙漠开发学会决定用高吸水性树脂进行沙漠的改造工作，如果这一计划付诸实施，无疑又为高吸水性树脂开辟了一个广阔的应用领域;另一方面，这些公司纷纷将目光投向国外市场。日本触媒公司集团在1998年底总共拥有224kt/a的高吸水性树脂的生产能力，其中在北美为60kt/a。1999年该公司在比利时建立的生产装置预计在2001年第三季度投入运转，第一期的生产能力就达到30kt/a。目前，世界各国都对高吸水性树脂进行了大量的研究工作，在其品种、制造方法、性能和应用领域等

22、方面都取得了较大的进展。世界上生产高吸水性树脂的国家主要有美国、日本、法国、英国和德国。美国高吸水性树脂的主要消费在妇婴卫生用品中。90年代初，西欧的尿布市场迅速转向使用高吸水性树脂的一次性尿布，年消费量以15%20%的速度增长。1992年消费量为6万t。到1994年，西欧婴儿尿布对高吸水性树脂的需求似乎己趋饱和。日本的高吸水性树脂生产能力居世界第2位，仅次于美国。1992年日本对高吸水性树脂的需求为42万t，出口9.1万t。1992年1997年日本高吸水性树脂的消费量以平均每年5%的速度增长，1997年消费量达到5.4万t。卫生用品是主要的最终用途产品，高吸水性树脂已占日本一次性尿布市场的9

23、0%。另外，在农业中也有较大的应用。日本高吸水性树脂工业主要依赖高增长的出口，这是其发展的主要驱动力。我国高吸水性树脂的研究工作起步较晚，80年代初才开始研究。1982年中科院化学研究所的黄美玉等在国内最先合成了聚丙烯酸盐类的高吸水性树脂。1983年上海大学研制的淀粉一丙烯酸共聚物(SDL-A-700，SDL-B-1000)等系列产品，通过了上海高教局鉴定。1987年北京纤维研究所、纺织科学研究院与山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，并建起国内第一套100t/a的生产装置。据不完全统计，我国先后有40多家单位从事过这方面的研究，从1988年起至今已有几十项专利，相关的文献报道层

24、出不穷。我国高吸水性树脂生产起步较晚，少数厂家仅以百吨级规模生产，此外有几家研究院正在进行中试规模生产。到19%年全国已有6家厂投入生产，最大生产能力为500t/a，且大部分是淀粉接枝物，同国外相比，无论从技术上还是规模上都有较大差距，国内高吸水性树脂产品大都依靠进口。但随着我国改革开放的深入，人民生活水平的提高，高吸水性树脂产品的需求和市场潜力将不断扩大，1999年我国高吸水性树脂的消费量为1.2万t1.3万t，2000年国内需求量为1.8万t，2005年，国内高吸水性树脂的市场需求量达到2.8万t3.0万t，占世界总消费量的2.5%3.0%。目前，我国高吸水性树脂主要用于农业、林业、园艺、

25、卫生用品、石油钻井及造纸等方面。在卫生用品方面，由于我国多数卫生巾生产厂家是靠进口加有高吸水性树脂的卫生巾棉条生产卫生巾的，而并不掌握直接在棉条上播涂高吸水性树脂的技术，所以，虽然我国生产的含高吸水性树脂的卫生巾很多，但高吸水性树脂的直接使用量却很少。因此广辟原料路线，加强新工艺开发，提高产品的质量并扩大生产规模，对我国高吸水性树脂的开发十分重要。近几十年来，国内外在高吸水性树脂领域做了大量的研究工作，但目前依然存在许多不足，主要表现在以下几个方面：l)对高吸水性树脂的研究主要集中在合成和应用开发新产品方面，没有从高分子化学反应的角度出发进行深入、细致的研究。2)离子型的高吸水性树脂耐盐性比较

26、差，吸水速率较低;而非离子型的高吸水性树脂吸水速率比较快，耐盐性也较好，但吸水能力较低。研究开发各方面性能均优的高吸水性树脂仍然存在难点。3)在高吸水性树脂的性能研究方面，国外做了颇为全面、细致、深入的研究，因而其开发应用前景十分良好，但国内在这方面的研究还不够全面、系统，所以不利于树脂的进一步开发应用。4)高吸水性树脂虽然种类繁多，但普遍应用的品种还比较少，价格比较高，理论和应用研究均跟不上需要，合成和加工方法尚待更新开发。纤维素具有储量丰富、可再生、价格低廉、对环境友好等特点，其是多经基化合物，有很多的毛细管，表面积大，吸水性很强，自古以来就是人们经常使用的吸水材料，是合成高吸水性树脂的三

27、大原料之一。纤维素主链的半刚性和良好的延展性能使合成的高吸水性树脂网络的稳定性和膨胀性能更好，起到桥梁作用，增加网络空间，提高树脂的吸水性能。本论文的研究目的就是充分利用纤维素这一特点，在保留其原有吸水结构的基础上，通过接枝共聚改性使其亲水基团多样化，合成具有多种亲水基团的多元高吸水性树脂，在合成工艺和吸水性能方面进行一些探索研究。吸水率的测定：称量1g 树脂粉末于烧杯中，加入足量的水，浸泡24 h。用100目尼龙网过滤，称量过滤后得吸水后树脂质量。 利用公式Q = M2 - M1 /M 1计算吸水倍数高吸水树脂的制备在恒温水浴锅中进行，称取适量的丙烯酸(AA)置于容器内，将容器置于冷水浴中，

28、向其中滴加NaOH溶液以中和丙烯酸，至中和度为60%。待中和反应完毕，称取一定量的羧甲基纤维素（CMC）加入带有搅拌器、氮气导管的三口烧瓶中，加入适量蒸馏水。将三口烧瓶置于恒温水浴中，通氮驱氧，加热搅拌活化使CMC完全溶解。向活化好的CMC中加入一定量的引发剂过硫酸铵，加热搅拌，引发约10min；之后加入中和好的AA及丙烯酰胺(AM)、交联剂N，N，亚甲基双丙烯酰胺（MBAM），AA和AM的质量比为1:1，氮气保护，加热反应约4h之后取出产物，置于电热干燥箱中，于100下恒温干燥一定时间，即得CMC接枝AA、AM型多元高吸水性树脂产品。红外光谱测试:采用BrukeTensor27型红外光谱仪，

29、以溴化钾压片的方法，对烘干后的高吸水性树脂产品进行测试。由图2-2可知，2936.66cm-1处为C-H伸缩振动吸收峰。 3430.25 cm-1处是N-H伸缩振动吸收峰， 1670.44 cm-1处是羰基伸缩振动吸收峰，既不是酰胺基的吸收峰，又不是羧基的吸收峰，而是二者相互影响的结果。1454.48 cm-1处是聚丙烯酸钠盐中-COONa的羰基的对称伸缩振动峰。说明高吸水性树脂中含有聚丙烯酰胺和聚丙烯酸成分，红外分析充分说明该产品是CMC与AA、AM接枝共聚形成的产物。CMC用量，反应温度，反应时间，引发剂用量，交联剂用量在单体、引发剂、交联剂等加入量为定值的条件下，考察CMC用量的变化对高

30、吸水性树脂吸水性能的影响，结果如图3-1所示。可见随CMC 用量的增加树脂吸水倍率下降。CMC增加，反应体系粘度增大，单体碰撞减弱，聚丙烯酸-丙烯酰胺接枝链变短，不利于高分子网络的形成，吸水能力降低。另一方面，由于羧甲基纤维素是树脂的骨架结构，用量过少则影响接枝效果。综合考虑，确定CMC 用量为1g。反应温度是影响接枝共聚反应的重要因素之一。因为本研究合成高吸水性树脂属自由基共聚合反应，采用过硫酸铵作为引发剂，其分解产生自由基需要一定的活化能，适宜的温度使得引发剂发生分解，提高单体反应活性，反应才能进行。实验表明，在40-60范围内树脂的吸水率变化不大，降低和升高反应温度都使树脂的吸水性能受到

31、影响。聚合温度较低时，引发剂分解速率慢，形成的自由基少，单体反应活性小，聚合反应时间长，反应速度较慢，效率低，反应不完全，导致产物的交联度降低，不能形成有效的网络结构，可溶性部分较多，聚合物的三维网络缺陷多，从而降低吸水能力。温度过高时，引发剂分解过快，反应速率过快，局部产物自交联，聚合反应初期就形成较密的网络，作为单体溶剂的水被树脂吸附，剩余单体流动性减小，影响聚合反应均匀进行，加上接枝反应链转移和链终止机会增多，使接枝链变短，聚合物分子量变小，不利于树脂形成有效的吸水网络；此外，体系粘度增大，反应热难以散失，容易产生爆聚，不利于活性中心的稳定，作为溶剂的水被树脂吸附，剩余单体流动性减小，影

32、响聚合反应均匀进行，导致产物吸水率降低。考虑到使用氧化-还原引发体系，选择反应温度为50。反应时间也是影响接枝共聚反应的因素之一。纤维素与各烯类单体的接枝共聚反应和交联反应需要一定的时间，不是瞬时完成的。如图3-3所示，随着反应时间的增加，树脂的吸水倍率逐渐增加，接枝共聚的反应时间为2.5h时，合成的树脂产品吸蒸馏水倍率最高，进一步延长反应时间，吸水倍率却下降。这是因为反应时间较短时，纤维素的反应活性低，接枝共聚反应不易发生，聚合反应不完全，聚合物不能完全形成三维网络结构，树脂的吸水倍数不高；但反应时间过长，树脂分子内部自交联机会增多，树脂网络过于紧密，网络不易张展，导致吸水量下降，且容易发生

33、副反应，破坏纤维素结构。只有适宜的反应时间才能形成有效的吸水网络，从而提高吸水性能。引发剂的加入量是影响接枝共聚反应的重要因素。如图3-4所示，随引发剂用量的增加，树脂的吸水倍率迅速上升至峰值，当过硫酸铵加入量为0.18g时合成的树脂吸水性能最好，之后继续增加过硫酸铵的用量却导致吸水倍数降低。因为引发剂加入量过少时，引发剂分解产生的自由基数量少，链引发反应缓慢，CMC上接枝点较少，接枝反应不易进行，不利于形成有效的吸水网络。引发剂浓度过大时，产生的自由基过多，聚合速率和交联反应过快，交联度增加，形成的树脂网络过于致密，不易扩张，水分子不易进入，导致吸水率降低;且反应体系粘度大，易发生爆聚，局部

34、自交联增大，导致聚合物的分子量下降，水溶性增大，降低吸水率。交联剂的加入量是影响树脂吸水能力的重要因素。微量的交联剂己经能很好地与单体发生聚合，将相邻的接枝支链连接在一起，形成三维空间网状结构。实验中，树脂的吸水倍率随交联剂N，N，亚甲基双丙烯酰胺用的增加而增加，适量的交联形成体型网状结构，水分子渗入充分溶胀，溶胀后的树脂具有良好的保水效果。当加入量为0.04g时，合成的树脂的吸水性能最好，之后继续增大交联剂的用量，吸水倍率却降低。这是因为，交联剂加入量太少时，形成的交联点少，聚合物交联密度低，形成的三维网络较稀疏，不能很好的保留水分，且树脂可溶性增大，强度下降，不利于提高吸水能力。交联剂加入

35、量过多时，聚合物的交联密度过大，交联点间的距离过短，溶胀时树脂网络不易扩张，网格空间变小，不利于水分子进入，树脂所能容纳的液体量减少，交联不足形成稀疏的三维网络，不能有效的保持渗入的水分，所以吸水倍率下降。由此确定交联剂的用量为单体质量的0.4%。在其他反应条件不变的情况下，考察AA中和度对高吸水性树脂吸水性能的影响，结果见图3-6。中和度指的是AA被NaOH中和的程度，它对树脂吸水性能有很大的影响。适度中和AA单体能增加强亲水性基团COONa的数量，COONa在水中电离成COO离子和Na+，固定在高分子链上的COO离子间的静电斥力作用使树脂网络扩张，同时，为维持电中性留在树脂网络内的Na+浓

36、度增大，有利于网络内外的渗透压增高，使吸水率增大。这是因为，中和度过低，AA单体反应活性大，分子碰撞剧烈，聚合速度过快，反应不易控制，且自交联程度增加，聚合物交联过于紧密，不利于吸水；此外，溶液呈很强的酸性，CMC易被酸解，纤维素链结构受到破坏，低分子量的聚合物增多，树脂水溶性增大，导致吸水率降低。但中和度过大时，易发生水解，破坏了引发体系，从而影响接枝共聚反应的进行;且单体反应活性较弱，反应速度下降，导致树脂的吸水性能下降。1林松柏, 林建明, 吴季怀等.纤维素接枝丙烯酰胺/高岭土高吸水性复合材料研究J.矿物学报, 2002, 22(4):299-302.2李建成,李仲谨,白国强等.羧甲基纤

37、维素及多元接枝高吸水树脂的制备J.中国造纸, 2004, 23(2):17-19.3马松梅,柳明珠,曹丽歆等.丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚制备耐盐性高吸水树脂J.功能高分子学报, 2003, 16(4):502-506.4吴文娟, 倪志刚, 耿晶晶. 纤维素接枝改性制备高吸水性树脂的研究J.中国造纸,2006,25(12):7-105乌兰.高吸水性树脂的吸水机理及制备方法J.化学与黏合,2006,28(3):169-171.6赵文元,王亦军.功能高分子材料化学M.北京:化学工业出版社,1999.7邹新禧.超强吸水剂M. 北京:化学工业出版社,2000.8杨小晨.高吸水性树脂的现状及发展方向J.甘肃科

38、技,2005,21(l0):130-131.9朱济群,肖祥雄.高吸水性高分子材料的研究进展J化工之友,2006,(2):37-38.10马凤国,宋毅,多英全等.羧甲基纤维素与丙烯酸和丙烯酰胺共聚接枝研究J.高分子材料科学与工程,2003,19(l):81-84本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。聚合方法为分均相聚合与非均相聚合两类。如生成的

39、聚合物能溶于各自的单体中，为均相聚合，因制得的是块状聚合物，又称块状聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它们的单体，在聚合过程中不断析出，为非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本体聚合的引发剂为油溶性引发剂，油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等。相对于过氧类引发剂，偶氮引发剂反应更加稳定。特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。 优点：生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积

40、大，生产能力大，易于连续化，生产成本低 缺点：热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。本体聚合流程针对本体聚合法聚合热难以散发的问题，工业生产上多采用两段聚合工艺。第一阶段为预聚合，可在较低温度下进行，转化率控制在10%30%,一般在自加速以前，这时体系粘度较低，散热容易，聚合可以在较大的釜内进行。第二阶段继续进行聚合，在薄层或板状反应器中进行，或者采用分段

41、聚合，逐步升温，提高转化率。由于本体聚合过程反应温度难以控制恒定，所以产品的分子量分布比较宽。 本体聚合的后处理主要是排除残存在聚合物中的单体。常采用的方法是将熔融的聚合物在真空中脱除单体和易挥发物, 所用设备为螺杆或真空脱气机。现在也有用泡沫脱气法，将聚合物在压力下加热使之熔融，然后突然减压使聚合物呈泡沫状，有利于单体的逸出。组数12345m（CMC）/g12345吸水倍数270.69249.25230.48209.56180.35自来水118.27117.85108.46109.24100.73盐106.48108.76100.28101.7195.96丙烯酸(AA)的亲水性优于丙烯酰胺(

42、AM)，加入丙烯酸（AA）单体并用NaoH适度中和丙烯酸，使接枝共聚物的分子主链上引入了强亲水性基团-COOH和-COONa，能与水分子之间形成氢键缔合结构而吸水，可以增加树脂的吸水倍率。如图3-6所示，随丙烯酸用量增加，树脂吸水倍率不断增加，当丙烯酸（AA）在投加单体总量中所占的比例为50%左右时，树脂的吸水性能最好，吸蒸馏水倍率达到268.49 g/g，之后继续增加丙烯酸（AA）在单体中的比例，吸水倍率却迅速下降。这是因为丙烯酸（AA）用量较小时，强亲水性基团较少，吸水倍率较低。但丙烯酸（AA）用量过多时，溶液介质中酸性增大，羧甲基纤维素（CMC）易发生酸解，对接枝共聚反应不利，且均聚物增加，同时单体浓度增大，反应加快，产生大量的反应热，不易及时散失，容易发生爆聚，使交联过于紧密，从而导致吸水倍率下降。林润雄,黄苗礼. 吸水性树脂吸水性及保水性的研究J. 高分子材料科学与工程,1999,7:1182 OSAFUNE-CHO R N. Moisture-absorbing and Desorbing Polymer and Compositions：US，6429265P. 2002-08-06.3 FUMIHIKO O，MASAKI M，KEIICHI I，et al. Study on Intelligent Humi