耐高温吸水材料
摘要
超强吸水齐U 由于具有优异的吸水性能而被广泛应用于很多领域a 然而，吸水速率慢、抗盐性和保水性差一直是阻碍超强吸水剂快速发展的主要问题。本论文在国内外研究基础上，合成了马来酸酐的淀粉系与多元共聚系列两类新型超强吸水剂。该吸水剂具有极快的吸水速率，很好的抗盐性和保水性。
以马来酸酐和丙烯酰胺为单体，硝酸铈胺为引发剂，N ，N ’一亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以溶液聚合方法合成了淀粉接枝马来酸酐／丙烯酰胺吸水树脂。研究了反应条件对产物吸液率的影响。并以FTlR 和SEM 对产物进行了表征。
以马来酸酐(MLN)，丙烯酰胺(AM)，甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)为单体，过硫酸钾为引发剂，N ，N ’．亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，司班为悬浮稳定剂，环己烷为连续相，采用反相悬浮聚合法合成了Poly(MLN-AM)二元交联共聚物和Poly(MLN．AM ．HEMA) 三元交联共聚物。系统研究了诸反应条件对产品吸水性能的影响，找到了最佳反应条件。并以FTIR 、XRD 、TG 、DSC 和SEM 等手段对共聚树脂的结构和性能进行了考察。产品最大吸水率和吸盐率可达12009／g 和3309／g 。
吸水动力学研究表明，制得的共聚物吸水速率极快，在Imin 内即达到饱和吸水量的95％以上，远远超过了同类样品的文献报道值
本论文还对产品在不同盐溶液和醇溶液中的溶胀行为进行了研究。结果表
明所制得的超强吸水剂在不同溶液中的吸收能力顺序分别为NaCI>CaCl2>AICl3和丙三醇>乙二醇>甲醇>乙醇。这些结果有助于研究吸水树脂的吸水机理。
高温时，制得的吸水树脂在自然条件下和土壤中均表现出很好的保水性能。土壤中添加少量吸水树脂可以大大提高其保水率。这表明产物在农业和园艺也中具有潜在的应用价值。 1超强吸水剂的定义
传统吸水材料，如在医疗卫生中使用的脱脂棉、海绵，日常生活中使用的卫生纸、尿布，作为水凝胶使用的明胶、琼脂等，它们来源广泛，价格低廉，但这些吸水材料主要依靠物理吸附来吸水，吸水能力小，只能吸收自身几倍至几十倍的水分，而且保水能力差，一旦施加压力，大部分水又被释放出来，因而限制了它们在实际中的应用价值。超强吸水剂是一种吸水能力特别强的物质，能够吸收自身质量数百倍到数千倍的水。现在所说的超强吸水剂主要包括高吸水性聚合物(Superabsorbent Polymer) 。本论文中所说的超强吸水剂是指高吸水性聚合物，也称为高吸水性树脂。作为一种新型功能高分子材料，超强吸水剂不但吸水量高，且吸收的水份不易用机械压力压出，具有优良的保水性能。因此，又叫高保水剂. 2超强吸水剂的分类
超强吸水剂种类繁多，一般按以下几个方面进行分类。
a ．从原料来源可分为三大系列：淀粉系(淀粉接枝、羧甲基化等) ；纤维素系(羟甲基化、接枝等) ：合成聚合物系(包括聚丙烯酸系，聚乙烯醇系，聚氧乙撑系等) 。b ．从亲水化方法可分为四类⋯：亲水单体的聚合；疏水性聚合物的羧甲基化、磺酸化等；疏水性聚合物与亲水性单体接枝共聚；氰基、酯基等聚合物水解。C ．根据交联的方法也可分为四类：用交联剂进行网状化反应：自行交联网状化反应；放射线照射网状化反应：水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构。d ．从制品形态可分为三类⋯：粉末状；膜状：纤维状。本论文按原料来源分类进行论述。
3超强吸水剂的结构与吸水机理
高吸水性聚合物是一类分子中含有极性基团并且有一定交联度的功能高分子，是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕而产生物理交联构成的一类功能高分子材料。从化学结构看，高吸水性树脂的主链或接枝侧链上含有亲水性基团如羧基、酰胺基、羟基、磺酸基等：从物理结构看，高吸水性树脂是一个低交联度的三维网络，其骨架可以是淀粉、纤维素或合成树脂：从微观结构看，高吸水性树脂的微观结构因合成体系不同而呈现多样性：淀粉接枝丙烯酸的海岛型结构、纤维素接枝部分水解丙烯酰胺的蜂窝型结构、部分水解聚丙烯酰胺的粒状结构(Granular Structure) 。高吸水性树脂最初吸水阶段吸水速率很低，这表明初始阶段树脂的吸水是通过毛细管吸附和分散作用实现的，接着水分子通过氢键与树脂的分子链上存在大量亲水基团(如羧基或羧基离子) 作用，离子型的亲水基团遇水开始离解，阴离子固定于高分子链上，阳离子为可移动离子，随着亲水基团的进一步离解，阴离子数目增多，离子之间的静电斥力增大使树脂网络扩张；同时为了维持电中性，阳离子不能向外部溶剂扩散，导致可移动阳离子在树脂网络内的浓度增大，网络内外的渗透压随之增加，水分子进一步渗入。随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而随着网络扩张其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电斥力，最终达到吸水平衡(如图1．1所示) 。
另外，高吸水性聚合物的吸水机理也可用Flory ．Huggins 热力学理论加以说明。高吸水性聚合物是三维空间网络聚合物，是高分子电介质。它之所以能吸水是因为在高分子固体和水相界面两侧自由能有差别，该吸水现象包含两个过程：一是对固体表面的吸附；二是通过界面溶入固体内部的吸附。聚合物的高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中极性基团的分布状态有关。
4超强吸水剂的吸水特性与测定方法
一、吸液能力
超强吸水剂的吸液能力可用吸液率来表征，它是指单位质量的超强吸水剂
所吸收的液体的质量，例如吸水率、吸盐率、吸血率和吸尿率。吸液率可用下 式表示：
吸液率的测定方法很多，有筛网法、茶袋法、抽吸法、离心法等。
吸液率也因测定方法不同而有差异。
二、吸水速率
吸水速率是指单位质量的超强吸水剂在单位时间内吸收水的质量。表示如
下：
吸水速率的测定方法有凝胶体积膨胀法，测定凝胶重量法，毛细管(Capillary)法，搅拌停止法，水不流动法等。
三、保水性能
保水性能指吸水剂吸水后的膨胀体保持其水溶液处于不离析状态的能力。可通过测定吸水平衡后的超强吸水剂凝胶的重量随时问的变化来表征。保水能力包括加压下的保水能力，自然条件下的保水和土壤中的保水特性。
四、其它性能
超强吸水剂还有其它一些性能，如重复吸液型，热稳定性，增稠性，选择吸收性，凝胶强度，缓释性及蓄热性。
文献
1《硅酸铝棉及其制品在电力工程中的应用与改进》-国家电力公司电力建设研究所吴川林
工业使用效果
硅酸铝耐火纤维具有容重(密度) 轻、导热系数小、使用温度高、抗热震性能好和蓄热少等优良性能，从而工业炉窑作为耐火隔热材料得到日益广泛的应用。以前由于成本高，只限于在800℃以上的设备上应用，近来由于生产量的发展，成本有所下降，加上火电厂400℃使用除硅酸钙外，还没有其它合适的材料，所以近来在电厂使用不断上升，而节能效果上也是很显著的。采用硅酸铝纤维及制品，耐温、保温性能优于硅酸钙制品、岩棉制品和泡沫石棉等。但经经济分析，造价较硅酸钙保温结构、硅酸铝硅酸钙保温结构高。如以某电厂一台30万千瓦机组主蒸汽及再热汽热段管道为例，全部采用硅酸铝保温结构方案比全部硅酸钙价高21．4万元，比内层用硅酸铝毯价高7．4万元。
关于硅酸铝耐火纤维制品质量改进的意见
上述介绍硅酸铝耐火纤维制品近年来发展迅速，从火电厂保温使用部位和用量逐年扩大，其使用性能较好，但与其它材料相比造价稍高，有些产品质量有待提高，综合起来尚有以下问题需改进。
这种制品由于生产工艺和类型的区别，因而造成产品质量有差异，目前质量最好是引进CE 公司，B&W公司，福禄等公司生产线和对引进消化、移植的生产线，产品质量较好，符合国家标准。但有些生产线的产品质量有待提高，其问题表现如下：
4．1采用电弧炉，压缩空气一次喷吹，生产出的纤维较短，渣球含量高，这种纤维一般供给采用湿法成型，生产密度150～200Kg ／m3的产品，其粘结剂采用聚乙烯醇或甲基纤维素，因这两种粘结剂耐热温度低，具有吸湿性，制品搬运和使用时容易折断，建议选用耐高温的粘结材料。
4．2采用电阻炉，压缩空气一次喷吹制作针刺毯，该工艺生产的产品密度小(容重轻) ，但由于纤维比较短，因此制成的毯拉力较差，在管道上使用，采用缠绕法容易折断，缠绕也不容易紧，因此使用二次喷吹提高纤维长度，增强拉力。
4．3采用电阻炉，离心甩丝，喷吹树脂，固化成型的制品。这种工艺生产的产品纤维长、拉力大、整体性能好，但渣球含量偏高，导热系数偏高，有的密度不易控制误差大(如同一批量密度测定89Kodm3、96Kg ／m3、120Kghn3) 。
4．4采用电弧炉，压缩空气喷吹，喷树脂，防尘油，手工成型，固化，这种工艺制品密度容易控制，产品为硬质和半硬质，比较受用户欢迎。
上述4．3，4．4的工艺产品，其粘结剂都是采用酚醛树脂，制品的耐热使用温度受到影响，因而其制品耐热温度应不是800℃以上。这种情况与矿物棉，玻璃棉制品一样，如矿物棉纤维耐热温度可达650℃，玻璃棉可达400℃，著采用树脂粘结剂矿物棉制品国标使用温度400℃，玻璃棉制品国标300～350℃，电力行业标准为350℃，．300℃，用树脂粘结剂的硅酸铝制品耐热使用温度是多少? 看来也只能到400一．450℃，若树脂含量小于1．5％可达500℃左右。因此采用树脂粘结剂淀制品耐热温度降低，使用范围受到限制，硅酸铝耐火纤维制品的优点、特点受到影响。
2《膨润土复合丙烯酰胺超强吸水剂的合成与性能研究》-赖红伟，曹宏梅，崔桂花，朱志国，崔湘浩
超强吸水剂又称高吸水树脂(super—absorb —ent polymer ，简称SAP) 是一种新型的功能高分子材料，它不同于传统吸水材料如海绵、纸、棉等，可吸收自身质量数百倍甚至上千倍的水，且吸收的水分即使是在机械压力作用下也不易挤出。SAP 具有独特的吸水和保水性能，易加工，用途广，因此被广泛应用于农林园艺、女性卫生用品、沙漠防治和绿化、建筑等许多领域。SAP 起源于美国，此后引起各国研究者的浓厚兴趣争相研究，为吸水材料开辟了一个崭新的领域。膨润土是一种天然土状矿物，由火山凝灰岩或火山玻璃状熔岩经自然风化形成，是以蒙脱石A1203·4Si02·H ：0为主要成分的粘土类矿物。膨润土具有遇水膨胀性、分散性、悬浮性、粘结性、触变性、润滑性、可塑性、吸附性、离子交换性和填充性能等。它能吸收相当于本身质量八倍以上的水，而其体积相应膨胀至干体积的10一30倍。膨润土经加工处理后的粉体具有较大的比表面积，可以较好地与有机体复合。由于其表面存在着许多羟基和活性点，可与有机树脂反应形成网络结构，有益于吸水率和吸水后凝胶强度的提高。膨润土能与许多有机极性分子等相互作用，生成膨润土一极性有机分子复合体。膨润土是一种非常重要的非金属矿产，世界总量为13亿吨。我国膨润土储量丰富，仅次于美国居世界第二位。因此对膨润土吸水聚合物进行研究、开发具有重要的实际意义。
膨润土的添加量对吸水率的影响
BT 的晶层结构(见图1) 是由两个硅氧四面体层(以T 表示) 中间一个铝氧八面体(以O 表
示) 组成，两层公用的原子是O ，即是结构单元为TOT 三层粘土矿物。这种层状结构会引起C 轴方向的结构膨胀，易发生同晶置换现象，且出现了正电荷不足，负电荷过剩的现象。这种过剩的负电荷可以由吸附在蒙脱石晶层表面的阳离子来补偿。当有水存在时，晶层表面的补偿阳离子容易被溶液中存在的其它阳离子所交换。
由图2可以看到，在盯添加量较少时，吸水率较高。随着BT 添加量的增加，吸水率逐渐减小。这是因为蒙脱石晶层与晶层之间以范德华力结合，键能很弱，易解离。水分子能够进入晶层中间，使晶层键断裂、层距增加，引起晶格定向膨胀；同时晶胞带有许多金属阳离子和羟基亲水基，因此表现强烈的亲水性。膨润土含量较低时可以部分参与交联，起一定的交联作用，使树脂的交联密度变大，同时膨润土表面的多羟基结构使羟基(一OH) 与羧酸钠基(一COONa) 、羧基(一COOH) 协同作用增加吸水率。当膨润土含量较高时。由于膨润土的结晶起到物理交联作用占主导地位，抑制了大分子链的伸展，且使树脂的可溶部分增大，树脂吸水后难于张网，降低了水分子通过扩散进^树脂网络的速度，降低了树月旨的吸水率。
结论
添加了膨润土的复合SAP 的吸水率和吸水速率虽有所降低，但保水性和吸盐水率却显著提高。并且大幅降低了生产成本，增强了凝胶强度，拓宽了sAP 的应用范围。
3《丙烯酸、糊精接枝共聚制备超强吸水剂的一种新方法》-李青丁泽人
合成原理
丙烯酸用氢氧化钠中和到一定程度，以过硫酸铵引发聚合成直链型大分子，然后与糊精接枝共聚，并以N ，N ’亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，形成一种聚合物互穿网络（IPN ）的高分子合金。与其他高分子合金一样IPN 呈两相或多相结构，这种相互贯穿的特殊结构有利于各相之间发挥良好的协同效应而赋予IPN 共聚物许多优异的性能，由此可解释本实验的产物为什么具有超强吸水性。聚合过程中，我们未采用N2除02。一般而言，在较低温度下（如低于100C ），氧分子具有双自由基特性而对聚合反应起阻聚作用，并在该温度条件下，生成相当稳定的过氧自由基或过氧化合物。不过这种作用视反应的不同而定，一般都比较轻微。当温度较高时，生成的过氧键能分解成自由基而引发单体聚合，工业上采用氧作引发剂生产高压聚乙烯就是典型例子，在这个反应过程中，乙烯与氧反应生成过氧化物，过氧化物在高温下分解，产生可以引发乙烯聚合的自由基。氧是引发剂还是阻聚剂与温度等条件有关。基于上述原因，同时为了降低成本，简化装置和操作，我们决定不用N2保护。
实验优化
采用正交试验法和单纯形优化法，优化实验工艺条件和配方。正交实验的因素与水平见表l ，实验安排与实验结果见表2。
从表2 看到：
l ）吸盐水率与吸纯水率成正相关关系，因此，可以后者为指标来表示产物的性能。
2）从极差知各因素对指标影响的大小依次为：
反应时间、反应温度、丙烯酸中和度、N ，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、糊精、引发剂、尿素。不过这个顺序不是绝对的，因为各因素取值范围的大小也会影响极差的大小。
4《木豆淀粉／丙烯腈超强吸水剂初步研究》-和润喜，张建云，李正红，邱坚，周朝鸿，刘秀贤，惠雅玲
实验据丙烯腈用量、引发剂硝酸铈铵用量、接枝温度及皂化液浓度等4个因子，3个水 平正交实验设计，其正交实验结果见表1和图1．
由表l 可知，第6组郎参数为引发剂用量0．05 g ，丙烯腈用量1．8 g ，接枝温度30℃，№oH 用量3．0 g 的吸水能力为最高．经表J 的计算分析和图1的趋势图可得：超强吸水剂的吸水能力随丙烯腈用量的增加而升高，其量为1．8 g时吸水能力最高．超强吸水剂的吸水能力随接枝温度的升高而降低．引发剂用量从o ．04 g 增加到0．05 g 时，吸水能力大幅升高，当其量再增加时吸水能力略有下降，但下降幅度不太．NaOH 用量的增加，吸水能力先升高，然后降低，其用量为3．0 g 的吸水能力为最高，当NaOH 用量再增加时，吸水能力
反而下降．再从极差值的大小可确定其影响因子的主要顺序为C>A>B>D，因此．各工艺参数为A283C11)2，即较优的工艺参数为：接枝温度为30℃，引发剂用量为o ．05 g ，丙烯腈用量为18 g，NaOH 用量为3．0 g．
小结
练上所述．影响因子的主要顺序为c>A>B>D；较优工岂参数为：接枝温度为30 cc， 引发剂用量为0 05 g，丙烯腈用量为1．8 g，NaOH 用量为3．0 g．该工艺所制备的超强吸水剂
的吸水能力为272倍．与国内外超强吸水剂的吸水能力相比尚有一定的差距．这可能是由于
木豆淀粉中直链和支链淀粉含量不同，直接影响超强吸水剂的吸水能力；其次在工艺中，糊
化不完全，加入丙烯脯单体和引发剂的速度、浓度等因素都可能会影响它的吸水能力；再次，
加入丙烯腈单体和引发剂的先后顺序，影响产品的吸水能力，因此，对影响木豆淀粉超强吸
水剂吸水能力的各种因素，尚有待进一步研究．
5《遇水膨胀水泥浆体系的研究与应用》-李绍晨
1技术思路
目前中国普遍认为水泥浆体积收缩产生微间隙与微裂缝是造成地下流体窜流的核心，因此，研究的专用防水窜水泥浆体系主要是膨胀型水泥浆体系，这些体系多半是在水泥水化过程中与特殊添加剂一起发生反应生成可产生膨胀效果的产物，产生一定的塑性膨胀以及后期硬化膨胀，封闭窜流通道，防止水窜的进行。目前各油田应用的膨胀型水泥浆体系包括发气膨胀和晶格膨胀2种，这2种膨胀水泥都是一次性膨胀，膨胀结束后不会发生再次膨胀。当由于水泥浆顶替效率低、套管形变、地应力作用、后期的生产或／和增产作业等因素，造成水泥石产生微环隙、微裂缝时，就会引发水窜。因此，要保证从固井施工结束到新井投产以及后期使用的整个阶段地层水不发生窜流，目前应用的防水窜水泥浆体系并不能满足要求。因此，针对水窜的特殊性，通过在水泥浆体系中添加能控制吸水膨胀时间的遇水膨胀材料，在水泥形成结构的后期，表现出一定的水敏性，产生一定的体积膨胀，弥补水泥石体积的收缩，并产生微膨胀，提高水泥石的前期胶结质量。而且，在地层水存在的情况下，水泥石能产生再次微膨胀，增强含水层位的水泥胶结质量，消除或减小微环隙和微裂缝，实现水泥石的自修复，从而提高同井质量和生产过程中水泥石的抗水窜能力。
2 SDSP一1遇水膨胀剂的作用机理
SDSP 一1遇水膨胀剂，主要由耐高温、高压的高吸水膨胀树脂和具有缓水溶性能的包衣材料，经特殊的加工工艺研制而成。与水泥和其他外加剂混合后形成水泥浆时，其外表的包衣材料首先与水接触并开始逐渐溶解，一定时间后溶解完毕，中间的高吸水膨胀材料与水接触而吸水膨胀。如果包衣材料的溶解速度控制适当，就能实现膨胀材料在水泥硬化期或形成水泥石以后的吸水膨胀，从而实现凝固期间的水泥环体积微膨胀和水泥石后期遇水再膨胀，提高水泥环的胶结质量，完成水泥石微间隙、微裂缝的自修复，提高固井质量，防止或减轻生产过程中水窜的发生。
结论
1．遇水膨胀水泥浆凝固后期能产生微膨胀，提高双界面的水泥胶结质量。
2．水泥石接触地层水后，能产生再次体积微膨胀，实现微环隙或微裂缝的自修复。
3．该水泥浆存在初期稠度发展较快的现象，影响水泥浆的流动性，需进一步完善。
6《吸水膨胀橡胶的制备及其耐环境性能》-胡凯，江学良，周爱军，范一泓，万香港，吉钰纯
实验部分
1．1主要原料和配方
原料：丙烯酸(AA)，天津市福晨化学试剂厂；2一丙烯酰胺基一2～甲基丙磺酸(AMPS)，河南辉县化工厂；二甲基一二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，北京汇成万泰科技有限公司；丁腈橡胶(NBR)N41兰州石化；炭黑N330武汉银河精细化工原料开发有限公司；沉淀法白炭黑JF666重庆建峰集团有限公司，其他试剂或助剂均为市售工业级．配方(质量份phr) ：NBRloo ，硬脂酸1．5，氧化锌5．O ，高吸水树脂10～50，补强剂50，防老剂4010 2．O ，促进剂CZ 1，硫黄2．O ．
1．2实验设备SKl60B 双滚筒炼胶机，上海拓林橡胶机械厂；XL 昏D 压力成型机，浙江湖州东方机械有限公司；C2000E 无转子橡胶硫化仪，北京市友深电子仪器厂；冲片机CDR 一5，成都真武机械厂；wDw_90电子万能试验机，深圳凯强力股份有限公司．橡胶硬度计，上海精密仪器仪表有限公司；橡胶裁刀，江都市天惠试验机械有限公司．
1．3吸水树脂的制备在250 mL 的三口烧瓶中加入一定量环己烷、分散剂Span80、交联剂N —N ’一亚甲基双(丙烯酰胺) 、引发剂(K：S ：0。) 和单体AA(部分中和) 、AMPS 、DMDAAC ．72℃下反应3 h，冷却、抽滤、洗涤，干燥得到白色粉末即为高吸水树脂(SAP)．
2．2 吸水树脂含量对WSR 性能的影响
2．2．1 吸水树脂含量对WSR 吸水性能的影响
图3是在80℃下不同吸水树脂(SAP)含量的WSR 膨胀率随时间变化而变化的曲线．从图3可以看出：随着SAP 含量的增加，WSR 的吸水速率越快；WSR 的吸水平衡膨胀倍率随树脂含量的增加而增加，当SAP 含量超过40 phr时，wSR 的平衡膨胀倍率反而随树脂含量的增加而降低，这是因为SAP 是亲水而橡胶疏水，两者的相容性不好，SAP 在橡胶基体中分散不均匀，吸水时容易从wSR 中脱落而流失，当树脂含量超过40 phr时，树脂在橡胶中的相容性达到饱和，树脂含量越高流失率越大，导致WSR 的内部结构松散，会使更多的树脂从WSR 的表面析出，从而衡膨胀倍率随之减小。
结语
a ．以AA 、AMPS 、DMDAAC 三元共聚制备高吸水树脂．b ．以NBR ，SAP ，白炭黑和炭黑为主要原料，通过物理共混制备遇水膨胀橡胶，结果表明：随着SAP 含量的增加，WSR 的遇水膨胀性能先增加后降低，其力学性能也逐渐降低；在补强剂总分数不变的情况下，随着白炭黑含量的增加，WSR 的吸水性能逐渐增加，力学性能总体呈下降趋势；当树脂为40 phr ，白炭黑为30 phr，炭黑为20 phr时，WSR 的综合性能达到最佳，此时平衡吸水倍率为8．1倍，拉伸强度为7．6 MPa，断裂伸长率为1 134％．c ．环境温度、溶液矿化度以及溶液pH 对WSR 的吸水性能有较大影响．
7《木糖醇交联的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂的制备及性能研究》-杨晓丽马俊红买苏尔司马义 努尔拉
影响吸水性能的因素
1 单体浓度的影响由表1 可知在一定的反应时间内, 单体浓度低于35%时, 聚合缓慢, 所得树脂易溶于水, 吸水率低, 为树脂的相对分子质量小引起的[5]O 单体浓度高于45%时, 中和过程中丙烯酸钠以白色固体形式析出, 交联剂不易完全溶解, 而且在聚合过程中, 反应较快, 热量难以及时放出, 产物的吸水率也较低O 适宜的单体浓度为35% 40%。
2 单体中和度的影响表2 结果表明丙烯酸中和度对树脂吸水能力影响较大, 中和度为75%时产物吸液率最好O 中和度过小时, 溶液中丙烯酸浓度高, 丙烯酸聚合速度比丙烯酸钠快得多, 易形成高度交联的聚合物, 并且羧酸根较少, 产生的渗透压和亲和力小, 吸水率低; 反之, 形成的聚合物在吸水时网络结构上离子浓度较大, 使所得树脂的水溶性增大, 吸液率低。
3 引发剂用量的影响由表3 可知, 引发剂用量为0. 5%时吸水性最好O 当引发剂用量小时, 聚合反应慢, 导致聚合物交联程度小, 吸液率小; 当引发剂用量较大时, 聚合反应快, 分子量过低, 吸液率下降。
结论
用木糖醇做交联剂 水溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠超强吸水剂 所得树脂吸水率高 耐盐性好 吸液速率快 有较好的保水性和热稳定性 丙烯酸40% 中和度75% 过硫酸铵0. 5% 木糖醇6% 70C 反应所得树脂有最大吸液率 吸蒸馏水1334mL/g 吸生理盐水110mL/g 与同类多元醇交联的树脂比较 有较高的吸水能力 所得树脂在不同离子强度的Nacl~ cacl2 ~ Fecl3盐溶液中吸液率不同 当离子强度小于0. 001 时 树脂的吸液率随离子强度的变化不
大 当离子强度大于0. 001时 对于同一离子强度的不同盐溶液 树脂的吸液率大小顺序为:Nacl> cacl2> Fecl3
8《甘露醇交联的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂的制备及性能研究》-杨晓丽， 马俊红， 买苏尔， 司马义·努尔拉
超强吸水剂的合成及性能测试
1．2．1超强吸水剂的合成
将一定量的丙烯酸置于烧杯中，搅拌冷却条件下用氢氧化钠水溶液中和到预定中和度，冷却至室温，加入交联剂搅拌溶解后倒人自制广口聚合瓶中通N2驱氧，在带有磁力搅拌的恒温油浴中加热至聚合温度，再加入引发剂，搅拌聚合2．5 h，冷却至室温，产物用甲醇洗涤，真空干燥，粉碎过20目筛备测。
1．2．2性能测试
1．2．2．1吸水性的测定：
称取0．3 g样品，放入1000 IIlL烧杯中，加入1000 mL蒸馏水，室温下溶胀1．5 h后，以loo 目尼龙袋滤沥5 IIlin，量出滤液体积，由下式计算其吸水性：
吸水性(“／g)=(初始加人水体积一滤出水体积) ／干燥吸水树脂质量以同样的方法，以生理盐水代替蒸馏水，求吸盐水率。
1．2．2．2吸水速率的测定：
在数只1000 n1L 烧杯中，分别加入O ．1 g 树脂和300 mL 蒸馏水，各静置不同的时间，用100目尼龙网袋过滤，得吸水性与时间的关系。吸盐水速率的测定方法同上，以生理盐水代替蒸馏水。
1．2．2．3高温保水性能测定：
充分吸水后的凝胶150 g置于1000 nlL的烧杯中，放入恒温烘箱中，在一定温度下测定其质量随时间的变化，以不同时间的凝胶质量与其初凝胶质量之比作为保水率指标。
2 结果与讨论
2．1影响吸水性能的因素
2．1．1单体浓度的影响
由表l 可以看出单体浓度为40％时，树脂有最大吸水性。随着单体浓度的增加，树脂的吸水性呈现出先增大后减小趋势。单体浓度低于35％时，聚合反应速度缓慢，在一定的反应时间内，导致树脂转化率减小，吸水倍率降低；单体浓度高于45％时，在中和过程中，丙烯酸钠以白色固体形式析出，交联剂和引发剂不易完全溶解，而且在聚合过程中，热量难以及时放出，引起暴聚，导致树脂相对分子质量减小，吸水倍率降低。
结论
3．1用多元醇甘露醇做交联剂，水溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠超强吸水剂。当单体浓度为40％，中和度为75％，引发剂用量和交联剂用量分别占单体质量的O ．5％和6％，反应温度为70℃时树脂有最大吸液率，吸蒸馏水1750 111I／g ，吸生理盐水130 rrⅣg 。
3．2不同pH 值溶液对所得树脂的吸液性能影响较大，树脂吸液率随溶液pH 值的增大呈先增大后减小趋势。在pH 值范围4—12之间时，树脂有较大吸液量。
-33．3所得树脂在不同离子强度的盐溶液中有不同的吸液率，当离子强度小于10×10
时，树脂的吸液率随离子强度的变化不大，且阳离子的价态对其影响也不大；当离子强度大
-3于10×10时，对于同一离子强度的Nacl 、cucl2、Fecl3盐溶液，树脂的吸液率大小顺序为NaCl>FeCl3>CuCl2。
3．4所得树脂吸水性高，耐盐性好，有较好的保水性和耐热性，与同类多元醇交联的树脂比较，有较高的吸水能力旧_11|，合成工艺简单，原料价廉易得，对实现工业化生产具有重要意义。
9《高吸水性树脂的耐盐性与凝胶强度改善的研究》-张健，孙民伟，张乐，谢续明，杨勇
高吸水性树脂吸水倍率的影响因素
原料组成
由图可见，在0.9%NaCL盐水中，随着AMT 含量增加，BSA 的ESA 下降。这是因为：一方面，AMT 为无机物，其结构中没有互相贯通的空间网络结构存在，只能在层间和表面发生水化而膨胀，因而其吸水能力远弱于聚合物；另一方面，由于粘土粒子中接枝的反应性基团参与聚合反应，起到了交联剂的作用。
随着AA 含量增加，P/A 的T/G 先上升至最大值后，又逐渐减小，AA 在11g 左右ESA 出现最大值142。因为AA 浓度增加引起大分子间的斥力增强，交联网络结构更加伸展扩大，可以容纳更多的水，吸水倍率上升。当AA 含量过高时，ESA 降低。一是由于聚合时单体间的强电性斥力导致大量的大分子短链产生，网孔变小；二是因为反离子—Na+ 浓度增大，对羧酸根的电中和作用引起水化能力减弱和网孔收缩。随着AMPS 含量增加，ESA 逐渐上升；AMPS 含量超过16.8g 时，ESA 基本保持不变。这主要是由于AMPS 的聚合物为强聚电解质的缘故。进一步比较发现：AA 和AMPS 的加量少时，ESA 差别小；AA 和AMPS 的加量增大时，ESA 差距拉大。充分说明AMPS 的加入能更好地改善高吸水性树脂在盐水中的吸水性能。
结论
（1）蒙脱土表面或层间的活性羟基易连接上反应性基团。
（2）AMPS 和AMT 的加入有利于调控高吸水性树脂的吸水速率。
（3）AMPS 的存在能有效地改善高吸水性树脂的耐盐性；随温度提高，加入AMT 后的高吸水性树脂的ESA, 上升趋势比加入MONT 时明显，且ESA 上升趋势的温度区间变宽。
（4）AMT 的加入能大大提高凝胶强度和贮存稳定性。
10《Fire resistance characteristics of fire protection materials of high water content using super-absorbent polymer》
-Zhao-Fen Jin ；Yutaka Asako ；Yoshiyuki Yamaguchi ；Minoru Harada
It is empirically well known that a moist fire protection material shows a good fire resistant characteristics. From this fact, a fire protection material is made of a mixture of cement mortar in which water storage materials such as silica gels or moist perlites are mixed. The latent heat of water in the fire protection material plays an important role in the resistance of temperature rise. In this study, the fire resistance tests for a fire protection material of high water content is conducted and the temperature response of the test material is obtained. The test material consists of the perlite motar in which the gels which absorbed the aqueous solution of calcium chloride are mixed as the water storage material. The water content of the test materials were also measured. And also the numerical predictions for the fire resistance test were conducted and the results were compared with the experimentally obtained temperature responses.
11《Synthesis, characterization and evaluation of SodiumDoped lithium zirconate as a high temperature CO2 absorbent 》-Guzman-V elderrain, V ；Delgado-Vigil, D ；Collins-Martinez, V ；Ortiz, AL A novel modification of the steam methane reforming process (SMR) for the production of hydrogen, where the reforming, water gas shift and solid CO2 capture reactions are combined in one single process step (Sorption Enhanced reforming, SER) leading to the production of high purity hydrogen. An essential part of this process is the CO2 solid acceptor, which must possess adequate absorption capacity and fast absorption/regeneration kinetics. Recently, Li2ZrO3 has been proposed as CO2 acceptor due to its high thermal stability. However, CO2 absorption kinetics for this material is significantly slow. The objective of the present work is to dope Li2ZrO3 with Na aiming to increase its CO2 absorption capacity and kinetics. Li2ZrO3 was doped with 2, 5, 10 and 15% weight with NaNO3 using the incipient wetness and calcined at 900 degrees C. XRD was used to determine the crystalline structure of the materials. CO2 absorption evaluation of the samples was performed through TGA at 600 degrees C (80% CO2/Ar), while regeneration was at 850 degrees C (Air/Ar). Results reveal an increase of in the absorption capacity of the Na doped materials with respect to pure Li2ZrO3. XRD patterns of the doped samples suggest a limited substitution of Li by Na atoms within the Li2ZrO3 structure.
12《Study of packing density and temperature on the oil sorption capacity of packed local kapok fiber as bio-oil spill absorbent. 》
-Sulaiman, O. O.
Oil spills are global concern due to the environmental impact and consequence of release of affluence. Various commercial products have been development and create to control spills, including the use of fibers as sorbents. This study investigates the use bio-based material of kapok fiber as sorbent materials for oil spills absorption. The study characterized the chemical and morphological properties of kapok fiber, experiment conducted involved FTIR and SEM analysis. Sorption tests with oil were conducted in deonized water thickness of oil and water. Oil sorption capacity by kapok fiber was strongly influenced by packing densities and temperatures. As packing densities and temperatures increased, oil sorption capacity of kapok fiber was reduced proportionally. Kapok shows excellent buoyancy and very high hydrophobicity and oil sorption capacity. The research has shown that kapok fiber can be adapted for sorbent materials for oil spills.
13《Preparation and evaluation of the new absorbent for toluene-containing waste gas》—刘英 王力
This paper is engaged in the study of a new absorbent prepared for purifying VOCs from the exhaust gases. A stable emulsion is used to show the water and biodiesel as the raw material for the first time. Since the volatile organic compounds (VOCs) in the exhaust gas may account for the key factor for air pollution, we have been testing a new absorbent which can improve the absorptive efficiency of biodiesel. Through the variance analysis of experimental data, we have investigated and analyzed the effects of various factors (the ratio of biodiesel and water, HLB of emulsifier, amounts of emulsifier, emulsifying time and emulsifying temperature) on the stability of emulsion. The results show that the suitable conditions for absorbent preparation can be shown as follows: the ratio of biodiesel and water is 7:3;the HLB of emulsifier is 10, the amounts of emulsifier is 5%, the emulsifying time is 0.5 h and the emulsifying temperature is room temperature. The emulsion is used to absorb the toluene-containing waste gas, which is analyzed in the laboratory. The experimental data can actually be obtained by gas chromatography. Furthermore, the optimal operation conditions are established too. The results of our investigation show that the removal ratio of toluene in the exhaust gas can be as high as 90.3%. In addition, the absorption of emulsion also proves better than the biodiesel. Therefore, the new absorption developed here by the present authors can be used to purify VOCs of the waste gas much more efficiently.
针对工业排放的大量有机废气, 制备了一种新型吸收剂. 首次以水和生物柴油为原料, 经乳化形成稳定的乳液, 可提高生物柴油的吸收性能. 考察了油水比、乳化剂HLB 值、乳化剂添加量、乳化时间和乳化温度对乳液稳定性的影响. 将乳液作为甲苯废气的吸收剂, 通过实验室模拟废气, 考察了其对甲苯废气的去除率. 结果表明, 在油水比(质量比) 为7:3,乳化剂HLB(亲水亲油平衡值) 值为10, 乳化剂质量分数为5%,乳化时间为0.5 h, 乳化温度为室温时, 乳液的稳定性最好, 且对甲苯废气的去除率可达到90.3%.
14《Application of multi-indicator analysis on synthesis of super absorbent polymers》—钟华 孙保平
With the development of economy and society, humans’ demand for water is sharply increasing. China's freshwater resource per capita is only about 1/4 of the world ’s. However, due to irrational exploitation and utilization of water resources, the water scarcity in China is becoming a more and more serious problem. Therefore, the development of water-saving technology is imperative. Super absorbent polymer (SAP) is a chemical water-saving product that has developed very fast in recent years. It is a functional polymer material with high water-absorbent capability. Its internal, cross-linked, hydrophilic polymer network structure is able to adsorb and hold a large amount of water, while its physical structure remains stable. Thus it can absorb water more than hundreds of times of its own weight. What’s more, the water held by SAP can be slowly released for plant use in arid lands. In this study, with the help of orthogonal design, a series of super absorbent polymers was prepared with different synthesis conditions and formulas. By using starch, acrylic acid, and acrylamide as main materials and functional monomer, N,N'-Methylenebisacrylamide (MBA) as crosslinker, and ammonium persulphate as initiator, the super absorbent resins were synthesized at certain reaction temperatures and neutralization degrees which refers to the molar ratio of alkali and acrylic acid. After the synthesis, these novel composite super absorbent resins were evaluated by using a composite evaluation system. In this system, four indices of effectiveness were used: absorbency of deionized water, water absorbency in soil, water-holding capacity, and the effect on germination percentage of seeds. These four indices involved in the present composite evaluation system concluded not only the most widely used indexes in the laboratory setting,but also the useful indices in real production systems. Two statistical methods of Z-score comprehensive evaluation and comprehensive balance analyzing were used to build the comprehensive evaluation system. The system could be accepted for optimizing the synthesis conditions and selecting the best and the most effective SAP suitable for practical agricultural production. Compared to some other previous studies that take the absorbency of deionized water as the only evaluation standard, the present study got a more comprehensive view to test the effectiveness of SAP, especially in practical situations. The evaluation system and calculation methods were simple and rapid. Thus they could be easily extended and utilized for the synthesis and evaluation of SAP or other new materials. The statistical data obtained from the results of variance analysis and range analysis indicated that temperature was the most significant factor affecting the character of the polymer. The order of importance of the five factors was temperature > neutralization degree > acrylamide > ammonium persulphate > MBA. As the result of the composite evaluation of two statistical methods, the optimal synthesis condition was chosen as follows:1g cured starch, 5mL acrylic acid, 1mg MBA,0.02g ammonium persulphate, and 2.0g acryl amide were incubated together at 85 and with 90%neutralization degree adjusted by 1%KOH a℃ queous solution for 40min to produce the raw resin. After 24h drying, the final product could be obtained. The selected optimal super-absorbent polymers demonstrated good potential for water saving in agriculture. Moreover, it could be applied to water-saving agriculture, seedling transplanting, soil and water conservation, and many other fields.
为合成更贴近生产实际的超吸水树脂保水剂，及提高其使用效果，该研究以淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料，采用过硫酸铵为引发剂，N,N ’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA ）为交联剂在一定温度和中和度下制备了高吸水性复合材料。合成过程中选取五因素四水平正交试验设计，重复3次。采用Z 分综合评价法和综合平衡法对其作为保水剂时的去离子水吸水倍率、土壤中吸水倍率、失水速率及种子发芽率等4个指标进行综合评价。研究得出影响保水剂性能的因素重要程度为温度＞中和度＞丙烯酰胺＞过硫酸铵＞MBA 。优化筛选出了最佳合成配方及反应条件。即：1 g 淀粉加入15 mL 水熟化后，加入5 mL 丙烯酸，2.0 g 丙烯酰胺，N,N-甲基双丙烯酰胺1 mg，采用KOH 溶液使体系中和度为90%，在85℃下反应40 min。该
研究所采用的试验方法和评价体系简便易行，可用于超吸水树脂保水剂或其他新型材料的合成与评价。
参考文献
《制备超强吸水性聚合物的一种新方法》—柳明珠 彭树馥
《硅酸铝棉及其制品在电力工程中的应用与改进》-国家电力公司电力建设研究所吴川林
《Application of multi-indicator analysis on synthesis of super absorbent polymers 》—钟华 孙保平
《Preparation and evaluation of the new absorbent for toluene-containing waste gas》—刘英 王力
《Study of packing density and temperature on the oil sorption capacity of packed local kapok fiber as bio-oil spill absorbent.》-Sulaiman, O. O.
《Synthesis, characterization and evaluation of SodiumDoped lithium zirconate as a high temperature CO2 absorbent》-Guzman-Velderrain, V ；Delgado-Vigil, D ；Collins-Martinez, V ；Ortiz, AL
《Fire resistance characteristics of fire protection materials of high water content using super-absorbent polymer》
-Zhao-Fen Jin ；Yutaka Asako ；Yoshiyuki Yamaguchi ；Minoru Harada
《高吸水性树脂的耐盐性与凝胶强度改善的研究》-张健，孙民伟，张乐，谢续明，杨勇
《甘露醇交联的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂的制备及性能研究》-杨晓丽， 马俊红， 买苏尔， 司马义·努尔拉
《木糖醇交联的聚丙烯酸钠类高吸水性树脂的制备及性能研究》-杨晓丽马俊红买苏尔司马义 努尔拉
《吸水膨胀橡胶的制备及其耐环境性能》-胡凯，江学良，周爱军，范一泓，万香港，吉钰纯
《遇水膨胀水泥浆体系的研究与应用》-李绍晨
《木豆淀粉／丙烯腈超强吸水剂初步研究》-和润喜，张建云，李正红，邱坚，周朝鸿，刘秀贤，惠雅玲
《丙烯酸、糊精接枝共聚制备超强吸水剂的一种新方法》-李青丁泽人
《膨润土复合丙烯酰胺超强吸水剂的合成与性能研究》-赖红伟，曹宏梅，崔桂花，朱志国，崔湘浩
个人观点
随着科学技术的飞速发展, 尤其是多学科间的相互渗透, 各种具有特殊功能和优异性能的新材料不断涌现。吸水膨胀材料是新型的复合型功能材料, 可分类为吸水膨胀橡胶和液体型吸水膨胀橡胶及吸水膨胀橡塑材料等, 其中吸水膨胀橡胶是70年代后期开发的新型功能性高分子材料, 工业界称其为遇水膨胀性橡胶（WSR ）。WSR 在保持橡胶高弹性的同时具有快速吸水和保水性能, 可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、海上采油、城镇供水设施、民用建筑等, 还可用于汽车集装箱、精密仪器及食品的防水、防潮包装等。WSR 对稍加压力即可实现其密封防水功能, 且能够消除压缩应力对材料造成的破坏, 而传统的密封材料需压缩35%才能达到功效。WSR 施工方便、效率高、可节省材料并降低工程造价, 是换代型的防水密封材料, 有很好的应用前景和巨大的市场。
随着我国的经济发展和西部大开发战略的实施, 吸水膨胀橡胶将会有广阔的市场前景。山东建材学院近年来一直从事吸水性功能材料和吸水膨胀材料的理论研究, 加之我省制备WSR 的资源丰富, 因此应凭借这一原料优势和科研优势, 加快吸水膨胀材料的研究开发。建议生产厂家与科研单位联合进行开发, 尽快形成技术优势, 占领市场, 以带动省内橡胶、塑料、复合材料制品加工行业的进一步发展, 促进我省复合材料产业的发展。