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高吸水性树脂(英文名为Super Absorbent Resin, 简写为SAR),或者称为高吸水性聚合物(英文名为Super Absorbent Polymer,简写为SAP),是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。与传统吸水材料如海绵、纤维素、硅胶相比,它不溶于水,也不溶于有机溶剂,却又有着奇特的吸水性能和保水能力,同时又具备高分子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量高,可达到自重的千倍以上,而且保水性强,即使在受热、加压条件下也不易失水,对光、热、酸碱的稳定性好,还具有良好的生物降解性能。
高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。是一种典型的功能高分子材料,具有一般高分子化合物的基本特性。它能够吸收并保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分或都数十倍的盐水,并且能够保水贮水,即使加压也很难把水分离出来。这是由于其分子结构上带有大量具有很强亲水性的化学基团,而这些化学基团又可形成各种相应的复杂结构,从而赋予该材料良好的高吸水和高保水特性。
高吸水性树脂与水有很强的亲和力使它在个人卫生用品方面得到广泛应用,并在农业、土木建筑、保鲜材料、改造环境等方面的应用也显示出广阔的前景。如婴儿纸尿片、老年失禁纸尿片布、妇女用卫生巾等,广大发展中国家在这方面的需求不断增长,各国纷纷扩大生产,增加研究和开发力度。高吸水性树脂作为通讯电缆的防水剂、湿度调节剂、凝胶转动装置、活体酶载体、人造雪等方面也得到了大量的研究和应用。高吸水性树脂在农艺园林方面的应用也已表现出令人鼓舞的前景,它有利于节水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物发芽率等。高吸水树脂在沙漠治理方面的应用更是具有无可估量的社会效益。由此可见进一步开发高吸水性树脂仍然有很重大的意义。
1.国外状况
高吸水树脂的研究开发始于20世纪60年代后期。1966年美国农业部北方研究所Fan-ta等进行了淀粉接枝丙烯腈的研究,从此开始了高吸水树脂的发展。Fanta等在论文中提出:淀粉衍生物的吸水性树脂具有优越的吸水能力,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,甚至还具有吸湿放湿性,这些材料的吸水性能都超过以往的高分子材料。该树脂最初在Henkel Corporation工业化成功,其商品名为SGP(Starch Graft Polymer)。1971年Grain Processing公司以硝酸铈盐作引发剂,采用丙烯腈接枝在淀粉或纤维素上的方法合成出高吸水树脂。在这一时期,美国Hercules、National Starch、General MillsChemical,日本住友化学、花王石碱、三洋化成工业等公司相继成功开发出了高吸水树脂,德国、法国等世界各国对高吸水树脂的制备、性能和应用等领域也进行了广泛的研究,并取得大量成果。其中成效最大的是美国和日本。此后,国外对SAP的研制、生产和应用便以惊人的速度发展起来。1978年日本实现了SAP工业化生产。
高吸水树脂的生产与消费增长很快,1980年,世界高吸水性树脂生产能力约为5 kt/a,1990年增加到207 kt/a,1999年猛增到1292 kt/a。目前,世界SAP的最大生产商是日本触媒化学公司,其次是Deggusa/Huels集团的Stockhausen公司,第三位是美国Amcol公司的全资子公司Chemdal公司,这3家公司合计能力约占世界总能力的47.2%。欧洲高吸水性树脂的主要生产厂家有法国Atofina公司和SNF Floerger公司,比利时的BASF公司和Nippon Shokubai公司,德国BASF公司、Stockhausen公司和Dow化学公司、英国Industrial Zeolite公司等。
美国是世界上最大的高吸水性树脂消费国,消费量约为280 kt,约占世界总消费量的35.0%。欧洲高吸水性树脂的消费量约为200 kt,约占总消费量的25.0%;日本高吸水性树脂的消费量约为80 kt,约占世界总消费量的10.0%;其他地区的消费量约占30.0%。根据预测,2005年世界高吸水性树脂的消费量将达到1000~1100kt,消费量年均增长速度为3.8%~5.5%。
随着其产品多样化及性能的提高,高吸水树脂的应用领域也必将不断扩大。1973年美国UCC公司开始将高吸水树脂应用于农业方面,接着又扩展到农林园艺的土壤保水、苗木培育及输送、育种方面。接着日本、法国等也展开了吸水性树脂的应用研究。现在,高吸水树脂已经广泛应用于农林园艺、医疗卫生、建筑材料、石油工业、食品行业、日用品行业、人工智能材料等各个领域。
2 国内状况
国内高吸水性树脂的研究工作起步较晚,始于20世纪80年代初,与国外相比,我国高吸水性树脂的研究开发与应用相对比较缓慢,2004年我国高吸水性树脂的生产能力也只在30kt/a左右,生产企业近30家,但规模都不大,生产能力在1kt以上的仅7家。
国内有三十多家单位在从事高吸水性树脂的研究。例如上海大学、吉林石油化工研究所、中国科学院化学所、中国科学院兰州化学物理研究所、广州化学所、天津大学、北京化工大学、广东工业大学化工研究所等,这些单位的工作大都着重于水性树脂的合成研究。在应用方面,吉林、黑龙江、新疆、河南等省把高吸水性树脂应用于农业生产中取得了较为可喜的成就。目前,国内高吸水剂的研究工作绝大部分仍处于实验室阶段,有的已转入中试阶段,但工业化的很少,主要还是依靠进口。
目前,在我国高吸水性树脂大部分为进口产品,进口价为1.5-l.8万元/t。国内高吸水性树脂生产成本在1.2-1.5万元/t,售价为1.8-2.2万元/t。预计到 2010年国内高吸水性树脂的需求量将达到100kt。
在我国吸水树脂的消费主要以卫生用品应用为主。在今后我国吸水树脂应用方面卫生材料仍是主流,其需求量还将不断增大。由于我国水资源十分贫乏,水土流失严重,荒漠化土地日趋扩展;并且我国正处于工业化、城市化的加速发展阶段,城市草坪业和花卉业将有巨大的发展空间。吸水树脂作为土壤改良剂,保水保肥剂,种子及苗木移植涂覆剂在农业、林业、园林绿化、改造沙漠等方面将起着重要的作用,有关专家认为,再经过七八年的努力作为保水剂的吸水树脂有可能成为继化肥、农药、地膜之后最受广大农民欢迎的农用化学品之一,其市场前景十分广阔。
高吸水性树脂是一种发展迅速的新材料,在我国极具市场潜力。随着人们对SAP研究的深入,具有耐盐、保水、保肥等多功能SAP的研究已经取得了巨大的进展,但是我国SAP的生产及应用均落后于发达国家,迫切需要快速发展。我国地大物博,土壤沙漠化严重, SAP在农业上的应用具有巨大的潜力,加强对具有抗旱保墒,且具有缓释肥功能的绿色环保型SAP的研究,建立以多功能新型SAP为中心的完整化学抗旱、节水、保水技术体系,并开展大面积的示范推广也是今后研究的重点。此外,目前应用于工业化生产的SAP大多是丙烯酸盐类,原料成本高,不利于大范围应用。加强对非金属矿物/保水复合材料的研究,同时研究简化生产工艺,减少聚合后半成品水分含量从而减少产成品干燥时间和干燥能耗,对于降低SAP成本,扩大SAP应用范围具有重要意义。另外,应该尽快利用原料和市场需求两个优势,引进国外先进技术,并依托国内科研力量进行开发,建设经济规模工业化装置,以便迅速占领这一高增长的市场。
期刊名称:《新型炭材料》,2000年第1期
文章题名:“从煤焦油研制耐热性沥青树脂”
作者:魏兴海,查庆芳,陈荣耀,王红艳,崔桂忱,卫有存
摘要:煤焦油同交联剂苯甲醛在以对甲苯磺酸为催化剂作用下 ,按质子催化阳离子型缩聚反应机理 ,生成具有三芳基甲烷型结构特征 B阶沥青树脂。硬化后得到的 C阶树脂具有优异的耐热性能 ,可与合成树脂中最耐热的聚酰亚胺树脂相媲美 ,且成本低廉 ,并在高温耐热方面优于聚酰亚胺树脂 ,是一种有发展前景的耐高温廉价沥青树脂。
【作者单位】:中国科学院山西煤炭化学研究所!山西太原030001(魏兴海;查庆芳;陈荣耀;王红艳);太原煤炭气化集团有限公司!山西太原030024(崔桂忱;卫有存)
【关键词】:煤焦油;耐热性;沥青树脂
【基金】:中科院山西煤化所与太原煤炭化集团有限公司合作项目
【分类号】:TQ326.8
【DOI】:cnki:SCN:14-1116.0.2000-01-007
【正文快照】:
原料煤焦油是焦化厂的大宗副产物 ,其中沥青占一半以上 ,其它各组分的含量均很低 ,含量在 1 %以上的仅 1 3种 [1 ] ,对各个纯组分的精制分离需复杂的工艺路线 ,并且成本高昂。本工作试图利用煤焦油本身的化学反应性 ,通过外加合适的交联剂和催化剂 ,开辟出一条直接利用煤焦油的新的途径——煤焦油沥青树脂的制备。沥青树脂是一种缩合多环多核芳香族化合物树脂 ,因缩合程度的不同 ,分为 A、B、C三阶 ,A阶室温下为粘稠液体 ;B阶为脆性固体 ,易溶于有机溶剂 ,加热可融 ,是一种热塑性树脂 ;B阶树脂进一步缩聚即 C阶树脂 ,成为一种热固性树脂…
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另有一篇网上报道,可参考:
题目:沥青树脂的研究开发;关键词:沥青树脂 石油 热固性树脂 渣油利用 合成 所属年份:2003成果类型:应用技术所处阶段:成果体现形式:知识产权形式:项目合作方式:成果完成单位:石油大学(华东)重质油研究所成果摘要:
沥青树脂的研制是炭素技术研究与石油重油加工技术研究相结合的多学科的技术开发。沥青树脂是以FCC油浆、石油渣油等富含芳烃物质为原料,在催化剂作用下,由交联剂分子复杂的连接起来而构成的以多环多核芳香烃分子为基本结构单元的大分子物质。沥青树脂是新型的、具有多种用途的热固型、功能性材料。它在炭素材料、耐热性树脂材料、抗摩擦材料、密封材料、高分子磁性材料以及航空、航天材料等领域都有广泛的用途。80年代末日本的大谷衫郎教授为解决沥青纤维加热时容易熔化的问题,开始探索用容易控制的化学过程来代替不容易控制的热反应,着手开展了沥青树脂的开发工作。沥青树脂的类似产品国外仅有日本生产的SK树脂,SK树脂价格昂贵,生产原料要求苛刻。国内对沥青树脂的研究尚处于起步阶段,仅有少数研究机构进行了实验室研究,而已报道的工作都以纯理论研究为主要内容,多数是以纯芳烃化合物为原料的沥青树脂的合成及性能研究。沥青树脂具有多种用途,生产成本低,工业生产原料丰富,性能优越,具有市场竞争力。沥青树脂在耐热性材料、炭素材料粘结剂、防腐涂料改质剂等方面都有广泛的应用,因此,极有必要开展以实际工业生产为目的的合成沥青树脂的开发。沥青树脂的基本分子结构单元是缩合多环多核芳香烃大分子。石油系原料含有大量的稠环芳烃,利用它们合成沥青树脂,原料充足,工艺灵活,具有行业优势。但直接利用石油系原料合成沥青树脂,反应复杂、影响因素多,产品性能不确定。所以,沥青树脂的开发需要深入、系统、细致的研究。通过对原料进行予处理、筛选适宜的交联剂、工艺过程优化等手段,可以制得所需特殊性能的沥青树脂产品,这正是沥青树脂研究开发的原因所在。总体思路以分子模拟科学为基础结合炭材料科学研究的新进展,通过反应途径设计、优化合成工艺条件,选用不同的原料研制出性能优良的沥青树脂产品,并进行后继工业应用的探索。拟从基础理论研究、实验研究技术以及工业实际应用等方面,加以突破。研究过程为以典型纯芳烃化合物为原料合成沥青树脂,探索反应步骤、机理,建立反应模型及理论。并在此研究基础上,探索利用FCC油浆、石油渣油为原料合成沥青树脂工业产品的可行性,对产品的性能进行测试,考察作为各种功能材料的应用效果等。技术方案如下:(1)以典型纯芳烃原料和交联剂、催化剂合成反应,探讨反应步骤、机理,确定工艺条件合成沥青树脂的原料组成复杂,其中除含有芳烃以外,还含有脂肪烃等不利合成反应的物质,且它们的分子结构各异,很难确定。因此,对反应的干扰因素多,直接考察合成沥青树脂的反应机理并不容易。需要先从简单、典型的分子结构的纯芳烃为原料的合成沥青树脂入手,对原料、中间产物及最终产物的分子结构进行剖析,确定简单芳烃合成沥青树脂的机理、反应模型等为下一步研究工作打下基础。采用的主要研究芳烃原料有萘、菲、蒽、芘等,主要考察分子中电子云密度、芳环位阻、分子量分布、组成均匀性等对合成反应和最终产物结构、性能的影响。(2)采用FCC油浆、石油渣油等合成沥青树脂产品在确定简单芳烃合成沥青树脂的机理后,考察实际工业原料合成沥青树脂成为首要研究任务,只有实现了利用实际工业原料合成工业产品,该工作才体现出实际意义。利用FCC油浆合成沥青树脂是此阶段工作的第一步,由于FCC油浆的组成与重质渣油相比,相对简单,且其中含有大量2-3环芳烃,化学反应性较高。因此,合成沥青树脂较容易。第二步工作是利用石油渣油合成沥青树脂。该阶段工作包括原料的筛选、预处理、工艺路线的确定以及合成工艺条件的优化等。(3)合成易石墨化的沥青树脂作为活性炭成型用粘结剂,探索最佳沥青树脂粘结剂的分子构型沥青树脂作为粘结剂是具有实际意义的研究工作,如在活性炭的成型中,需要特殊的粘结剂,而此类粘结剂开发国内并无报道。为满足粘结剂的要求,沥青树脂的分子结构需在合成工艺过程中,加以调整控制,使之将来在炭化过程中既要满足粘结成型的需要而又不会影响活性炭的质量。主要手段为对原料进行溶剂萃取,提高合成反应温度,使沥青树脂在具有良好的流变性、粘结性同时还具有高残炭率。(4)沥青树脂的耐热性研究沥青树脂的优异性能之一是其耐热性,......。
丙烯酸树脂,是工业树脂的一种,常用于汽车烤漆、装修涂料以及义齿原料等领域。通常被划分为热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂两大类。那丙烯酸树脂到底是什么物质,又有那些用途呢?下面,让我们一起来认识一下吧。
丙烯酸树脂的用途
南昌大学附属口腔医院的占莉琳、曾利伟、康桂妹等人在《中国实用护理杂志》2011年27卷05期中,发表论文指出用甲基丙烯酸树脂制作的义齿消毒效果好且义齿的受损伤程度低。值得高兴的是,丙烯酸树脂义齿的价格并不昂贵,相反可以说的是非常低廉。相信随着这项研究的不断深入和发展,也许不久以后,会有越来越多的人愿意选择这种物美又价廉的东西。
丙烯酸树脂还常被用来制作成油漆。可分为热塑性和热固性两种(一般来说通过看状态就可以辨认),在多种领域被广泛运用,如汽车,建筑,医学等等。顺带一提,有些学校的塑胶跑道和球场也是用丙烯酸树脂漆铺设的哦。
丙烯酸树脂的危害
丙烯酸树脂作为化工原料对人体的损伤是不容忽视的。当然啦,这里主要强调的是液体丙烯酸树脂,固体丙烯酸树脂是高分子物质故而对人体的危害并不大。丙烯酸树脂若是直接与人体接触会使人感到不适甚至对人体造成损伤。
丙烯酸树脂的市场现状
丙烯酸树脂的需求不断加大,又加上我国国家政策和国内企业的支持也促使丙烯酸树脂研究技术的进步,使得丙烯酸树脂行业迅速发展。随着我国经济的不断发展,中国成为了全球最大的丙烯酸树脂消费国,也成了最大的丙烯酸树脂市场。
我国丙烯酸树脂的品种在国际上名列前茅,但在生产规模、工艺控制及部分特殊性能要求的产品方面与外国先进技术国家仍有差距。目前,我国的以丙烯酸树脂为原料所生产的产品仍以中低档的涂料为主,这种现状的改变是我国企业技术含量的提高。丙烯酸树脂在市场上并没有统一的价格,以目前的现状来看是27000元每吨。
丙烯酸树脂是目前应用广泛的化工材料之一,拥有广阔的消费市场。不断深入研究,提高丙烯酸树脂的制作技术和使用技术,将会获得可观的经济效益。希望以上信息可以让您对丙烯酸树脂的认识和了解有所帮助。