劉闖　何聚　楊玲

摘 要：近年來(lái)，隨著對(duì)高吸水樹(shù)脂需求量不斷增大，人們發(fā)現(xiàn)單一的高吸水性樹(shù)脂不僅合成成本高、保水性能差并且凝膠能力和耐鹽性都不理想。由于粘土具有可塑性、觸變性、粘結(jié)性、燒結(jié)性、分布廣泛等特點(diǎn)，因此，在合成高吸水性樹(shù)脂的過(guò)程中加入一些粘土類物質(zhì)會(huì)提高樹(shù)脂的性能。該文綜述了不同粘土復(fù)合吸水樹(shù)脂合成方法的最新進(jìn)展，介紹了粘土的特點(diǎn)以及不同粘土/復(fù)合吸水樹(shù)脂吸液性能與合成方法。通過(guò)添加粘土以提高吸水樹(shù)脂的耐鹽性、吸水性和凝膠力仍是以后研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：粘土 吸水樹(shù)脂 復(fù)合材料 改性

中圖分類號(hào)：TQ317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0108-02

1 海泡石對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

海泡石（ST）是一種天然鎂質(zhì)硅酸鹽非金屬粘土礦物，具有鏈狀和層纖維狀的過(guò)渡型結(jié)構(gòu)，其特殊結(jié)構(gòu)決定了它比其他粘土具有更高的反應(yīng)活性、陽(yáng)離子交換容量和吸附性能。

其合成方法主要有溶液聚合和反相懸浮聚合，不過(guò)日前有人嘗試?yán)梦⒉ㄝ椛?、輝光放電電解等方法來(lái)提高吸水樹(shù)脂的性能。栗海峰等[1]利用水溶液聚合法制備了海泡石粘土/聚丙烯酸（鈉）高吸水保水復(fù)合材料，當(dāng)海泡石粘土添加量在40%～60% 時(shí)，復(fù)合材料的重復(fù)吸水性能穩(wěn)定。徐繼紅等[2]以 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和海泡石粘土（ST）為原料，采用微波輻射方法制備了ST接枝P（AMPS-co-AM）耐鹽性高吸水性樹(shù)脂，考察了海泡石用量、無(wú)機(jī)鹽溶液金屬離子價(jià)態(tài)和濃度對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響，研究了樹(shù)脂的吸水速率和保水性能。馬得莉等[3]采用輝光放電電解等離子體引發(fā)水溶液聚合反應(yīng)合成了聚丙烯酸/海泡石吸水性樹(shù)脂。結(jié)果表明，輝光放電電解等離子體能有效地引發(fā)丙烯酸和海泡石發(fā)生接枝反應(yīng)，進(jìn)而合成性能良好的吸水樹(shù)脂。

2 硅藻土對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

硅藻土的主要礦物成分為蛋白石，并含有粘土，其價(jià)格低廉，合成成本低，有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

合成方法除了利用溶液聚合和反向懸浮聚合以外，還有利用紫外光聚合。斯瑪伊力·克熱木等[4]人以丙烯酸、淀粉和硅藻土為原料， 使用自制的紫外光聚合裝置合成了復(fù)合耐鹽性高吸水樹(shù)脂。在最佳試驗(yàn)條件下合成的高吸水樹(shù)脂的吸去離子水率為3 66 5 g/g，吸生理鹽水率（w=0.9%的NaCl水溶液）為280 g/g。陳建福等[5]以木薯淀粉、硅藻土、丙烯酸為原料，N，N`-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，通過(guò)水溶液聚合法制備了木薯淀粉—硅藻土—丙烯酸復(fù)合高吸水樹(shù)脂，吸水性樹(shù)脂吸水、吸鹽率分別為912 g/g、94 g/g。

3 膨潤(rùn)土對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水粘土礦。由于它具有特殊的性質(zhì)：膨潤(rùn)性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽(yáng)離子交換性，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

合成方法除了溶液聚合法和反相懸浮聚合法，還有人利用微波輻射來(lái)合成高吸水樹(shù)脂。姜雄等[6]以膨潤(rùn)土、聚丙烯酰胺為原料，采用溶液共混法制備膨潤(rùn)土/聚丙烯酰胺復(fù)合吸水保水材料，試驗(yàn)表明：膨潤(rùn)土與聚丙烯酰胺用量質(zhì)量比為8∶2時(shí)，制備的材料吸水、吸鹽和保水性能均良好。程志強(qiáng)等[7]以膨潤(rùn)土（BT）和丙烯酸（AA）為原料，在微波輻射下合成PAA-Na/BT復(fù)合高吸水樹(shù)脂，當(dāng)AA/BT質(zhì)量比為8/1，該復(fù)合高吸水樹(shù)脂的吸蒸餾水最高倍率是1 312 g/g，吸生理鹽水最高倍率是320 g/g。

4 伊利石對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

伊利石是常見(jiàn)的一種粘土礦物，常由白云母﹑鉀長(zhǎng)石風(fēng)化而成，并產(chǎn)于泥質(zhì)巖中，或由其他礦物蝕變形成。它常是形成其他粘土礦物的中間過(guò)渡性礦物。

目前對(duì)于加入伊利石的高吸水性樹(shù)脂合成方法僅僅局限在溶液聚合。程爭(zhēng)光等采用水溶液聚合法制得伊利石/聚丙烯酸鈉高吸水復(fù)合性材料。在優(yōu)化工藝條件下， 產(chǎn)品吸自來(lái)水倍率可達(dá)285.7，吸鹽水倍率可達(dá)79.7。凌輝等利用丙烯酸、丙烯酰胺和伊利石為原料，采用溶液聚合法合成伊利石/丙烯酸-丙烯酰胺高吸水復(fù)合材料。

5 凹凸棒土對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

凹凸棒土是一種含水富鎂鋁的層狀硅酸鹽礦物，具有與其他種類粘土不一樣的晶體構(gòu)成和反應(yīng)活性，使它在復(fù)合材料領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注與應(yīng)用。

其合成方法除了較為常見(jiàn)的溶液法和反向懸浮法，還有冷凍法和微波輻照法。胡濤等采用反相懸浮聚合法制備了純化凹土/聚丙烯酸鈉高吸水復(fù)合樹(shù)脂，當(dāng)純化凹土的添加量為12.5 %，中和度為60 %，交聯(lián)劑用量為0.15 %，引發(fā)劑用量為0.5 %，此時(shí)吸水和吸鹽水率較高，1 h后吸蒸餾水率為877 g/g，吸鹽水率為98 g/g。陳紅等將凹凸棒石粘土經(jīng)冷凍和碾壓處理后，通過(guò)水溶液聚合法制備了羧甲基纖維素接枝聚丙烯酸/凹凸棒石復(fù)合高吸水性樹(shù)脂，考察了冷凍和碾磨處理對(duì)ATP的形貌，理化性質(zhì)及對(duì)復(fù)合高吸水性樹(shù)脂的吸水倍率和吸水速率的影響。

6 埃洛石對(duì)吸水樹(shù)脂的影響及其合成方法

埃洛石是一種沉積的鋁硅酸鹽化合物，它是由高嶺土片層在天然條件下卷曲而成的，擁有無(wú)數(shù)細(xì)細(xì)的管狀或纖維狀晶體。

對(duì)于加入埃洛石的合成方法有溶液聚合和反相懸浮法。梁蕊等以埃洛石、丙烯酸、丙烯酰胺和聚乙烯醇為原料，合成了半互穿的水凝膠復(fù)合材料。張艷鍇等以埃洛石、丙烯酸、丙烯酰胺和聚乙烯醇為原料采用水溶液聚合法合成了吸水倍率為2 077 g/g的埃洛石-聚乙烯醇/聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水樹(shù)脂。

7 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，由于粘土加入到吸水樹(shù)脂中的成本相對(duì)較低，吸水性較好和機(jī)械性能顯著等原因，應(yīng)用廣泛，研究進(jìn)展較快。在未來(lái)的幾年中不僅提高粘土/聚合物吸水樹(shù)脂的吸水性、耐鹽性和凝膠力是研究重點(diǎn)，而且把它們應(yīng)用在重金屬、染料、污水的吸附和提高混凝土的耐久性中，也將會(huì)成為熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 栗海峰，范力仁，徐志良，等.海泡石礦物含量對(duì)海泡石/ 聚丙烯酸（鈉）復(fù)合材料吸水保水性能的影響[J].高分子材料科學(xué)與工程，2009，25（1）：59-62.

[2] 徐繼紅，譚德新，李忠，等.海泡石接枝 P（AMPS-co-AM）高吸水樹(shù)脂的合成及性能[J].精細(xì)加工，2013，30（1）：17-21.

[3] 馬得莉.輝光放電電解等離子體引發(fā)合成聚丙烯酸/粘土類復(fù)合吸水性樹(shù)脂及其性能研究[D].西北師范大學(xué)，2011.

[4] 斯瑪伊力·克熱木，買買提江·依米提.丙烯酸-淀粉-硅藻土復(fù)合耐鹽性高吸水樹(shù)的紫外光引發(fā)合成及其性能[J].功能高分子學(xué)報(bào)，2010，23（2）：166-171.

[5] 陳建福，莊遠(yuǎn)紅，鄭海燕，等.木薯淀粉-硅藻土-丙烯酸復(fù)合高吸水樹(shù)脂的制備[J].合成樹(shù)脂及塑料，2013（4）：36-39.

[6] 姜雄，鐵生年.膨潤(rùn)土/聚丙烯酰胺復(fù)合吸水保水材料的制備及性能研究[J].硅鹽酸通報(bào)，2014，33（4）：731-735.

[7] 程志強(qiáng)，馬琦，康麗娟，等.微波輻射合成聚丙烯酸鈉/膨潤(rùn)土復(fù)合高吸水樹(shù)脂結(jié)構(gòu)及性能研究[J].中國(guó)塑料，2012（5）：58-63.