3.3 吸附性功能高分子材料
吸附分离功能高分子材料,主要有非离子型高分子吸附树脂、亲水性高分子吸水剂、亲油性高分子吸油剂、金属阳离子配位型吸附剂、离子型高分子吸附树脂和离子交换膜。
吸附性高分子材料是指对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料,包括有机高分子和无机高分子,还可以分为天然高分子吸附剂和合成高分子吸附剂,天然吸附剂常见的有活性炭、膨润土、硅藻土和纤维素。合成吸附剂发展很快,出现了具有高吸附容量、高选择性的吸附剂,广泛用于水的纯化、离子色谱分离、酸碱催化反应等方面。带有各种配位基团的高分子螯合剂可以利用络合作用消除重金属,富集分离贵重金属,广泛用于环境保护、物质分离、化学分析等方面。各种亲脂性高分子吸附树脂的不断出现,为各种有机分子的富集、分离创造了有利条件。这种材料被大量用于含有各种功能团的有机化合物、乳化剂、表面活性剂、润滑剂及氨基酸的分离;用于抗生素药物、天然植物药物的分离提纯;用于大气和水中有机污染物测定时被测物的富集;医疗上血液的脱毒等也使用这类吸附树脂。高吸水性高分子树脂可以吸收大大超过自身重量的水分,在干旱地区作为保水剂可以大大提高种子成活率,提高农业产量。高吸附性树脂还可用于海上栅栏。
合成的高分子吸附树脂再生容易,耐热、耐辐射、耐氧化、强度高、寿命长。在作用条件下不溶或不熔,易于再生回收,吸附树脂的这些特征为其进一步开发和扩大应用范围提供了有利条件。经过几十年的研究和生产,人们对高分子吸附剂的结构和作用机理已经有了深入了解,目前已经能够根据人们的需求生产出满足各种要求的吸附树脂。各种商品高分子吸附剂上市速度也在加快。
3.3.1 吸附性高分子材料的制备方法
吸附性高分子材料根据其使用条件和外观形状主要可分成以下四类:微孔型(有时称凝胶型)、大孔型、米花型及大网状型。采用的聚合方法主要集中于悬浮聚合、本体聚合和溶液聚合。下面讨论四类树脂的特点和制备方法。
3.3.1.1 微孔型吸附树脂
微孔型吸附树脂外观呈现颗粒状,在干燥状态下树脂内的微孔很小、很少,因此作为吸附剂使用时必须用一定溶剂进行溶胀。溶胀后树脂的三维网状结构被扩展,内部被溶液填充形成凝胶,因此也称为凝胶型吸附树脂。这种树脂通常采用悬乳聚合法制备,在这种方法中引发剂和单体被悬乳分散在一种不溶解性溶剂中,对于疏水型单体,如苯乙烯,主要采用水等强极性溶剂;而对亲水性单体,如丙烯酸等,则采用烃类溶剂,在机械搅拌下加热引发聚合反应,随着聚合反应的进行,悬浮的单体液体黏度迅速增大。最后完成聚合形成珠状颗粒。为了保证形成良好的珠状颗粒,在反应体系中还需要加入稳定剂,稳定剂多为明胶、聚乙烯醇和羟乙基纤维素等胶体,以及磷酸钙、碳酸镁等无机盐。在悬浮聚合反应中,单体溶液被机械搅拌的剪切力分散成单体液滴,每一个液滴实际上就是一个小的本体聚合反应体系。这种聚合方法的主要优点是反应比较容易控制,由于液滴较小,因此悬浮聚合法的散热条件比较好,没有本体聚合容易出现的过热问题;另外,反应后直接生成比较规则的球状颗粒,经过过滤和洗涤,除去分散剂和稳定剂之后可以直接作为吸附剂使用,有利于在吸附装置中装填均匀。生成颗粒的直径取决于搅拌强度、反应温度和引发剂的种类;吸附树脂的孔径和孔隙率则取决于交联剂的使用量,作为吸附剂使用时,交联剂的用量多在20%下。
3.3.1.2 大孔型吸附树脂
大孔型吸附树脂的特点是在干燥状态时树脂内部就有较高的孔隙率,拥有较大的孔径和大量的孔洞,因此称为大孔型吸附树脂,这种吸附树脂不仅可以在溶胀剂溶胀状态下使用,而且在非溶剂中,当处在非溶胀状态下时也可以使用。因为在这种状态下树脂也具有足够的比表面积,其孔洞是永久性的。大孔型吸附树脂一般采用悬浮合成法制备。与微孔型树脂不同,在聚合过程中使用较多的是交联剂。同时加入一定量的能溶解单体的惰性溶剂作为单体稀释剂。在聚合反应过程中生成的网状聚合物一方面由于交联度提高,机械强度增大;另一方面由于惰性溶剂的存在,对生成的聚合物有溶胀作用,因此没有发生像微孔型树脂聚合过程中出现的收缩塌陷现象,使大网状结构和多孔状态在除去溶剂后得以保留。为了保持足够的机械强度,大孔型吸附树脂制备过程中交联剂的使用量一定要超过20%。生成树脂的孔隙率和孔径与加入的惰性溶剂性质有关,使用不良溶剂,导致生成较大孔径。当加入的溶剂对单体的溶解度良好,而对生成的聚合物为非溶剂时,产物为网络结构树脂。这种类型的树脂是非溶胀型的,在溶液中或干燥状态下均保持恒定的结构状态。对不同种类的溶剂表现不敏感,物理尺寸比较稳定,有一定的机械强度;可以在一定压力条件下使用;在干燥状态下再现出的脆性是比较明显的缺点。
3.3.1.3 米花型吸附树脂
米花型吸附树脂的外观形状为不透明颗粒,具有多孔性、不溶解性和较低的体积密度。特别是这种树脂在大多数溶剂中不溶解,不溶胀,因此只能在非溶胀条件下使用,树脂中存在的微孔可以允许小分子通过。米花型吸附树脂是通过本体聚合得到的,聚合反应一般不需要任何溶剂和引发剂加入。交联剂的加入量为0.1%~1.5%,在实际应用中这种树脂使用得较少。
3.3.1.4 大网状型吸附树脂
大网状型吸附树脂是三维交联的网状聚合物,主要是在线型聚合物的基础上,加入交联剂进行交联反应制备的。一般需要先制备线型聚合物(引入必要的功能基团),然后再加入交联剂进行交联反应制备成网状结构的吸附树脂。在聚合过程中,为了网状结构得以保持,需要加入成孔剂。在线型聚合物制备阶段比较容易引入功能基团和进行结构分析是这种类型树脂的主要优点。缺点是机械稳定性较差,使其应用受到一定限制。
吸附性树脂的制备除了上述的聚合过程之外,一般还包括官能团的引入,造粒成型、表面后处理等必要过程,以满足实际需要。吸附剂的质量和性质还与原材料的品质和纯度有关,聚合反应后的清洁处理往往也是吸附性树脂生产过程中非常重要的一个步骤。
3.3.2 非离子型高分子吸附树脂
非离子型高分子吸附树脂主要是指在分子结构中不包含离子性基团的高分子树脂,也不包括含有配位原子、具有螯合功能的高分子。对那些对水有强烈吸附作用的高分子材料,由于应用方面的特殊性也没有被列入,将单独进行介绍。非离子型吸附树脂主要用于分析化学中的色谱分离,作为单体和固定相,以及环境保护中作为污染物的吸附性富集材料。非离子型高分子吸附剂品种较多,根据极性大小,可以分成非极性、弱极性、中等极性和强极性吸附树脂。按照聚合物骨架的类型来分,主要包括聚苯乙烯型、聚丙烯酸型以及其他类树脂等。下面根据聚合物骨架的分类,分别介绍主要吸附树脂的合成方法、物理化学性质及应用方面的内容。
3.3.2.1 聚苯乙烯-二乙烯苯交联体吸附树脂
聚苯乙烯类树脂是指苯乙烯均聚物和以苯乙烯为主要成分的共聚物。聚苯乙烯是最早工业化的塑料品种之一,在产量上仅次于聚乙烯和聚氯乙烯,是吸附性树脂的主要骨架材料,作为吸附性树脂使用,在聚苯乙烯链之间进行一定程度的交联是必要的,1959年,美国的J.A.Oline发明了用悬浮聚合法制备以苯乙烯和二乙烯基苯共聚物为骨架的吸附树脂。由于这种树脂具有硅胶、活性炭、沸石等吸附材料的多孔性和表面吸附性,连同其他合成多孔性非离子树脂一起,被统称为合成吸附剂。
(1)聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质
聚苯乙烯型吸附树脂是吸附型树脂中使用最多的聚合物骨架,80%以上的非离子型吸附树脂的骨架是由聚苯乙烯型树脂构成的。另外,大多数离子交换树脂多采用这种树脂作为离子基团的高分子载体,因为其单体苯乙烯可以由石油化工和煤化工大量制备,因此成本低。在聚合物骨架中苯环为化学性质比较活泼的部分,通过适当化学反应可以引入极性不同的基团,甚至离子型基团,从而改变吸附树脂的极性特征和离子状态,制成用途不同的吸附树脂,以适应不同的应用需求。聚苯乙烯树脂的主要缺点在于机械强度不高、质硬且脆、抗冲击性和耐热性较差。聚苯乙烯型吸附树脂的其他结构和性能特征主要有以下几个方面。
①树脂的微观结构 聚苯乙烯树脂作为吸附剂使用常需要一定的微观结构,往往要使用一定交联剂交联成三维网状结构,以降低在溶液中的溶解性能,同时在溶胀状态下提供适当的孔径和孔隙率,其中使用最早的交联剂为二乙烯基苯。苯乙烯与不同比例的二乙烯基苯共聚可以得到几乎任意交联度的网状树脂。一般来说,交联度低,树脂溶胀后形成的孔径较大,可以吸附较大体积的分子,同时吸附剂的吸附量也增大,但是树脂的体积密度和机械强度下降。相反,增大共聚单体中二乙烯基苯的比例,得到的树脂交联度增大,机械强度增加,但是溶胀程度下降会造成吸附量相应下降。
②树脂的宏观结构 聚苯乙烯吸附树脂的宏观结构也是衡量吸附树脂性能和区分其应用领域的重要参数。通过改变聚合方法和工艺条件,调节交联剂的使用量,可以分别得到微孔型树脂和大孔型树脂,必要时也能生产出大网状型树脂和米花型树脂,使用不同种类成孔剂可以得到不同孔径大小、不同孔径分布、不同比表面积和不同孔隙率的商品吸附树脂。常见的成孔剂包括汽油、醇类、低相对分子质量的聚苯乙烯和可溶性聚合物等。为了获得不同孔径参数的树脂,需要严格控制成孔剂的作用量。在实际应用中对商品吸附树脂的粒径和外观形状也有一定要求,例如,当作为色谱固定相使用时需要较小粒径和比较规则的外形,生产时通过控制搅拌速率和聚合的反应速率可以得到不同粒径的产品。
③树脂的极性特征 以聚苯乙烯和二乙烯基苯共聚得到的未经结构改造的吸附树脂为非极性吸附剂,主要用于水溶液中有机成分阶段的吸附与分离。其吸附机理主要是通过被吸附物质的疏水基与吸附剂的疏水表面相互作用产生吸附作用,在被吸附物质的极性增大时,吸附能力下降。因此,当被吸附的物质中含有酸性或碱性基团(有机酸或有机碱)时,在不引起这些基团解离的pH值范围内可以保持较好的吸附效果。当在树脂中的苯环上引入极性基团时可以改变树脂的吸附性能,得到中等极性和强极性吸附树脂。强极性吸附树脂主要用于在非极性溶剂中吸附极性较强的化合物,其吸附机理是通过被吸附基团的亲水基与树脂上的极性基团相互作用产生吸附作用。中等极性的吸附树脂在两种条件下都可以使用,但是作用机理各不相同,吸附作用的强弱次序正好相反。
④被吸附物质的脱附过程 聚苯乙烯型吸附树脂属于可逆性吸附剂,被吸附的物质可以通过适当方法从吸附剂上脱除,以使吸附剂再生回收和收集被吸附物质。脱吸附过程可以使用热脱附法,通过加热提高吸附剂温度降低吸附剂的吸附容量和吸附力,释放出被吸附物质。也可以使用溶剂脱附法,使用对吸附剂有更强作用力的低沸点溶剂洗脱,通过竞争性吸附将被吸附物质顶替下来。吸附的溶剂用蒸发法除去,使吸附剂得到再生。除此之外,当被吸附的物质含有可解离基团或者极性较强时,可以改变脱附溶剂的pH值,用酸性或碱性溶液洗脱。通过盐效应进行吸附时,可以用盐的稀水溶液洗脱。如果被吸附物质是挥发性的,也可以用加入水蒸气的方法来洗脱。经过脱吸附过程的吸附树脂一般经过清洗和干燥步骤之后,可以恢复原来的吸附性能。
(2)聚苯乙烯型吸附树脂的使用介质
聚苯乙烯型吸附树脂可以在溶胀条件下使用,溶胀剂需要根据树脂的结构和极性大小来选择。对于非极性吸附树脂,比较常用的溶胀剂为甲苯等具有芳香型结构的溶剂。随着树脂极性的增大,所用溶胀剂的极性也应当增大。除了考虑极性要求之外,溶胀剂的选择还要根据被分离物质和溶剂沸点等其他因素综合考虑。大孔型聚苯乙烯吸附树脂也可以在非溶胀条件下使用,这时其孔径大小和孔结构完全取决于树脂的物理状态和宏观结构,与所用溶剂体系无关(指非溶胀体系),这时需要使用对树脂没有溶胀作用的溶剂体系。对大多数聚苯乙烯型交联树脂来说,非溶胀溶剂多为低级醇,或者非极性的脂肪烃。
(3)聚苯乙烯型吸附树脂的合成方法
聚苯乙烯树脂的合成方法比较简单,苯乙烯单体可以通过热引发、光引发或者其他引发剂引发发生自由基聚合反应。加入二乙烯基苯之后,可以发生交联共聚反应,由于二乙烯基苯其有双乙烯基,可以使生成的共聚物链发生交联成为具有三维结构的网状大分子。调节二乙烯基苯与苯乙烯的比例,可以得到不同交联度的聚合物,聚合方法不同,可以得到不同结构的吸附树脂。实际生产过程中多采用自由基聚合机理的悬浮共聚法,这样可以直接制备多孔性颗粒状树脂。当加入的成孔剂对树脂没有溶胀作用时,聚合得到的树脂多有较大的孔隙率和孔径,但是比表面积较小。反之,聚合时加入具有溶胀能力的成孔剂,则得到孔径较小、比表面积较大的吸附树脂。成孔剂的加入量对孔隙率等吸附树脂的宏观特征具有决定性影响,是必须认真考虑的因素之一。
为了得到不同性能的吸附树脂,对树脂骨架进行必要的结构改造,引入各种性能的官能团是必要的。在聚苯乙烯结构中苯环是比较活泼的部分,可以发生多种化学反应,利用这些反应可以引入不同极性结构的官能团,从而改变树脂的物理化学性能,如聚苯乙烯结构中的苯环经过溴化后,再与正丁基锂反应可以生成活性很强的高分子锂化聚合物。这种金属锂树脂与二氧化碳反应可以引入羟基,与乙酰基反应可以引入酰基。引入的基团与高分子骨架以C—C键相连,稳定性相当好,以这些基团为基础进行反应还可以将其转化成其他类型的官能团。
采用上述聚合物作为原料进行结构改造,引入官能团的办法虽然具有方法简便、材料易得的特点,但是反应后官能团在树脂内部分布不均,多集中在树脂的表层。为了能在表层以下进行反应,引入官能团需要在反应体系中加入溶胀剂。此外,引入官能团之后,吸附树脂的力学性能可能会发生一定变化,应当予以注意。
3.3.2.2 聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二酯交联体吸附树脂
除了聚苯乙烯型吸附树脂之外,聚甲基丙烯酸酯与双甲基丙烯酸乙二酯共聚物是仅次于上述树脂的重要合成高分子吸附剂。由于其分子骨架中包含酯键,因此属于中等极性吸附剂,经过结构改造的该类树脂也可以作为强极性吸附剂,这种吸附性树脂以甲基丙烯酸甲酯为主要原料,通过悬浮聚合而成,如图3-4所示。交联剂一般采用具有类似结构的双甲基丙丙烯酸乙二酯,交联剂的使用量应当根据吸附树脂交联度的要求进行选择。
图3-4 交联型聚甲基丙烯酸型吸附树脂的制备
一般聚甲基丙烯酸甲酯型吸附树脂不需引入其他官能团调节吸附剂的极性。通过上述方法直接制备的树脂为中等极性的吸附剂,具有较好的耐热性能。软化点在150℃以上。由于聚甲基丙烯酸甲酯型吸附剂极性适中,可以与被吸附物质中的疏水基团和亲水基团都发生作用,因此能从水溶液中吸附亲脂性物质,也可以在有机溶液中吸附亲水性物质。当然也可以引入极性较强的基团来改变其性质,制备强极性吸附树脂,如通过水解方法使树脂中的酯键断裂,释放出游离羧基是提高极性的主要方法。与聚苯乙烯型吸附树脂一样,也可以将聚甲基丙烯酸甲酯型吸附树脂做成微孔型和大孔型两种结构,分别适用于溶胀体系和非溶胀体系。有类似结构的吸附树脂除了聚甲基丙烯酸甲酯之外,还有聚丙烯酸甲酯交联树脂和聚丙烯酸丁酯交联树脂等,都已经有商品出售。
3.3.2.3 其他类型的高分子吸附树脂
除了上述两大类吸附树脂最为常见之外,聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚乙烯亚胺、纤维素衍生物等高分子材料也常作为吸附性树脂使用。在这些吸附树脂的制备过程中也往往需要加入一定量的多官能团单体作为交联剂共聚,以便得到三维网状结构,成为微孔型吸附树脂。作为这些吸附树脂制备用交联剂,二乙烯基苯仍然是使用最多的。如丙烯腈与二乙烯基苯的共聚物是强极性吸附树脂,它们都是色谱分析中常用的高分子吸附剂。根据这些聚合物的骨架特征和所带基团的性质不同,上述吸附树脂吸附性能和应用领域也不尽相同。葡聚糖经环氧氯丙烷交联后得到的甲基化产物为非常有效的有机物纯化用吸附树脂,商品名称为Sephadex。经碳化处理的聚偏氯乙烯,耐高温性能特别出色,可以在500℃下使用,用于吸附永久性气体和低级烷烃。
3.3.3 高吸水性功能高分子
高吸水性功能高分子是具有很大吸水能力、保水能力的功能高分子材料,是传统吸水材料无法比拟的。一般使用的吸水材料有纸浆、脱脂棉、海绵等。但这些材料只能达到比自身大20倍左右的吸水能力,而且一旦增加压力就会脱水。高吸水性高分子的结构是把通常的水溶性高分子通过交联方法形成不能被水溶化的三维结构。高吸水性高分子根据基体高分子不同,大致分为:淀粉体系、纤维素体系以及合成树脂体系。
3.3.3.1 高吸水性树脂的种类和合成方法
高吸水性树脂的分类方法有几种,有从亲水方法上分类的,有从交联方法上分类的,还有从产品形状上分类的,但最常见的是依据原料分类的方法。
(1)淀粉与丙烯腈接枝聚合水解产物
这是由美国农业部首先开发成功的。用硝酸铈铵为引发剂,利用玉米淀粉与丙烯腈接枝共聚后,用碱水解而成。这种树脂的吸水率较高,可以达到自身重量的千倍以上,可用作农林业的保水剂和卫生材料,但美中不足的是它的保水性比较差。
(2)淀粉与丙烯酸酯的交联产物
这也是用玉米淀粉与丙烯腈接枝共聚后生成的,只不过它不用引发剂,而用交联剂,也是一种吸水率高而保水性不太理想的树脂。
(3)羧甲基纤维素系
这是由日本赫格里斯公司开发的。它是先将纤维素与氯乙酸或氯乙酸钠反应得到羧甲基纤维素,然后再用交联剂交联得到的。这类树脂的吸水能力不如以上两种树脂。
(4)醋酸乙烯与丙烯酸甲酯共聚体的皂化物
这是日本伦克化学公司开发的。它是由醋酸乙烯与丙烯酸甲酯共聚后用碱皂化而得到的。这种树脂有三大特点:一是在高吸水状态下,仍具有很高的强度;二是对光和热有很好的稳定性;三是具有优良的保水性。
(5)聚丙烯腈水解产物
这种树脂是将聚丙烯腈和碱水解后,再用甲醛交联而得到的,如用氢氧化铝交联腈纶废丝皂化产物而得到的高吸水性树脂,吸水能力可以达到自身重量的700倍。
(6)聚丙烯酸钠的交联产物
日本制铁化学公司用这种办法生产的高吸水性树脂的吸水能力为自身重量的1000倍,吸尿能力为自身重量的10倍。
(7)异戊二烯与马来酸酐的共聚物
这种树脂是由日本可乐丽异戊二烯公司开发的。它的特点有两个:一是初期吸水速率快;二是具有长期的耐热性和保水性。这是一种适于工业用的高吸水性树脂。近年来,我国也有多家研究院(所)和工厂进行高吸水性树脂的研究开发,已能生产吸水倍率为1000以上的树脂。
高吸水性高分子吸水能力的测定方法有很多。如:使高吸水性高分子在大量的水中膨胀后用筛过滤剩余水的方法;在烧杯中一点一点地将水注入高吸水性高分子中,把膨胀后的聚合物的含水物所示的流动环的点作为添加终点的方法;还有离心分离法、单位包装法、阀座法等。这些方法各有其优缺点。目前还没有确定统一的测定方法,Hllaules公司提出用毛细管法测定其吸水速率。表3-3为淀粉-丙烯腈吸水能力的测定结果。表3-4为淀粉-丙烯酸盐接枝共聚物吸水能力的测定结果。
表3-3 淀粉-丙烯腈吸水能力的测定结果
表3-4 淀粉-丙烯酸盐接枝共聚物吸水能力的测定结果
3.3.3.2 高吸水性树脂的应用开发
①在农业应用方面由于高吸水性树脂具有惊人的吸水性和保水性,可以充当土壤的保水剂。只要在土壤中混入0.1%的高吸水性树脂,土壤的干、湿度就会得到很好的调节,使作物长势旺盛,产量提高,节省劳力。这是因为当土壤中水分过多时,这种树脂能把多余的水吸收掉;当土壤干涸时,它又会悄悄地把水还给土壤。吸水树脂可以用作移植树苗的保水剂,处理很简单,只要将树苗的根部在含1%的吸水树脂的凝胶中浸一下就可以了。把经处理和未经处理的20~30cm高的山茶花树苗在阴凉地方放置48h后再移植。结果,未经处理的树苗全部枯死,处理后的树苗100%成活。经过处理的树苗大约可使移植保持期达到5d。高吸水性树脂可用于保护植物,如蔬菜、高粱、大豆。甜菜灌木等种子所需要的水分,处理方法是将高吸水性树脂加工成凝胶,再涂布于种子上(涂布量很重要)。在干土壤中进行试验,处理过的种子每公顷出苗273株;随着现代农业的发展,飞机在干旱沙漠地带播种植草受到重视,如将高吸水性树脂与草籽拌种,会大大提高飞机播种的成活率,其经济效益和社会效益也是难以估计的。水果蔬菜的保鲜也是生活中急需解决的问题。现用高吸水性树脂已开发出一种可调节水分的包装薄膜用于蔬菜、水果的保鲜,效果很好。还可以考虑用作吸收农药、化肥等的载体,使其与水慢慢地释放出来以提高药效和肥效。
②在工业应用方面由于高吸水性树脂具有平衡水分的功能,在高湿度下能吸收水分,在低湿度下又能释放水分。为此可制造含高吸水性树脂的无纺布,用于内墙装饰防止结露。含有该树脂的涂料用于电子仪表上可作为防潮剂。在许多建筑工程和地下工程中,高吸水性树脂的应用越来越受到重视。将它混在泥中胶化可用作墙壁连续抹灰的吸水材料。将它混在堵塞用的橡胶或混凝土中可作堵水剂。利用高吸水性树脂的吸水性与溶胀性,把它与聚氨酯、聚醋酸乙烯乙酯或各种橡胶、氯乙烯等树脂配合,在吸水状态下,耐候性特别好,已用作水密封剂,提高了不透水性,还可用于水泥管的衔接等。在油田勘探中,为防止泥浆溅出,可用作钻头的润滑剂、泥浆的凝胶剂,克服了钻头因黏附泥土而不能继续钻探的困难。在铺设输油管道的工程中,用它和少量膨润土的水溶液代替原来膨润土泥浆水作润滑剂,速度可提高一倍。将它添加在泥浆中,可使泥浆固化,有利于泥浆的运输。高吸水性树脂还推广应用于道路的保水性能和地下电缆的防潮等。油中或有机溶剂中如果有分散的水存在,可以加高吸水性树脂除去,80g煤油和20g水加入乳化剂使之乳化后,再向其中加入0.2g吸水树脂,搅拌混合3h,其中的水分几乎都可以除去。高吸水性树脂是以碱金属的羧酸盐形式存在的,对pH值为5~10的含水体系来说它是一种优良的增稠剂,可用于水溶性涂料制备、纺织品印染、化妆品生产等。在奶制品生产中,它还可以提高奶品的固体含量,在发酵工业中,可以用它作为α-淀粉酶的固定床载体。把香料分散在加了吸水性树脂的水凝胶中,可以提高香料持久性,改善保水性能。这时即使气温冷却到冰点以下也不会有游离的水被分离出来。
③在医用材料方面高吸水性树脂最早被开发的用途是作吸收体液的卫生纸、尿布等。为达到这种用途,通常是预先将吸水性树脂制成吸收膜。例如在吸收纸上撒布吸水性树脂粉末,上面再放上吸收纸做成夹层,通水蒸气使吸水性树脂成为糊状,再经滚筒干燥使树脂固定在纸上。含0.4g吸水性树脂的这种纸制品(总质量5.5g)可以保持121g的水,吸收人造尿20g。随着人们生活水平的不断提高,用高吸水性树脂制成的妇女卫生巾、纸尿布一定会受到欢迎。若能占领这个市场,将会给造纸行业带来很大的经济效益。在外科临床使用中,可减少换药次数,提高疗效,用于病床垫褥还可避免褥疮等。除此之外,人们还正在研究把高吸水剂用于调节血液中水分的人工肾上。高吸水性树脂是近几年来迅速发展的功能材料,我国利用各种资源开发高吸水性树脂是十分必要的。当前开发的重点应该是:a.进一步提高吸水性树脂吸收含盐水的能力,以满足各方面需要;b.降低成本,因地制宜,用天然原料和腈纶废料来合成高吸水性树脂;c.积极进行应用开发,早日实现大规模工业化生产,尽快将产品投放市场,推广应用。