強吸水性、高膨脹堵漏新材料研究開發(fā)

“強吸水性、高膨脹堵漏新材料研究開發(fā)”是地礦部科技司于1992年12月下達的項為：8505419。強吸水性材料是近二十年開發(fā)的新型功，它具有自身數(shù)十倍乃至數(shù)千倍的吸水能力和加壓也不脫水的高保水性交聚高分子物，共聚反應(yīng)可使每一個分子鏈上具有不同的親水基團，可水能力。采用非均相體系法和懸浮高分子化學(xué)反應(yīng)法，通過強烈攪拌和使單體分散成液滴，在水介質(zhì)中進行化學(xué)反應(yīng)。該法優(yōu)點是體系粘度低除，操作易控制，產(chǎn)品分子量較高，質(zhì)量穩(wěn)定。高膨脹堵漏新材料用鹽送到漏失層后，用清水置換鹽水，即可達到膨脹堵漏作用。

高吸水性高分子材料是指其吸水能力至少超過自身重量數(shù)百倍的特殊吸附性樹脂，能夠表現(xiàn)出超強的吸水能力，是一種重要的功能高分子材料。最早的高吸水性高分子材料是在1974年由美國農(nóng)業(yè)部的研究人員首先研制的，并首先用于農(nóng)業(yè)上的保水和制造紙尿褲和婦女衛(wèi)生巾。高吸水性樹脂已經(jīng)開發(fā)出淀粉衍生物系列、纖維素衍生物系列、甲殼質(zhì)衍生物系列、聚丙烯酸系列和聚乙烯醇系列等。近年來由于其重要的應(yīng)用價值，各國都在研究和開發(fā)方面投入大量人力和物力，在科研和生產(chǎn)方面都取得了快速發(fā)展，到2000年為止，全世界的年產(chǎn)量已經(jīng)超過百萬噸，我國國內(nèi)的市場需求量在2005年也將達到3萬噸以上。當(dāng)前高吸水性樹脂已經(jīng)成為重要的工業(yè)產(chǎn)品，已經(jīng)有各種商品出售。高吸水樹脂的研究開發(fā)以美國和日本處于領(lǐng)先地位，我國在這方面的研制工作起步較晚，但是已有一些科研單位和高等院校在這一領(lǐng)域取得一批研究成果。

高吸水性樹脂從其原料角度出發(fā)主要分為兩類，即天然高分子改性高吸水性樹脂和全合成高吸水性樹脂。前者是指對淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)等天然高分子進行結(jié)構(gòu)改造得到的高吸水性材料。其特點是生產(chǎn)成本低、材料來源廣泛、吸水能力強，而且產(chǎn)品具有生物降解性，不造成二次環(huán)境污染，適合作為一次性使用產(chǎn)品。但是產(chǎn)品的機械強度低，熱穩(wěn)定性差，特別是吸水后的性能較差，不能應(yīng)用到諸如吸水性纖維、織物、薄膜等場合。淀粉和纖維素是具有多糖結(jié)構(gòu)的高聚物，最顯著的特點是分子中具有大量羥基作為親水基團，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造后還可以引入大量離子化基團，增加吸水性能。后者主要指對聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物進行交聯(lián)改造，使其具有高吸水樹脂的性質(zhì)。特點是結(jié)構(gòu)清晰、質(zhì)量穩(wěn)定、可以進行大工業(yè)化生產(chǎn)，特別是吸水后的機械強度較高，熱穩(wěn)定性好。但是生產(chǎn)成本較高，而吸水率偏低。常見的合成高吸水樹脂類主要有聚丙烯酸體系、聚丙烯腈體系、聚丙烯酰胺體系和改性聚乙烯醇等。在結(jié)構(gòu)上多以羧酸鹽基團作為親水官能團，聚合物具有離子性質(zhì)，吸水能力受水中鹽濃度的影響較大。以羥基、醚基、氨基等作為親水官能團的樹脂屬于非離子型，吸水能力基本不受鹽濃度的影響，但其吸水性能較離子型低很多。

從材料的外型結(jié)構(gòu)上來說，已經(jīng)有粉末型、顆粒型、薄膜型、纖維型等高吸水產(chǎn)品，其中纖維型和薄膜型材料具有使用方便，便于在特殊場合使用的特點。高吸水樹脂由于采用原料不同，制備方法各異，產(chǎn)品牌號繁多，單從產(chǎn)品名稱上不易判斷其結(jié)構(gòu)歸屬。

新材料新能源開發(fā)研究院成立于2004年4月28日，位于河海大學(xué)江寧校區(qū)。河海大學(xué)組建新材料新能源研究開發(fā)院，一是為國家培養(yǎng)在水利、海洋工程領(lǐng)域研究應(yīng)用新材料新能源的高級技術(shù)人才，二是以河海大學(xué)為平臺，跟蹤世界科技發(fā)展前沿，研究開發(fā)新的材料、新的能源，開拓水利、土木領(lǐng)域新的研究應(yīng)用領(lǐng)域。