強(qiáng)吸水性、高膨脹堵漏新材料研究開(kāi)發(fā)成果信息

“強(qiáng)吸水性、高膨脹堵漏新材料研究開(kāi)發(fā)”是地礦部科技司于1992年12月下達(dá)的項(xiàng)為：8505419。強(qiáng)吸水性材料是近二十年開(kāi)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(gè)分子鏈上具有不同的親水基團(tuán)，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(guò)強(qiáng)烈攪拌和使單體分散成液滴，在水介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。該法優(yōu)點(diǎn)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(dá)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(guò)自身重量數(shù)百倍的特殊吸附性樹(shù)脂，能夠表現(xiàn)出超強(qiáng)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(guó)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(shù)脂已經(jīng)開(kāi)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(lái)由于其重要的應(yīng)用價(jià)值，各國(guó)都在研究和開(kāi)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(guò)百萬(wàn)噸，我國(guó)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求量在2005年也將達(dá)到3萬(wàn)噸以上。當(dāng)前高吸水性樹(shù)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(shù)脂的研究開(kāi)發(fā)以美國(guó)和日本處于領(lǐng)先地位，我國(guó)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(shù)脂從其原料角度出發(fā)主要分為兩類(lèi)，即天然高分子改性高吸水性樹(shù)脂和全合成高吸水性樹(shù)脂。前者是指對(duì)淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)等天然高分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造得到的高吸水性材料。其特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低、材料來(lái)源廣泛、吸水能力強(qiáng)，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(jī)械強(qiáng)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(chǎng)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(diǎn)是分子中具有大量羥基作為親水基團(tuán)，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改造后還可以引入大量離子化基團(tuán)，增加吸水性能。后者主要指對(duì)聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物進(jìn)行交聯(lián)改造，使其具有高吸水樹(shù)脂的性質(zhì)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)清晰、質(zhì)量穩(wěn)定、可以進(jìn)行大工業(yè)化生產(chǎn)，特別是吸水后的機(jī)械強(qiáng)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(jiàn)的合成高吸水樹(shù)脂類(lèi)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(tuán)作為親水官能團(tuán)，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(tuán)的樹(shù)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(lái)說(shuō)，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(chǎng)合使用的特點(diǎn)。高吸水樹(shù)脂由于采用原料不同，制備方法各異，產(chǎn)品牌號(hào)繁多，單從產(chǎn)品名稱(chēng)上不易判斷其結(jié)構(gòu)歸屬。

新材料新能源開(kāi)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(kāi)發(fā)院，一是為國(guó)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(jí)技術(shù)人才，二是以河海大學(xué)為平臺(tái)，跟蹤世界科技發(fā)展前沿，研究開(kāi)發(fā)新的材料、新的能源，開(kāi)拓水利、土木領(lǐng)域新的研究應(yīng)用領(lǐng)域。