文 献 综 述

一．研究粉煤灰/聚丙烯酸钠高吸水性复合材料目的

高吸水性树脂（SPA）是一种出现于20世纪60年代的新型功能高分子材料。由于该材料分子中含有大量的羧基、羟基等强亲水性基团而具有高分子电解质的分子扩张性能，同时由于其微交联三维网络结构阻碍了分子的进一步扩张，二者的矛盾作用使得分子只能在水中溶胀而不溶解，具有奇特的吸水和保水能力。^[1]

采用丙烯酸和粉煤灰为原料合成粉煤灰/聚丙烯酸钠高吸水性复合材料，主要是基于以下几方面考虑：纯化学试剂(如丙烯酸)制成的高吸水树脂成本太高，生物相容性差；粉煤灰具有一定的吸水能力，其吸收水分除靠颗粒之间的毛细管空隙外，还在破碎颗粒的洞穴和蜂窝状空隙内蓄水，与土壤水分相比，粉煤灰水分更容易被植物利用；中国已成为世界最大的排灰国，不仅占用了大量的土地，还加剧了对环境的污染；从”植物→煤→粉煤灰”的转化过程看出，可明显改良土壤理化性质；粉煤灰种植的作物不会危害人体健康。^[4][5]

二．主要原料和聚合方法

1.聚丙烯酸（钠）(PPA) ^[6]

聚丙烯酸（钠）（PPA）产品是以丙烯酸钠为原料，在水溶液中引发聚合、浓缩而得。由于含有高度亲水的COO^- 基团，高相对分子质量的聚丙烯酸钠能很好地溶解在水中。它本身带有电荷，可促使带不同表面电荷的粒子凝聚。它能使悬浮粒子互相凝聚，形成大块絮凝团。聚丙烯酸钠在工业上作为凝絮剂、增稠剂被大量使用。但是纯的PPA是水溶性高分子，不是高吸水性树脂。它需要在高分子链上经过适度交联才能成为水溶胀性的高吸水凝胶。

2.溶液聚合法溶液法是将水溶性单体、交联剂和引发剂在水中溶解形成分布均匀的溶液，至于反应器中，通氮气排除溶解在反应液中的氧气，在一定的温度条件下进行聚合交联。得到的凝胶状弹性体产品，切碎、烘干、粉碎成所要求的粉末状产品。^[7]溶液法具有方法简单、体系纯净、交联结构均匀的特点，产品为团状，需要烘干、粉碎等后处理工序。尤其是该体系中含水量较大、烘干费时、耗能。溶液聚合法可以采用先聚合，合成线型聚合物，后加交联剂进行表面交联的方法，或单体与交联剂同时加入，在氮气保护下升温，再加入引发剂，经引发聚合，进行共聚交联的方法来得到内部交联均匀分布的吸水树脂。^[8][9]

制备交联聚丙烯酸盐高吸水保水材料的过程中，涉及各种的化学反应，其中最重要的是中和反应和聚合交联反应。①部分中和反应：②引发反应、聚合交联反应：溶液法合成高吸水性树脂主要需控制的因素有：交联剂种类和用量、引发剂种类和用量，中和度（丙烯酸单体用，中和度一般控制在60%~90%），反应温度、时间（一般在50℃～80℃，保证自由基反应正常进行；反应时间2～5h），及水解条件（需要时选择）。^[12]

3．粉煤灰^[2][3]