高吸水纖維的特點、吸水機理和制備方法

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/ T7 p, v4 j! K$ b' |高吸水纖維high absorption fibre
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* J& z% o* ~/ h; M# c9 n一種具有松散網絡結構的低交聯度親水性高分子化合物制成的纖維。其特點是能夠吸收自重數十倍、百倍及至千倍的水。不但吸水速度快，而且吸水后成為一種被水高度溶脹的無色透明凝膠，即使對其施壓，也難于將水擠出。但當外界壓力較低時，吸收的水又可自行擴散出來。
（1）吸水機理：
傳統的棉花、紙張、海面等的吸水作用，是依靠毛細管的吸收原理進行的，這是物理吸附。高吸水纖維是通過自身的交聯或通過交聯劑進行交聯完成的。通過交聯，聚合物整體成了網狀結構，大大提高了吸水能力。高吸水纖維的吸水原理可用Flory的高分子電解質離子網狀結構理論來解釋。通常，高吸水纖維的結構是一種三維網狀結構，其中分布著許多的親水性基團或離子基團，水分子進入網狀結構之后，與這些離子形成化學鍵（氫鍵）而被牢固地吸附在網狀結構內，由于網狀結構本身具有彈性，因此它能容納許多的水分子，外表則呈一種透明的凝膠狀態。高吸水纖維的吸水能力與高分子電解質的電離度、聚合物的交聯密度有密切關系。高吸水纖維的吸水能力受鹽水和pH值的影響，在水性溶液中吸收能力最高，遇到酸或堿性物，其吸水能力降低。交聯度太低，吸水能力雖高，但其可溶部分大，隨著交聯度的提高，網狀結構緊密，達到一定程度后，吸水能力下降，因此，控制好交聯劑的使用量是獲得高吸水能力的關鍵。
（2）制備方法。
①纖維素類，這是最早開發的吸水性纖維之一，但其吸水性較差，可通過改性提高其吸水性能。a.物理改性，從纖維橫截面的大小、形狀及纖維的平面度、容積等方面進行改變，以增加纖維素纖維的內外表面積來提高吸水量。已開發出中空型、充氣型等多種結構的產品。b.化學改性，方法很多，如由纖維素與尿素反應生成纖維—氨基酸酯產物具有高吸水性；將羧基引入纖維素鏈即羧甲基化，控制好這種纖維的醚化度和交聯度，能使纖維吸收自重20倍以上的液體。
②聚羧酸類，使用原料為聚羧酸，添加適量的多元醇作為交聯劑共同制成紡絲液，然后紡絲成纖。
& E1 n. y) {% c7 V③聚丙烯腈類，把丙烯腈、甲基丙烯酸和N－羥甲基丙烯酰胺的共聚物濕法紡絲，以濃硫酸為凝固浴，干燥后即得高吸水纖維。
# }0 q4 j5 }. J④改性聚乙烯醇類，向聚乙烯醇分子內引入羧基后，其吸水能力可達自重的100倍以上。        
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