高吸水纤维的特点、吸水机理和制备方法

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高吸水纤维high absorption fibre
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一种具有松散网络结构的低交联度亲水性高分子化合物制成的纤维。其特点是能够吸收自重数十倍、百倍及至千倍的水。不但吸水速度快，而且吸水后成为一种被水高度溶胀的无色透明凝胶，即使对其施压，也难于将水挤出。但当外界压力较低时，吸收的水又可自行扩散出来。
（1）吸水机理：
传统的棉花、纸张、海面等的吸水作用，是依靠毛细管的吸收原理进行的，这是物理吸附。高吸水纤维是通过自身的交联或通过交联剂进行交联完成的。通过交联，聚合物整体成了网状结构，大大提高了吸水能力。高吸水纤维的吸水原理可用Flory的高分子电解质离子网状结构理论来解释。通常，高吸水纤维的结构是一种三维网状结构，其中分布着许多的亲水性基团或离子基团，水分子进入网状结构之后，与这些离子形成化学键（氢键）而被牢固地吸附在网状结构内，由于网状结构本身具有弹性，因此它能容纳许多的水分子，外表则呈一种透明的凝胶状态。高吸水纤维的吸水能力与高分子电解质的电离度、聚合物的交联密度有密切关系。高吸水纤维的吸水能力受盐水和pH值的影响，在水性溶液中吸收能力最高，遇到酸或碱性物，其吸水能力降低。交联度太低，吸水能力虽高，但其可溶部分大，随着交联度的提高，网状结构紧密，达到一定程度后，吸水能力下降，因此，控制好交联剂的使用量是获得高吸水能力的关键。
（2）制备方法。
; V( B7 k9 B0 W! {3 u% Z1 B- J& X①纤维素类，这是最早开发的吸水性纤维之一，但其吸水性较差，可通过改性提高其吸水性能。a.物理改性，从纤维横截面的大小、形状及纤维的平面度、容积等方面进行改变，以增加纤维素纤维的内外表面积来提高吸水量。已开发出中空型、充气型等多种结构的产品。b.化学改性，方法很多，如由纤维素与尿素反应生成纤维—氨基酸酯产物具有高吸水性；将羧基引入纤维素链即羧甲基化，控制好这种纤维的醚化度和交联度，能使纤维吸收自重20倍以上的液体。
8 r2 g' D+ W/ G2 b" W②聚羧酸类，使用原料为聚羧酸，添加适量的多元醇作为交联剂共同制成纺丝液，然后纺丝成纤。
③聚丙烯腈类，把丙烯腈、甲基丙烯酸和N－羟甲基丙烯酰胺的共聚物湿法纺丝，以浓硫酸为凝固浴，干燥后即得高吸水纤维。
& E. S( S! l. P& l  ^④改性聚乙烯醇类，向聚乙烯醇分子内引入羧基后，其吸水能力可达自重的100倍以上。        

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