超吸水纖維

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材料介紹

超吸水纖維( super absorbent fiber，SAF) 是具

有能夠吸收自身重量幾十倍甚至上百倍水分的功

能纖維，它是繼超吸水樹脂(SAP)之后而發(fā)展起來的一種新型功能材料。

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吸水原理

吸水纖維的吸水性主要取決于纖維大分子上-OH、-NH2、-CONH2、-COOH、-SO3Na、-COONa 等親水基團(tuán)的數(shù)量和種類，通過這些親水基團(tuán)與 H2O 分子形成締合氫鍵，使 H2O 分子存留在纖維上，這是化學(xué)鍵的作用;另外還有物理吸附作用，就是依靠纖維內(nèi)部微孔、縫隙和纖維之間的毛細(xì)孔隙等微孔結(jié)構(gòu)，可通過毛細(xì)管效應(yīng)吸收和傳遞水分。另外聚合物中親水基越多，則吸水能力越大;交聯(lián)密度越高，則吸水能力越低[1]。

纖維中除了親水基團(tuán)直接吸收水分外，由于已被吸附的水分子也是極性的，它可以通過氫鍵再與其它水分子相互作用，形成水分子的多層吸附，稱為間接吸附水分子，如圖1所示。

圖1  SAF 對水分子的直接與間接吸附示意圖

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制備方法

SAF 是具有一定交聯(lián)度的、水不溶性的、親水

性聚合物纖維材料，依據(jù)制備工藝不同可分為:親

水性聚合物紡絲法、超吸水樹脂紡絲法、纖維的親水化改性、超吸水無紡布的織造法。

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SAF的應(yīng)用

纖維狀超吸水材料吸水表面積大，吸水速率快，手感柔軟，有一定的強(qiáng)度，且不易脫落或遷移，這些特性顯著拓展了超吸水材料的應(yīng)用范圍，尤其適合制備超吸水織物。SAF可應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生用品、吸濕發(fā)熱織物、油水分離材料、電池隔膜材料和電纜阻水材料、建筑防結(jié)露材料、阻火材料、農(nóng)林業(yè)保水材料、食品保鮮材料等。

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未來展望

與國外先進(jìn)水平相比，我國在 SAF 材料的開發(fā)和應(yīng)用研究方面仍存在較大差距。在未來的研究，應(yīng)該集中從以下幾個方面進(jìn)行深入探索:

01

清潔化制備方法

簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，努力做到低排放和零排放，因為大多數(shù)高吸水性材料都需要經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)，現(xiàn)有的紡絲技術(shù)一般都不具備紡絲的同時進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，如能創(chuàng)新紡絲技術(shù)，可為開發(fā)綜合性能優(yōu)異、生產(chǎn)成本更低、更綠色環(huán)保的高吸水纖維開辟一條新途徑。

02

提高可循環(huán)再生性和改善易降解性

高分子材料的循環(huán)、再生和易降解是當(dāng)前減少固體廢棄物有效方法之一。

03

深入研究吸水保水機(jī)理

吸水保水機(jī)理的研究有助于設(shè)計新型超吸水材料，將無毒無害的無機(jī)材料用于超吸水纖維，也是研究的方向之一。

04

毒理學(xué)研究

加大生態(tài)環(huán)保和毒理學(xué)研究力度，通過研究原料殘留物、降解產(chǎn)物毒理學(xué)研究，開展“綠色、環(huán)保、可降解、零排放”研究進(jìn)程。

05

繼續(xù)提高產(chǎn)品設(shè)計能力，拓寬產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)

域，加大復(fù)合型材料開發(fā)力度。

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SAF 可廣泛應(yīng)用于吸水、保水、防水、分水等領(lǐng)域，也就是“有水就有 SAF 的用武之地”，目前 95%的產(chǎn)量都用于醫(yī)療衛(wèi)生方面，如能進(jìn)一步拓寬在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、防風(fēng)固沙、電線電纜、建筑、電池等其它領(lǐng)域，其用途必將給 SAF 的發(fā)展注入新動力。

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