高吸水性树脂在卫生用品上的应用_倪靖滨

收稿日期：2008-12-24

作者简介：倪靖滨（1968-），男，高级工程师，主要从事辐射加工研发

工作。

文章编号：1002-1124（2009）04-0046-03

高吸水性树脂又称高分子吸水材料（SAP ），是

一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度网络结构的高分子聚合物[1]，是一类新型的功能高分子材料。它具有吸水量大和保水性强两大特点,它可以吸收比自身重量高几百到几千倍的水,而且所吸入的水在适当的压力下也不会被挤出。这是传统的吸水材料如纸、海绵、泡沫塑料等所无法比拟的。SAP 的研究与开发只有几十年的历史。目前，在国内主要还是用于卫生巾和纸尿布。

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，对SAP 的需求量大大增加。2000年,中国卫生巾消费量将达310亿片，其中超薄型卫生巾占卫生巾总量的30％，每条超薄型卫生巾用量按1g 计，需要1万t SAP 。中国每年出生婴儿2000万人，有30％的婴儿使用布及片，每人一年用300片，每片用6g SAP ，则需要1万t SAP 。60岁以上老人1.2亿，加上失禁病人，所需成人垫片数量不断增加，至少需要600t SAP 。我国农作物种子年需求量700万t ，其中商品种子350万t ，生产种子包衣的企业约60家，种衣剂年产量达1万多吨，其中需要SAP 1500t ，水稻旱育秧苗需500～1000t 。我国人多地大，又是一个缺水国家，今后加大西部开发，对SAP 的需

求量将会迅速增加。

在SAP 性能方面，由于SAP 是一种高分子电解质，吸液率受离子强度影响较大，普遍存在耐盐性能差，通常只有吸纯水的10%甚至更低，而且随盐溶液浓度增加吸液率显著降低，在实际应用中S A P 接触的几乎都是离子溶液，提高SAP 耐盐能力是急需解决的问题；吸水倍率和吸水速度是SAP 的主要性能指标，离子型SAP 吸水倍率高，但吸水速度慢，而非离子型SAP 则正相反。二者性能均优的SAP 也是目前研究的方向；另外，SAP 吸水时颗粒间渗透性差、易形成内干外湿的“面粉团”而影响使用。因此，综合性能好的SAP 成为研究人员的主要研究内容。

1SAP 的种类

SAP 可以根据各种各样基准进行分类[2]。从原料方面大致可分为淀粉、纤维素、合成聚合物等；从离子种类可分为阴离子（聚丙烯酸、聚磺酸盐、丙烯酸的接枝、丙烯酸共聚合等）、阳离子（季铵盐等）、两性、非离子（聚乙烯醇、聚丙酰胺、聚氧乙烯等）4个类型；从交联方法上可分为交联共聚、自交联、辐射交联、水溶性聚合物交联或引入疏水性基团或结晶结构等；从产品形态上可分为：粉末状、球形、无定形、膜状、纤维状等。

现在市售的SAP 大都属于阴离子和非离子型，

高吸水性树脂在卫生用品上的应用

倪靖滨1，李红2，张晓东1，高德玉1

（1.黑龙江省科学院技术物理研究所，黑龙江哈尔滨150086；2.黑龙江大学化学化工与材料学院，黑龙江哈尔滨150080）

摘要：本文综述了高吸水性树脂在卫生用品方面的应用，分类，合成方法、国内外发展现状，最新发展

动向以及应用前景。

关键词：高吸水性树脂；卫生用品；儿童尿布；卫生巾中图分类号：TQ320.79

文献标识码：A

Superabsorbent polymer for sanitary application NI Jing-bin 1，LI Hong 2,ZHANG Xiao-dong 1,GAO De-yu 1

(1.Technical Physics Institute of Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150086,China;

2.College of Chemistry and Chemical Engineering Material ，

Heilongjiang University,Harbin 150080,China)Abstract:This article reviewed the application of superabsorbent polymer in sanitary field.The classifica －tion,preparation method,the present statues and future development of SAP in the world were introduced.

Key words ：superabsorbent pelymer;sanitary;diaper;sanitary towel

Sum 163No.04

化学工程师

Chemical

Engineer

2009年第4期

DOI:10.16247/ki.23-1171/tq.2009.04.009

特别是聚丙烯酸和淀粉-丙烯酸盐接枝聚合体交联物的消费量占绝大多数。

2SAP合成方法

SAP的合成方法有很多种，关键是在树脂中实现交联结构。例如，美国农业部在淀粉用丙烯腈接枝共聚合物的时候，用水解的方法使腈基转化成羧基和酰胺基，生成亲水性SAP。其它的方法有：以交联剂进行共聚合而导入交联构造；聚合时形成自交联方法；水溶性树脂的官能基之间用交联剂进行交联方法；使用射线照射导入交联构造等。

3国内外发展情况

SAP是1969年美国农业部北方研究所发现的，1978年日本三洋化成公司开始工业化生产。随后，美国凯姆代尔（Chemdal）、陶氏化学（Dow Chem-ical），日本住友精化（Sumitomo）、触媒化学公司（Nippon Shokubai）、三洋化成（Sanyo Chemical In-dustries），德国斯托候森（Stockhausen）及法国阿托（Atochem）等数十家公司先后投产[3]。1980年，世界SAP的生产能力不足0.5万t，1989年升至21万t，1998年已发展到85万t，现已超过113万t。

2000年6月，美国凯姆代尔公司与巴斯夫合并，成为世界最大的生产厂家，合并后的产量占世界总产量的24％，德国斯托候森占22％，日本触媒占18％，陶氏化学占11％。目前，主要的生产地区在美国、西欧和日本。随着亚洲市场的扩大，东南亚可能成为第四大生产区。

我国SAP的研制开发起步较晚，从二十世纪80年代开始这方面的研究，1982年中科院化学所的黄美玉[4]等人在国内最先报道合成出聚丙烯酸钠类SAP。1985年，北京化工研究所、宁夏计量研究所、湖北省化学研究所等申请了国内第一批SAP专利，黑龙江省科学院技术物理研究所申请了第一个辐射制备复合吸水材料专利。随后有20多个单位从事研究工作，约有20个企业建立中试及小试生产装置，如：北京化工研究院、长春应化所、北京化学所、兰州化物所、抚顺化研所、吉林石化所、黑龙江石化所等。1994年无锡市海龙公司首先建立千吨级生产装置，吴江市浦江树脂厂、保定市科翰树脂厂、唐山博亚公司、吉林梨树酿酒总厂、廊坊广润化工公司、黑龙江北安旭光化工总厂等先后建成百吨至千吨级装置。1998年全国生产能力为6000t，实际产量1200t。

我国自1991年引进护翼卫生巾生产线后，开始使用SAP。1993年引进尿布生产线后，用量不断增加，1994年的用量约为1300t，1998年消费用量约6000t，2000年达1万t。目前，国内所需的SAP 大部分从国外进口，特别是广东、福建、上海、山东等沿海地区和中外合资卫生制品公司。有消息报道，沿海地区通过各种渠道每年进口量可达1.5万t，进口售价为2.0万～2.5万元·t-1。在石油危机发生之前，国内SAP的生产成本一般在1.2万～1.5万元·t-1，市场售价为1.8万～2.2万元·t-1。

4发展方向

目前，SAP的发展方向是高性能化、可降解性和复合化。高性能化是在保证SAP具有优良的吸水性能和保水性能的基础上，提高吸水速度、耐盐性能和产品的凝胶强度以及热稳定性能。目前，采用的措施主要有：在主链上引入非离子型亲水基团；改变交联剂，使该交联剂含有大量的亲水基团；用表面活性剂对树脂进行外层包皮；用离子交换树脂进行外层包皮等。三菱化学公司改进现有的反相悬浮聚合法，不仅生产出球状聚合物粒子，而且生产出椭圆型、多孔型聚合物粒子，尤其是实现了多孔型聚合物工业化生产。这类聚合物与现有产品相比，初期吸水性能优异。随着人们环保意识的增强，生物可降解高分子材料的开发和应用已日益受到科研人员的重视。SAP作为一种高分子材料，随着在各个领域日益广泛的应用，要求其具有良好的生物降解性。目前，世界上一些可生物降解的吸水材料如淀粉-聚丙烯腈Superslurper，主要用于尿布、绷带、种子涂层以及水保留剂等。此外还有PVA+淀粉(70%)的MaterBi，主要用于卫生用品。食品包装以及日用品包装等。日本三井化学公司开发的交联聚天冬氨酸可吸收自重500倍以上的水以及50倍的生理盐水，在一定条件下又可分解。复合化是改进SAP强度的新方法。SAP可与无机物、有机物和高分子等复合，制备出性能优良、成本低廉的吸水性材料，往往兼有多重性能。日本住友精化公司在原有的溶液聚合法和反相悬浮聚合法的基础上，生产出一种复合型SAP，解决了产品渗透性差的问题，SAP粒度和粒径分布、吸水速率、保水能力等均可根据用户要求，灵活控制，且产品通用性强，机械