高吸水性树脂

高吸水性树脂

高吸水性树脂是一种典型的功能高分子材料，能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍的水分或数十倍的盐水，通常又称为“高吸水性聚合物”、“吸水性高分子材料”、“吸水性高分子树脂”或者“超强吸水剂”等。

高吸水性树脂与普通吸水或吸湿材料，如脱脂棉、海绵、琼脂、硅胶、氯化钙和活性炭等相比，具有吸水速度快、保水能力强等特点，可以广泛应用于农业、林业和日常生活等领域中。而普通水或吸湿材料一般只能吸收自身质量的几十倍或仅仅十几倍的水分，并且容易在加压时失水，保水能力很差，其开发应用因此受到了很大的限制。

高吸水性树脂发展很快，种类也日益增多，并且原料来源相当丰富，由于高吸水性树脂在分子结构上带有的亲水基团，或在化学结构上具有的低度联度或部分结晶结构又不尽相同，由此在赋予其高吸水性能的同时也各自形成了一些各自的特点，从不同角度出发，就形成了多种多样的分类方法。

按原料来源进行分类。按照原料来源对高吸水性树脂进行分类，在高吸水性树脂的发展过程中，人们的分类方式也是随着发展水平的提高而不断变化和完善的。日本的温品谦二曾将高吸水性树脂分为淀粉系列、纤维素系列和合成树脂系列三个系列。后来，邹新禧结合高吸水性树脂的发展和自己的研究成果，从原料来源的角度提出了六大系列，即淀粉系、纤维素系、合成聚合物系、蛋白质系、其他天然物及其衍生物系和共混物及复合物系。

按亲水化方法进行分类。高吸水性树脂在分子结构上具有大量的亲水化化学基团，这些化学基团的亲水性很大程度上影响着高吸水性树脂的吸水保水性性能，如何有效获得这些化学基团在高吸水性树脂化学结构上的组织结构，充分发挥各化学基团所在亲水点的效能，也是影响高吸水性树脂性能的重要方面。因此，为了获得具有良好性能的高吸水性树脂，需要从亲水性化学基团的选择和化学结构的组织构造两个方面进行考虑，即从亲水化方法考虑。从这个角度，可以将高吸水性树脂分为两大类。

亲水性单体直接聚合法：选择丙烯盐酸、丙烯酰胺等亲水性良好的单体，直接进行均聚合或者进行共聚合反应，获得如聚丙烯盐酸、聚丙烯酰胺或者丙烯酸/丙烯酰胺共聚物等高吸水性树脂。

疏水性聚合物亲水化方法：将疏水性或者亲水性差的聚合物进行改性处理，在分子结构上强化该聚合物的亲水性，以使之达到作为高吸水性树脂的要求，主要方法有：羧甲基化反应、亲水性单体接枝聚合法以及化学基团的水解反应法。

按交联方式进行分类。高吸水性树脂交联控制是控制其空间组织结构状态的重要方面，主要目的是为了形成适量的交联点，由此构成聚合物网状化的结构。这种交联点可以是化学交联点，也可以是物理交联点，而交联点的形成与高吸水性树脂的化学结构紧密相关。关联点密度（即称交联度）的大小直接影响高吸水性树脂的吸水与保水性能。

依据交联点形成方式即交联方式的不同，高吸水性树脂主要可以

分为：添加交联剂网状化反应、自交联网状化反应、辐射交联网状化反应以及向水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶结构等。

按制品形态进行分类。高吸水性树脂在不同领域的应用需要其具有不同的产品形态，而不同的制备方法也得到了不同形态的产品，如粉末状、纤维状、膜片状、微球状等。

高吸水性树脂的优良特性决定了它具有广阔的应用前景。高吸水性树脂特殊而又广泛的应用领域是其成功发展的关键。目前以它的吸水性、保水性及对外界刺激的应答性等性能为主，而进行应用开发的居多。

目前高吸水性树脂已成功地应用于个人卫生护理产品等诸多领域，如妇女用卫生巾、婴儿尿不湿、老年失禁纸尿布等。高吸水性树脂在农艺园林方面的应用也已表现出令人鼓舞的前景，高吸水性树脂的应用有利于节水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥能力、提高作物发芽率等。超强吸水树脂在沙漠治理方面的应用更是具有无可估量的社会效益。另外，超强吸水树脂在工业、建筑、医药、日用品、食品、轻工等各方面都有较为广泛的应用。随着其应用领域的不断扩展，高吸水性树脂的发展前景是不可限量的。

在农林园艺方面的应用。由于高吸水性树脂可吸收大量水分，并且保水性非常强，吸收的水分具有可逆性，可以被植物吸收和利用，并能在植物的根系附近形成一个局部湿润的环境，对植物来说，能起到很好的“微型水库”的作用，土壤中混入0.1%—0.5%的SAP后，即使土壤中水分过多或干旱缺水时都能保持土壤的有效湿度稳定，可

减少浇水的次数，促进作物生长，提高产量同时也可以有效防止水分的流失和蒸发。

高吸水性树脂不但吸水性、保水性极佳，作为土壤的改良剂和保水剂，它还可以改善土壤的团粒结构，增加土壤的透气性和透水性，缩小土壤的昼夜温差。同时还能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，并使肥料、农药、水缓慢放出，提高肥料、农药的效果，及大大增强抗旱能力。除上述作用外，高吸水性树脂也可以作为植物生长促进剂、苗木移植保存剂、种子包衣剂等。此外，高吸水性树脂也用于无土栽培、菌种的培育和培养、蘑菇培育和生产、农业及园林等的作物产品生产、花盆的花卉栽培、果实与蔬菜及鲜花的生产与保险、保水，储存、保护、防霉、防腐、作为农用薄膜防露和防雾、农药的缓释剂等。此外，高吸水性树脂与种子混合，用于大规模机械化流体播种，不仅可以节省种子，而且可以减少种子受到的机械损伤，提高存活率。

在沙漠治理方面的应用。自古以来，许多学者一直在为把荒漠变成绿洲的美丽梦想而奋斗，但都未能如愿以偿，主要原因是沙漠地区常年干旱缺雨，及时偶尔降雨也会流失很快，要使沙漠变成绿洲，就必须使沙漠变绿洲储存足够的可供植物吸收的水分。高吸水性树脂的出现，给沙漠变绿洲带来了新的希望。因为在沙漠干旱地区，高吸水性树脂可作为水分保持剂及肥料缓释剂，对于植物造林、保持水土等具有良好的效果。

现在讲高吸水性树脂应用于沙漠的改造工作，已经取得了较好的

效果，引起了世人的关注。很多国家进行的相关研究都表明，吧高吸水性树脂用作保水剂来治理沙漠是一项行之有效的方法。如法国制造处一种“吸水土”，已用于改造沙漠。1992年日本沙漠开发协会为事先干燥地区的节水型农业，还在埃及建成了生产ＳＡＰ保水剂的中试车间。比利时、以色列、南非、北非各国数年前就将吸水树脂用于沙漠治理，都取得了显著的效果。埃及在日本的合作下，也研究出了保水性极强的高吸水性树脂，并于1994年开始生产，现在在实施利用高吸水性树脂沙漠的宏伟工程。

在医疗卫生方面的应用。高吸水性树脂吸水后可以形成柔软的凝胶，对生物组织没有机械的刺激作用，并且与生物组织十分相近，且凝胶具有溶质透过性，组织适应性和抗凝血性等，这些特征都为其作为应用材料在医疗卫生方面的研究应用奠定了基础。

高吸水性树脂在生物体中的适应性方面，已经有不少学者进行过相关研究，结果表明。某些合成和半合成的高吸水性物质，具有一定的生物适应性。利用高吸水性材料具有极强的吸水性和保水性，可制成和生物体含水量相近的各种组织材料，而且医药高吸水性材料吸水后形成的凝胶比较柔软，具有人体适应性，如对人体无刺激性、无副反应、不发生炎症、不引起血液凝固等，这些都为其在医药上的应用创造了条件。

近年来，高吸水性树脂已被广泛应用关于医药医疗的各个方面：高吸水性材料可用于制备能吸收手术及外伤出血和分泌液，并可用于化脓的医药绷带、棉球和纱布等；用于接触眼睛、人体埋入材料、保