高吸水性树脂的特性及其应用

对亲水基团是离子的离子型高吸水性树脂,吸水是一个很复杂的过程。在吸水前高分
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子网络，没有电离成离子对，当与水接触时,会导致离子型亲水基团的电离，同时亲水基 与水分子的水合作用也使高分子网状结构扩张。如果高吸水性树脂中阴离子固定于分子 链上，阳离子是可移动的，则当阳离子向外扩散后，形成的阴离子间的静电斥力也促使 网络结构发生扩张。而为了维持电中性，阳离子不能自由地向外部溶剂扩散，导致阳离 子在树脂网络内外的浓度差增大，形成一定的浓度梯度，从而造成网络结构内外产生渗 透压，由此而产生的渗透压使水分子进一步渗入,这样就可吸收大量的水分。随着网络扩 张，其弹性收缩力也在增加，将逐步抵消阴离子间的静电斥力，最终达到吸水平衡。
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%的高吸水性树脂后，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。
○2 合成高分子高吸水性树脂；
○3 高吸水性树脂共混物及复合物。
分类类别
天然高分 子
高吸水性 树脂
合成高分 子
高吸水性 树脂
淀粉系
纤维素 系
聚丙稀 酸系 聚乙烯 醇系
常见高吸水树脂的优缺点
主要优缺点 吸水能力强，吸水速度快，原料来源丰富，价格较低廉； 因含有淀粉，容易发生腐败分解，难于长期贮存，耐热性较差，长期保水性不 足，吸水后易积聚成团。
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，缩小土壤白天和晚上的温差。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、农药以及水缓慢放出， 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鲜、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，而且可减少种子受到的机械损害，提高成活率。 2）在沙漠治理方面的应用
4、在建筑方面的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用
型化、舒适化，消除了人们的许多烦恼。
在化妆品中，加入少量淀粉树脂，可防止香味、乙醇等挥发，保持香味不变，起到
保水、保香、增稠、杀菌的作用，又可滋润皮肤。
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3、在工业领域的应用
高吸水性树脂在工业中的应用非常多，包括石油工业、矿山工业、环保工业、冶金 工业、日用化学品工业、食品工业、电子工业、印刷工业、纤维工业等。
早在 30 多年前，美国农业部北方研究所研制出淀粉淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂, 首先应用于农业，研究了高吸水剂对土壤保水、促进种子发芽和提高发芽率方面的作用。
日本、法国、意大利等国开展的高吸水性树脂的研究也都把农业作为一个重要的方 面。Shinj Yo 进行了大量的实验研究，利用高吸水性树脂来减少沙土的水分蒸发量，以 防止沙质土壤水分的过分流失。Ca narutto 等的研究也证明土壤中加入一定浓度的高吸 水性树脂能加强土壤对水的吸收能力并能抑制土壤水分的蒸发而且可以保持土壤结构的 稳定性。Takse 和 Honmide 的研究表明，高吸水性树脂可以改进植物的生长情况。
如在石油工业中用作油田处理剂、油水分离剂；油田勘探中用做钻头的润滑剂、泥 浆的凝胶剂；在矿山工业中作为膨润性堵水剂、地基加固剂、充体脱水剂、管道物料输 送防离析剂、露天矿路面抑尘剂、煤和硫化矿石自燃的阻燃灭火剂、炸药水泥防潮剂等。
在环保工业中，人们开始研究用高吸水性树脂来治理污水，将高吸水剂置于污水中， 高吸水性树脂可迅速吸收液体而使 污水固体化。另外高吸水性树脂对重金属离子的吸 附、整合能力很强，因此它还可以用作重金属离子的吸附剂，处理重金属离子溶液以便 回收贵重金属，因此对于冶金、工矿污水、电镀废水等的处理，回收利用有十分重要的 价值，此外，高吸水性树脂还可用作有机溶剂的脱水剂等。
3、对光和热的稳定性高
不同的吸水性树脂在吸水状态时,有不同的热稳定性，高吸水性树脂在 70℃加热 1h, 水分损失较小，如把高吸水性树脂贮存在密闭容器中，可贮存 3～4 年，其吸水能力不变。
4、吸氨性强
树脂中含有羧基的聚合阴离子物，适当调节 PH 值，使部分羧酸基呈酸性，可吸收氨， 有明显的防臭作用。
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5、增稠性
高吸水性树脂吸水后呈水凝胶状，比普通水溶性高分子具有更高的粘度，用在化妆 品上有明显的增稠效果。
6、能和其他高分子材料共混
高吸水性树脂与其他高分子树脂进行共混后其性能良好。
三、高吸水树脂的种类
按照原料来分类的话，高吸水树脂可以分为：
○1 天然高分子高吸水性树脂；
五、高吸水性树脂的应用
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、
婴儿纸尿布、老年失禁纸尿布、纸床单等。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
性和特殊的吸湿能力的高分子材料也就称为高吸水性树脂。这种树脂具有传递、转换和
贮存水的功能，又称其为功能性高吸水性树脂。
高吸水性树脂的分子中含有极性基团，并具有一定的交联度，是一种三维空间网络
结构，这种特殊的化学结构和网络结构，使其吸水方式既有物理吸附,又有化学吸附和网
络吸附，因此它可以吸收成百上千倍的水。
高吸水性树脂在医疗卫生的应用方面为
○1 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，并可防止化脓的医用
绷带、棉球和纱布等。
○2 制成可以保温的冰枕、冰袋（带），热敷袋等。
2）在生理卫生方面的应用
高吸水性树脂在生理卫生用品方面的应用是比较成熟的一个领域，由于其具有吸水
率高、保水性强、安全无毒、重量轻、吸液量大等优点，一问世就受到卫生用品厂家的
由于高吸水性树脂是分子中含有亲水基团和疏水基团的交联型高分子电解质，当亲 水基团与水分子形成自由水合状态时，树脂的疏水基团因疏水相互作用而折向内侧，形 成局部疏水性的微粒结构，可使进入网络的水失去活动性。因此，高吸水性树脂的吸水 主要是靠内部的三维网络的作用，吸收大量的自由水储存在网状结构内，也就是说水分 子封闭在网络里,这是网络的物理吸附,只是水分子运动受到限制，而不是牢固的化学吸 附。
生物组织十分接近，且凝胶具有溶质透过性，组织适应性和抗血凝固性等，这些特性都
为其作为医用材料在医疗卫生方面的应用奠定了基础。
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的研究，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（本单位制得的高吸
水性树脂没有进行过此方面验证）。
二、高吸水性树脂的特点
1、吸水量高
常用的吸水材料如棉花、海棉、纸等其吸水能力为自身重量的 20 倍左右的材料，而 高吸水性树脂,可吸收自身重量的数百倍至数千倍的水。
2、保水性好
普通吸水材料吸水后，受到压力，容易放出水，但高吸水性树脂受压时,水不容易从 树脂中放出来，也就是说，高吸水性树脂在外加压力的情况下仍然具有良好的保水性。
重视，如婴儿襁褓、纸尿布、失禁片、妇女卫生巾，宇航员尿袋、餐巾、手帕、母乳垫
片、卫生棉、止血栓、生理棉、汗毛巾等产品中都可以应用高吸水性树脂。另外，如手
术垫、手术手套、手术衣、手术棉、贴身衬衣、内裤、鞋垫等一些生理用品中也广泛用
到高吸水性树脂。它的高吸水能力和保水能力使得生理卫生方面的产品大大轻便化、小
高吸水性树脂与普通吸水或吸湿材料(如硅胶、活性炭、海绵等)相比，具有吸水量 大、吸水速度快、保水能力强等优点。而普通吸水材料一般只能吸收自身重量的十到几 十倍的水分，且在受压时容易失去水分，保水能力相对较差。
由于高吸水性树脂的吸水能力和保水能力都较强，所以它在许多领域都应该可以得 到十分好的应用。诸如：农林、园林、水产养殖、医疗卫生、建筑材料、化妆品等等方 面。特别是近年来，全国各地都不同程度的出现水资源紧缺的问题。人、地、工业争水 的情况日益严重，由于水土流失，土质砂化的现象愈来愈严重，土壤保墒、湿地保护和 沙漠治理已经成为一个社会学问题。
高吸水性树脂可作为水分保持剂及肥料缓释剂，对植树造林、保持水土等具有良好
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的效果。 由于在高吸水性树脂的分子结构中有网状分子链，把它释放进土壤中以后，下雨时
水分渗透到土壤中，高分子结构中的电解质接触水分子后立即离解为带正电和带负电的 离子，这些离子和水有强烈的亲和作用，因而具有极强的吸水性和保水性。当遇到干旱 无雨时节，吸收在吸水树脂内的水分被植物根部毛细管所吸收，可以把水分输送到植物 体内，满足植物生长过程中所需要的水分。
吸水性能较差，易受微生物的分解而失去保水功能。
吸水性能与天然高分子接枝共聚物相当，原料丰富，不易腐败，凝胶强度高， 质量稳定，成本较低，产品综合性能好。 吸水后易向土壤、砂层释放，可保持土壤的湿润； 制作工艺复杂，生产成本较高，
四、高吸水性树脂的吸水保水机理
树脂的高吸水性主要与它的化学结构中极性基团的分子状态有关，它具有低交联度
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杀菌剂及药物缓释基料、外科用吸湿材料 电池阳极添加助剂 铝铂黏合和铸造黏合剂、放射性物质处理用助剂 纤维吸湿剂与纤维制冷系统用助剂 矿石小颗粒液化处理剂、煤成型加工助剂 印染用加工助剂 吸水用凝胶 水溶涨密封材料
1、在农林园艺及沙漠治理方面的应用
1）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，
高吸水性树脂可在包装材料市场利用其吸收并贮留液体的特性发挥其作用，如当运 输和贮存可能会受潮或本身可能溢流的货物时，可将高吸水性树脂作成的复合材料进行 包装，在瓜果和时令蔬菜贮运时，可将高吸水性树脂复合膜衬在包装箱内或做成口袋包 装瓜果蔬菜，可防止在塑料袋内形成水珠，以保持水果、蔬菜等的鲜度。
高吸水性树脂还可以用于吸水纤维、吸水布和放火布等。
目前，我国西部 10 省(区、市)的 16 个荒漠化治理示范区，就已经应用了高吸水性 树脂作为水分保持剂，使得苗木成活率达到 98%。另外北京的 20 公里“申奥大道”绿色 长廊工程也采用了高分子吸水树脂作为水分保持剂。
2、在医疗卫生和生理卫生方面的应用
1）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
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。
高吸水性树脂应用
植物生长促进剂 植物生育促进剂 苗木移植保存剂、土壤改良剂 水果、蔬菜保鲜剂 结霜防止剂、调湿剂 工业脱水材料（油与溶剂脱水剂、干燥剂） 吸水性涂料、防污涂料、易剥离涂料加工 冷却剂用添加剂 重金属离子吸附剂 卫生用品（餐巾、抹布、手纸、纸巾） 食品工业用吸附剂 静电防止剂 酶固定试剂
的三维空间网状结构，其吸水机理可用 Flory-Huggins 热力学理论加以说明。
一些高分子固体之所以能够吸水，是因为在高分子固体和水相界面两侧自由能有差
别，改吸水现象包括两个过程，一是对固体表面的润湿吸附，二是通过界面溶解于固体
内部的吸附，通常把这两个过程总称为吸附，这种特指水的吸附又称为吸湿，具有亲水
高吸水性树脂的特性及其应用
一、前言
高吸水性树脂,英文名称为 Super Absorbent Resin，简写为 SAR，或者称为高吸水 性聚合物,英文名称为 Super Absorbent Pol 高吸水性树脂的特性及其应用 ymer，简写 为 SAP。
高吸水性树脂是一种能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍的水分的一种功能 高分子材料。