2004年度中国石油和化学工业协会科技奖励项目推荐（八）
栏目主持：《中国化工信息》周刊、中国石油和化学工业协会科技办
淀粉、丙烯腈制备高吸水性树脂新工艺
顾正彪
高吸水性树脂（SAP）是1种新型功能高分子材料，能够吸收并
保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分，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“超强吸水剂”
等。
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，只能吸收自身质量几倍至几十倍的水，而且保水能力很差，
加压后大部分的水分流失，开发应用受到了很大的限制。高吸水性树
脂与普通吸水或吸湿材料相比，具有吸水量大、吸水速度快、保水能
力强等优点，可广泛应用于生理卫生用品、农林园艺、工业、土木建
筑、保鲜、医药、日用化工、电子工业等领域，具有广阔的发展前景。
按照原料来源不同，高吸水性树脂可分为三类：天然高分子高吸
水性树脂、合成高分子高吸水性树脂和高吸水性树脂共混物及复合
物。天然高分子高吸水性树脂主要有淀粉系、纤维素系、蛋白质系和
其他天然高分子及衍生物。合成高分子高吸水性树脂主要有聚丙烯酸
系、聚乙烯醇系等。高吸水性树脂共混物及复合物主要有高吸水性树
脂之间的共混物、高吸水性树脂与其他高分子材料的共混物、高吸水
性树脂与无机物或有机物的复合物。
随着石油资源的减少，合成高分子高吸水性树脂的发展将会受到
限制，而天然高分子高吸水性树脂的应用越来越引起人们的重视。其
中，淀粉系列高吸水树脂更是天然高分子高吸水性树脂中的重要产品
之一。
近30年来，国内外学者纷纷加入淀粉系高吸水性树脂的研究行
列，开发了多种合成淀粉系高吸水性树脂的工艺和方法，推动了高吸
水性树脂的进展。
开发背景
淀粉系高吸水性树脂的主链骨架是淀粉，在其主链上或接枝侧链
上含有亲水性基团（-OH，-COOH，-CONH2等），经轻度交联形成具有
主链、支链和低交联度的三维空间网格结构。淀粉类高吸水性树脂除
具有一般高吸水性树脂的吸水容量大、吸水速度快及保水能力强等优
点外，还具有生物可降解性，被认为是1种环境友好材料。
淀粉丙烯腈接枝共聚后的皂化物是淀粉系列高吸水性树脂中的1
个重要品种。该产物的生产流程为：淀粉与丙烯腈发生接枝共聚反应
生成淀粉丙烯腈接枝共聚物，在碱性条件下皂化，使腈基（－CN）转
化成羧基（-COOH）和酰胺键（-CONH2），并在皂化和干燥过程中形成
网格结构，使其具有很强的吸水能力。
目前，国内外在淀粉丙烯腈接枝共聚物皂化制备超强吸水剂
HSPAN工艺中，均采用二次干燥工艺。此工艺路线复杂、周期长、有
机溶剂用量大，推广较为困难。据此，本研究采用一次干燥工艺。
技术路线及主要创新点
技术路线 利用淀粉与丙烯腈接枝共聚物经碱性条件下皂化所
得到的产物，不溶于pH值为2～3的水，故此本项目将传统的溶剂沉
淀改为酸沉淀，并直接将初次沉淀的固形物再经稀碱分散、洗涤，这
样反复几次，达到纯化产物、提高吸水率的目的。此工艺不但克服了
传统工艺需使用溶剂的问题，还缩短了生产工艺流程。
主要创新点 采用一次干燥工艺，即只用酸沉淀、水洗涤、再
分散、干燥工艺流程来制备HSPAN，避免了一般用二次干燥的旧工艺
（即将淀粉丙烯腈接枝共聚物在碱性介质中皂化后，用酸调节水解物
pH值至2～3或用有机溶剂（如甲醇）使皂化物沉淀，再用丙酮等有
机溶剂洗涤，干燥得半成品；半成品再用稀碱分散，干燥得吸水剂）
工艺路线复杂，周期长，并需消耗大量有机溶剂等缺点。缩短了生产
周期，节省了设备投资和能源，减小了对环境的污染，提高了经济效
益。同时，采用添加剂所制得的HSPAN样品对纯水（电导率为8.0*9
滋S/cm）的吸水率为自身重量的1800倍以上，对生理食盐水的吸水
率为自身重量的120倍以上，远高于市场同类产品水平。
发展趋势及应用前景
吸水剂HSPAN的应用前景非常广阔，可以用在农业、医药、卫生、
涂料和食品有效成份浓缩等许多方面。就农业而言，HSPAN可用在土
壤保水和土壤改良上，我国西部大部分地区土壤干燥，不太适应植物
种子发芽和生长，水资源缺乏，不利于粮食植物的生长。将HSPAN抹
在种子表面和植物根部，能保持种子和植物根部潮湿，提高种子发芽
率，供给植物生长水分。如将吸水剂涂覆于种子表面，可使大豆、棉
花、玉米、小麦等发芽率提高5%～10%，产量增加5%～30%；又如用
1%吸水剂凝胶作为移植的幼苗根部保水剂，可避免用稻草或泥土包裹
幼苗根部带来运输不便的问题，同时，经HSPAN处理后的幼苗在空气
中存放1个月后再栽入土中，仍能成活。我国是农业大国，且有半数
土壤处于干旱和半干旱状态，如HSPAN得到推广应用，所需用量是很
大的，有可观的经济效益和社会效益。
HSPAN另一重要用途是用在卫生用品领域，如妇女卫生巾、婴儿
尿不湿、便溺失禁人用的垫褥等产品中，可大大提高其吸液能力。同
时HSPAN在医药、涂料和食品有效成份浓缩上的用途国外已有开发和
使用。
该工艺已在山东枣庄源大实业有限公司实施，产品已应用于农业
播种、花卉移植、婴儿尿不湿、妇女卫生巾等领域，其中60%用于农
业种子包埋、花卉移植，40%用于婴儿尿不湿和妇女卫生巾中，并获
得了较好的经济和社会效益。
（本项目获科技进步二等奖）